一种用于检测远端电容式传感器的存在的检测器电路，该远端电容式传感器具有通过保护电路连接的至少两个端子，该保护电路包括一个或多个电容器，该检测器电路包括：电流供应装置，用于改变传感器和保护电路上电荷；检测器，用于测量一个或多个端子上的电压；其中，通过以预定方式改变所述电容式传感器和所述保护电路的一个或多个电容器上的电荷，使得当所述传感器存在时所述一个或多个端子上的电压测量与所述传感器不存在时的所述电压测量明显不同，从而确定所述传感器的存在。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及与电容式传感器，例如发动机控制系统中的爆震传感 器的诊断有关的改进。
技术介绍
异常燃烧，通常称为爆震，是内燃机中能量产生的一个限制因素。 爆震指的是引起活塞、连杆和轴承共振的多个火焰前缘的碰撞以及增 加的气缸压力而产生的噪声。爆震传感器检测发动机爆震，且将电压信号发送至发动机控制单元(ECU) 。 ECU使用爆震传感器信号来控 制发动机的定时。发动机爆震通常在特定频率范围内发生，且爆震传 感器布置在发动机组，气缸盖或进气歧管上，且能够检测上述频率范 围。在电容式电缆的一端，穿过由电磁兼容(EMC)电容器保护的发 动机控制单元(ECU)，检测诸如爆震传感器的电容式传感器的存在， 是一个长期存在的问题。这是因为爆震传感器具有高阻抗且不会产生 非常强的输出信号，这意味着ECU的灵敏度是关键的。另外，由于有 关发动机中排放控制的法律，法律上需要知道爆震传感器是否在工作。 爆震是一个相对安静的噪声，其可以很容易与其他发动机噪声混淆， 爆震传感器是否工作的判定由此而变得很难。另一个存在的问题是， 爆震传感器的电容相对低且由于EMC电容器及电缆上的电容值而常常 难于测量。已经提出了很多不同的方法以克服检测电容式传感器存在的问 题。其中一个是关于例如EP 0720007 (Bosch)中描述的使用阈值检测 的诊断。在此方法中，传感器的正常输出被表征为与发动机速度相关，并且高于或低于预期的输出被用于指示爆震传感器的故障。存在的问 题是爆震检测系统就是用于最小化爆震，因此意味着正常条件是初期或无爆震且由此的来自传感器的输出。因为ECU输入是高阻抗，其趋 向于承受相当的电噪声的拾取。因此，当传感器断开时，来自连接器 传感器的低噪声以及由导线进行的电拾取变得不可区分。已经公开的克服此问题的第二种方法是US 5421 191 (Chrysler) 中描述的使用自共振的诊断。在此方法中，由与传感器的预定共振匹 配的脉冲激励传感器，在激励去除后测量这些脉冲的幅值。此方法需 要了解传感器的共振频率，在被安装时负载和导线的结合，这些都可 能显著地变化。如果驱动频率错了，那么不会产生任何共振。已经公开的克服此问题的第三种方法是在EP 0704706 (Marelli) 中描述的使用电容器振荡的诊断。在此方案中，传感器作为振荡器的 一部分而使用。如果将传感器连接，则应当假定一个特定的频率。此 方案存在容限问题。传感器大约800pF，并且连接它的连接器可以是 lm到5m的300pF/m的同轴电缆。EMC保护电容器典型地在470pF到 1000pF之间。这些电容通常具有低的容限，因此，由于传感器上连接 有大量的低容限电容，很难识别传感器本身是否被连接。本专利技术的一个目的是克服至少一些与现有技术相关的问题。另外， 进一步的目的是提供由于电荷共享的电容性感测的诊断。
技术实现思路
本专利技术提供如随附权利要求所描述的一种方法和装置。为了克服现有技术中的问题，传感器诊断部件利用用于偏置的相 同部件。带来的额外优点就是最小化需要的外部组件的总数量。使电 流从模数转换器(ADC)管脚流出，穿过包括爆震传感器的外部部件 的网络，来实现这点。连接的电容的比产生可使用ADC读取的电压的附图说明下面根据附图的例子给出了参考，其中图1示例出依据本专利技术一个实施例的爆震传感器诊断电路处于偏 置状态的电路图，图2示例出依据本专利技术一个实施例的爆震传感器诊断电路处于放 电状态的电路图，图3示例出依据本专利技术一个实施例的爆震传感器诊断电路处于电 荷共享状态的电路图，以及图4示例出依据本专利技术一个实施例将存在传感器与没有传感器进行比较的仿真结果图，图5示例出依据本专利技术一个实施例的针拉(pin pull)电阻器配置 的例子。具体实施方式现在参考图1，示出了爆震传感器100。爆震传感器通常是压电元 件，其在电气上趋向于具有电容表征。