用來識別脈衝的方法和裝置的製作方法
2023-05-18 17:25:16
專利名稱：用來識別脈衝的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於識別脈衝並且尤其是用於識別通過脈沖 發生器輪和傳感器產生的脈衝的方法和裝置，該傳感器例如包括有 霍爾元件，用於測定轉速，尤其是機動車的傳動裝置中的轉速。
背景技術：
在EP 1 111 392 Al中7>開通過用於漂移補償的可匹配的開關 閾值(Schaltschwelle )來檢測旋轉輪的轉速和角位。傳感器無接觸 地掃描輪子的掃描標記並產生一個脈衝序列。脈沖的幅值在比較器 中與具有同步^=企波器和濾波器的評估電路與可變的開關閾值進行 比較。當滿足一個或者多個條件時，為了得到儘可能準確的測量結 果並且最大程度上補償傳感器的偏移以及長期漂移，開關閾值被調 整。
在DE 699 10741 T2中/>開了 一種用於確定在f茲場中的變化的 電路。由磁場傳感器的輸出信號產生差動信號。對差動信號的峰值 進行識別和跟蹤。設有閾值調整電路用於根據差動信號的大小來調
整閾值。
發明內容
本發明的目的是提出一種用於識別脈衝的可靠的方法和裝置。該目的通過獨立權利要求的特徵來實現。本發明的有利的改進 方案見從屬權利要求。
本發明的特徵在於 一 種用於識別在輸入信號中的力永衝的方法 和相應的裝置。當掃描值的序列的當前掃描值與預定的基準掃描值 偏離至少預定的淨值時，通過分別向轉換值的序列添加代表掃描值 的序列的當前掃描值的轉換值來將基於輸入信號而構成或者由輸 入信號構成的掃描值的序列轉換成轉換值的序列。與預定的基準掃
描值偏離至少預定的淨值的掃描值的序列的當前掃描值一皮預:沒作 為用於後續的當前掃描值的預定的基準掃描值。基於轉換值的序列 求出移動平均值。基於該移動平均值識別出輸入信號中的脈沖。
例如基於移動平均值預i殳一個用於識別脈衝的閾值，移動平均 值尤其也可以直4姿構成閾值。其優點在於，通過轉換可以乂人掃描值 的序列中抽取十分之一。因此對於進一步處理來說，在與掃描值的 數量進行比較時只需要存儲和考慮少量的轉換值。因此，所述裝置 可以非常筒單和廉^介地i殳計。尤其是該裝置因此可以筒單地和廉《介 地在一種特定應用的集成電路裡實現，這種電路也可以稱為ASIC (特定用途集成電^各)。然而這種方法也可以作為 一種程序來實現， 該程序例如可以在一個孩i控制器上才丸4亍。
另 一個優點在於，與脈沖的頻率相比可以緩'f曼變化的幅值偏差 (也可以稱為偏移或者稱為漂移)可以簡單而可靠地得以補償。這 也尤其適用於在豸餘入信號消失和/或幅<直偏差大於力永衝的幅值時。此 外，當月永沖的頻率動態變化大，例如當^K衝的頻率可以在大致1 Hz 和10kHz之間變化時，也可以可靠地實現補償。該方法和裝置尤 其是適用於識別脈沖，這些脈沖被用來求出在機動車的傳動裝置中 的轉速並且該脈衝通過利用靜力學的傳感器原理採用永》茲鐵和霍 爾元件作為傳感器來進行檢測。幅值偏差例如由 一種渦流制動《1 起。
5在一種有利的設計方案中，與預定的基準掃描值偏離至少預定 的淨值的掃描值的序列中的當前掃描值^皮添加作為轉換值的序列 的轉換值。其優點在於這特別簡單。
在另 一個有利的"i殳計方案中求出至少一個月永衝的幅值。預定的 淨值基於所求出的至少 一 個脈衝的幅值和幅值_敬的預定的悽t量來 進4亍預定，所求出的至少一個月永沖的幅<直應該^皮分成這些幅^直,殳。 其優點在於，可以很簡單地自動地進行預定的淨值的調整。那就不 必要人工進行調整了。因而可以節省成本。
