WO2008141854A1 - Pressure sensor with switchable pressure region - Google Patents
Pressure sensor with switchable pressure region Download PDFInfo
- Publication number
- WO2008141854A1 WO2008141854A1 PCT/EP2008/053313 EP2008053313W WO2008141854A1 WO 2008141854 A1 WO2008141854 A1 WO 2008141854A1 EP 2008053313 W EP2008053313 W EP 2008053313W WO 2008141854 A1 WO2008141854 A1 WO 2008141854A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- amplifier
- signal
- gain
- control unit
- threshold
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
Definitions
- micromechanical pressure sensors For the detection of pressure signals i.a. micromechanical pressure sensors used, which output an electrical signal in response to an applied pressure.
- the document DE 102 26 034 A1 shows a micromechanical pressure sensor which detects the deflection of a membrane by means of piezoresistive resistances on the basis of an applied pressure and generates an electrical signal as a function of the deflection.
- the deflection of the membrane can also be detected by a capacitive measuring method, as used in the
- Amplifier circuit is made. To calibrate this gain, typically at least two pressure signals at known pressures are detected and the intermediate gain is interpolated. Such a procedure is i.a. known from DE 103 30 251 Al. To increase the resolution or the accuracy of the pressure signal just in the lower area, this can
- Gain can be logarithmized in addition.
- the present invention describes a device or a method for detecting a pressure signal, the actual pressure signal being determined by means of a pressure signal
- Amplifier is amplified.
- the amplification is influenced in regions by a control unit to which the output signal of the amplifier is supplied.
- the essence of the invention is that additionally a comparison means is provided which monitors the amplifier signal to determine whether a threshold value is exceeded or exceeded. If such an overshoot or undershoot is detected, the comparison means causes the control unit to switch the amplifier area.
- the advantage of the invention is that the accuracy can be increased precisely in the lower pressure range by such an adjustment of the amplifier range. For larger pressure ranges, however, can be dispensed with a high gain, whereby the stress of the system can be reduced. Furthermore, the accuracy of the calibration of the pressure sensor can be reduced by the application of the adaptation according to the invention, so that costs can be saved during production.
- control unit switches the amplifier into a lower gain range when a predetermined threshold value is exceeded.
- the amplifier is switched to a higher amplification range when a predetermined threshold value is exceeded.
- at least one threshold value is provided in each amplification area.
- at least one upper threshold and one lower threshold are used in at least one gain region to adjust the gain accordingly.
- the switchover to another amplification range is only performed when the overshoot or undershoot of the threshold value has occurred for a minimum period of time.
- Derivation of the signal is used to cause in comparison with the threshold value, a switching of the amplifier area.
- the threshold values and offset values which are assigned to the individual pressure ranges can be stored in a table which can be accessed by the control and / or the comparison unit.
- FIGS. 1a and b show two possible implementations of the invention
- strain gauges in the form of
- Wheatstone bridges used. Such Wheatstone bridges consist of two pairs of resistors which are interconnected (see block 100 in Figure Ia). In addition, however, the deflection of the membrane can also be detected by other methods, such as a capacitive measurement.
- Such amplifiers are usually operated with a fixed gain factor, which is determined during a calibration process.
- a pressure sensor two different pressures are applied to the sensor element and the amplified signals from the starting point determined at these pressures are used for the calibration.
- the starting point of the invention is a programmable amplifier 180.
- the sensor signal S DS is read in by the sensor element 100 and amplified in an amplifier unit 120. Subsequently, the thus amplified signal S v in a
- Comparison unit 160 (eg, a ⁇ C) compared with at least one predetermined threshold SW. If the amplified signal S v falls below the threshold value SW, a control unit 140 controlling the amplifier 120 is activated in order to increase the amplification factor. As a result, the accuracy is increased with smaller pressure sensor signals S DS .
- the inverse comparison can take place, after which it is checked whether the amplified signal S v exceeds the predetermined threshold SW. In this case it can be assumed that the gain can be reduced.
- an offset stage is usually provided after the amplifier stage, it may additionally be provided to adjust the offset by the control unit 140 when the gain changes.
- the comparison unit 160 or the control unit 140 outputs a corresponding signal V B to an evaluation circuit (not shown).
- FIG. 1b shows a possible realization in which the comparison unit is integrated into the control unit.
- FIG. 2 shows by way of example a program algorithm which describes the
- Procedure in the amplifier circuit 180 illustrates. However, it may also be provided that such a program runs in a suitably designed microprocessor, e.g. in an amplifier unit for controlling the signal amplification.
- step 200 the digital or analog sensor signal S DS is detected in step 200. Subsequently, in step 220, the gain K v , the associated offset, and one or more thresholds associated with that gain are determined, for example, by reading a table or a register. Subsequently, in step 240, the sensor signal corresponding
- the amplified signal indicates that the upper limit of the gain range is reached.