爆震传感器通过电容式电缆104 连接到发动机控制单元(ECU) 102。通常，爆震传感器将具有800pF 的电容，且电缆将具有大约100pF的电容。发动机控制单元102中的 第一元件是两个EMC保护电容器C2和C3。这两个电容每一个都大约 为1000pF。 C2和C3是发动机控制单元的保护电容器。两个约为20 千欧姆的电阻器R1和R2与电容器C2和C3串联连接，这些电阻器限 制电流且保护模数转换器ADC 106。另外的电容器C4与爆震传感器并 联连接。电容器C4大约为100pF且具有低通抗混叠滤波器的效果，其 从爆震传感器接收的信号中去除高频噪声。电路包括总体示为108的 传感器偏置电路，下面会详细描述其功能。传感器偏置电路随后连接 到模数转换器(ADC) 106上。在示出的电路中，传感器偏置电路根据电阻的值而将ADC 106的 电压偏置在5V和0V之间。在这种情况下，因为电阻均相等，ADC上 的偏置电压为2.5V。这具有一个优点，即ADC不需要在负电压操作且 因此可以不像其他情况那么复杂。该情况中的ADC是微分ADC，其实 现来自任一个输出管脚的输出测量，或来自两个输出管脚的微分测量。 如果需要，ADC可由微分放大器和模拟检测单元替换。此电路还包括 使用在爆震传感器诊断中的很多N和P型MOSFET (未示出)，且下 面将详细描述此电路。为了确定爆震传感器是否被连接或正在操作，将电路首先置于放 电状态。下面将参考图2来进行描述。这是通过将两个管脚(图中的 ANP和ANM)强制接地(OV)而实现的。通过将ANP和ANM强制 接地，使爆震传感器、电缆以及EMC电容器都放电。接地是通过在管 脚和地之间连接两个MOSFET 110和112实现的。在此放电状态下， ADC上的输出将是0，这可对每一个管脚单独地测量或微分地测量。 这种将管脚强制接地的方式不局限于图示的例子，还可以是任何其他合适的装置。尽管没有示出细节，但应该了解，图2中包括传感器偏置电路。 同样，尽管在图1和3中没有示出MOSFET 110和112，但它们也包括 在图1和图3中。在已经将诊断电路放电后，该电路会在一侧被上拉到最大电压 (5V)。在图中，这是在电路的ANP侧示出的，但同样也可以在电路 的ANM侧示出。同样，也可以上拉电路的一侧，接着顺序地上拉另一 侧。通过将MOSFET 116连接到5V电源而上拉ANP侧。这就将电路 置于电荷共享状态，且由于电路的对称性，可读取ADC的输出管脚以 确定爆震传感器是否被连接和/或正在操作。在此状态下，Rl、 R2和C2不起作用。由于电路一旦充电就不会 有电流流过的事实，R1和R2相互抵销。由于C2—侧接地，另一侧接 5V,因此其电容与ANM上的电压无关。C3上的电压通过爆震传感器和电缆而被电荷共享。就电容而言， 爆震传感器、电缆，和电容器C4的电容，是相互并联的。上述三个电 容在电容器C3的高侧。爆震传感器、电缆和C4的电容值与C3的电 容值非常接近。这意味着该电路一旦稳定，ADC的管脚ANM上的电 压将接近2.5V。爆震传感器的电容值明显大于电缆和C4的电容值。因 此，如果爆震传感器不在那里或出现故障，则在爆震传感器、电缆和 C4的电容与C3的电容之间将会出现差值。这会导致C4上的电压大于 C3上的电压，这意味着在ADC的管脚ANM上出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于检测远端电容式传感器（１００）的存在的检测器电路（１０２），所述远端电容式传感器（１００）具有通过保护电路（１０３，１０５）连接的至少两个端子，所述保护电路（１０３，１０５）包括一个或多个电容器，所述检测器电路包括： 电流供应装置，用于改变所述传感器和所述保护电路上的电荷， 检测器（１０６），用于测量一个或多个所述端子上的电压； 其中，通过以预定方式改变所述电容式传感器和所述保护电路的一个或多个电容器上的电荷，使得当所述传感器存在时所述一个或多个端子上的电压测量与所述传感器不存在时的所述电压测量明显不同，从而确定所述传感器的存在。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克加勒德，雷马歇尔，斯特凡诺彼得里，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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