在另 一種有利的設計方案中，將輸入信號或者由該輸入信號導 出的信號輸送給閾值開關單元。此外，為閾值開關單元預定了移動
選設計成數字的比較器，其將各自數字編碼的掃描值與各自數字編 碼的閾值進行比較。其優點在於，這可以很簡單和費用不大地實現。
以下根據示意圖對本發明的實施例進行說明。 圖中示出
圖l是用於識別脈沖的裝置；
圖2是具有第 一 個時間變化曲線的掃描值的序列的曲線圖； 圖3 A是具有第二時間變化曲線的掃描值的序列的曲線圖； 圖3B是具有時間變化曲線的轉換值的序列的曲線圖； 圖4是用於識別脈沖的程序的流程圖。
具體實施例方式
相同結構或功能的部件在附圖中以相同的標號示出。
設有一個傳感器單元SENS用於檢測信號(圖1 )。傳感器單元 SENS例如包括有霍爾元件並設計成產生取決於一個佔有支配地位 的磁場的該信號。例如通過一個布置在發生器輪處的永磁鐵來產生 磁場，該永磁鐵固定在旋轉的部件上，例如軸上。通過發生器輪的 旋轉而在信號中產生脈沖IMP，其頻率取決於發生器專侖的旋轉速 度。傳感器單元SENS和發生器輪例如設置在傳動裝置中。基於脈 衝IMP可以求出發生器4侖和旋轉部件的轉速。
傳感器單元SENS與信號處理單元SIG連接，4全測到的信號可 以輸送糹合該信號處理單元。信號處理單元SIG優選i殳計成一莫擬地預 先處理信號，例如》文大或者濾波，信號處理單元SIG與lt一莫轉換單 元ADW連接，預先處理的信號可以被輸送給該轉換單元ADW。 數模轉換單元ADW設計成將對4僉測到的和預先處理過的信號進行 數位化，這就是"i兌進行掃描。優選"i殳有濾波器單元以及尤其是^f氐通 濾波單元TP，它對數位化的信號進行濾波並且尤其是低通濾波。
通過悽t才莫轉:換單元ADW而悽t字化的並且如果需要的話通過濾 波單元進^f於了濾波的^f言號構成了掃描〗直AW的序列FA,它可以作 為輸入信號輸入給一個裝置用於識別脈衝IMP。掃描值AW的序列 FA的第一個和第二個變化曲線例如在圖2和3A中示出。裝置在輸 入側與濾波單元連接並包括有轉換單元TRANS、平均單元MITT 和閾值開關單元SS。也優選地i殳置有悽t據存儲器DS用於對掃描值 AW的序歹'J FA的掃描值AW進行緩沖存儲。
轉換單元TRANS在輸入側與濾波單元和/或與婆t據存4諸器DS 連接。輸入信號可以;故輸送給轉換單元TRANS。轉換單元TRANS設計成用於將掃描值AW的序列FA轉換成轉換值TW的序列FT。 轉換值TW的序歹'J FT的變化曲線例如示出於圖3B中。轉換包括乂人 掃描值AW的序列FA中抽取十分之一，因此在轉換值TW的序列 FT中轉換值TW的悽t量就小於在掃描值AW的序列FA中掃描值 AW的悽t量。轉換單元TRANS因此也可以稱為十中取一單元。
平均單元MITT在輸入側與轉換單元TRANS的輸出側連接， 在該輸出側，該轉換單元提供轉換值TW的序列FT。平均單元MITT i殳計為用於形成基於轉換^直TW的序歹'J FT的移動平均值M，例如 作為所有轉換值TW的算術平均值，它們位於轉換值TW的預定寬 度的或者預定數量的平均窗口之內，其中平均窗口在預定的步驟裡 通過轉換值TW的序列FT而運動並且在輸出側提供各自求出的算 術平均值作為移動平均值。但是也可以用其它方法來求出移動平均 ^直M,例如回歸的方法，就是取決於一個加片又的、以前求出的移動 平均-f直M和一個加4又的、實際的#^奐<直TW求出實際的移動平均 4直M。 jt匕外，平均單元MITT可以"i殳計成基於移動平均^直M來求 出用於識別脈衝IMP的閾值，例如通過基於移動平均值M的變化 曲線對閾值的匹配。然而，閾值優選由移動平均值M形成。優選分 別通過如此多相互緊隨的轉換值TW來求出平均值，由此這些轉換 4直一起都至少在一個月永衝IMP上延伸。因此，移動平均^f直M只3艮 隨著信號的變化，這種變化比由於各自的脈衝IMP而引起的信號變 化更十曼。