- the gain K v is lowered before the algorithm is terminated and / or the program is re-run through step 200.
- step 300 it is checked in step 300 whether the sensor signal S v according to
- Amplification factor ended.
- the invention has been shown with a lower and an upper threshold, so that three gain regions are provided.
- the lower and / or the upper amplification area likewise again has lower and upper threshold values in order to define further amplification areas with their own amplification factors.
- ever Amplification area only a threshold value is checked and is switched back and forth only between a first smaller and a second larger amplification factor.
- the threshold value or thresholds are simultaneously adapted and stored.
- the reduction or increase in the gain K v is preferably fixed and aligned with the application of the pressure sensor. However, it can also be configured variably, for example by the temporal behavior of the
- Waveform is taken into account.
- the change in the amplification factor is higher, the stronger the signal has risen in the past.
- the amplified signal S v may alternatively also directly from the sensor element
- the temporal behavior of the sensor signal S Ds and / or of the amplified sensor signal S v for detecting a changeover of the amplification factor K v .
- the first or second time derivative of the corresponding signals is used in order to obtain an indication of a meaningful change of the amplification factor in a comparison with appropriately selected threshold values.
- the gain is switched only when the corresponding signal is detected a minimum time duration below or above the threshold value. With such a hysteresis effect can be ensured that the gain does not switch back and forth between two areas
- the senor according to the present invention can be run in various modes of operation, with the offset and gain in the individual Operating modes have already been determined in advance and stored in the control unit 140 or an external memory.
Abstract
The present invention relates to a device and a method for the detection of a pressure signal, wherein the actual pressure signal is amplified by means of an amplifier (120). Said amplification is influenced regionally by a controller (140) to which the output signal of the amplifier (120) is conveyed. The core of the invention lies in the fact that a comparison means (160) is additionally provided that monitors the amplifier signal as to whether it exceeds or falls below a threshold value. If said signal is found to exceed or fall below such a threshold, the comparison means (160) causes the controller (140) to switch the amplification region.
Description
Drucksensor mit umschaltbarem Druckbereich Pressure sensor with switchable pressure range
Stand der TechnikState of the art
Zur Erfassung von Drucksignalen werden u.a. mikromechanische Drucksensoren verwendet, die in Abhängigkeit eines angelegten Drucks ein elektrisches Signal ausgeben. So zeigt die Schrift DE 102 26 034 Al einen mikromechanischen Drucksensor, der mittels piezoresistiver Widerstände die Durchbiegung einer Membran aufgrund eines angelegten Drucks erfasst und ein elektrisches Signal in Abhängigkeit der Durchbiegung erzeugt. Alternativ lässt sich die Durchbiegung der Membran auch durch eine kapazitive Messmethode erfassen, wie sie in derFor the detection of pressure signals i.a. micromechanical pressure sensors used, which output an electrical signal in response to an applied pressure. Thus, the document DE 102 26 034 A1 shows a micromechanical pressure sensor which detects the deflection of a membrane by means of piezoresistive resistances on the basis of an applied pressure and generates an electrical signal as a function of the deflection. Alternatively, the deflection of the membrane can also be detected by a capacitive measuring method, as used in the
DE-10333960 Al beschrieben wird.DE-10333960 Al is described.
Erfahrungsgemäß haben die mit einem mikromechanischen Drucksensor erzeugten elektrischen Signal eine sehr geringe Signalgröße, weswegen zur Auswertung der Sensorsignale eine Verstärkung durch eine entsprechendeExperience has shown that the electrical signal generated by a micromechanical pressure sensor has a very small signal size, which is why an amplification by a corresponding signal is used to evaluate the sensor signals
Verstärkerschaltung vorgenommen wird. Zur Kalibrierung dieser Verstärkung werden typischerweise wenigstens zwei Drucksignale bei bekannten Drücken erfasst und die dazwischen liegende Verstärkung interpoliert. Ein derartiges Vorgehen ist u.a. aus der DE 103 30 251 Al bekannt. Um die Auflösung bzw. die Genauigkeit des Drucksignals gerade im unteren Bereich zu erhöhen, kann dieseAmplifier circuit is made. To calibrate this gain, typically at least two pressure signals at known pressures are detected and the intermediate gain is interpolated. Such a procedure is i.a. known from DE 103 30 251 Al. To increase the resolution or the accuracy of the pressure signal just in the lower area, this can
Verstärkung zusätzlich logarithmiert werden.Gain can be logarithmized in addition.
