DE10220911A1 - Magneto resistive sensor applies pulsed test magnetic field from current carrying wire and obtains functional or fail or revised calibration signal - Google Patents
Magneto resistive sensor applies pulsed test magnetic field from current carrying wire and obtains functional or fail or revised calibration signalInfo
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Abstract
Verfahren zur Durchführung eines Funktionstests wenigstens eines in eine Schaltungsanordnung einer Gerätschaft integrierten magnetischen, insbesondere magneto-resistiven Sensorelements während des Betriebs der Schaltungsanordnung bzw. der Gerätschaft, wobei das Sensorelement periodisch oder aperiodisch mit einem von einem dem Sensorelement zugeordneten Magnetfelderzeugungsmittel erzeugten Magnetfeld mit bekannter Feldstärke beaufschlagt wird, dass das hieraus resultierende Sensorsignal in einer Verarbeitungseinrichtung erfasst und ausgewertet wird und dass in Abhängigkeit vom Auswerteergebnis von der Auswerteeinrichtung ein Funktions- oder ein Fehlfunktionssignal ausgegeben und/oder eine Neukalibrierung des Sensorelements durchgeführt wird.Method for carrying out a function test of at least one magnetic, in particular magnetoresistive sensor element integrated in a circuit arrangement of a device during operation of the circuit arrangement or device, the sensor element being periodically or aperiodically applied with a magnetic field with a known field strength generated by a magnetic field generating means assigned to the sensor element is that the resulting sensor signal is recorded and evaluated in a processing device and that, depending on the evaluation result, a functional or a malfunction signal is output by the evaluation device and / or the sensor element is recalibrated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Funktionstests wenigstens eines in eine Schaltungsanordnung einer Gerätschaft integrierten magnetischen, insbesondere magneto-resistiven Sensorelements während des Betriebs der Schaltungsanordnung bzw. der Gerätschaft. The invention relates to a method for performing a Function tests of at least one in a circuit arrangement a device integrated magnetic, in particular magneto-resistive sensor element during operation of the Circuit arrangement or the equipment.
Sensoren der in Rede stehenden Art sind in unterschiedlichen Ausprägungen bekannt. Zum einen die reinen magnetischen Sensoren wie z. B. der Hall-Sensor, der zum Nachweis und zur Messung magnetischer Felder über die von ihm erzeugte feldabhängige Hall-Spannung dient. Ferner sind magneto-resistive Sensorelemente, sogenannte XMR-Sensoren zu nennen, deren Wirkungsweise auf einem magneto-resistiven Effekt beziehungsweise dem Magneto-Widerstandseffekt beruht. Unter dem Oberbegriff "XMR-Sensoren" sind alle bekannten magneto-resistiven Sensortypen vereint, nämlich AMR-Sensoren (AMR = Anisotropic Magneto Resistance), GMR (GMR = Giant Magneto Resistance), TMR (TMR = Tunnelling Magneto Resistance), CMR (CMR = Colossal Magneto Resistance) und GMI (GMI = Giant Magneto Impedance). Sensors of the type in question are different Values known. For one, the pure magnetic Sensors such as B. the Hall sensor used for detection and Measurement of magnetic fields over the one generated by him field-dependent Hall voltage is used. They are also magnetoresistive To name sensor elements, so-called XMR sensors, whose Mode of action on a magneto-resistive effect or the magnetoresistance effect. Under the The generic term "XMR sensors" are all known magnetoresistive Sensor types united, namely AMR sensors (AMR = Anisotropic Magneto Resistance), GMR (GMR = Giant Magneto Resistance), TMR (TMR = Tunneling Magneto Resistance), CMR (CMR = Colossal Magneto Resistance) and GMI (GMI = Giant Magneto Impedance).
Wenngleich insbesondere magnetische Sensoren wie die bekannten Hall-Sensoren in vielen Anwendungen bereits eingesetzt werden, so hat vor allem die Entwicklung der magneto-resistiven Sensorelemente die Bandbreite der Verwendungsmöglichkeiten derartiger Sensoren deutlich vergrößert. Diese Anwendungen erstrecken sich auch auf sicherheitstechnisch relevante Bereiche, wie z. B. im Kraftfahrzeug, wo insbesondere magneto-resistive Sensorelemente beispielsweise in Antiblockier-Systemen eingesetzt werden sollen oder aber im Rahmen der bekannten steer-by-wire- oder breake-by-wire-Systeme, die am Ende der Entwicklungsphase stehen. Insbesondere in solchen Systemen kommen diesen Sensoren sehr wichtige Aufgaben zu, die extreme Anforderungen an die Funktionstüchtigkeit der Sensorelemente stellen. Funktionstüchtigkeit bedeutet, dass der Sensor mit den spezifizierten Daten auf Magnetfelder reagiert. Abweichungen von dieser Spezifikation können schwerwiegende Folgen haben und werden als "Ausfall" bezeichnet. Wird beispielsweise bei einer Verwendung in einem break-bywire-System die Bewegung des Bremspedals über derartige Sensoren oder hieraus gebildete Sensorbrücken erfasst, so muss selbstverständlich von einer absoluten Zuverlässigkeit der Sensoren ausgegangen werden, da ansonsten eine Erfassung der durch das Drücken des Pedals angezeigten Bremsabsicht des Fahrers nicht möglich ist und infolgedessen das Fahrzeug nicht gebremst wird. Entsprechendes gilt beispielsweise im Falle der steer-by-wire-Anwendung, wo über diese Sensoren die Lenkradbewegung erfasst werden kann. Im Fall einer Anwendung in einem Antiblockier-System werden über diese Sensoren die Radbewegungen festgestellt. Da ein Ausfall eines Sensorelements oder einer Sensorbrücke oder dergleichen ein großes Gefahrenpotential birgt bedient man sich bisher statistischer Vorhersagen um zu garantieren, dass die Funktionalität und die Kennlinie über der Lebensdauer des Sensorelements erhalten bleiben. Zur Erhöhung der Sicherheit werden ferner Redundanzen eingebaut. Wenngleich sich insbesondere durch den Einbau von Redundanzen ein etwaiger Sensorausfall kompensieren ließe ist dies jedoch trotz allem nachteilig, da hieraus ein Mehraufwand an Bauelementen und letztlich Kosten resultiert. Although especially magnetic sensors like that known Hall sensors already used in many applications the development of the magneto-resistive sensor elements the range of Possible uses of such sensors are significantly increased. This Applications also extend to security relevant areas, such as B. in the motor vehicle, where in particular magneto-resistive sensor elements for example in Anti-lock braking systems are to be used or in the frame the well-known steer-by-wire or breake-by-wire systems that at the end of the development phase. Especially in such Systems, these sensors have very important tasks, the extreme demands on the functionality of the Place sensor elements. Functionality means that the sensor with the specified data on magnetic fields responding. Deviations from this specification can have serious consequences and are referred to as "failure". For example, when used in a break-bywire system the movement of the brake pedal over such Sensors or sensor bridges formed from them must be detected of course of an absolute reliability of the Sensors are run out, otherwise a detection of the the brake intention of the Driver is not possible and as a result the vehicle is not braked. The same applies, for example, in In the case of the steer-by-wire application, where the sensors are used Steering wheel movement can be detected. In the case of an application in an anti-lock braking system, the sensors Wheel movements detected. Because a failure of one Sensor element or a sensor bridge or the like a large one So far, there is a risk potential used statistically Predictions to guarantee that the functionality and the characteristic curve over the life of the sensor element remain. To further increase security Redundancies built in. Although in particular by the Installation of redundancies to compensate for any sensor failure However, this would be disadvantageous in spite of everything, because of this Additional expenditure on components and ultimately costs result.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das hier Abhilfe schafft und insbesondere bei Verwendung der in Rede stehenden Sensorelemente in sicherheitsrelevanten Anwendungen zweckmäßig ist. The invention is therefore based on the problem of a method to indicate that remedies here and in particular at Use of the sensor elements in question in safety-relevant applications is appropriate.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Sensorelement periodisch oder aperiodisch mit einem von einem dem Sensorelement zugeordneten Magnetfelderzeugungsmittel erzeugten Magnetfeld mit bekannter Feldstärke als Teil eines Funktionstests beaufschlagt wird, dass das hieraus resultierende Sensorsignal in einer Verarbeitungseinrichtung erfasst und ausgewertet wird, und dass in Abhängigkeit vom Auswerteergebnis von der Auswerteeinrichtung ein Funktions- oder ein Fehlfunktionssignal ausgegeben und/oder eine Neukalibrierung des Sensorelements durchgeführt wird. One method to solve this problem is initially mentioned type provided according to the invention that the Sensor element periodically or aperiodically with one of one magnetic field generating means associated with the sensor element generated magnetic field with known field strength as part of a Functional tests are applied that this results from resulting sensor signal detected in a processing device and evaluated, and that depending on the Evaluation result from the evaluation device a function or a Malfunction signal issued and / or recalibration of the sensor element is carried out.