閾值開關單元SS在輸入側與濾波單元連接，這就是說，低通 濾波單元IP,或者與悽t據存4諸器DS連4妄。因此，掃描值AW的序 列FA可以被輸送給閾值開關單元SS。此外，閾值開關單元SS在 輸入側與平均單元MITT連接。因此，閾值以及尤其是移動平均值 M可以^皮輸送給閾值開關單元SS。由此，閾值開關單元SS設計成 用於識別基於閾^直或者i兌移動平均值M的力永衝IMP。例如當掃描
8值AW的序列FA的一個掃描值AW大於閾值或者移動平均值M時， 就識別出一個脈沖IMP。然而同樣也可以預定，即當掃描值AW的 序列FA的一個掃描^直AW小於閾^直或者i兌移動平均值M時，識別 出一個脈衝IMP。此夕卜，也可以預設有一種延遲，/人而識別出超過 該基於移動平均值M而預定的第一個閾值，並識別出低於該基於移 動平均值M而預定的第二個閾值。此外，閾值開關單元SS設計成 在輸出側提供已識別的脈沖IMP,例如數字值1或0的形式，這取 決於，即是否已經識別出 一個脈沖IMP或者沒有識別出。閾值開關 單元SS例如設計成一個數字式比較器，它將各個數字編碼的掃描 值AW與各個數字編碼的閾值進行比較。
為了進一步對識別出的月永沖IMP進4亍處理例如可以i殳有一個 分頻器單元T,它i殳計為用於將識別出的月永衝IMP的頻率減少一個 預定的分頻係數。此夕卜，還可以設有一個脈沖形成部件PULS，用 於提供在一定條件下適用於其它單元的已識別的脈沖1MB。此夕卜， 可以:沒有計算單元CPU, 4昔助於該計算單元例如可以預i殳出預定的 分頻系悽t或者4昔助於該計算單元例如可以通過對參^t的調整來觸 發，例如調整一個預定的淨值，這個值對於將掃描值AW的序歹ij FA 轉換成轉換值TW的序列FT來說是必要的。計算單元CPU也可以 i殳定用於控制數據存4渚器DS。
裝置優選i殳計成悽t字電3各，並且優選i殳計成一種特定應用的集 成電^各。特定應用的集成電^各也可以包4舌有4言號處理單元SIG和/ 或悽t一莫轉:換單元ADW和/或^f氏通濾波單元TP和必要時也有分頻器 單元T和/或脈衝形成單元PULS和/或計算單元CPU和/或傳感器單 元SENS和尤其是霍爾元件。
圖2示出掃描值AW的序列FA和附屬的移動平均值M的第一 種變化曲線。在圖的時間軸上標出了掃描值AW的號碼，在該曲線 圖中也就是il總共示出了 1500個掃描值AW。圖2中所示的第一種變化曲線例如可以4姿如下方法形成，即開始時以大致恆定速度4亍馬史 的機動車進行制動，例如利用了渦流制動。通過制動使機動車的速
度降低，相應地轉速也下降。相應地脈衝IMP的頻率也下降。通過 操縱渦流制動產生了一種升高的幅值偏差。然而對閾值，也就是說 移動平均值M,可靠地進行跟蹤，從而可以進一步可靠地識別脈沖
圖3A示出掃描值AW的序歹'J FA的第二種變化曲線，圖3B示 出轉換值TW的序列FT的附屬變化曲線。這樣來進行轉換，從而 基於預定的基準掃描值REF求出一個隨後的掃描值AW與預定的 基準掃描值REF的差值DIFF。如果該差值DIFF超過了預定的淨 值MDIFF，那就將該掃描值AW作為轉換值TW添加至轉換值TW 的序列FT中。此外，將這種掃描值AW預定為用於隨後的掃描值 AW的預定的基準掃描值REF。然而，如果差^f直DIFF並未超過預 定的淨值MDIFF,那麼就相應地對於隨後的掃描值AW求出與基準 掃描值REF的差值DIFF,並與該預定的淨值MDIFF進行比較。在 圖3A中那些它們的差值DIFF大於各自預定的參數掃描值REF的 掃描值AW用一個小圓圈表示。在圖3B中這些掃描值AW構成轉 換值TW。為了更加清楚地加以表示，各個緊隨的轉換值TW用一 條線連糹妄起來。