Da der Aufwand zur Erhöhung der Genauigkeit in verschiedenen Druckbereichen durch eine elektronische Bearbeitung der Verstärkung jedoch sehr aufwendig ist
und eine derartige Realisierung sehr kostenintensiv ist, wird in der vorliegenden Erfindung ein einfacheres Konzept vorgestellt.Since the effort to increase the accuracy in various pressure ranges by an electronic processing of the gain, however, is very expensive and such an implementation is very costly, a simpler concept is presented in the present invention.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Erfassung eines Drucksignals beschrieben, wobei das eigentliche Drucksignal mittels einesThe present invention describes a device or a method for detecting a pressure signal, the actual pressure signal being determined by means of a pressure signal
Verstärkers verstärkt wird. Die Verstärkung wird dabei bereichsweise durch eine Regeleinheit beeinflusst, der das Ausgangssignal des Verstärkers zugeführt wird. Der Kern der Erfindung ist dabei, dass zusätzlich ein Vergleichsmittel vorgesehen ist, welches das Verstärkersignal dahingehend überwacht, ob ein Schwellenwert unter- oder überschritten wird. Wird ein derartiges Über- oder Unterschreiten festgestellt, veranlasst das Vergleichsmittel die Regeleinheit zu einem Umschalten des Verstärkerbereichs.Amplifier is amplified. In this case, the amplification is influenced in regions by a control unit to which the output signal of the amplifier is supplied. The essence of the invention is that additionally a comparison means is provided which monitors the amplifier signal to determine whether a threshold value is exceeded or exceeded. If such an overshoot or undershoot is detected, the comparison means causes the control unit to switch the amplifier area.
Der Vorteil der Erfindung ist, dass die Genauigkeit gerade im unteren Druckbereich durch eine derartige Anpassung des Verstärkerbereichs erhöht werden kann. Bei größeren Druckbereichen kann hingegen auf eine hohe Verstärkung verzichtet werden, wodurch die Beanspruchung des Systems vermindert werden kann. Weiterhin kann durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Anpassung die Messgenauigkeit bei der Kalibrierung des Drucksensors reduziert werden, so dass bei der Herstellung Kosten eingespart werden kann.The advantage of the invention is that the accuracy can be increased precisely in the lower pressure range by such an adjustment of the amplifier range. For larger pressure ranges, however, can be dispensed with a high gain, whereby the stress of the system can be reduced. Furthermore, the accuracy of the calibration of the pressure sensor can be reduced by the application of the adaptation according to the invention, so that costs can be saved during production.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regeleinheit den Verstärker in einen niederen Verstärkungsbereich umschaltet, wenn ein vorgegebener Schwellenwert unterschritten wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Verstärker in einen höheren Verstärkungsbereich umgeschalten wird, wenn ein vorgegebener Schwellenwert überschritten wird.
Optional kann auch vorgesehen sein, dass in jedem Verstärkungsbereich wenigstens ein Schwellenwert vorgesehen ist. Vorzugsweise wird jedoch in wenigstens einem Verstärkungsbereich wenigstens ein oberer Schwellenwert und ein unterer Schwellenwert verwendet, um die Verstärkung entsprechend anzupassen.In one embodiment of the invention it is provided that the control unit switches the amplifier into a lower gain range when a predetermined threshold value is exceeded. Alternatively, it can also be provided that the amplifier is switched to a higher amplification range when a predetermined threshold value is exceeded. Optionally, it can also be provided that at least one threshold value is provided in each amplification area. Preferably, however, at least one upper threshold and one lower threshold are used in at least one gain region to adjust the gain accordingly.
Vorteilhafterweise wird die Umschaltung in einen anderen Verstärkungsbereich erst dann durchgeführt, wenn die Über- bzw. Unterschreitung des Schwellenwerts eine Mindestzeitdauer erfolgt ist.Advantageously, the switchover to another amplification range is only performed when the overshoot or undershoot of the threshold value has occurred for a minimum period of time.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Steigung bzw. die zweite zeitlicheAlternatively, it can also be provided that the slope or the second temporal
Ableitung des Signals herangezogen wird, um im Vergleich mit dem Schwellenwert eine Umschaltung des Verstärkerbereichs zu veranlassen.Derivation of the signal is used to cause in comparison with the threshold value, a switching of the amplifier area.
Zusätzlich zur Änderung der Verstärkung kann auch vorgesehen sein, die Offsetwerte des Verstärkers zu ändern. Dabei können die Schwellenwerte und Offsetwerte, die den einzelnen Druckbereichen zugeordnet werden, in einer Tabelle abgelegt werden, auf die die Regel- und/oder die Vergleichseinheit zugreifen können.In addition to changing the gain, it may also be provided to change the offset values of the amplifier. In this case, the threshold values and offset values which are assigned to the individual pressure ranges can be stored in a table which can be accessed by the control and / or the comparison unit.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.Further advantages will become apparent from the following description of exemplary embodiments or from the dependent claims.
