DE102007029764A1 - Directional physical dimension sensing device for use with safety systems for motor vehicles, particularly passenger protection systems, has sensor element, which has preferential sensitivity direction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sensierung einer gerichteten physikalischen Größe gemäß Anspruch 1 und ein entsprechendes Verfahren gemäß Anspruch 10.The The invention relates to a device for sensing a directional physical size according to claim 1 and a corresponding method according to claim 10.
Häufig werden beispielsweise bei Sicherheitssystemen für Kraftfahrzeuge, insbesondere bei Insassenschutzsystemen so genannte Assistenzsensoren, beispielsweise Seiten- oder Up-Front-Sensoren eingesetzt, um möglichst frühzeitig und exakt eine bestimmte Crashsituation zu erkennen. Derartige Sensoren enthalten meist neben einem Sensorelement, das eine gerichtete physikalische Größe wie beispielsweise eine Krafteinwirkung oder Beschleunigung erfasst und in eine elektrische Spannung wandelt, eine Signalverarbeitungselektronik, die ausgebildet ist, die vom Sensorelement erzeugte elektrische Spannung für eine nachfolgende Verarbeitung, beispielsweise mit einem Crashalgorithmus aufzubereiten, und daher auch häufig als Signalaufbereitung bezeichnet wird. Durch die Aufbereitung wird die elektrische Spannung meistens in ein Signal eines vorgegebenen Wertebereichs abgebildet, um eine zuverlässige Weiterverarbeitung sicherzustellen.Become frequent For example, in safety systems for motor vehicles, in particular in occupant protection systems so-called assistance sensors, for example Side or up-front sensors used to get as early and exactly as possible Detect crash situation. Such sensors usually contain in addition a sensor element having a directional physical quantity such as detected a force or acceleration and into an electrical Voltage converts, a signal processing electronics, which trained is the electrical voltage generated by the sensor element for a subsequent Processing, for example, with a crash algorithm, and therefore often is referred to as signal processing. Through the processing is the electrical voltage mostly in a signal of a given Value range to ensure reliable further processing.
Problematisch ist bei den Assistenzsensoren allerdings, dass sie schnell in den sogenannten Überlastbereich gelangen, da sie sich in der Regel in unmittelbarer Nähe der bei einem Zusammenstoß auftretenden Krafteinwirkung befinden. Die auf das Sensorelement einwirkende physikalische Größe kann daher innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne nach einem Zusammenstoß sehr hohe Werte annehmen. Unter Überlastbereich wird hier ein Bereich verstanden, in dem die auf ein Sensorelement einwirkende physikalische Größe einen Wert aufweist, der außerhalb von Verarbeitungsgrenzen der Signalverarbeitungselektronik liegt, d.h. nicht mehr in ein Signal des vorgegebenen Wertebereichs abgebildet werden kann, da er zu groß ist.Problematic is with the assistance sensors, however, that they quickly in the so-called overload range as they are usually in the immediate vicinity of a collision occurring Force are located. The forces acting on the sensor element physical size can therefore very high within a very short time after a collision Accept values. Under overload range is here understood an area in which the on a sensor element acting physical size one Has value outside of processing limits of the signal processing electronics, i.e. no longer shown in a signal of the specified value range can be, because he is too big.
Das vom Sensor im Überlastbereich erzeugte Signal weist daher Beschneidungen und Verzerrungen auf, die eine sinnvolle Weiterverarbeitung beispielsweise in einem Crashalgorithmus be- oder sogar ganz verhindern. Ein Offsetfehler eines Sensorelements kann zudem bewirken, dass noch schneller ein Signal in den Überlastbereich gerät, da der Fehler in der vom Sensorelement erzeugten elektrischen Spannung eine Unsymmetrie bewirkt. In der Praxis können aufgrund eines derartigen Offsetfehlers unsymmetrische Beschneidungen und Verzerrungen entstehen, die eine erhebliche Fehleinwirkung auf die nachfolgenden Verarbeitungseinheiten bewirken können.The from the sensor in the overload range generated signal therefore has clipping and distortion, meaningful further processing, for example in a crash algorithm prevent it or even completely. An offset error of a sensor element It can also cause a signal in the overload range even faster device, because the error in the electrical voltage generated by the sensor element causes an asymmetry. In practice, due to such Offset error produces unbalanced trimming and distortion, the one significant error on the subsequent processing units can effect.