通過預定的淨值MDIFF作為參數可以對轉4灸產生影響。優選 地預定，即自動地求出預定的淨值MDIFF。為此優選預定，即求出 至少一個月永衝IPM的幅d直AMP,這通過求出一個最大^直和一個最 小值來實現。預定的淨值MDIFF則優選通過將求出的幅值AMP除 以一個幅^直分|殳的預定#1量來予貞定，求出的幅j直AMP應該:故細分 成該預定數量的幅值分段。因此預定的淨值MDIFF可以4艮簡單地 匹配於月永沖IMP的幅<直AMP。轉換的優點在於，即得出一種具有基本不變的頻率的脈沖序列
用於求出移動的平均值M。不變的頻率尤其是基本上與輸入信號裡 的月永沖IMP的頻率無關。因此移動平均^直M可以4青確和可靠地求 出，並用於一個寬的頻率範圍。用於識別月永衝IMP的閾值也是相應 灃奇確和可靠的。那麼也可以在l命入信號消失時和在幅^直偏差大的時 候可靠地跟蹤閾值。頻率範圍例如進行大約1 Hz或lOKHz。然而 頻率範圍也可以詔:計成不同的。
圖4示出一個用於識別月永衝IMP的禾呈序流禾呈圖。該禾呈序在第一 步S1中開始。在該步驟S1中例如預設了預定的基準掃描值REF。 例如將第一個掃描值AW預設為預定的基準掃描值REF。然而預定 的基準掃描^直REF也可以予貞定為不同的。
在步驟S2中提出，分別以預定的時間間隔來檢測掃描值AW, 並因jt匕產生出掃描^直AW的序歹'J FA， 3。果該序列已經不可以4吏用 了的話。在第三步S3中，形成差值DIFF作為在各自的當前掃描值 AW和預定的基準掃描值REF之間的差值的淨值。在步驟S4中進 行才交驗，看差值DIFF是否大於預定的淨值MDIFF。如果這個條件 不能滿足的話，那就用下一個當前掃描值AW在步驟S2或步驟S3 裡繼續#^亍該程序。然而，如果在步驟S4中滿足了條件，那就在 步驟S5裡將實際的掃描值AW選4奪作為下一個轉換值TW並在步 驟S6中將實際的掃描值AW添加給轉換值TW的序列FT。然而也 可以預定為取代實際的掃描值AW給轉換值TW的序歹'J FT添加一 個值，該值基於當前掃描值AW求出。例如可以預定，即在這樣求 出的值作為轉換值TW添加給轉換值TW的序列FT之前，將實際 的掃描〗直AW與一個預定的系悽t相乘和/或相加或者減去一個幅佳— 偏差值。然而，也可以預定為當前掃描值AW的其它的或者另外的 修改值。基於當前掃描值AW求出的並作為轉換值TW添加給轉換 值TW序歹'j FT的^f直則代表了當前掃描值AW。
ii在步驟S7中將當前掃描值AW預i殳為預定的基準掃描值REF 用於隨後的當前掃描值AW。在步驟S8裡基於轉換值TW的序列 FT求出移動平均值。此外可以預定為，基於所求出的移動平均值 M來求出閾yf直。在步艱《S9中基於移動平均4直M或者i兌基於閾值來 識別出脈沖IMP。在步驟S2和S3中該程序繼續用於下一個當前掃 描值AW。
權利要求
1.一種用於識別在輸入信號中的脈衝(IMP)的方法，在所述方法中-當掃描值(AW)的序列(FA)的當前掃描值(AW)與預定的基準掃描值(REF)偏離至少預定的淨值(MDIFF)時，通過分別向轉換值(TW)的序列(FT)添加代表所述掃描值(AW)的序列(FA)的當前掃描值(AW)的轉換值(TW)來將基於所述輸入信號而形成的或者由所述輸入信號形成的所述掃描值(AW)的序列(FA)轉換成所述轉換值(TW)的序列(FT)，-與所述預定的基準掃描值(REF)偏離至少預定的淨值(MDIFF)的所述掃描值(AW)的序列(FA)的當前掃描值(AW)被預設作為用於後續的當前掃描值(AW)的預定的基準掃描值(REF)，-基於所述轉換值(TW)的序列(FT)求出移動平均值(M)，以及-基於所述移動平均值(M)識別出在所述輸入信號中的脈衝(IMP)。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，將與所述預定的基準掃描 值(ref )偏離至少預定的淨值(mdiff )的所述掃描值(aw ) 的序列(fa)的所述當前掃描值(aw)作為轉換值(tw) 添加給轉換值(tw)的序列(ft)。
3. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中-求出至少一個月永衝(imp)的幅<直(amp)以及-根據至少一個脈衝(IMP )的求出的幅值(AMP )和預 定數量的幅值分,殳來預i殳所述預定的淨^直(MDIFF),至少一 個脈衝(IMP )的求出的幅值(AMP )應該;故分成所述預定翁: 量的幅值分段。
4. 才艮據前述4又利要求中任一項所述的方法，其中，將所述輸入信 號或者由所述輸入信號導出的信號輸送給閾值開關單元(SS ) 並給所述閾值開關單元(SS )預設所述移動平均值(M)作為 閾值或者基於所述移動平均值(M)求出的閾值。
5. —種用於識別在輸入信號中的力永衝(IMP)的裝置，所述裝置 被設計—用於在掃描寸直(AW )的序歹《1 ( FA )的當前掃描葉直(AW ) 與預定的基準掃描^直(REF)偏離至少予貞定的淨l直(MDIFF) 時，通過分別向轉換J直(TW)的序列(FT)添加〗戈表所述掃 描值(AW )的序歹'J ( FA )的當前掃描值(AW )的轉換值(TW ) 來將基於所述輸入信號形成的或者由所述輸入信號形成的所 述掃描值(AW)的序列(FA)轉換成所述轉換值(TW)的 序歹'J (FT),-用於將與所述預定的基準掃描值(REF )偏離至少預定 的淨值(MDIFF)的所述掃描值(AW)的序歹'J (FA)的當前 掃描值(AW)預設作為用於後續的當前掃描值(AW)的預 定的基準掃4葛^直(REF)，-用於基於轉換值(TW)的序列(FT)來求出移動平均 值(M)，-用於基於所述移動平均值(M )識別出在所述輸入信號 中的月永沖(IMP)。
全文摘要
當掃描值(AW)的序列(FA)的當前掃描值(AW)與預定的基準掃描值(REF)偏離至少一個預定的淨值(MDIFF)時，通過分別向轉換值(TW)的序列(FT)添加代表掃描值(AW)的序列(FA)的當前掃描值(AW)的轉換值(TW)來將掃描值(AW)的序列(FA)轉換成轉換值(TW)的序列(FT)。與預定的基準掃描值(REF)偏離至少預定的淨值(MDIFF)的掃描值(AW)的序列(FA)的當前的掃描值(AW)被預設作為用於後續的當前掃描值(AW)的預定的基準掃描值(REF)。基於轉換值(TW)的序列(FT)來測定移動平均值(M)。根據該移動平均值(M)來識別脈衝。
文檔編號H03K21/00GK101542906SQ200880000153
公開日2009年9月23日 申請日期2008年1月15日 優先權日2007年2月1日
發明者斯文·澤梅爾羅德特 申請人:大陸汽車有限責任公司