Zeichnungendrawings
Figur Ia und b zeigen zwei mögliche Realisierungen der erfindungsgemäßerFIGS. 1a and b show two possible implementations of the invention
Vorrichtung in Form von Blockschaltbildern. Dagegen wird das beanspruchte Verfahren in Figur 2 mittels eines Flussdiagramm dargestellt.
- A -Device in the form of block diagrams. In contrast, the claimed method is shown in Figure 2 by means of a flow chart. - A -
Ausführungsbeispielembodiment
Wie bereits eingangs erwähnt, wird zur Erfassung eines Drucks in einem Sensorelement 100 mittels mikromechanischer Drucksensoren die Verbiegung einer Membran gemessen. Dabei werden typischerweise Dehnmessschichten in Form vonAs already mentioned, the deflection of a membrane is measured to detect a pressure in a sensor element 100 by means of micromechanical pressure sensors. Typically, strain gauges in the form of
Wheatstone- Brücken verwendet. Derartige Wheatstone- Brücken bestehen aus je zwei Paaren von Widerständen, die miteinander verschaltet sind (siehe Block 100 in Figur Ia). Daneben kann die Durchbiegung der Membran jedoch auch mit anderen Methoden erfasst werden, wie beispielsweise einer kapazitiven Messung.Wheatstone bridges used. Such Wheatstone bridges consist of two pairs of resistors which are interconnected (see block 100 in Figure Ia). In addition, however, the deflection of the membrane can also be detected by other methods, such as a capacitive measurement.
Naturgemäß weist die Durchbiegung einer mikromechanischen Membran nur geringe Auslenkungen aus, weswegen die Signalgröße der dabei entstehenden elektrischen Signale ebenfalls nur gering sind. Um diese Signale für weitere Auswertungen zu verwenden, ist eine Verstärkung vorgesehen, wie sie beispielhaft in der Figur Ia bzw. Ib in Form einer Verstärkerschaltung 180 abgebildet ist.Naturally, the deflection of a micromechanical membrane only small deflections, which is why the signal size of the resulting electrical signals are also low. In order to use these signals for further evaluations, a gain is provided, as shown by way of example in FIG. 1a or 1b in the form of an amplifier circuit 180.
Derartige Verstärker werden üblicherweise mit einem fest vorgegebenen Verstärkungsfaktor betrieben, der bei einem Kalibrierungsvorgang bestimmt wird. Dabei werden im Falle eines Drucksensors zwei unterschiedliche Drücke an das Sensorelement angelegt und die bei diesen Drücken ermittelten verstärkten Signale aus Ausgangsbasis für die Kalibrierung verwendet.Such amplifiers are usually operated with a fixed gain factor, which is determined during a calibration process. In the case of a pressure sensor, two different pressures are applied to the sensor element and the amplified signals from the starting point determined at these pressures are used for the calibration.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein programmierbarer Verstärker 180. Das Sensorsignal SDS wird dabei vom Sensorelement 100 eingelesen und in einer Verstärkereinheit 120 verstärkt. Anschließend wird das so verstärkte Signal Sv in einerThe starting point of the invention is a programmable amplifier 180. The sensor signal S DS is read in by the sensor element 100 and amplified in an amplifier unit 120. Subsequently, the thus amplified signal S v in a
Vergleichseinheit 160 (z.B. ein μC) mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellenwert SW verglichen. Unterschreitet das verstärkte Signal Sv den Schwellenwert SW, wird eine den Verstärker 120 steuernde Regeleinheit 140 angesteuert, um den Verstärkungsfaktor zu erhöhen. Dies hat zur Folge, dass die Genauigkeit bei kleineren Drucksensorsignalen SDS erhöht wird.Comparison unit 160 (eg, a μC) compared with at least one predetermined threshold SW. If the amplified signal S v falls below the threshold value SW, a control unit 140 controlling the amplifier 120 is activated in order to increase the amplification factor. As a result, the accuracy is increased with smaller pressure sensor signals S DS .
Alternativ kann auch der umgekehrte Vergleich statt finden, wonach überprüft wird, ob das verstärkte Signal Sv den vorgegebenen Schwellenwert SW überschreitet. In
diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass die Verstärkung verringert werden kann.Alternatively, the inverse comparison can take place, after which it is checked whether the amplified signal S v exceeds the predetermined threshold SW. In In this case it can be assumed that the gain can be reduced.
