检测执行元件运动的电路和方法技术

执行元件运动检测器指明螺线管（１２）适当啮合，流过磁场线圈的电流被变换为传感电压，该电压按指数增加，再增加到大于第一峰值的稳定状态前是一个倾斜，它存在电容器上，由传感电压的任何ＡＣ变化设置比较器输出状态并确定其第一峰值。第一峰值之后，在它又回到第一峰值前的低峰期间，计数器（４４）计数到预定值。若在回到第一峰值前计数器至少达到预定计数值和在稳定状态前计数返回到零，则该螺线管认为被啮合占用。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测电路，具体涉及检测螺线管的适当操作。电子螺线管形成机械系统的许多类型的整体部分。该电子螺线管包括一个磁场线圈，该线圈响应电流流过线圈产生磁场。该磁场使放置在磁场线圈内执行元件运动，该线圈又附属于机械装置例如阀门或传动装置。通过开启开关电路，电流流过磁场线圈，产生磁场并移动执行元件(actuator)。例如，在机动车应用中，螺线管经常用于在传动中偏移传动装置或占用发射控制子系统。在工业应用中，螺线管可用于打开或关闭液压线路的阀门。正如多数实际装置的情况一样，螺线管易受损坏。在许多应用中，重要的是要知道执行元件真正地被啮合(engaged)。例如，如果发射控制子系统不能适当的啮合，则联邦法律要求告警指示。在现有技术中，执行元件的检测已由压力传感器例如霍尔效应传感器和光电传感器来完成。在压力传感器方案中，压力传感器检测阀门对侧上的压力。当阀门是打开的时候，阀门对侧上的压力均衡并且压力传感器指示零的差分读数。当阀门闭合时，压力一般是不相等的，而且压力传感器读出差值。但是，甚至利用闭合的阀门，在阀门对侧上的压力仍可能是相同的，使压力传感器不精确地指示打开着的阀门。而且，在要求严格的(harsh)环境中，例如机动车和工业应用中，压力传感器已证明是昂贵和不可靠的。现有技术的执行元件检测器被设计进入到初始设备中，并在不经过广泛地重新设计的情况下一般不能加在后者。据此，在执行元件的检测中提高现有系统的等级到新的技术经常是不实际的。为此，现在需要一种既简单又可靠的并能综合到现有系统内的执行元件检测器。附图说明图1示出执行元件运动检测器的方框图；图2示出说明本专利技术中使用的波形曲线；图3示出说明图1的峰值检测器的另一实施例的原理图。参见图1，该图示出执行元件运动检测器10，它适合于使用常规集成电路工艺规程生产为集成电路。螺线管12包括一个执行元件14，该执行元件14又耦合到机械装置例如传动装置或阀门(未示出)。螺线管12可以用在机动车应用，例如偏移传动或在占用发送控制子系统中的传动装置。在工业应用中，螺线管12可用于液压线路中打开和闭合阀门。磁场线圈16环绕执行元件14，线圈16的一端耦合到工作在正电源电位Vpower(例如来自机动车电池的12.0伏特)的电源导体18，磁场线圈16的另一端耦合到晶体管20的漏极，在其栅极接收ACTUATOR CONTROL(执行元件控制)信号。晶体管20的源极耦合到在地电位工作的电流导体22。在另一个实施例中，可用电阻和开关电路(未示出)来取代晶体管20。高电平的ACTUATOR CONTROL信号使晶体管20导通并使电流流过磁场线圈16而产生磁场，该磁场可使执行元件14运动并使传动装置齿轮移动或使阀门闭合。在许多应用中，重要的是验证螺线管12的适当的啮合。例如，在汽车的计算机控制系统中需要知道何时传动移动齿轮，以便调整燃料供给和发动机的每分钟转数(RPM)。执行元件运动检测器10使用晶体管20的漏源电阻(RDSON)来交换磁场线圈16中的电流波形为图2所示的电压波形。在适当地操作时，在晶体管20漏极上的传感电压(SENSE VOLTAGE)在时间t1迅速下降到接近于地电位的值。在时间t4电压波形指数地增加到峰值，然后向下倾斜(dip)，因为该磁场已移动执行元件的芯，因此增加螺线管的电感量而且产生负的di/dt(每单位时间电流变化率)，di/dt由晶体管20的RDSON变换为电压倾斜(voltage dip)。传感电压的波峰至波谷变化可能是10毫伏。图2所示的倾斜不需要标度。电压波形再增加到前述峰值之上的一个稳定状态值。在初始电压下降时执行元件运动检测器10开始工作，并例如在时间t4监视该波形，以检测峰值。