Es ist also sowohl ein Offset des gemessenen Signals selbst als auch eine Unsymmetrie in den Maximalwerten in positive bzw. negative Signalrichtung zu betrachten. Am Beispiel eines Beschleunigungssignals kann dieses also beispielsweise einen Offset von +5g permanent sowie eine Unsymmetrie in den Maximalgrenzen von bspw. +150g zu –120g aufweisen, was bedeutet, dass hohe negative Werte früher begrenzt würden als hohe positive Werte.It is thus both an offset of the measured signal itself as well an asymmetry in the maximum values in positive and negative Signal direction to look at. Using the example of an acceleration signal So this can be for example an offset of + 5g permanent as well have an asymmetry in the maximum limits of, for example, + 150 g to -120 g, which means that high negative values would be limited earlier than high positive values.
Bei im Wesentlichen gleichbleibend gerichteten Signalen ergibt sich durch diese beiden Fehlermöglichkeiten zwar auch ein im Betrag etwas verfälschtes Signal, was aber durch einsprechend angepasste Auslöseschwellen ausgeglichen werden kann. Liegen jedoch schwingende Signale vor, wie dies beispielsweise bei Erschütterungen am Sensor durch Hammerschlag, Fahrbahnunebenheiten und vergleichbare Fälle der Fall ist, so geht man theoretisch bei idealen Sensoren davon aus, dass sich die Schwingungsanteile im Mittel wechselseitig eliminieren. Liegen jedoch ein Offset am Signal und/oder eine Unsymmetrie der oberen Grenzen vor, so können sich die positiven und negativen Schwingungsanteile nicht mehr ausreichend kompensieren und es kommt zu einer Drift hin zu einer Signalrichtung.at essentially uniformly directed signals results through these two possibilities of error Although a bit distorted in the amount signal, but through appropriately adjusted triggering thresholds can be compensated. However, if there are oscillating signals, as for example with vibrations at the sensor by hammer blow, Road bumps and similar cases are the case, so you go theoretically for ideal sensors assume that the vibration components to eliminate each other on average. However, if there is an offset on the Signal and / or an asymmetry of the upper limits, so may the positive and negative vibration components are no longer sufficient compensate and there is a drift towards a signal direction.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sensierung einer gerichteten physikalischen Größe vorzustellen, mit denen Applikationen zu realisieren sind, bei welchen neben dem typischen Nutzsignalbereich auch sporadisch Störgrößen im Überlastbereich auftreten, wobei die Überlast den Nutzbereich überschreitet.task The invention is now a device and a method for Sensing a directed physical size, with which applications are to be realized, in which in addition to the typical useful signal range also sporadic disturbances in the overload range occur, with the overload exceeds the usable range.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Sensierung einer gerichteten physikalischen Größe mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These Task is by a device for sensing a directional physical size with the Features of claim 1 and a corresponding method with the Characteristics of claim 10 solved. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht nun darin, die Möglichkeit der Herbeiführung eines unsymmetrischen Zustandes derart zu nutzen, dass bestimmte gewünschte Effekte im Falle einer Überlast gezielt herbeigeführt werden können, insbesondere eine definierte Driftrichtung im Ausgangssignal eines Sensorelement vorgegeben wird, welche erkannt werden kann. Mit der Herbeiführung einer bewussten geringfügigen Unsymmetrie wird in der Applikation der Vorteil erreicht, dass im Überlastfall ein definiertes Verhalten vorherbestimmt werden kann, welches bei einem angestrebten zu-Null-Abgleich (infolge der verbleibenden Toleranzen) nicht ganz eindeutig möglich ist. Mit der Herbeiführung einer bewussten geringfügigen Unsymmetrie kann somit eindeutig die Richtung der Driftabweichung im Überlastbereich festlegt werden, wobei das nachfolgend beschriebene Sicherheits-Konzept ermöglicht wird.One The essential idea of the invention now lies in the possibility the induction to use an unbalanced state such that certain desired Effects in case of overload purposefully brought about can be in particular a defined drift direction in the output signal of a Sensor element is specified, which can be detected. With the induction a conscious minor Unbalance is achieved in the application of the advantage that in case of overload defined behavior can be predetermined, which at a aimed at zero-balance (due to the remaining tolerances) is not entirely clear. With the induction a conscious minor Unbalance can thus clearly indicate the direction of drift deviation in the overload range be determined, with the safety concept described below is possible.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist nun eine Vorrichtung zur Sensierung einer gerichteten physikalischen Größe mit mindestens einem Sensorelement vorgesehen, das eine bevorzugte Empfindlichkeitsrichtung für die einwirkende gerichtete physikalische Größe und einen Nutzsignal- und einen Überlastbereich aufweist, wobei die Vorrichtung derart eingestellt werden kann, dass ein gewünschter Effekt des Sensorelement-Ausgangssignals bezüglich des Nutzsignal- und Überlastbereichs gezielt herbeigeführt wird. Ein typisches Beispiel eines Sensorelements mit einer bevorzugten Empfindlichkeitsrichtung ist ein Beschleunigungssensor, wie er in einem zentralen Steuergerät eines Airbagsteuergeräts eingesetzt wird. Üblicherweise werden solche Sensorelemente derart in Bezug auf die Längsachse eines Fahrzeugs ausgerichtet, dass sie nicht nur einen Front- oder Heck-Crash, sondern auch einen Seitenaufprall detektierten können. Durch die Möglichkeit der gezielten Einstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nun bewirkt werden, dass beispielsweise ein Hammerschlag im Seitenbereich eines Fahrzeugs als sporadische Störgröße nicht als ein Seitencrash detektiert wird. Dadurch kann die Gefahr von Fehlfunktionen insbesondere eines Fahrzeugsicherheitssystems wie ein Insassenschutzsystem in einem Fahrzeug wesentlich verringert werden.According to one embodiment The invention is now a device for sensing a directional physical size with at least a sensor element provided, which is a preferred direction of sensitivity for the acting directional physical quantity and a Nutzsignal- and an overload range wherein the device can be adjusted in such a way that one desired Effect of the sensor element output signal in terms of targeted the Nutzsignal- and overload range brought becomes. A typical example of a sensor element with a preferred Sensitivity is an acceleration sensor, as in a central control unit an airbag control unit is used. Usually Such sensor elements are so with respect to the longitudinal axis geared to a vehicle that they are not just a front or a Rear crash, but also detected a side impact. By the possibility the targeted adjustment of the device according to the invention can now be effected be that, for example, a hammer blow in the side area of a Vehicle as a sporadic disturbance not as a side crash is detected. This may increase the risk of Malfunctions in particular of a vehicle safety system such as substantially reduces an occupant protection system in a vehicle become.
Die Einstellung kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erfolgen, dass als das mindestens eine Sensorelement ein Sensorelement mit einem vorgegebenen Offset eingesetzt wird und/oder eine Verarbeitungseinrichtung für das Ausgangssignal des mindestens einen Sensorelements derart konfiguriert ist, dass der gewünschte Effekt des Sensorelement-Ausgangssignals bezüglich des Nutzsignal- und Überlastbereichs gezielt herbeigeführt wird. Beispielsweise kann ein gezielt „verstimmter" Beschleunigungssensor verwendet werden, der eine Driftrichtung seines Ausgangssignals bei Überlast in eine bestimmte Richtung aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann der „Offset" bzw. die „Verstimmung" auch in die Vorrichtung „programmiert" sein, beispielsweise in einen Algorithmus zum Verarbeiten des Ausgangssignals des Sensorelements.The Setting can according to a another embodiment of the invention take place in that as the at least one sensor element a sensor element with a predetermined offset is used and / or a processing device for the output signal of at least a sensor element is configured such that the desired effect the sensor element output signal with respect to the Nutzsignal- and overload range targeted brought becomes. For example, a targeted "detuned" acceleration sensor be used, a drift direction of its output signal in case of overload in a certain direction. Alternatively or additionally the "offset" or the "detuning" also be "programmed" into the device, for example in an algorithm for processing the output signal of the sensor element.
Die Vorrichtung kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ferner derart eingestellt werden, dass das mindestens eine Sensorelement eine Unsymmetrie seines Ausgangssignals bezüglich des Nutzsignal- und Überlastbereichs derart aufweist, dass das Ausgangssignal eine vorgegebene Driftrichtung im Falle einer Überlast des mindestens einen Sensorelements besitzt. Mit der vorgegebenen Driftrichtung kann beispielsweise eingestellt werden, dass die Sensorelemente eines zentralen Steuergeräts „unempfindlicher" auf einen vermeintlichen Seitencrash aufgrund eines Hammerschlags reagieren. Oder es wäre möglich, die vorgegebene Driftrichtung derart zu wählen, dass der Nutzsignalbereich eines Sensorelements in eine bestimmte Richtung vergrößert wird.The Device can according to a embodiment The invention further be set such that the at least a sensor element an asymmetry of its output signal with respect to the Nutzsignal- and overload range such that the output signal has a predetermined drift direction in case of overload of the at least one sensor element has. With the given drift direction can be set, for example, that the sensor elements a central controller "insensitive" to a supposed Side crash due to a hammer blow respond. Or it would be possible to Preselected drift direction to be selected such that the useful signal range a sensor element is increased in a certain direction.
Wie bereits oben erwähnt kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung das mindestens eine Sensorelement ein Beschleunigungssensor sein, der eine Empfindlichkeitsachse für die bevorzugte Empfindlichkeitsrichtung besitzt. Selbstverständlich ist die Erfindung mit jedem Sensorelement geeignet, das eine Empfindlichkeitsachse besitzt, also gerichtete physikalische Größen wie Kräfte erfassen kann.As already mentioned above can according to another embodiment the invention, the at least one sensor element an acceleration sensor which is an axis of sensitivity for the preferred direction of sensitivity has. Of course For example, the invention is suitable with any sensor element that has a sensitivity axis possesses, ie directed physical quantities such as forces can detect.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können zwei Beschleunigungssensoren vorgesehen sein, die derart zueinander angeordnet sind, dass ihre Empfindlichkeitsachsen in einem Winkel von etwa 90 Grad zueinander stehen. Beispielsweise kann es sich um zwei Beschleunigungssensoren handeln, die zur Erfassung von gerichteten physikalischen Größen in einer bestimmten Ebene vorgesehen sind.According to one embodiment of the invention two acceleration sensors may be provided, which in such a way to each other are arranged that their axes of sensitivity at an angle of about 90 degrees to each other. For example, it can be two Acting acceleration sensors that are used to detect directional physical quantities in one certain level.
Die Erfindung betrifft gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Steuergerät für ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Sensierung einer gerichteten physikalischen Größe mit mindestens einem Sensorelement gemäß der Erfindung.The Invention relates according to a another embodiment a control unit for a Vehicle with a device for sensing a directional physical size with at least a sensor element according to the invention.
Ferner sieht die Erfindung in einer weiteren Ausführungsform eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug vor, insbesondere eine Insassenschutzeinrichtung, die eine Vorrichtung zur Sensierung einer gerichteten physikalischen Größe mit mindestens einem Sensorelement gemäß der Erfindung umfasst.Further sees the invention in a further embodiment, a safety device for a vehicle in particular, an occupant protection device, which is a device for sensing a directional physical quantity with at least a sensor element according to the invention includes.
Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug mit einer Sicherheitseinrichtung nach der Erfindung vorgesehen, wobei die Vorrichtung zur Sensierung einer gerichteten physikalischen Größe zwei im Fahrzeug etwa zentral angeordnete Sensorelemente aufweist und derart eingestellt ist, dass das Ausgangssignal jedes Sensorelements eine vorgegebene Driftrichtung im Falle einer Überlast eines Sensorelements aufweist.Farther is according to one Embodiment of Invention, a vehicle, in particular a motor vehicle with a Safety device provided according to the invention, wherein the Apparatus for sensing a directional physical quantity two has approximately centrally arranged sensor elements in the vehicle and is set such that the output signal of each sensor element a predetermined drift direction in the event of overload of a sensor element having.
Bei dem Fahrzeug können gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zur Sensierung eines Seitencrashes an den Fahrzeugseiten angeordnete seitliche Sensorelemente vorgesehen sein und die Sicherheitseinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Signale der seitlichen Sensorelemente mit den Signalen der zentral angeordneten Sensorelemente und/oder umgekehrt plausibilisiert werden.at the vehicle can according to a another embodiment the invention for sensing a side impact on the vehicle sides arranged lateral sensor elements may be provided and the safety device may be formed such that the signals of the lateral sensor elements with the signals of the centrally arranged sensor elements and / or conversely be made plausible.
Schließlich betrifft eine Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zur Sensierung einer gerichteten physikalischen Größe mit mindestens einem Sensorelement, das eine bevorzugte Empfindlichkeitsrichtung für die einwirkende gerichtete physikalische Größe und einen Nutzsignal- und einen Überlastbereich aufweist, wobei Einstellungen derart vorgenommen werden, dass ein gewünschter Effekt des Sensorelement-Ausgangssignals bezüglich des Nutzsignal- und Überlastbereichs gezielt herbeigeführt wird.Finally, an embodiment of the invention relates to a method for sensing a court teten physical size with at least one sensor element having a preferred sensitivity direction for the acting directional physical quantity and a Nutzsignal- and an overload range, wherein adjustments are made such that a desired effect of the sensor element output signal with respect to the Nutzsignal- and overload range is deliberately brought about ,
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further Advantages and applications The present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.In the description, in the claims, in the abstract and in the drawings are those in the listed below List of reference symbols used terms and associated reference numerals used.
Die Zeichnungen zeigen inThe Drawings show in
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen aus dem Bereich der Beschleunigungssensierung für die Steuerung von Insassenschutzeinrichtungen beschrieben, wobei die hierin offenbarte technische Lehre auch auf andere Anwendungsgebiete und Sensoren übertragbar ist.The The invention will be described below with reference to drawings and exemplary embodiments from the field of acceleration sensing for the control of occupant protection equipment described, wherein the technical teaching disclosed herein also on other applications and sensors is transferable.
Die heutigen Insassenschutzsysteme sind derart konzipiert, dass diese Crash-Szenarien abdecken, bei welchen die Richtung des Zusammenstosses kaum eine Rolle spielt. So sind die Algorithmen und Sensoranordnungen der Insassensysteme derart realisiert, dass diese den Insassen sowohl bei einem Front-, Heck- oder Seitencrash entsprechend schützen.The Today's occupant protection systems are designed in such a way that these Cover crash scenarios in which the direction of the collision hardly matters. Such are the algorithms and sensor arrangements the occupant systems realized so that they both the occupants Protect accordingly in the event of a front, rear or side crash.
Bei der Signalerfassung bei einem Front- oder Heckcrash werden in der Regel die Beschleunigungssignale zur Auswertung herangezogen, die von den zentral im Zentralsteuergerät befindlichen Sensoren erfasst werden, wohingegen bei einem Seitencrash zusätzliche Seitensatelliten zum Einsatz gebracht werden, um möglichst schnelle Auslösezeiten aufgrund der so gut wie nicht vorhandenen Knautschzone im Seitenbereich zu erlangen, wobei zur Absicherung der Auslöseentscheidung die Signale der ausgelagerten Assistenzsensoren mit den Signalen der im Zentralgerät befindlichen Sensoren und/oder umgekehrt plausibilisiert werden.at the signal acquisition in a front or rear crash are in the Usually the acceleration signals used for the evaluation, the detected by the centrally located in the central control unit sensors whereas in a side crash additional side satellites are used Be used as much as possible fast tripping times due the almost nonexistent crumple zone in the side area obtain, with the signals to secure the triggering decision the outsourced assistance sensors with the signals in the central unit Sensors and / or conversely plausibilized.
Durch die Plausibilisierung der Signale, die von den ausgelagerten Assistenzsensoren sowie der Sensoren im Zentralgerät stammen, ist bei einem Seitencrash sichergestellt, dass immer Signale beteiligt sind, die von zwei unterschiedlichen Einbauorten stammen, so dass sich eine „mechanische Störung" wie beispielsweise ein Hammerschlag an einer Stelle an der Karosserie nicht gleichzeitig auf alle zur Auslösung erforderlichen Sensoren auswirken kann.By the plausibility of the signals received from the outsourced assistance sensors as well as the sensors in the central unit In case of a side crash, signals are always ensured involved, which come from two different locations, so that a "mechanical Disorder "such as a hammer strike at one point on the bodywork not at the same time on all for triggering required sensors.
Durch die erfindungsgemäße Herbeiführung eines bewussten unsymmetrischen Zustandes bzw. unsymmetrischen „Abgleichs" z.B. der physikalischen Ablenkbarkeit des eigentlichen Sensorelements der beteiligten Sensoren im Zentralsteuergerät kann erreicht werden, dass der Algorithmus anhand der Sensorsignale im Überlastfall eine definierte erkennbare Situation, beispielsweise auf einen Seitencrash, detektiert, wobei jedoch keine ungewollte Auslösung zustande kommen kann, da die zur Auslösung erforderlichen Plausibilisierungs-Signale von den ausgelagerten Assistenzsensoren, beispielsweise bei einem auf das Zentralgerät wirkenden Hammerschlag, nicht vorhanden sind.By bringing about a deliberate asymmetrical state or asymmetrical "balancing" of the invention, for example, the physical deflectability of the actual sensor element of the participating sensors in the central control unit can be achieved that the algorithm based on the sensor signals in the case of overload defines a te detectable situation, for example, a side impact detected, but no unintentional triggering can come about, since the triggering necessary plausibility signals from the outsourced assistance sensors, for example, in a hammer acting on the central unit, are not present.
Damit der Algorithmus im Überlastfall, z.B bei einem starken Hammerschlag gegen die Seite der Karosserie des Fahrzeugs, aufgrund der Signale der Sensoren im Zentralgerät sicher bspw. einen Seitencrash detektiert, ist es erforderlich, dass die Signale der Sensoren im Zentralgerät im Überlastfall eine definierte Driftrichtung einnehmen, wobei die Driftrichtung mit der bewussten Unsymmetrie vorherbestimmt werden kann.In order to the algorithm in case of overload, For example, a strong hammer blow against the side of the body of the vehicle due to the signals from the sensors in the central unit for example, detects a side crash, it is necessary that the Signals of the sensors in the central unit in case of overload a defined Take drift direction, with the drift direction with the conscious Unbalance can be predetermined.
Würden beide Sensorsignale im Überlastfall (Hammerschlag) eine Signal-Drift-Richtung in ihre positive Arbeitsrichtung einnehmen, wie dies gezeigt ist, so würde der Algorithmus einen Frontcrash erkennen, was zu einer ungewollten Auslösung von Schutzmitteln des Insassenschutzsystems führen würde.Would both Sensor signals in case of overload (hammer blow) a signal-drift direction in their positive direction, as shown so would the algorithm detects a front crash, resulting in an unwanted release protection of the occupant protection system.
Je
nach Ausrichtung der Sensoren ergeben sich unterschiedliche Möglichkeiten,
die Drift bei Überlast
zu wählen
und zu erkennen, wie bspw.
Vorteilhafterweise kann die erwähnte gezielte Unsymmetrie bereits durch den Bauteile-Lieferanten (Sensorlieferanten) vorgegeben werden, oder applikationsspezifisch im Steuergerät programmiert werden. Die gezielte Herbeiführung von insbesondere geringfügigen Unsymmetrien im Sensorelement ermöglicht im Überlastfall die Signal-Drift-Richtung zu definieren und dies zu erkennen und durch weitere Plausibilisierung Fehlauslösungen bei Einwirken von mechanischen Störgrößen (z.B. Hammerschlag) auf die Fahrzeugstruktur zu vermeiden.advantageously, can the mentioned Targeted asymmetry already by the component suppliers (sensor suppliers) can be specified, or program-specific programmed in the control unit. The targeted induction in particular minor Unbalances in the sensor element allows the signal drift direction in case of overload define and recognize this and through further plausibility false alarms upon exposure to mechanical disturbances (e.g. Avoid vehicle structure.
Wie
diese gezielte Unsymmetrie und Signal-Drift-Richtung erreicht werden
kann, wird nun beispielhaft anhand der folgenden
Wie
aus
Wie aus der Darstellung leicht ersichtlich ist, wird mit der Realisierung gemäß dem Stand der Technik, bei Vorliegen einer Überlast am Sensoreingang, infolge der unsymmetrischen Begrenzungen am Ausgang des Sensors ein unsymmetrisches begrenztes Ausgangssignal erzeugt, welches eine angenommene (nicht dargestellte) nachfolgende Integrations-Einheit deutlich zu Fehlverhalten anregen kann.As from the representation is easily apparent, with the realization according to the state the technology, in the presence of an overload at the sensor input, due the unbalanced limits at the output of the sensor is an unbalanced produces a limited output signal which is an assumed (not shown) subsequent integration unit clearly to misconduct can stimulate.
Zur
Ermittlung der Nachführungsgröße wird hierzu
der ermittelte Ruhewert aus der Offsetsteuerung
Mittels
dieser Methode wird sichergestellt, dass bei Vorliegen einer Überlast
am Sensoreingang auch am Ausgang des Sensors zuverlässig ein
definiert driftendes Ausgangssignal
Diese Unsymmetrie kann allerdings vorzugsweise unabhängig von der Lage des Ruhewertes beibehalten werden. Dieses erfolgt bspw. dadurch, dass die oben beschriebene Verschiebung auf die gewünschten unsymmetrischen Grenzen angewendet wird. Natürlich kann auch eine grobe Abweichung zunächst kompensiert und nur eine verhältnismäßig geringe Restabweichung zur Erzielung einer definierten Drift im Überlastfall beibehalten werden.These However, unbalance can preferably be independent of the position of the quiescent value to be kept. This is done, for example, in that the above described shift to the desired unbalanced limits is applied. Naturally can also compensate for a rough deviation first and only one relatively low Residual deviation to achieve a defined drift in case of overload to be kept.
Die
Einstellung der definierten Unsymmetrien des Sensorelements können nicht
erst in dem Sensorelement
Dieses
Prinzip soll nun anhand eines kapazitv-elektrischen C/V-Wandlers,
der in
Der
Einfachheit halber werden die spezifischen Sensorelemente im Folgenden
als „Platten" bezeichnet. Die
Kapazitäten
der „Mittelplatte"
Um
am Sensorelement
Insbesondere bei mikromechanischen Beschleunigungs- oder Drehratensensoren, bspw. sogenannten MEMS-Zellen, sind durch die Abmessungen im Mikro- und Nanometerbereich produktionstechnische Abweichungen bei den Ätz- und Beschichtungsprozessen unvermeidlich. Andererseits sind bei diesen Sensortypen aktive Anregungssysteme vorgesehen, welche für die Messung erforderliche Schwingung erzeugen. Zudem können Anregungssysteme vorgesehen sein, welche dem Selbsttest des Sensors dienen. Diese aktiven Anregungssysteme können im Sinne dieser Erfindung genutzt werden, um gezielt eine den Unsymmetrien entgegenwirkende Verstimmung durchzuführen, so dass die Signale am Sensorausgang bereits fehlerkompensiert sind.Especially in micromechanical acceleration or yaw rate sensors, eg. So-called MEMS cells are characterized by the dimensions in the micro and Nanometer range production engineering deviations in the etching and Coating processes inevitable. On the other hand, these are Sensor types provided active excitation systems, which are used for the measurement generate required oscillation. In addition, excitation systems can be provided be, which serve the self-test of the sensor. These active excitation systems can used in the context of this invention to specifically target the asymmetries perform counteracting detuning, so that the signals at Sensor output are already error-compensated.
Abschließend sei erwähnt, dass der Einfachheit wegen, eine Realisierung mittels eines C/V-Wandlers gezeigt wurde, da hier die Funktionsweise einfach zu erklären ist. Anstatt der C/V-Wandlung sind auch nicht näherer gezeigte andere Wandelverfahren anwendbar z.B. Wandler, die die physikalische Größe direkt in Digitalwerte abbilden.In conclusion, be mentioned, for the sake of simplicity, a realization by means of a C / V converter was shown, because here the operation is easy to explain. Instead of the C / V conversion are also not shown in detail other conversion methods applicable e.g. Converters that map the physical quantity directly into digital values.
- 11
- Beschleunigungssensor für ein Insassenschutzsystemaccelerometer for a Occupant protection system
- 1.11.1
- Sensorelement, kapazitiver BeschleunigungssensorSensor element, capacitive acceleration sensor
- 1.1.11.1.1
- mittlere, schwingend gelagerte Kapazitätsplattemedium, swinging capacity plate
- 1.1.21.1.2
- feste Kapazitätsplattenfirm capacity plates
- 1.21.2
- Analog-/Digital-WandlerAnalog / digital converter
- 1.31.3
- Begrenzerlimiter
- 1.41.4
- TiefpassfilterLow Pass Filter
- 1.51.5
- Offsetkompensation/HochpassfilterOffset compensation / high-pass filter
- 1.61.6
- C/V-WandlerC / V converter
- 1.71.7
- AnpassungsverstärkerProgrammable gain amplifier
- 1.81.8
- Generatorgenerator
- 2.12.1
-
symmetrische
Nutzbereichgrenzen des Analog-/Digital-Wandlers
1.2 symmetric effective range limits of the analog / digital converter1.2 - 2.22.2
-
symmetrische
Nutzbereichgrenzen des Begrenzers
1.3 symmetrical effective range limits of the limiter1.3 - 2.32.3
-
angepasste
symmetrische Nutzbereichgrenzen des Begrenzers
1.3 adapted symmetrical effective range limits of the limiter1.3 - 2.42.4
-
angepasste
symmetrische Nutzbereichgrenzen des Analog-/Digital-Wandlers
1.2 adapted symmetric effective range limits of the analog / digital converter1.2 - 2.5.12.5.1
- Nutzbereichgrenzen des aufbereiteten SensorsignalsNutzbereichgrenzen the processed sensor signal
- 2.5.22.5.2
- angepasste Nutzbereichgrenzen des aufbereiteten Sensorsignalscustomized Usable range limits of the processed sensor signal
- 3.13.1
- Sensorelement-Ausgangsspannung (bei Signal = 0)Sensor element output voltage (with signal = 0)
- 3.23.2
-
Ausgangssignal
des Sensors
1 (bei Signal = 0)Output signal of the sensor1 (with signal = 0) - 4.1, 4.24.1 4.2
- Anregungsspannungenexcitation voltages
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006029769.5 | 2006-06-27 | ||
DE102006029769 | 2006-06-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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