Da üblicherweise nach der Verstärkerstufe eine Offsetstufe vorgesehen ist, kann zusätzlich vorgesehen sein, bei einer Änderung der Verstärkung auch den Offset durch die Regeleinheit 140 anzupassen.Since an offset stage is usually provided after the amplifier stage, it may additionally be provided to adjust the offset by the control unit 140 when the gain changes.
Um die nachfolgende Signalauswertung über den geänderten Verstärkungsfaktor zu informieren, ist vorgesehen, dass die Vergleichseinheit 160 oder die Regeleinheit 140 ein entsprechendes Signal VB an eine (nicht gezeigte) Auswerteschaltung abgibt.In order to inform the subsequent signal evaluation of the changed amplification factor, it is provided that the comparison unit 160 or the control unit 140 outputs a corresponding signal V B to an evaluation circuit (not shown).
Figur Ib zeigt eine mögliche Realisierung, bei der die Vergleichseinheit in die Regeleinheit integriert ist.FIG. 1b shows a possible realization in which the comparison unit is integrated into the control unit.
In Figur 2 ist beispielhaft ein Programm-Algorithmus dargestellt, der dieFIG. 2 shows by way of example a program algorithm which describes the
Vorgehensweise in der Verstärkerschaltung 180 verdeutlicht. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein derartiges Programm in einem entsprechend ausgestalteten Mikroprozessor abläuft, z.B. in einer Verstärkereinheit zur Steuerung der Signalverstärkung.Procedure in the amplifier circuit 180 illustrates. However, it may also be provided that such a program runs in a suitably designed microprocessor, e.g. in an amplifier unit for controlling the signal amplification.
Nach dem Start des Programms, der in regelmäßigen Abständen oder aufgrund einer externen Anregung erfolgt, wird im Schritt 200 das digitale oder analoge Sensorsignal SDS erfasst. Anschließend wird im Schritt 220 der Verstärkungsfaktor Kv, der zugehörige Offset und ein oder mehrere Schwellenwerte ermittelt, die diesem Verstärkungsfaktor zugeordneten sind, beispielsweise durch auslesen einer Tabelle oder eines Registers. Anschließend wird in Schritt 240 das Sensorsignal entsprechend
After the start of the program, which takes place at regular intervals or due to an external excitation, the digital or analog sensor signal S DS is detected in step 200. Subsequently, in step 220, the gain K v , the associated offset, and one or more thresholds associated with that gain are determined, for example, by reading a table or a register. Subsequently, in step 240, the sensor signal corresponding
verstärkt. Überschreitet das verstärkte Sensorsignal Sv gemäßstrengthened. Exceeds the amplified sensor signal S v according to
Sv > SW0
einen oberen Schwellenwert SW0, so zeigt das verstärkte Signal an, dass die obere Grenze des Verstärkungsbereichs erreicht wird. Um größere Sensorsignal zu übermitteln, wird daher in Schritt 280 der Verstärkungsfaktor Kv erniedrigt, bevor der Algorithmus beendet wird und/oder das Programm mit Schritt 200 erneut durchlaufen wird.Sv> SW 0 an upper threshold SW 0 , the amplified signal indicates that the upper limit of the gain range is reached. In order to transmit larger sensor signal, therefore, in step 280, the gain K v is lowered before the algorithm is terminated and / or the program is re-run through step 200.
Für den Fall, dass der Schwellenwert SW0 nicht überschritten wird, wird in Schritt 300 überprüft, ob das Sensorsignal Sv gemäßIn the event that the threshold SW 0 is not exceeded, it is checked in step 300 whether the sensor signal S v according to
Sv < SWuSv <SWu
einen unteren Schwellenwert SWu unterschreitet. Das Unterschreiten des unteren Schwellenwerts signalisiert der Auswerteschaltung, dass die untere Grenze des Verstärkungsbereichs erreicht wird. Durch eine Erhöhung des Verstärkungsfaktor Kv im nachfolgenden Schritt 320 können kleinere Sensorsignale weiterhin dargestellt werden. Gleichzeitig verbessert sich die Auflösung bei diesen kleineren Sensorsignalen, da durch den neu gewählten Verstärkungsfaktor die Verstärkung des Verstärkers wieder in seiner ganzen Breite voll ausgeschöpft werden kann.falls below a lower threshold SWu. Falling below the lower threshold signalizes the evaluation circuit that the lower limit of the gain range is reached. By increasing the amplification factor K v in the subsequent step 320, smaller sensor signals can continue to be displayed. At the same time, the resolution improves with these smaller sensor signals, since the gain of the amplifier can be fully exploited again in its entire width by the newly selected amplification factor.
