(57)【要約】磁界センサから送出される電流信号からバイナリ出力信号を得るための回路構成であり、この回路構成は、２つの端子（２；３）に電源電圧の供給を受け、これらの端子（２；３）から、本質的に２つの電流値の間でパルス状に交番する電流信号を送出する磁界センサ（１）と、磁界センサ（１）に安定化された電源電圧を供給する電源電圧ユニット（５０）と、磁界センサ（１）からパルス状の電流信号を取り出し、測定信号を送出するための測定デバイス（５１）と、測定信号からアナログ電圧信号を生成するための信号調整段（５２）と、アナログ電圧信号からデジタル電圧信号を得るためのアナログ／デジタル変換段（６）と、デジタル電圧信号から、磁界センサ（１）によって供給されるパルス状に交番する電流信号の２つの電流値を表す第１および第２の信号値を取得し、電流信号のパルス状の変化毎に、現在取得されている第１および第２の信号値を記憶デバイス（８）に供給し、リアルタイムの第１および第２の信号値から、第１のアルゴリズムに従い、デジタル切換え閾値信号を決定するための制御段（７）と、現在取得されている第１および第２の信号値を格納するための記憶デバイス（８）と、デジタル切換え閾値信号からアナログ切換え閾値信号を得るためのデジタル／アナログ変換段（９）と、アナログ電圧信号をアナログ切換え閾値信号と比較し、この比較に基づいてバイナリ出力信号を生成するための比較器（１０）とを備える。
2008545133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイナリ出力信号を得るための回路構成において、
２つの端子に電源電圧の供給を受け、これらの端子から本質的に２つの電流値の間でパルス状に交番する電流信号を送出する磁界センサと、
前記磁界センサに安定化された電源電圧を供給する電源電圧ユニットと、
前記磁界センサから前記パルス状の電流信号を取り出し、測定信号を送出するための測定デバイスと、
前記測定信号からアナログ電圧信号を形成するための信号調整段と、
前記アナログ電圧信号からデジタル電圧信号を得るためのアナログ／デジタル変換段と、
前記デジタル電圧信号から、前記磁界センサによって供給されるパルス状に交番する前記電流信号の２つの電流値を表す第１および第２の信号値を取得し、前記電流信号のパルス状の変化毎に、現在取得されている前記第１および第２の信号値を記憶デバイスに供給し、リアルタイムの前記第１および第２の信号値から、第１のアルゴリズムに従って、デジタル切換え閾値信号を決定するための制御段と、
前記現在取得されている第１および第２の信号値を格納するための記憶デバイスと、
前記デジタル切換え閾値信号からアナログ切換え閾値信号を得るためのデジタル／アナログ変換段と、
前記アナログ電圧信号を前記アナログ切換え閾値信号と比較し、この比較に従ってバイナリ出力信号を生成するための比較器と
を備えた回路構成。
【請求項２】
請求項１に記載の回路構成において、前記制御段が、前記取得された第１および第２の信号値が指定可能な交差範囲外にある場合、第２のアルゴリズムに従いエラー信号を生成し、このエラー信号をエラー信号出力に送出する機能を更に備えたことを特徴とする回路構成。
【請求項３】
請求項１に記載の回路構成において、前記制御段が、第３のアルゴリズムに従い、前記取得された第１および第２の信号値から電源電圧制御信号を生成する機能を更に備え、且つ、前記電源電圧をエラーのない出力信号の生成のために可能な最小値とするために、前記電源電圧制御信号を前記電源電圧ユニットに供給することを特徴とする回路構成。
【請求項４】
請求項１に記載の回路構成において、前記電源電圧ユニットは、前記安定化された電源電圧を供給するために、前記測定デバイスを経て帰還される増幅器段を備えたことを特徴とする回路構成。
【請求項５】
請求項１に記載の回路構成において、前記測定信号から前記アナログ電圧信号を生成するために、前記信号調整段は、ツェナーダイオードと抵抗器とを含む直列回路を有する分圧器デバイスを備え、前記測定信号が前記直列回路に供給され、前記アナログ信号が前記抵抗で取り出されることを特徴とする回路構成。
【請求項６】