Die Erfindung schlägt einen periodischen oder aperiodischen Funktionstest eines Sensorelements, insbesondere eines solchen, das in einer sicherheitstechnisch relevanten Anwendung beziehungsweise Schaltungsanordnung integriert ist, vor, um so kontinuierlich seine Funktionsfähigkeit sowie sein Vorhandensein testen zu können. Hierzu wird über ein Magnetfelderzeugungsmittel, je nachdem wie der Testzyklus konzipiert ist, periodisch oder aperiodisch ein Magnetfeld bekannter Feldstärke erzeugt und das oder die zu testenden Sensorelemente damit beaufschlagt. Hieraus resultiert ein entsprechendes Funktions-Sensorsignal, das von einer Verarbeitungseinrichtung, die zur Durchführung dieses Funktionstests vorgesehen ist, erfasst, ausgewertet und verarbeitet wird. Stellt sich bei der Auswertung des Sensorsignals heraus, dass das Sensorsignal bezogen auf das gegebene Magnetfeld kennlinienkonform ist, so funktioniert das getestete Sensorelement korrekt. Stellt sich eine Abweichung innerhalb der Auswertung heraus, so liegt eine Fehlfunktion vor. Diese kann nun derart gravierend sein, dass das Sensorelement entweder überhaupt nicht mehr arbeitet oder - aus welchen Gründen auch immer - überhaupt nicht mehr vorhanden ist. In diesem Fall wird von der Auswerteausrichtung ein Fehlfunktionssignal ausgegeben, das in beliebiger Weise nachverarbeitet werden kann und beispielsweise zur Gabe von Warnsignalen im Kraftfahrzeug oder zur Durchführung von Notsituationsabläufen wie beispielsweise einem kontrollierten Abbremsen des Fahrzeugs oder dergleichen führt. Die Weiterverarbeitung des Fehlfunktionssignals kann jedoch je nach Anwendungsgebiet der Gerätschaft etc. auf beliebige Weise erfolgen. In vielen Fällen kann auch das System "Geber-Übertragungsweg-Sensor" getestet werden. The invention proposes a periodic or aperiodic Function test of a sensor element, in particular one those in a safety-relevant application or circuit arrangement is integrated, before as continuous its functionality as well To be able to test the presence. This is done via a Magnetic field generating agents, depending on how the test cycle is designed, periodically or aperiodically a magnetic field known Field strength generated and the sensor element or elements to be tested charged with it. A corresponding one results from this Function sensor signal from a Processing device intended to carry out this functional test is recorded, evaluated and processed. It turns out when evaluating the sensor signal that the Sensor signal based on the given magnetic field conforming to the characteristic curve is, the tested sensor element works correctly. If there is a discrepancy in the evaluation, there is a malfunction. This can now be done in this way be serious that the sensor element either not at all works more or - for whatever reason - no longer exists. In this case, the Evaluation alignment issued a malfunction signal can be processed in any way and for example to give warning signals in the motor vehicle or to carry out emergency situations such as controlled braking of the vehicle or the like leads. The processing of the malfunction signal can however depending on the application area of the equipment etc. done in any way. In many cases, the system can "Encoder transmission path sensor" can be tested.
Liegt zwar ein hinreichendes Sensorsignal vor, weicht dieses jedoch beispielsweise von einem feldstärkespezifischen Vergleichswert ab, so ist ferner eine Möglichkeit zur Neukalibrierung des Sensorelements vorgesehen. Beispielsweise kann es sich in einem solchen Fall um eine mitunter vorkommende Kennlinienveränderung handeln, die hierdurch dann nachvollzogen werden kann, solang die festgestellte Abweichung noch im Rahmen liegt. If there is a sufficient sensor signal, this will give way however, for example from a field strength-specific Comparison value, there is also a possibility for Recalibration of the sensor element is provided. For example, it can in such a case, it can be an occasional one Act characteristic curve change, which then understand can, as long as the discrepancy is still in the Frame.
Der Testzyklus selbst kann beliebig sein. Beispielsweise kann die Testsequenz mehrmals pro Sekunde, z. B. mit einer Frequenz von 5 oder 10 Hz erfolgen, auch höher frequentere Zyklen sind möglich. The test cycle itself can be any. For example the test sequence several times per second, e.g. B. with a frequency of 5 or 10 Hz, even more frequent cycles possible.
Insgesamt lässt das erfindungsgemäße Verfahren einen wesentlich sichereren Betrieb und Einsatz der Sensorelemente in den Schaltungsanlagen beziehungsweise Gerätschaften zu, ohne dass man sich hinsichtlich der Funktionstüchtigkeit auf Statistiken verlassen muss beziehungsweise spezielle mehrfache Redundanzen vorzusehen sind. Der erfindungsgemäße kontinuierliche und automatische Test einer Sensorfunktionalität durch ein deterministisches Prüfsignal ist somit in jedwedem Einsatzgebiet eines Sensorelements zweckmäßig und anwendbar. Overall, the method according to the invention leaves one much safer operation and use of the sensor elements in the Switchgear or equipment without one on the functionality Statistics must leave or special multiple Redundancies are to be provided. The continuous according to the invention and automatic testing of sensor functionality by a deterministic test signal is thus in everyone Field of application of a sensor element expedient and applicable.