Wird jedoch gemäßHowever, according to
SW0 < Sv < SWuSW 0 <Sv <SWu
festgestellt, dass sich das Sensorsignal Sv zwischen dem unteren und dem oberen Schwellenwert befindet, so wird das Programm ohne Änderung deshas been determined that the sensor signal S v is between the lower and the upper threshold, the program is changed without changing the
Verstärkungsfaktors beendet.Amplification factor ended.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die Erfindung mit einem unteren und einem oberen Schwellenwert dargestellt, so dass drei Verstärkungsbereiche vorgesehen sind. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der untere und/oder der obere Verstärkungsbereich ebenfalls wieder untere und obere Schwellenwerte aufweist, um weitere Verstärkungsbereiche mit eigenen Verstärkungsfaktoren zu definieren. Selbstverständlich kann jedoch auch vorgesehen sein, dass je
Verstärkungsbereich lediglich ein Schwellenwert überprüft wird und nur zwischen einem ersten kleineren und einem zweiten größeren Verstärkungsfaktor hin und her geschalten wird.In the present embodiment, the invention has been shown with a lower and an upper threshold, so that three gain regions are provided. Alternatively, it can also be provided that the lower and / or the upper amplification area likewise again has lower and upper threshold values in order to define further amplification areas with their own amplification factors. Of course, however, it can also be provided that ever Amplification area only a threshold value is checked and is switched back and forth only between a first smaller and a second larger amplification factor.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mit der Änderung des Verstärkungsfaktors gleichzeitig auch der oder die Schwellenwerte angepasst und abgespeichert werden.Furthermore, it can be provided that, with the change of the amplification factor, the threshold value or thresholds are simultaneously adapted and stored.
Die Erniedrigung bzw. Erhöhung des Verstärkungsfaktor Kv ist vorzugsweise fest vorgegeben und auf die Anwendung des Drucksensors ausgerichtet. Sie kann jedoch auch variabel ausgestaltet sein, indem beispielsweise das zeitliche Verhalten desThe reduction or increase in the gain K v is preferably fixed and aligned with the application of the pressure sensor. However, it can also be configured variably, for example by the temporal behavior of the
Signalverlaufs berücksichtigt wird. So ist denkbar, dass die Veränderung des Verstärkungsfaktors um so höher ausfällt, je stärker das Signal in der Vergangenheit gestiegen ist.Waveform is taken into account. Thus, it is conceivable that the change in the amplification factor is higher, the stronger the signal has risen in the past.
Statt des verstärkten Signals Sv kann alternativ auch das direkt vom SensorelementInstead of the amplified signal S v may alternatively also directly from the sensor element
100 kommende Signal SDS auf eine mögliche Umschaltung des Verstärkungsfaktors Kv hin überwacht wird.100 coming signal S DS is monitored for a possible switching of the gain K v out.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, das zeitliche Verhalten des Sensorsignals SDs und/oder des verstärkten Sensorsignals Sv zur Erkennung einer Umschaltung des Verstärkungsfaktors Kv zu verwenden. So ist denkbar, dass die erste oder zweite zeitliche Ableitung der entsprechenden Signale herangezogen wird, um in einem Vergleich mit entsprechend gewählten Schwellenwerten einen Hinweis auf eine sinnvolle Änderung des Verstärkungsfaktors zu erhalten. Hierbei könnte z.B. ein schneller Rückgang des Sensorsignals zu einerIn a further exemplary embodiment of the invention, it is possible to use the temporal behavior of the sensor signal S Ds and / or of the amplified sensor signal S v for detecting a changeover of the amplification factor K v . Thus, it is conceivable that the first or second time derivative of the corresponding signals is used in order to obtain an indication of a meaningful change of the amplification factor in a comparison with appropriately selected threshold values. Here, for example, a rapid decline of the sensor signal to a
Erhöhung der Verstärkung führen. Darüber hinaus ist jedoch auch denkbar, dass die Verstärkung erst dann umgeschalten wird, wenn das entsprechende Signal eine Mindestzeitdauer unterhalb bzw. oberhalb des Schwellenwerts erfasst wird. Mit einem derartigen Hystereseeffekt kann sichergestellt werden, dass die Verstärkung nicht kurzzeitig zwischen zwei Bereichen hin und her schaltetIncrease the gain. In addition, however, it is also conceivable that the gain is switched only when the corresponding signal is detected a minimum time duration below or above the threshold value. With such a hysteresis effect can be ensured that the gain does not switch back and forth between two areas
Allgemein kann der Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Betriebsmodi gefahren werden, wobei der Offset und die Verstärkung in den einzelnen
Betriebsmodi bereits vorab festgelegt und in der Regeleinheit 140 bzw. einem externen Speicher abgelegt worden sind.
In general, the sensor according to the present invention can be run in various modes of operation, with the offset and gain in the individual Operating modes have already been determined in advance and stored in the control unit 140 or an external memory.