如果例如在时间t4和t6之间电压波形达到峰值后又倾斜，(它具有至少一个最小期间(比如说10毫秒)和在时间t4超过峰值)，则通过磁场线圈16的电流呈现出该设备所期望物理特性，而且螺线管12被认为是啮合的。否则，螺线管12被确定为不啮合，因为流过磁场线圈16的电流设有遵循适当工作螺线管的物理特性。来自晶体管20的漏极的SENSE VOLTAGE信号通过电容器24施加到反相器28的输入端，该反相器28提供电容器24两端的任何AC变化的放大。反相器28的断开门限点被置于2V。反相器28的输出耦合到比较器30的反相输入端和比较器32的反相输入端。比较器30的非反相输入端接收工作在3.0伏特的基准电位VREF1。比较器32的非反相输入端接收工作在1.0伏特的基准电位VREF2。在另一个实施例中，反相器28可由反相输入端耦合到电容器24的一个比较器电路(未示出)来代替，而且比较电路的非反相输入是指VREF1和VREF2之间门限电位中间范围的点，例如2.0伏特。此外，通过控制传感电压的最小波峰至波谷的偏差，参考电压可用于调整抗扰度，如图2所示。传感器还加到比较器34的非反相输入端。比较器34的反相输入端接收工作在2.5伏的基准电位VREF3，而比较器34的输出端提供一个REST(复位)信号。比较器30的输出端向反相器36的输入端和“与”门38的第一输入端提供一个UP向上控制信号。“与”门38的输出端被耦合到“或”门40的第一输入端上。“与”门40的第二输入端接收复位信号，向开关电路42的控制输入端提供(开关控制)SWITCH CONTROL信号。开关电路42耦合在反相器28的输入端和输出端之间。反相器36的输出端向可逆计数器44提供UP控制信号，比较器32的输出端向计数器44提供DOWN(递减)控制信号。由逻辑“1”的复位信号使计数器44在其重量输入端保持为计数值为零。振荡器46向“与”门38的第二输入端和计数器44的时钟输入端提供工作在10HKz的一个(振荡器)OSCILLATOR信号。逻辑“1”的UP控制信号使计数器44以振荡器信号的频率递增计数，而同时逻辑“1”的DOWN控制信号使计数器44以振荡器信号的频率递减计数。当计数器44计数值是零时，它提供一个逻辑“1”的ZERO(零)信号，而当其计数值等于或大于预定门限值，比如说计数为5时，计数器44提供逻辑“1”VALID COUNT(有效计数)信号。有效计数信号加在触发器50的置位输入端，而同时其复位输入端接收RESET信号。触发器50的Q输出端连接到“与”门52的第一输入端，而同时“与”门52的第二输入端接收ZERO信号。触发器54具有连接到“与”门52输出的一个置位输入端并在其复位输入端接收RESET信号。触发器50和54由振荡器信号定时。触发器54的Q输出提供一个ENGAGED(占用)信号，指示螺线管12适当地被啮合。执行元件运动检测器10的操作进程如下。当执行元件控制信号是低的时候，晶体管20截止并且没有电流流过磁场线圈16。SENSE VOLTAGE(传感电压)基本上等于VPOWER。因为在比较器34的非反相输入端的传感电压大于2.5伏的基准电压VREF3，复位信号是逻辑“1”和“或”门40的输出是逻辑“1”。来自“或”门40的逻辑“1”保持开关电路42在闭合位置，强迫反相器28调节在VREF1和VREF2之间的电位。逻辑“1”的复位信号通过保持它在计数零使计数器44不工作，并进一步复位触发器50和54本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种执行元件运动检测器电路，其特征在于：一个电容器（２４），具有一个第一端，被耦合用于接收传感电压；电路装置（２８、４２、３０、３２、３６、３８），具有一个输入端，耦合到所述电容器的第二端，用于检测所述传感电压的ＡＣ变化，在所述传感 电压幅度增加时，提供具有第一逻辑状态的第一计数器控制信号，在所述传感电压幅度降低时，提供具有第二逻辑状态的控制信号；和一个计数器（４４），具有第一控制输入端用以接收所述第一计数器控制信号，和一个时钟输入端，被耦合用于接收振荡器信号，该计 数器提供用于指示执行元件运动的有效计数信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：兰达尔T沃尔斯拉格，约汉M哈格顿，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]