Zur Erzeugung des Magnetfelds, mit dem das Sensorelement im Rahmen des automatischen Tests beaufschlagt wird, kann zweckmäßigerweise eine bestromte, benachbart zum Sensorelement geführte Leiterbahn verwendet werden, wobei die Bestromung der Leiterbahn zweckmäßigerweise von der Verarbeitungseinrichtung gesteuert werden kann. Das heißt die Verarbeitungseinrichtung ist nach dieser Erfindungsausgestaltung sowohl für den Magnetfelderzeugungsbetrieb wie auch den Auswertebetrieb das zentrale Element. To generate the magnetic field with which the sensor element in Can be applied as part of the automatic test expediently a powered, adjacent to the sensor element guided conductor track are used, the energization of the Conductor conveniently from the processing device can be controlled. That means the processing device is after this design of the invention for both Magnetic field generation operation as well as the evaluation operation central element.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, das Magnetfeld von einem beliebigen, nahe zum Sensorelement angeordneten Drittgegenstand der Gerätschaft erzeugen zu lassen. Als ein solcher Drittgegenstand kann beispielsweise ein nahe dem Sensorelement befindlicher Lüfter eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen verwendet werden, der im Betrieb ein mehr oder weniger periodisches Magnetfeld bekannter Größe erzeugt, mit dem das Sensorelemente beaufschlagt wird. Hier sind also keine separaten Magnetfeldererzeugungsmittel vorgesehen, der Betrieb des Lüfters wird hier auch nicht notwendigerweise von der Verarbeitungseinrichtung gesteuert. Diese ist hier lediglich für die Auswertung verantwortlich. Alternatively, it can be provided that the magnetic field of any one arranged close to the sensor element To have a third-party object produced. As such Third-party object, for example, a near Sensor element located fan of a motor vehicle or the like can be used in operation a more or less periodic magnetic field of known size with which the Sensor elements is applied. So here are none separate magnetic field generating means provided the operation the fan is not necessarily affected by the Processing device controlled. This is just here responsible for the evaluation.
Eine zweckmäßige Erfindungsausgestaltung sieht vor, den zeitlichen Verlauf, insbesondere die Frequenz und/oder die Phase und/oder das Signalspektrum und/oder die Signalamplitude des Magnetfelds in Abhängigkeit des Momentanbetriebs eines mit dem Sensorelement sensierten Gegenstands der Gerätschaft zu variieren. Wird beispielsweise mit dem Sensorelement die Drehung eines Rades eines Fahrzeugs überwacht, so kann die Testfrequenz in Abhängigkeit der Radumdrehungsfrequenz gewählt werden. Dreht sich das Rad bei höherer Fahrgeschwindigkeit schneller, nimmt auch die Testfrequenz zu, dreht das Rad langsamer, wird mit geringerer Testfrequenz gearbeitet. Die Bestimmung der zu verwendenden Testfrequenz wird zweckmäßigerweise über die Verarbeitungseinrichtung erfolgen, der auch die eigentlichen Messsignale, die den Sensorbetrieb beschreiben, gegeben werden. Anhand dieser Sensorsignale kann die Verarbeitungseinrichtung ohne weiteres beispielsweise die Radumdrehungsfrequenz bestimmen und so die Testfrequenz festlegen. A useful design of the invention provides that temporal course, in particular the frequency and / or the phase and / or the signal spectrum and / or the signal amplitude of the Magnetic field depending on the current operation of one with towards the sensor element of the device vary. For example, with the sensor element Rotation of a wheel of a vehicle is monitored, so the Test frequency selected depending on the wheel rotation frequency become. The wheel turns at a higher driving speed faster, the test frequency increases, the wheel turns slower, the test frequency is lower. The Determination of the test frequency to be used expediently take place via the processing device, which also the actual measurement signals that the sensor operation describe, be given. Using these sensor signals, the Processing device easily for example the Determine the wheel rotation frequency and thus the test frequency establish.
Das Magnetfeld selbst kann mit pulsförmigem, sinusförmigem oder dreieckförmigem zeitlichen Verlauf erzeugt werden. Ein pulsförmiger Verlauf wird zweckmäßigerweise bei Sensoranwendungen verwendet, die diskrete erwartete Ereignisse sensieren und entsprechende Signale geben. Beispielsweise bei der Erfassung von Radumdrehungen, wo mit jedem Umlauf des Rads ein diskretes Messsignal oder mehrere gegeben wird. Daneben ist auch ein sinusförmiger Verlauf möglich, beispielsweise bei einer Erfassung einer Pedalstellung. Die dreieckförmige Magnetfeldveränderung kann als langsame Veränderung schaltungstechnisch oft einfacher hinsichtlich eines Dreieckstroms realisiert werden als ein sinusförmiger Strom. The magnetic field itself can be pulsed, sinusoidal or a triangular course over time. On pulse-shaped course is expediently at Sensor applications are used that sense discrete expected events and give appropriate signals. For example at the Detection of wheel revolutions where one with each revolution of the wheel discrete measurement signal or more is given. Is next to it a sinusoidal curve is also possible, for example at detection of a pedal position. The triangular Magnetic field change can be called a slow change In terms of circuitry, it is often simpler with regard to a delta current can be realized as a sinusoidal current.
Insbesondere bei pulsförmigem zeitlichen Verlauf ist es zweckmäßig, wenn das Magnetfeld in dem Zeitfenster zwischen zwei vom Sensorelement erwartungsgemäß zu gebender diskreter Messsignale beaufschlagt wird. Das heißt, das Magnetfeld wird direkt oder kurz nach dem Eingang des Messsignals des Sensorelements gegeben, so dass auch das vom Sensor aus der Magnetfeldbeaufschlagung resultierende Sensorsignal in diesem Zeitfenster gegeben wird. Bei sinus- oder dreieckförmigem zeitlichen Verlauf wird das Magnetfeld zweckmäßigerweise mit einer festen oder modulierten Frequenz erzeugt, die sich von der Frequenz der gelieferten Messsignale unterscheidet. Das heißt, es wird hier eine Frequenz gewählt, die ein Herausfiltern des beaufschlagungsbedingten Sensorsignals, das in einem solchen Fall dem eigentlichen Messsignal zweckmäßigerweise überlagert wird, aus dem Überlagerungssignal ermöglicht. It is particularly in the case of a pulse-shaped course of time useful if the magnetic field in the time window between two discrete as expected from the sensor element Measurement signals is applied. That means the magnetic field will directly or shortly after the measurement signal of the Given sensor element, so that the sensor from the Magnetic field exposure resulting sensor signal in this Time window is given. With sinusoidal or triangular The magnetic field is expediently followed by a fixed or modulated frequency, which differs from the Frequency of the supplied measurement signals differs. The means that a frequency is chosen here, the one Filtering out the exposure-related sensor signal, which in one in such a case, the actual measurement signal is expedient is superimposed from the overlay signal.
Bei einem pulsförmigen zeitlichen Verlauf des Magnetfelds erfolgt die Signalverarbeitung seitens der Verarbeitungseinrichtung zweckmäßigerweise nach Art eines Boxcar-Verstärkers, wohingegen sie bei sinus- oder dreieckförmigem zeitlichen Verlauf des Magnetfelds seitens der Verarbeitungseinrichtung zweckmäßigerweise nach Art eines Lock-In-Verstärkers erfolgt. With a pulsed course of the magnetic field over time the signal processing takes place on the part of Processing device expediently in the manner of a box car amplifier, whereas in the case of sinusoidal or triangular temporal Course of the magnetic field on the part of the processing device expediently takes the form of a lock-in amplifier.
Zur Bestimmung der Funktionstüchtigkeit des Sensorelements seitens der Verarbeitungseinrichtung erfolgt zweckmäßigerweise ein Vergleich des beaufschlagungsbedingten Sensorelements mit einem Vergleichswert, insbesondere einem im Rahmen einer zeitlich früher durchgeführten Kalibrierung gewonnenen Vergleichswerts. Das heißt, hier wird anhand der Kalibrierungskennlinie ein Vergleich des Sensorsignals mit der Kalibrierungskennlinie beziehungsweise einem entsprechenden feldbezogenen Vergleichswert durchgeführt, wobei je nachdem, wie der Vergleich ausfällt, entweder die Funktionstüchtigkeit festgestellt wird, oder eine Fehlermeldung oder eine Neukalibrierung ausgegeben beziehungsweise vorgenommen wird. To determine the functionality of the sensor element on the part of the processing device expediently a comparison of the exposure-related sensor element with a comparative value, especially one in the context of a calibration carried out earlier in time Comparison value. That is, here is based on the Calibration characteristic a comparison of the sensor signal with the Calibration curve or a corresponding field-related comparison value carried out, depending on how the Comparison fails, either the functionality is detected, or an error message or a Recalibration is issued or carried out.
Hinsichtlich der Konfigurierung des Funktionstestssystems sind verschiedene Varianten denkbar. Zum einen kann die Verarbeitungseinrichtung mit einem gerätschaftsinternen Bus (z. B. Glasfaser, Blue Tooth, CAN und dergleichen) verbunden sein und die Messsignale und die Fehlfunktionssignale über den Bus an eine zentrale Steuerungseinrichtung zur Weiterverarbeitung gegeben werden. Das heißt, eine Verarbeitungseinrichtung ist hier dezentral vorgesehen und einem bestimmten oder mehreren bestimmten Sensorelementen zugeordnet, mit denen sie über eine geeignete Leitungsverbindung oder per Funk (z. B. telemetrisch) kommuniziert. Die Messsignale und etwaige Fehlfunktionssignale werden jedoch von der Verarbeitungseinrichtung über einen Bus, z. B. den bekannten kraftfahrzeuginternen Fahrzeugbus an eine zentrale Steuerungseinrichtung gegeben, wo die jeweiligen Signale entsprechend verarbeitet oder weiterbearbeitet werden. With regard to the configuration of the function test system different variants are conceivable. For one, it can Processing device with an internal bus (e.g. fiber, blue tooth, CAN and the like) be and the measurement signals and the malfunction signals over the bus to a central control device Further processing will be given. That is, one Processing device is provided here decentrally and a specific one assigned to one or more specific sensor elements, with which they have via a suitable line connection or by radio (e.g. telemetric) communicates. The measurement signals and any Malfunction signals are however from the Processing device via a bus, e.g. B. the known internal vehicle bus to a central control device given where the respective signals processed accordingly or further processed.
Alternativ dazu kann die Verarbeitungseinrichtung selbst eine zentrale Einrichtung sein, die über einen Bus mit einem Sensorelement kommuniziert. Das heißt, hier werden keine dezentralen Verarbeitungseinrichtungen verwendet, sondern lediglich eine zentrale Einrichtung, die mit mehreren oder allen zu testenden Sensorelementen oder daraus gebildeten Brücken etc. kommuniziert. Alternatively, the processing device itself can central facility, which is connected via a bus with a Sensor element communicates. That means there won't be any here decentralized processing facilities used, but only one central facility, with several or all sensor elements to be tested or bridges formed from them etc. communicates.
Wie bereits beschrieben, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl einzelne Sensorelemente als auch Sensorelementbrücken getestet werden. Bei der Durchführung eines Funktionstests einer Sensorelementbrücke bestehend aus mehreren in Form einer Brückenschaltung, insbesondere einer Wheatstone'schen Brückenschaltung verschalteter Sensorelemente können ein oder mehrere kein Brückenmesssignal liefernde Sensorelemente mit dem Magnetfeld beaufschlagt werden. In manchen derartigen Brückenschaltungen, insbesondere in Wheatstone'schen Brückenschaltungen werden vier Sensorelemente miteinander verschaltet, jedoch dienen oft lediglich zwei zur Lieferung des eigentlichen Messsignals, während zwei andere zur Temperaturkompensation oder ähnlichen Kompensationszwecken dienen. Diese insoweit zur Erzeugung des eigentlichen Messsignals nicht genutzten Sensorelemente können nun mit dem Magnetfeld beaufschlagt werden. Anhand der gelieferten Sensorsignale, die letztlich dem eigentlichen Brückenmesssignal überlagert sind, kann nun erkannt werden, ob die anderen Sensoren noch linear arbeiten, ob der Grundwiderstand der Brücke noch in Ordnung ist beziehungsweise ob der Arbeitspunkt noch in Ordnung ist. Natürlich kann darüber auch erkannt werden, ob die Brücke überhaupt noch vorhanden ist und arbeitet oder nicht. As already described, with the invention Process both individual sensor elements as well Sensor element bridges can be tested. When performing a Function tests of a sensor element bridge consisting of several in the form of a bridge circuit, especially one Wheatstone bridge circuit of interconnected sensor elements can one or more not delivering a bridge measurement signal Sensor elements with the magnetic field are applied. In some such bridge circuits, especially in Wheatstone Bridge circuits become four sensor elements with each other interconnected, but often only two are used for delivery of the actual measurement signal, while two others for Temperature compensation or similar compensation purposes are used. This to the extent that the actual measurement signal is generated unused sensor elements can now use the magnetic field be charged. Based on the sensor signals supplied, which ultimately overlaps the actual bridge measurement signal can now be recognized whether the other sensors are still work linearly whether the basic resistance of the bridge is still in Order or whether the working point is still in Is okay. Of course, it can also be used to determine whether the Bridge still exists and is working or not.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung ferner ein System zur Durchführung eines Funktionstests wenigstens eines Sensorelements der in Rede stehenden Art, wobei dieses System wenigstens ein zu testendes Sensorelement, eine mit dem Sensorelement kommunizierende Verarbeitungseinrichtung zum Empfang von vom Sensor gelieferten Signalen, sowie eine dem Sensorelement nahe Magnetfelderzeugungseinrichtung zum periodischen oder aperiodischen Erzeugen eines dem Sensorelement zu beaufschlagenden Magnetfelds mit bestimmter Feldstärke, wobei die Verarbeitungseinrichtung zum Erfassen eines aus der Magnetfeldbeaufschlagung resultierenden Sensorsignals zum Auswerten desselben und zum Ausgeben eines Fehlermeldungssignals und/oder zur Durchführung einer Neukalibrierung des Sensorelements in Abhängigkeit des Auswerteergebnisses ausgebildet ist. In addition to the method according to the invention, the invention relates also a system for carrying out a functional test at least one sensor element of the type in question, this system having at least one sensor element to be tested, one communicating with the sensor element Processing device for receiving signals supplied by the sensor, as well as one close to the sensor element Magnetic field generating device for periodic or aperiodic generation of a Sensor element to be applied with a specific magnetic field Field strength, the processing device for detection one resulting from the application of magnetic field Sensor signal for evaluating the same and for outputting a Error message signal and / or to perform a Recalibration of the sensor element depending on the Evaluation result is formed.
Die Erzeugung des Magnetfelds kann zweckmäßigerweise von der Verarbeitungseinrichtung gesteuert werden, wozu zweckmäßigerweise wenigstens eine über die Verarbeitungseinrichtung bestrombare Leiterbahn, die benachbart zum Sensorelement geführt ist, vorgesehen sein kann. Die die Magnetfelderzeugung steuernde Verarbeitungseinrichtung kann ferner zum Variieren des Magnetfelderzeugungs- und -beaufschlagungszyklus in Abhängigkeit des Momentanbetriebs eines mit dem Sensorelement sensierten Gegenstands der Gerätschaft ausgebildet sein. The generation of the magnetic field can expediently from the Processing device can be controlled for what expediently at least one via the processing device energizable conductor track, which is adjacent to the sensor element is performed, can be provided. The magnetic field generation controlling processing device can also vary of the magnetic field generation and exposure cycle in Dependence of the current operation of one with the sensor element sensed object of the device.
Alternativ zur Verwendung von der Felderzeugung dienenden Leiterbahnen kann das Magnetfeld auch von einem beliebigen, nahe zum Sensorelement angeordneten Drittgegenstand der Gerätschaft erzeugt werden, wie beispielsweise einem Lüfter beziehungsweise dessen Motor oder anderen rotierenden Gegenständen. Es können auch andere Strompulse bzw. deren Magnetfelder genutzt werden, z. B. Zündspule. As an alternative to using field generation The magnetic field can also be connected from any third object arranged close to the sensor element Equipment are generated, such as a fan or its motor or other rotating Objects. Other current pulses or their Magnetic fields are used, e.g. B. Ignition coil.
Das Magnetfeld selbst kann einen pulsförmigen, sinusförmigen oder dreieckförmigen zeitlichen Verlauf haben. Je nachdem, wie der zeitliche Verlauf ist, kann die Verarbeitungseinrichtung nach Art eines Boxcar-Verstärkers (bei pulsförmigem zeitlichen Verlauf) oder eines Lock-In-Verstärkers (bei sinus- oder dreieckförmigem zeitlichen Verlauf) arbeiten. The magnetic field itself can be a pulse-shaped, sinusoidal or have a triangular course over time. Depending on, how the time is, can Processing device in the manner of a boxcar amplifier (with pulse-shaped over time) or a lock-in amplifier (at sinusoidal or triangular temporal course) work.
Wird das Magnetfeld pulsförmig erzeugt, so ist die Verarbeitungseinrichtung zweckmäßigerweise derart zum Steuern der Magnetfelderzeugung ausgebildet, dass das Magnetfeld in dem Zeitfenster zwischen zwei vom Sensorelement erwartungsgemäß zu gebenden diskreten Messsignalen erzeugt und beaufschlagt wird. Bei sinus- oder dreieckförmigem zeitlichen Verlauf ist die Verarbeitungseinrichtung zweckmäßigerweise zum Erzeugen des Magnetfelds mit einer festen oder modulierten Frequenz, die sich von der Frequenz der gelieferten Sensorsignale unterscheidet, ausgebildet. If the magnetic field is generated in pulsed form, it is Processing device expediently for controlling the Magnetic field generation that the magnetic field in the Time window between two from the sensor element as expected generated and acted upon discrete measurement signals to be given becomes. In the case of a sinusoidal or triangular waveform the processing device expediently for generating the magnetic field with a fixed or modulated frequency, which differ from the frequency of the sensor signals supplied distinguishes, trained.
Je nach Konfiguration des Systems kann das aus der Feldbeaufschlagung resultierende Sensorsignal dann anliegen, wenn vom Sensorelement überhaupt kein Signal anliegt, was beispielsweise bei einem Hall-Sensor möglich ist, der im Ruhezustand kein aktives Messsignal abgibt, das heißt, der Sensor liefert hier keine Messspannung. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, das Sensorsignal dem eigentlichem Messsignal zu überlagern, so dass ein Überlagerungssignal gebildet wird. Die Verarbeitungseinrichtung ist in diesem Fall zum Herausfiltern des Sensorsignals aus dem Überlagerungssignal ausgebildet, was insbesondere durch die beschriebenen Frequenzunterschiede möglich ist. Depending on the configuration of the system, this can be done from the Field application of the resulting sensor signal when the Sensor element no signal at all, which For example, it is possible with a Hall sensor that is in the idle state does not emit an active measurement signal, i.e. the sensor delivers no measuring voltage here. Alternatively, there is Possibility to add the sensor signal to the actual measurement signal overlay so that a beat signal is formed. The In this case, the processing device is for filtering out the sensor signal is formed from the superposition signal, which is particularly due to the frequency differences described is possible.
Die Verarbeitungseinrichtung ist zweckmäßigerweise zum Vergleichen des beaufschlagungsbedingten Sensorsignals mit einem in einem Speichermittel, auf das das Verarbeitungsmittel Zugriff hat, abgelegten Vergleichswert, insbesondere einem im Rahmen einer Kalibrierung gewonnenen Vergleichswerten zur Bestimmung der Funktionstüchtigkeit ausgebildet. Das heißt, in der Verarbeitungseinrichtung, z. B. einem Mikroprozessor oder einem ähnlichen intelligenten Bauelement, ist ein separates Speichermittel mit den abgelegten Vergleichswerten beziehungsweise den Kalibrierungskurven abgelegt, auf die im Rahmen des Vergleichs innerhalb der Sensorsignalauswertung zurückgegriffen wird. The processing device is advantageously for Compare the exposure-related sensor signal with a in a storage medium to which the processing medium Has access to the stored comparison value, especially one in the Comparative values obtained during a calibration for Determination of functionality trained. That is, in the processing device, e.g. B. a microprocessor or a similar intelligent component is a separate one Storage means with the stored comparison values or the calibration curves to which the Framework of the comparison within the sensor signal evaluation is used.
Schließlich sind verschiedene Systemkonfigurationen denkbar. Nach einer ersten Möglichkeit ist die Verarbeitungseinrichtung mit einem gerätschaftsinternen Bus verbunden, über den die Messsignale und die Fehlfunktionssignale an eine zentrale Steuerungseinrichtung zur Weiterverarbeitung gegeben werden. Alternativ dazu ist die Verarbeitungseinrichtung selbst eine zentrale Einrichtung, die über einen Bus mit einem Sensorelement kommuniziert, das heißt hier ist keine dezentrale Konfiguration wie nach der ersten Alternative sondern eine zentrale Konfiguration vorgeschlagen, bei der eine Verarbeitungseinrichtung mit einer Vielzahl von zu testenden Sensorelementen kommuniziert. Finally, different system configurations are conceivable. According to a first possibility, the Processing device connected to an internal bus via which the measurement signals and the malfunction signals to a central Control device are given for further processing. Alternatively, the processing device itself is one central facility operating via a bus with a Sensor element communicates, which means there is no decentralized one here Configuration as in the first alternative but one proposed central configuration, in which a Processing device with a variety of to be tested Sensor elements communicated.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen: Further advantages, features and details of the invention result from the one described below Embodiment and with reference to the drawings. Show:
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Systems zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 is a schematic diagram of a system according to the invention for explaining the method according to the invention,
Fig. 2 in einer vergrößerten Prinzipdarstellung ein Sensorelement mit zugeordneter Verarbeitungseinrichtung nach einer ersten Ausführungsform, und Fig. 2 is an enlarged schematic diagram of a sensor element with an associated processing device according to a first embodiment, and
Fig. 3 ein im Rahmen des Systems einsetzbare Sensorelement einer zweiten Ausführungsform. Fig. 3 is a usable in the system sensor element of a second embodiment.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes System 1 zum Funktionstesten eines Sensorelements 2, bei dem es sich z. B. um ein magneto-resistives Sensorelement handelt. Dieses dient im gezeigten Ausführungsbeispiel zum Erfassen des Vorhandenseins sowie der Bewegung eines hier nur gestrichelt gezeigten Rades 3 eines Kraftfahrzeugs. Das heißt, es ist entsprechend nah am Rad 3 feststehend positioniert und sensiert das an ihm vorbeidrehende Rad. Fig. 1 shows a system 1 according to the invention for functional testing of a sensor element 2 , which is, for. B. is a magneto-resistive sensor element. In the exemplary embodiment shown, this serves to detect the presence and the movement of a wheel 3 of a motor vehicle, which is only shown in broken lines here. This means that it is positioned fixedly close to wheel 3 and senses the wheel rotating past it.
Über eine Kommunikationsverbindung 4 ist das Sensorelement 2 mit einer hier dezentralen Verarbeitungseinrichtung 5 verbunden, der die von der Radbewegung abhängigen Messsignale des Sensorelements 2 gegeben werden. The sensor element 2 is connected via a communication link 4 to a processing device 5 , which is decentralized here and to which the measurement signals of the sensor element 2 which are dependent on the wheel movement are given.
Von der Verarbeitungseinrichtung 5 werden die Messsignale an einen Bus 6 gegeben, an den wiederum eine im gezeigten Beispiel zentrale Steuerungseinrichtung 7 angeschlossen ist. In dieser werden die Messsignale, die ein Maß für die eigentliche zu sensierende Information sind, entsprechend verarbeitet, wobei dies in beliebiger, hier nicht näher interessierender Form erfolgen kann. The processing device 5 sends the measurement signals to a bus 6 , to which in turn a central control device 7 is connected in the example shown. In this, the measurement signals, which are a measure of the actual information to be sensed, are processed accordingly, this being possible in any form that is not of interest here.
Dem Sensorelement 2 zugeordnet sind ferner Magnetfelderzeugungsmittel 8, hier im gezeigten Beispiel in Form einer Leiterbahn 9, die benachbart zum Sensorelement 2 geführt ist. Die Leiterbahn 9 ist ferner mit der Verarbeitungseinrichtung 5 verbunden. Die Leiterbahn 9 kann, gesteuert von der Verarbeitungseinrichtung 5, bestromt werden, so dass aufgrund dieser Bestromung am Ort des Sensorelements 2 ein Magnetfeld erzeugt wird. Dieses Magnetfeld bekannter Feldstärke ist ein Testmagnetfeld und wird in periodischer oder aperiodischer Folge angelegt, wozu die Verarbeitungseinrichtung 5 entsprechend ausgelegt und konfiguriert ist. Also assigned to the sensor element 2 are magnetic field generating means 8 , here in the example shown in the form of a conductor track 9 , which is guided adjacent to the sensor element 2 . The conductor track 9 is also connected to the processing device 5 . The conductor track 9 can be energized, controlled by the processing device 5 , so that a magnetic field is generated on the basis of this energization at the location of the sensor element 2 . This magnetic field of known field strength is a test magnetic field and is applied in a periodic or aperiodic sequence, for which purpose the processing device 5 is designed and configured accordingly.
Die Bestromung und damit die Erzeugung des Magnetfelds kann mit beliebiger Frequenz erfolgen. Beispielsweise wird bei der Erfassung der Radbewegung und mithin generell auch dem Vorhandensein des Rades eine relativ hohe Frequenz von z. B. 5 Hz gewählt, das heißt es wird das Magnetfeld fünf mal pro Sekunde erzeugt und mithin der Test fünf mal pro Sekunde durchgeführt. Wird das erfindungsgemäße System beispielsweise im Rahmen eines break-by-wire-Systems verwendet, so kann der Testzyklus noch schneller durchgeführt werden, andere Einsatzgebiete sind beispielsweise ein elektronisches Stabilitätsprogramm-System (ESP), wo gegebenenfalls mit noch höheren Frequenzen gearbeitet wird, da diese Systeme noch sicherheitsrelevanter sind als die zuvor genannten. The current supply and thus the generation of the magnetic field can with any frequency. For example, at Detection of the wheel movement and therefore also generally The presence of the wheel has a relatively high frequency of e.g. B. 5 Hz selected, that is, the magnetic field is five times each Second and therefore the test five times per second carried out. If the system according to the invention for example in Frame of a break-by-wire system, so the Test cycle can be performed even faster, others Areas of application are, for example, an electronic one Stability program system (ESP), where appropriate with still higher frequencies will work since these systems are still are more safety-relevant than the previously mentioned.
Das über die bestromte Leiterbahn 9 erzeugte Magnetfeld führt zu einem entsprechenden feldabhängigen Signal seitens des Sensorelements 2. Dieses Signal wird entweder zusammen mit dem Messsignal oder separat davon wie nachfolgend noch beschrieben wird an die Verarbeitungseinrichtung 5 gegeben. Die Verarbeitungseinrichtung 5 verfügt im gezeigten Beispiel über ein Speichermittel 10, in dem beispielsweise die Kalibrierkurven des Sensorelements 2 oder sonstige Vergleichswerte abgelegt sind. Im Rahmen des Funktionstests überprüft nun die Verarbeitungseinrichtung 5, ob das gegebene Sensorsignal, das aufgrund des angelegten Test-Magnetfelds, dessen Feldstärke bekannt ist, mit dem zugeordneten Vergleichsfeld übereinstimmt oder wie weit es von ihm abweicht, oder ob überhaupt ein feldabhängiges Sensorsignal gegeben wird. Je nachdem, wie das Vergleichsergebnis ausfällt, sind unterschiedliche Situationen gegeben. Stimmt das Sensorsignal mit dem Vergleichsfeld überein, so arbeitet das Sensorelement korrekt. Weicht das Sensorsignal unwesentlich von dem Vergleichsfeld ab, so kann dies mit einer veränderten Kennlinie zusammenhängen. Ist ein deutlicher Unterschied gegeben, so ist dies ein Anzeichen dafür, dass das Sensorelement nicht mehr richtig arbeitet und folglich auch die von ihm gegebenen Messsignale nicht mehr korrekt sind. Liegt gar kein Sensorsignal an so ist zwangsläufig auch kein Sensorsignal zu erfassen, das heißt das Sensorelement arbeitet entweder überhaupt nicht oder ist aus welchen Gründen auch immer nicht mehr vorhanden. The magnetic field generated via the energized conductor track 9 leads to a corresponding field-dependent signal on the part of the sensor element 2 . This signal is either sent to the processing device 5 together with the measurement signal or separately, as will be described below. In the example shown, the processing device 5 has a storage means 10 in which, for example, the calibration curves of the sensor element 2 or other comparison values are stored. As part of the function test, the processing device 5 now checks whether the given sensor signal, which is known due to the applied test magnetic field, whose field strength is known, matches the assigned comparison field or how far it deviates from it, or whether a field-dependent sensor signal is given at all. Depending on how the comparison result turns out, different situations exist. If the sensor signal matches the comparison field, the sensor element works correctly. If the sensor signal deviates slightly from the comparison field, this can be related to a changed characteristic. If there is a clear difference, this is an indication that the sensor element is no longer working properly and, consequently, the measurement signals given by it are also no longer correct. If there is no sensor signal at all, it is inevitable that no sensor signal is to be detected, that is to say the sensor element either does not work at all or, for whatever reason, is no longer present.