Claims
1. Vorrichtung zur Erfassung eines Drucksensorsignals, mit - einem Verstärker (120) zur Verstärkung des Sensorsignal (SDS) und1. A device for detecting a pressure sensor signal, comprising - an amplifier (120) for amplifying the sensor signal (S DS ) and
- einer den Verstärker steuernden Regeleinheit (140), wobei die Regeleinheit in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Verstärkers die Verstärkung bereichsweise steuert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleichsmittel (160) vorgesehen ist, welches- A control unit controlling the amplifier (140), wherein the control unit in dependence on the output signal of the amplifier, the gain controls partially, characterized in that a comparison means (160) is provided which
- das Über- oder Unterschreiten eines Schwellenwerts durch das Verstärkersignal erfasst und- The exceeding or falling below a threshold value detected by the amplifier signal and
- die Regeleinheit zur Umschaltung in einen anderen Verstärkerbereich veranlasst.- Causes the control unit to switch to another amplifier range.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit den Verstärker in Abhängigkeit2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the control unit the amplifier in dependence
- von dem Überschreiten eines oberen Schwellenwerts in einen Bereich niedrigerer Verstärkung und/oder - von dem Unterschreiten eines unteren Schwellenwerts in einen Bereich höherer Verstärkung umschaltet.Switching from exceeding an upper threshold to a lower gain range and / or switching below a lower threshold to a higher gain range.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung in Abhängigkeit von einer vorgebbare Mindestzeitdauer erfolgt, in der das Verstärkersignal über bzw. unter dem Schwellenwert erfasst wird. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the switching takes place as a function of a predeterminable minimum period of time in which the amplifier signal is detected above or below the threshold value.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit die Offsetwerte zur Einstellung der Verstärkung in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch das Vergleichsmittel für unterschiedliche Verstärkerbereiche variiert.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit varies the offset values for adjusting the gain as a function of the control by the comparison means for different amplifier ranges.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker ein analoges oder digitales verstärktes Sensorsignal erzeugt.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the amplifier generates an analog or digital amplified sensor signal.
6. Verfahren zur Erfassung eines Sensorsignals eines Drucksensors, mit6. A method for detecting a sensor signal of a pressure sensor, with
- einem Verstärker zur Verstärkung des Sensorsignal undan amplifier for amplifying the sensor signal and
- einer den Verstärker steuernden Regeleinheit, wobei die Regeleinheit in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Verstärkers die Verstärkung bereichsweise steuert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleich durchgeführt wird, der das Über- oder Unterschreiten eines- A control unit controlling the amplifier, wherein the control unit in dependence on the output signal of the amplifier, the gain controls partially, characterized in that a comparison is performed, the exceeding or falling below a
Schwellenwerts durch das Verstärkersignal erfasst, wobei die Regeleinheit in Abhängigkeit von dem Vergleich den Verstärker in einen anderen Verstärkerbereich umschaltet.Threshold detected by the amplifier signal, wherein the control unit in response to the comparison, the amplifier switches to another amplifier area.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker bei7. The method according to claim 6, characterized in that the amplifier at
- einem Überschreiten eines oberen Schwellenwerts in einen niedrigeren Verstärkungsbereich und/oderexceeding an upper threshold to a lower gain range and / or
- einem Unterschreiten eines unteren Schwellenwerts in einen höheren Verstärkungsbereich umgeschalten wird.- Switching below a lower threshold in a higher gain range is switched.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung in Abhängigkeit von einer vorgebbare Mindestzeitdauer erfolgt, in der das Verstärkersignal über bzw. unter dem Schwellenwert erfasst wird. 8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the switching takes place as a function of a predeterminable minimum period of time in which the amplifier signal is detected above or below the threshold value.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Offsetwerte zur Einstellung der Verstärkung in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch das Vergleichsmittel für unterschiedliche Verstärkerbereiche variiert werden.9. The method according to any one of the preceding claims 6 to 8, characterized in that the offset values for adjusting the gain in response to the control by the comparison means for different amplifier ranges are varied.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker ein analoges oder digitales verstärktes Sensorsignal erzeugt. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the amplifier generates an analog or digital amplified sensor signal.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE200710023383 DE102007023383A1 (en) | 2007-05-18 | 2007-05-18 | Pressure sensor with switchable pressure range |
| DE102007023383.5 | 2007-05-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2008141854A1 true WO2008141854A1 (en) | 2008-11-27 |