請求項１に記載の回路構成において、前記測定信号から前記アナログ電圧信号を形成するために、前記信号調整段は高域通過回路を備え、この高域通過回路の入力に前記測定信号が供給され、出力からアナログ電圧信号が送出されることを特徴とする回路構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界センサによって送出される電流信号からバイナリ出力信号を得るための回路構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号伝送のための電流インタフェースは、多くの自動車アプリケーションにおいて好ましい問題解決手段を提供する。アンチロックブレーキシステムは、代表的なこの種のアプリケーションである。電圧インタフェースと比較すると、電流インタフェースは、妨害に対するより大きな耐性と、電源電圧端子や接地ケーブルでの中断を検出するより高い信頼性と、電圧信号伝送のための第３の導体接続を省略できる利点を示す。
【０００３】
本質的に２つの電流値の間でパルス状に交番する電流がバイナリ電流インタフェースに送信される。
【０００４】
この種のバイナリ電流インタフェースの１つの欠点は、これらの電流値を実現するには、比較的大きな公差を伴うという事実にある。このことにより、バイナリ信号の再生のために２つの電流値を信頼性高く区別するために、これらの２つの電流値の間に比較的大きな電流差を与えることが必要となる。もし、高い電流値を長い期間にわたる動作中に伝送しなければならないとすると、消費電力が増大する。もし、その電流信号が磁界センサによって供給される場合、センサはそれによって異常な程度まで発熱する。これにより、磁界センサを使用できる周囲温度の範囲が制限されるか、または、補正によって２つの電流値のうち低い方を非常に低いレベルに維持することが必要となる。電流値の検出のために高い抵抗値を有する電流検出用抵抗を実際には使用でき、２つの電流値のうち高い方の電流値の送信時に、磁界センサを経て生じる電圧を低減させることができる。しかしながら、他方では、高い抵抗値を有する電流検出用抵抗が使用される場合、２つの電流値のうち高い方が送信されるとき、磁界センサがその動作のために必要な最小電圧の供給を引き続き受けられるように、電源電圧は高くしなければならない。しかしながら、これは、２つの電流値のうち低い方の電流の送信の間に、センサに不必要に高い電圧をかけることとなる。
【０００５】
特許文献１より、空気／燃料混合比を決定するための酸素センサ用の測定装置が公知である。空気／燃料混合比を検出しようとするときに、電圧供給ユニットは、空気／燃料混合比検出装置の電極に特定の電圧を供給する。この目的のために、第１の抵抗分圧器により一定の電源電圧から得られた第１の電圧は、第１のオペアンプの非反転入力に供給される。第２の抵抗分圧器により一定の電源電圧から得られた第２の電圧は、第２のオペアンプの非反転入力に供給される。第１および第２の電圧は、それぞれ第１および第２のオペアンプを経て空気／燃料混合比検出装置の電極に接続される。空気／燃料混合比検出装置を流れる電流は、電流検知用抵抗を使用して検出され、Ａ／Ｄコンバータを経てマイクロコンピュータに出力される。
【特許文献１】米国特許第６０９６１８７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、磁界センサにより送出される電流信号からバイナリ出力信号を得るための回路構成を、磁界センサの電力消費を最小化できる構成とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この目的を達成するために、この種の回路構成は下記の構成要素を具える。
・２つの端子に電源電圧の供給を受け、これらの端子から本質的に２つの電流値の間でパルス状に交番する電流信号を送出する磁界センサ。
・前記磁界センサに安定化された電源電圧を供給する電源電圧ユニット。
・前記磁界センサから前記パルス状の電流信号を取り出し、測定信号を送出するための測定デバイス。
・前記測定信号からアナログ電圧信号を形成するための信号調整段。
・前記アナログ電圧信号からデジタル電圧信号を得るためのアナログ／デジタル変換段。
・前記デジタル電圧信号から、前記磁界センサによって供給されるパルス状に交番する前記電流信号の２つの電流値を表す第１および第２の信号値を取得し、前記電流信号のパルス状の変化毎に、現在取得されている前記第１および第２の信号値を記憶デバイスに供給し、リアルタイムの前記第１および第２の信号値から、第１のアルゴリズムに従って、デジタル切換え閾値信号を決定するための制御段。
・前記現在取得されている第１および第２の信号値を格納するための記憶デバイス。
・前記デジタル切換え閾値信号からアナログ切換え閾値信号を得るためのデジタル／アナログ変換段。
・前記アナログ電圧信号を前記アナログ切換え閾値信号と比較し、この比較に従ってバイナリ出力信号を生成するための比較器。
【０００８】
本発明の回路構成を用いると、適切に電流値を認識しそれらを区別するために必要なパルス状に交番する２つの電流値間の差を最小値に低減することもできる。
【０００９】
本発明による回路構成は、電流インタフェースのための能動型受信回路を示す。この受信回路は、磁界センサに供給される電圧を一定レベルに維持する役目をする。磁界センサによって送出される電流値は、作動中に測定され、記録される。切換え閾値信号の最適値は、蓄積された電流値により決定され、磁界センサにより送出される電流値を検出し識別するために使用される。これによって、前記２つの電流値間の差を最小値に調整することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明による回路構成の有利な他の実施形態によれば、制御段は、取得した第１および第２の信号値が指定可能な公差範囲外にある場合に、第２のアルゴリズムに従って、エラー信号を生成し、さらに、このエラー信号をエラー出力に送出する機能を更に備える。これによって、エラー認識を単純な方法で実現することができる。
【００１１】
本発明の他の実施例によれば、制御段は、取得した第１および第２の信号値から、第３のアルゴリズムに従って電源電圧制御信号を生成する機能を更に備え、電源電圧をエラーのない出力信号の生成のために可能な最小値に制御するために、この電源電圧制御信号を電源電圧ユニットに供給する。このようにすると、信号値の認識を損なうことなく、磁界センサの消費電力の更なる低減を有利に達成することができる。
【００１２】
電源電圧ユニットは、安定化された電源電圧を供給するために、測定デバイスを経て帰還される増幅器段を備えることが望ましい。
【００１３】
測定信号からアナログ電圧信号を形成するために、信号調整段は、ツェナーダイオードおよび抵抗を含む直列回路を有する分圧器を備え、測定信号が直列回路に供給され、アナログ電圧信号が抵抗で取り出されるように構成するのが有利である。異なる実施形態においては、測定信号からアナログ電圧信号を生成するために、信号調整段は高域通過回路を備え、その入力に測定信号が供給され、その出力よりアナログ電圧信号が送出されるように構成する。
【００１４】
本発明は、このように、磁界センサの電力消費を格段に低減させる電流インタフェースのコンセプトを提供する。磁界センサの動作のために許容される周囲温度の範囲を、このことにより高めることができる。これは、特に自動車用エレクトロニクスの分野での用途に極めて有利である。加えて、このコンセプトは、「インテリジェント」エラー認識を有する「インテリジェント」電流インタフェースを可能にする。
【実施例】
【００１５】
本発明を、図面に記載された実施例を参照して更に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
【００１６】
同じ構成要素が異なる図において現れる場合は、同じ参照符号を使用した。
【００１７】
図１において、参照符号１は磁界センサを示し、該センサは第１および第２の端子２および３を備えている。安定化された電源電圧が端子２，３を経て磁界センサ１に供給される。磁界センサは、これらの端子２，３から、本質的に２つの電流値の間でパルス状に交番する電流信号の送出も行う。
【００１８】
端子２，３には、参照符号５で示される回路ユニットが接続される。この回路ユニットは、磁界センサに電源電圧を供給するための電源電圧ユニット５０、磁界センサからパルス状の電流信号を取り出し測定信号を送出する測定装置５１、および、その測定信号からアナログ電圧信号を生成するための信号調整段５２を含む。磁界センサ１に、矢印５８で示される安定化された電源電圧を供給するために、端子２，３は電源電圧ユニット５０に接続される。磁界センサ１からパルス状の電流信号を取り出すために、端子２，３はさらに、図１の矢印５９で示されるように、測定デバイス５１に接続される。
【００１９】
測定信号を信号調整段５２へ送出するために、信号調整段５２は、接続６０を介して測定デバイス５１に接続される。信号調整段５２により、アナログ電圧信号が第１および第２の出力６２，６３にそれぞれ送出される。
【００２０】
図２は、本発明による回路構成に使用する、磁界センサ１と相互接続された、電源電圧ユニット５０、測定デバイス５１、および、信号調整段５２の第１の実施例を示す。電源電圧ユニット５０は、増幅器構成５３を含み、この増幅器は演算増幅器であることが好ましい。この演算増幅器の反転入力は磁界センサ１の第１の端子２に接続され、非反転入力は基準電圧源５４を介して接地されている。増幅器構成５３は、その出力から測定装置５１（本例ではオーム測定抵抗の形をとる）を介して反転入力に帰還されている。この構成は、基準電圧源５４により供給される電圧で磁界センサ１の安定化された給電を可能にする。磁界センサ１からのパルス状の電流信号は、測定抵抗５１を経て増幅器構成５３の出力に流れる。
【００２１】
図２に示される構成において、測定信号からアナログ電圧信号を形成するための信号調整段５２は、ツェナーダイオード５５および抵抗５６を含む直列回路を備える。この直列回路５５、５６の一つの終端は、増幅器構成５３の出力に接続され、他の終端は接地されている。増幅器構成５３の反転入力の電位は、磁界センサ１から得られるパルス状信号と関係なく、基準電圧源５４により供給される電圧の値に安定化されるので、測定抵抗５１を経て流れるパルス状電流信号に比例する電圧が直列回路５５，５６に送出され、この電圧が測定信号を示す。抵抗５６において、アナログ電圧信号がタップ６１を介して取り出される。ツェナーダイオード５５は、例えば、下流のＴＴＬ論理回路にふさわしい電圧レベルを生成するために、アナログ電圧信号を電位シフトする役目をする。
【００２２】
図３は、本発明による回路構成に使用する、磁界センサ１と相互接続された電源電圧ユニット５０、測定デバイス５１、および、信号調整段５２の第２の実施例を示す。信号調整段５２の設計を除いて、この実施例は、図１に示されたものと一致する。ツェナーダイオード５５がキャパシタ５７と置き換えられている結果、本例では信号調整段は高域通過回路を備え、この高域通過回路の入力に測定信号が送信され、その出力からアナログ電圧信号が送出される。本実施例においては、アナログ電圧信号が信号変化だけを含み、好ましいことに、高い信号値から低い信号値への遷移のみが検出される。
【００２３】
図１に示される回路構成は、更に、アナログ／デジタル変換器６を備え、この変換器に、例えば上述のタップ６１を含む信号調整段５２の第１の出力６２から、アナログ電圧信号が送信される。アナログ／デジタル変換器段６において、アナログ信号からデジタル電圧信号が得られ、ライン６４を介して制御段７に送信される。
【００２４】
制御段７において、デジタル電圧信号から第１および第２の信号値が取得され、この信号値は磁界センサ１によって送出されるパルス状に交番する電流信号、または、それから導出された測定信号の２つの電流値を示す。このためには、デジタル電圧信号に基づくピーク値検出を使用するのが好ましい。電流信号およびそのデジタル電圧信号のパルス状の変化ごとに、現在取得されている第１および第２の信号値を記憶デバイス８に送信し、ここに格納する。さらに、格納された第１および第２信号値から、第１のアルゴリズムによって、デジタル切換え閾値信号が決定される。最も単純な場合には、この決定は平均処理により行われるが、第１および第２の信号値の時間的分散、非線形性等を考慮して、極めて正確なデジタル切換え閾値信号を決定することができる。デジタル切換え閾値信号は、ライン７１を介して制御段７から送出される。
【００２５】
図１に示される回路構成は、さらに、デジタル/アナログ変換器段９を備え、これに制御段７からデジタル切換え閾値信号がライン７１を介して送信され、デジタル／アナログ変換によってアナログ切換え閾値信号が得られる。このアナログ切換え閾値信号は、デジタル／アナログ変換器段９の出力に得られる。
【００２６】
信号調整段５２から、アナログ電圧信号がさらに第２の出力６３を経て送出される。この第２の出力は、例えば前述のタップ６１の形態をとることができ、比較器デバイス１０の第１の入力に送信される。アナログ切換え閾値信号は、デジタル／アナログ変換器段９の出力９１を経て比較器デバイス１０の第２の入力に送信される。比較器デバイス１０において、アナログ電圧信号をアナログ切換え閾値信号と比較し、この比較により、バイナリ出力信号を生成する。比較器デバイス１０は、コンパレータ回路という形をとることが望ましい。バイナリの出力信号は比較器デバイス１０の出力１１を経て送出される。
【００２７】
図１に示す実施例における制御段７は、取得された第１および第２の信号値が指定可能な公差範囲外にある場合に、第２のアルゴリズムによりエラー信号を生成し、このエラー信号をエラー信号出力７２に送出する機能も備える。公差範囲は、確定された第１および第２の信号値と一致させるが好ましい。例えば、公差範囲は、電流信号の複数のパルス状変化にわたって生成された第１および第２の信号値の平均値、または、第１および第２の信号値の差に比例して定めることができる。この手段によって、および、デジタル切換え閾値信号を極めて正確に決定することによって、本発明の回路構成は、妨害に対して及び磁界センサによって送出される電流信号のゆらぎおよび公差に対して極めて高い不感受性を達成できる。
【００２８】
図１に示される実施例では、制御段７は、取得された第１および第２の信号値から、第３のアルゴリズムにより、電源電圧制御信号を生成する機能もまた備える。この第３のアルゴリズムにおいては、エラー信号の情報を評価し、それにより電源電圧を、出力信号をエラー無しで生成するための可能な最小値に設定するのが好ましい。電源電圧を制御するために、電源電圧制御信号が制御ライン７３を経て電源電圧ユニット５０に送信される。図２および図３の実施例に示すように、基準電圧源５４により供給される電圧は適宜調整できる。
【００２９】
磁界センサ１を除いて、記載されている回路の構成要素を、一つの共通ユニットに一体化することが好ましく、磁界センサ１との境界を破線４で示す。
【００３０】
本発明による回路構成は、好ましくは、自動車用エレクトロニクス、特に、スロットルバルブの駆動および制御用のみならず、アンチロックブレーキングシステムの回転変換器用の電流インタフェースの用途にも使用できる。他にも多くの用途が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明に従う回路構成の１実施例のブロック回路図を示す図である。
【図２】図２は、本発明による回路構成に使用される電源電圧ユニット、測定装置、および、信号調整段の第１の実施例を示す図である。
【図３】図３は、本発明による回路構成に使用される電源電圧ユニット、測定装置、および、信号調整段の第２の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  磁界センサ
２  磁界センサ１の第１端子
３  磁界センサ１の第２端子
４  磁界センサ１と共通ユニットとの間の破線
５  電源電圧ユニット５０、測定デバイス５１および信号調整段５２を含む回路ユニット
６  アナログ／デジタル変換器段
７  制御段
８  記憶デバイス
９  デジタル／アナログ変換器段
１０  比較器デバイス
１１  比較器デバイス１０の出力
５０  電源電圧ユニット
５１  測定デバイス、測定抵抗
５２  信号調整段
５３  増幅器構成、好ましくは、演算増幅器
５４  基準電圧源
５５  ツェナーダイオード
５６  抵抗
５７  キャパシタ
５８  磁界センサ１に端子２，３を経て安定化された電源電圧を供給することを示す矢印
５９  端子２，３を経て磁界センサ１からパルス形電流信号の取り出すことを示す矢印
６０  測定デバイス５１から信号調整段５２への測定信号の接続
６１  タップ
６２  信号調整段５２からのアナログ電圧信号用の第１の出力
６３  信号調整段５２からのアナログ電圧信号用の第２の出力
６４  デジタル電圧信号ライン
７１  デジタル切換え閾値信号ライン
７２  制御段７のエラー信号出力
７３  制御段７から電源電圧ユニット５０への電源電圧制御信号ライン
９１  デジタル／アナログ変換器段９の出力
【図１】
2008545133.tif 000003
【図２】
2008545133.tif 000004
【図３】
2008545133.tif 000005
【国際調査報告】
2008545133.tif 000006
2008545133.tif 000007