Sind hinreichende Abweichungen gegeben, so sind seitens der Verarbeitungseinrichtung 5 unterschiedliche weitere Arbeitsweisen möglich. Zum einen kann über den Bus 6 ein Fehlfunktionssignal an die Steuerungseinrichtung 7 gegeben werden, die anhand dieses Fehlfunktionssignals im gezeigten Beispiel sofort ein Warnsignal ausgibt, beispielsweise in optischer Form, dargestellt durch die Warnlampe 11, oder in akustischer Form, dargestellt durch den Lautsprecher 12, um auf jeden Fall den Fahrer in irgendeiner Form zu warnen, dass in einem sicherheitstechnisch relevanten System irgendeine Fehlfunktion gegeben ist. Handelt es sich um ein überwachtes System, das äußerst sicherheitskritisch ist, so kann seitens der Steuerungseinrichtung 7 auch beispielsweise ein Notfallprogramm abgearbeitet werden, beispielsweise zur kontrollierten Abbremsung des Fahrzeugs etc. Hier sind unterschiedlichste Verarbeitungsweisen hinsichtlich des Fehlfunktionssignals denkbar. If there are sufficient deviations, then the processing device 5 can perform different different working methods. On the one hand, a malfunction signal can be sent to the control device 7 via the bus 6 , which in the example shown immediately outputs a warning signal based on this malfunction signal, for example in an optical form, represented by the warning lamp 11 , or in an acoustic form, represented by the loudspeaker 12 , to warn the driver in any way that there is a malfunction in a safety-relevant system. If it is a monitored system that is extremely safety-critical, the control device 7 can also, for example, process an emergency program, for example for controlled braking of the vehicle, etc. A wide variety of processing methods are conceivable with regard to the malfunction signal.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann, wenn insbesondere die Abweichungen des Sensorsignals vom Vergleichswert nicht allzu groß sind, über die Verarbeitungseinrichtung 5 eine Neukalibrierung des Sensorelements 2 erfolgen, das heißt, die Kalibrierungskennlinie wird erneut aufgenommen und folglich die Vergleichswerte der Ist-Situation angepasst. In addition or as an alternative to this, if in particular the deviations of the sensor signal from the comparison value are not too great, the processing device 5 can recalibrate the sensor element 2 , that is to say the calibration characteristic curve is recorded again and the comparison values are consequently adapted to the actual situation.
Da das Sensorsignal über die gleiche Kommunikationsverbindung 4 an die Verarbeitungseinrichtung 5 gegeben wird, wie auch die Messsignale gegeben werden, ist das Kommunikationsprotokoll des Sensorelements 2 lediglich um diese Information zu erweitern, was jedoch keine Einschränkung bei üblichen Bussystemen darstellt. Auch für die Signalverarbeitung werden insoweit keine Sonderlösungen oder dergleichen benötigt, da lediglich das Sensorsignal in seiner Form und Wertigkeit erkannt werden muss. Since the sensor signal is given to the processing device 5 via the same communication link 4 as the measurement signals are given, the communication protocol of the sensor element 2 is only to be expanded by this information, which, however, does not constitute a restriction in conventional bus systems. No special solutions or the like are required for signal processing, since only the shape and value of the sensor signal need to be recognized.
Wie Fig. 1 zeigt, sind hinsichtlich der Gabe des externen Magnetfelds wie auch damit ursächlich zusammenhängend der Sensorsignale unterschiedliche Arbeitsweisen denkbar. In Fig. 1 mit a) gekennzeichnet ist eine Arbeitsweise dargestellt, bei dem dem Messsignal 13, das hier pulsförmig ist (wie dies beispielsweise bei der Erfassung der Radbewegung der Fall ist, wo das vorbeidrehende Rad immer in einer bestimmten Stellung den Signalpuls auslöst), ein im gezeigten Beispiel sinusförmiges Sensorsignal 14 überlagert wird. Diesem sinusförmigem Sensorsignal 14 liegt ein mit sinusförmigem zeitlichen Verlauf erzeugtes Magnetfeld zugrunde, das heißt, der Bestromungsbetrieb der Leiterbahn 9 ist entsprechend ausgestaltet. Das Sensorsignal 14 kann aufgrund seiner Frequenz und Amplitude ohne weiteres aus dem aus den beiden Signalen 13 und 14 gebildeten Überlagerungssignal seitens der Verarbeitungseinrichtung 5 herausgefiltert werden. Die Frequenz des Magnetfelds und mithin des Sensorsignals sollte dabei so gewählt werden, dass es in keinem Fall mit dem Messsignal verwechselt werden kann, auch wenn sich dieses wie beispielsweise bei der Erfassung der Radbewegung in seiner Frequenz je nach Drehgeschwindigkeit deutlich ändern kann. Natürlich ist es auch denkbar, dass mit zunehmender Frequenz des Messsignals beziehungsweise der gegebenen Signalpulse auch die Felderzeugungsfrequenz und mithin die Sensorsignalfrequenz erhöht und angepasst wird, so dass die Frequenzunterschiede nachvollzogen werden. Daneben ist natürlich anstatt eines sinusförmigen Verlaufs auch ein dreieckförmiger Verlauf möglich, insbesondere da ein Dreieckstrom zur Felderzeugung einfacher realisiert werden kann. Längs der Abszisse ist die Zeit, längs der Ordinate das Signal S aufgetragen. As FIG. 1 shows, different ways of working are conceivable with regard to the administration of the external magnetic field and also causally related to the sensor signals. A method of operation is shown in FIG. 1, in which the measurement signal 13 , which is pulse-shaped here (as is the case, for example, when detecting the wheel movement, where the wheel spinning past always triggers the signal pulse in a specific position), a sinusoidal sensor signal 14 is superimposed in the example shown. This sinusoidal sensor signal 14 is based on a magnetic field generated with a sinusoidal time profile, that is to say the energization operation of the conductor track 9 is designed accordingly. Due to its frequency and amplitude, the sensor signal 14 can easily be filtered out by the processing device 5 from the overlay signal formed from the two signals 13 and 14 . The frequency of the magnetic field and therefore of the sensor signal should be chosen so that it can never be confused with the measurement signal, even if this frequency can change significantly depending on the speed of rotation, such as when detecting the wheel movement. Of course, it is also conceivable that with increasing frequency of the measurement signal or the given signal pulses the field generation frequency and consequently the sensor signal frequency is also increased and adapted so that the frequency differences can be understood. In addition, of course, a triangular course is also possible instead of a sinusoidal course, in particular since a triangular current for field generation can be implemented more easily. Time is plotted along the abscissa, signal S is plotted along the ordinate.
Wie unter b) gezeigt besteht ferner die Möglichkeit, kein kontinuierlich anliegendes Test-Magnetfeld zu erzeugen, sondern ein solches diskret innerhalb des Zeitintervalls zwischen zwei Pulsen des Messsignals 13 zu erzeugen. Das heißt, das Magnetfeld wird kurz nach Empfang eines Messsignalpulses erzeugt, so dass auch das daraus resultierende Sensorsignal zeitlich kurz danach empfangen werden kann. Das Sensorsignal 14 ist in diesem Figurenabschnitt gestrichelt gezeigt. As shown under b), there is also the possibility of not generating a continuously applied test magnetic field, but rather of generating a discreet one within the time interval between two pulses of the measurement signal 13 . This means that the magnetic field is generated shortly after receiving a measurement signal pulse, so that the sensor signal resulting therefrom can also be received shortly thereafter. The sensor signal 14 is shown in dashed lines in this section of the figure.
Unabhängig davon, wie nun konkret der Felderzeugungsbetrieb und damit die Gabe der Sensorsignale erfolgt, bedient sich der erfindungsgemäße Test stets eines deterministischen Prüfsignals, um die Funktionstüchtigkeit oder das Vorhandensein des Sensorelements 2 zu prüfen. Je nachdem, wie die Gabe des Sensorsignals ausgestaltet ist, und wie das eigentliche Messsignal aussieht, sind hinsichtlich der Arbeitsweise der Verarbeitungseinrichtung 5 unterschiedliche Ausprägungen denkbar. Bei pulsförmigem Messsignal ist es zweckmäßig, wenn die Verarbeitungseinrichtung als Boxcar-Verstärker arbeitet, der Erwartungswert kann hier insbesondere die Maximalamplitude sein. Bei sinusförmigen oder dreieckförmigen Messsignalen arbeitet die Verarbeitungseinrichtung 5 zweckmäßigerweise als Lock-In-Verstärker, wobei hier der Erwartungswert entweder die Signalamplitude oder die Phase des Signals sein kann. Regardless of how the field generation operation and thus the sensor signals are given, the test according to the invention always uses a deterministic test signal in order to check the functionality or the presence of the sensor element 2 . Depending on how the sensor signal is designed and what the actual measurement signal looks like, different configurations are conceivable with regard to the mode of operation of the processing device 5 . In the case of a pulse-shaped measurement signal, it is expedient if the processing device works as a box car amplifier; the expected value here can in particular be the maximum amplitude. In the case of sinusoidal or triangular measurement signals, the processing device 5 expediently works as a lock-in amplifier, in which case the expected value can be either the signal amplitude or the phase of the signal.
Zentrales Element des erfindungsgemäßen Systems ist die Verarbeitungseinrichtung 5, die im gezeigten Beispiel sowohl zum Empfang und Aufbereiten der eigentlichen Messsignale wie auch zum Erzeugen des Testmagnetfelds sowie dem Empfang, der Analyse und der Auswertung der Sensorsignale ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise handelt es sich hierbei um einen Mikroprozessor, der entsprechend programmiert ist und die automatischen Testzyklen steuert. Er muss natürlich in der Lage sein, wie beschrieben, das feldabhängige Sensorsignal in geeigneter Weise sicher aus dem Signalstrom herausfiltern zu können, auch wenn die Amplitude des Sensorsignals sehr klein ist. The central element of the system according to the invention is the processing device 5 , which in the example shown is designed both for receiving and processing the actual measurement signals and for generating the test magnetic field and for receiving, analyzing and evaluating the sensor signals. This is expediently a microprocessor that is programmed accordingly and controls the automatic test cycles. As described, he must of course be able to safely filter the field-dependent sensor signal out of the signal stream in a suitable manner, even if the amplitude of the sensor signal is very small.
Fig. 2 zeigt in Form einer Prinzipskizze in vergrößerter Darstellung eine erste Ausführungsform eines Sensorelements 2'. Dieses ist beispielsweise ein XMR-Sensorelement. Gezeigt sind hier die beiden Leitungen 4' über die die Messsignale an die Verarbeitungseinrichtung 5' geliefert werden, sowie die Leiterbahn 9', über die die Erzeugung des Magnetfelds geschieht. Ersichtlich ist das Sensorelement 2', das hier in Form eines Sensorchips ausgebildet ist, auf einem Träger 15, beispielsweise einer Platine oder dergleichen angeordnet. Die Leiterbahn 9' verläuft unterhalb des Sensorelements 2', sie kann beispielsweise auf die Platine aufgeklebt oder aufgedruckt oder sonst wie aufgebracht sein. Daneben ist es natürlich auch denkbar, die Leiterbahn 9' als Drahtleiter über das Sensorelement 2' zu führen etc. Erforderlich ist lediglich, die Leiterbahn 9' nahe genug am Sensorelement vorbeiführen zu können, um ein definiertes Prüfmagnetfeld auf das Sensorelement geben zu können. FIG. 2 shows, in the form of a schematic diagram, an enlarged representation of a first embodiment of a sensor element 2 '. This is, for example, an XMR sensor element. Shown here are the two lines 4 'via which the measurement signals are supplied to the processing device 5 ', and the conductor track 9 'via which the magnetic field is generated. It can be seen that the sensor element 2 ', which is designed here in the form of a sensor chip, is arranged on a carrier 15 , for example a circuit board or the like. The conductor track 9 'runs below the sensor element 2 ', for example it can be glued or printed onto the circuit board or applied in some other way. In addition, it is of course also conceivable to guide the conductor track 9 'as a wire conductor over the sensor element 2 ' etc. It is only necessary to be able to guide the conductor track 9 'close enough to the sensor element in order to be able to apply a defined test magnetic field to the sensor element.
Fig. 3 zeigt dem gegenüber eine alternative Ausführungsform eines Sensorelements 2", wobei hier nur die relevanten Komponenten gezeigt sind. Auch hier handelt es sich um ein XMR- Sensorelement. Hier ist jedoch die Leiterbahn 9" beispielsweise aus Poly-Silizium bauelementseitig in das Bulk-Material integriert, das heißt, sie befindet sich im Sensorelementchip und kann von Außen über geeignete Kontaktleitungen kontaktiert werden. Fig. 3 shows the opposite, an alternative embodiment of a sensor element 2 ", only the relevant components are shown. Again, there is a XMR sensor element. Here, however, the conductor line 9", for example, of poly-silicon device side in the Bulk -Material integrated, that is, it is located in the sensor element chip and can be contacted from the outside via suitable contact lines.
Claims (29)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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