Family
ID=39399362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2008/053313 WO2008141854A1 (en) | 2007-05-18 | 2008-03-19 | Pressure sensor with switchable pressure region |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102007023383A1 (en) |
| WO (1) | WO2008141854A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2991451B1 (en) * | 2012-05-31 | 2014-06-13 | Continental Automotive France | METHOD FOR PROCESSING A SIGNAL FROM A PRESSURE MEASURING DEVICE WITHIN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND DEVICE THEREFOR |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0169414A2 (en) * | 1984-07-27 | 1986-01-29 | Keller AG für Druckmesstechnik | Method for the temperature compensation and measuring circuit for this method |
| US5796298A (en) * | 1995-04-14 | 1998-08-18 | Delco Electronics Corporation | Integrated transducer amplifier with zener-zap programming |
| US6122331A (en) * | 1999-06-14 | 2000-09-19 | Atmel Corporation | Digital automatic gain control |
| US20060107746A1 (en) * | 2002-05-31 | 2006-05-25 | Albert David M | Digitally controlled sensor system |
| WO2008021241A2 (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-21 | Entegris, Inc. | Auto ranging system and method for an analog signal |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10226034A1 (en) | 2002-06-12 | 2003-12-24 | Bosch Gmbh Robert | Sensor and method for producing a sensor |
| DE10330251A1 (en) | 2003-07-04 | 2005-01-20 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for ensuring the quality of the measured value recording of a pressure sensor |
| DE10333960A1 (en) | 2003-07-25 | 2005-02-10 | Robert Bosch Gmbh | Device for capacitive pressure measurement and methods for producing a capacitive pressure measuring device |
-
2007
- 2007-05-18 DE DE200710023383 patent/DE102007023383A1/en not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-03-19 WO PCT/EP2008/053313 patent/WO2008141854A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0169414A2 (en) * | 1984-07-27 | 1986-01-29 | Keller AG für Druckmesstechnik | Method for the temperature compensation and measuring circuit for this method |
| US5796298A (en) * | 1995-04-14 | 1998-08-18 | Delco Electronics Corporation | Integrated transducer amplifier with zener-zap programming |
| US6122331A (en) * | 1999-06-14 | 2000-09-19 | Atmel Corporation | Digital automatic gain control |
| US20060107746A1 (en) * | 2002-05-31 | 2006-05-25 | Albert David M | Digitally controlled sensor system |
| WO2008021241A2 (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-21 | Entegris, Inc. | Auto ranging system and method for an analog signal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102007023383A1 (en) | 2008-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1736746B1 (en) | Method for optimizing the behavior of a force measuring device and force measuring device for carrying out the method. | |
| EP1736745B1 (en) | Method for adaptively correcting drift conditions in a force measuring device and force measuring device for carrying out the method. | |
| EP1505387B1 (en) | Humidity measuring device and method | |
| EP2877866B1 (en) | Circuit arrangement for detecting a type for a solenoid valve | |
| DE102014018497A1 (en) | A method of generating a horn actuation signal using a dynamometer located in a steering wheel and apparatus for performing this method | |
| EP2979067A1 (en) | Load cell diagnostics | |
| DE102015207895A1 (en) | Method for monitoring an electronic control unit and control unit for a motor vehicle | |
| EP3415903A1 (en) | Method for calibration of a gas sensor | |
| EP1638062B1 (en) | Aspirating smoke detector and method of its operation | |
| DE102007022842B4 (en) | Method and measuring arrangement for differential pressure measurement | |
| DE102007017483B4 (en) | Sensor device, control system herewith, and offset correction method | |
| DE102018216543B3 (en) | Procedure for calibrating a sensor system | |
| WO2008141854A1 (en) | Pressure sensor with switchable pressure region | |
| EP1817745B1 (en) | Method for determining information on a heat-exposed device | |
| EP2079612B1 (en) | Crash sensor and method for processing at least one measured signal | |
| DE102005029114B4 (en) | Method for pressure measurement for combination pressure sensors in the vacuum range with at least two sensors and method for the automatic determination of an adjustment value for the "offset adjustment" in combination pressure sensors | |
| EP3207348B1 (en) | Method for determining a pressure measurement signal and corresponding pressure gage | |
| DE102007052215A1 (en) | Breakage detection method for a resistive sensor, breakage detection device and pressure sensor, force sensor, transmitter and balance | |
| DE102010041731A1 (en) | Recover procedure for a device with an analog current output for the output of a measured value or a manipulated variable | |
| DE19806752B4 (en) | offset control | |
| DE102018200651A1 (en) | Method for the self-diagnosis of the mechanical and / or hydraulic condition of a centrifugal pump | |
| DE4323380A1 (en) | Method and circuit for fault recognition in resistor measuring bridges | |
| DE102016225645A1 (en) | Apparatus and method for detecting vehicle motion in a tire pressure monitoring system | |
| DE10259719B4 (en) | Method for minimizing the error of a measured variable | |
| EP1658507A1 (en) | Impact sensor and method for testing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 08718034 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 08718034 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |