專利名稱：：位置檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種根據(jù)所附權(quán)利要求1的前序部分的用于診斷位置檢測(cè)器的方法。此外，本發(fā)明涉及一種根據(jù)所附權(quán)利要求5的前序部分的位置檢測(cè)器。技術(shù)背景基于電位計(jì)的位置傳感器通常被用于形成各種交通工具和工作機(jī)的結(jié)構(gòu)和部件的位置數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)所述電位計(jì)，從而導(dǎo)致一個(gè)可調(diào)節(jié)電阻器的電阻的改變。所述電阻的改變被解譯為所述結(jié)構(gòu)的位置的改變，這在某些應(yīng)用中導(dǎo)致特定的功能。例如在交通工具中，氣動(dòng)踏板的位置的改變會(huì)影響汽油饋送系統(tǒng)。在幾種用途中，非常重要的是不發(fā)生故障。為此，在幾種應(yīng)用中利用了組件保障(componentsecuring)。舉例來(lái)i兌，可以通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)傳感器來(lái)測(cè)量氣動(dòng)踏板的移動(dòng)，在這種情況下，一個(gè)傳感器損壞不一定會(huì)導(dǎo)致故障。針對(duì)各個(gè)單獨(dú)的電位計(jì)的狀況監(jiān)視已經(jīng)開(kāi)發(fā)了不同的解決方案。在專利公開(kāi)US6,184，695中批露了一種這樣的解決方案，該專利公開(kāi)批露了一種用于電位傳感器的診斷電路。根據(jù)上述公布的該解決方案的主要原理是將一個(gè)交流電壓提供到一個(gè)可調(diào)節(jié)電阻器的滑動(dòng)接觸，借此確定該滑動(dòng)接觸的電阻?；谠撾娮柚?，有可能監(jiān)視所述可調(diào)節(jié)電阻器的狀況。然而，所討論的該解決方案相對(duì)復(fù)雜，并且該解決方案僅僅揭示了所述可調(diào)節(jié)電阻器的電阻的改變。
發(fā)明內(nèi)容現(xiàn)在，本發(fā)明提供了一種解決方案，其允許以筒單的方式對(duì)電位傳感器進(jìn)行多方面的狀況監(jiān)視。為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的用于診斷位置檢測(cè)器的方法的主要特征在于將在獨(dú)立權(quán)利要求1的特征部分中給出的內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明的位置檢測(cè)器的主要特征在于將在獨(dú)立權(quán)利要求5的特征部分中給出的內(nèi)容。其他的從屬權(quán)利要求將給出本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明的基本概念在于，所述可調(diào)節(jié)電阻器的電壓源被連接到一個(gè)滑片，并且從所述電阻軌道的兩個(gè)端點(diǎn)測(cè)量電壓。所述端點(diǎn)的電壓根據(jù)所述滑片的位置而改變，在這種情況下，可以基于一個(gè)或全部?jī)蓚€(gè)端點(diǎn)的電壓來(lái)確定所述位置數(shù)據(jù)。在所述端點(diǎn)與接地平面(接地參考電位)之間存在有利的適當(dāng)電阻。根據(jù)本發(fā)明的解決方案允許監(jiān)視電位計(jì)的電線(cord)，其中檢測(cè)到斷路。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例允許監(jiān)視電位計(jì)的電線，其中檢測(cè)到短路連接。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例又允許在不顯著影響所述位置數(shù)據(jù)的情況下為電位計(jì)提供交流電壓。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例允許在正常操作期間測(cè)量所述接觸電阻，并且提供關(guān)于所述電位計(jì)的磨損的預(yù)報(bào)信息。該信息例如可以被使用在預(yù)期狀況監(jiān)視中。通過(guò)在某些應(yīng)用中使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，不必用幾個(gè)電位計(jì)來(lái)保障所述電位計(jì)，這是因?yàn)榧词故菗p壞的電位計(jì)也可以提供足以用于幾種應(yīng)用的位置數(shù)據(jù)。下面將參照附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的連接；圖2示出了根據(jù)圖1的連接，其中補(bǔ)充了對(duì)應(yīng)于電壓和電流的符號(hào)；圖3示出了根據(jù)圖1的連接，其中補(bǔ)充了控制裝置的原理結(jié)構(gòu)；以及圖4結(jié)合電位計(jì)1示出了可能發(fā)生的一些故障。為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，附圖僅僅示出了理解本發(fā)明所必需的細(xì)節(jié)。為了強(qiáng)調(diào)本發(fā)明的特征，在附圖中省略了對(duì)于理解本發(fā)明不是必需的但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員卻是顯而易見(jiàn)的結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)。具體實(shí)施方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的基本概念的連接。此外圖2示出了對(duì)應(yīng)于電流和電壓的符號(hào)，所述符號(hào)在下文中將結(jié)合各公式來(lái)使用。圖3示出了一個(gè)實(shí)施例，其中控制裝置4被設(shè)置成控制可調(diào)節(jié)電阻器1，特別是其滑動(dòng)裝置11。可調(diào)節(jié)電阻器1的電源電壓Vs被引到滑片端子Ts(即電源端子)，其接觸電阻在圖中由附圖標(biāo)記Rs所標(biāo)記。該滑片端子Ts經(jīng)由所述滑動(dòng)裝置(即滑片11)連接到電阻軌道12，其電阻在圖中由附圖標(biāo)記R所標(biāo)記。從所述電阻軌道12的兩個(gè)端點(diǎn)處的輸出端子(即從第一端子T,和第二端子TO測(cè)量輸出電壓U,和U"所述端點(diǎn)的電壓U"仏根據(jù)滑片ll的位置而改變，在這種情況下，可以基于一個(gè)或全部?jī)蓚€(gè)端點(diǎn)的輸出電壓仏、U2來(lái)確定所述位置數(shù)據(jù)。在所述端點(diǎn)與接地平面GND之間存在有利的適當(dāng)電阻RL。對(duì)輸出電壓lh和仏的測(cè)量可以以多種方式實(shí)施，并且在附圖中用附圖標(biāo)記2來(lái)標(biāo)記所述測(cè)量裝置。所述測(cè)量結(jié)果被前送到信號(hào)處理單元3，其對(duì)于所述測(cè)量結(jié)果執(zhí)行必要的修改并且以所期望的方式處理所述測(cè)量結(jié)果。該信號(hào)處理單元3例如可以執(zhí)行在下文中給出的計(jì)算。此外，該信號(hào)處理單元3還可以特定于應(yīng)用地執(zhí)行其他功能。在所述例子中，只顯示出輸出電壓U"仏的信息到達(dá)信號(hào)處理單元3，但是該信號(hào)處理單元很自然地可以與更多裝置相接觸，以便接收不同類型的信息并且進(jìn)一步前送所述信息。圖1、2和3用虛線示出了與電壓源Vs連接的可能的串聯(lián)電阻。從本發(fā)明基本概念的觀點(diǎn)來(lái)看，所討論的串聯(lián)電阻并不十分重要，但是通過(guò)使用所述串聯(lián)電阻，特別有可能保護(hù)所述設(shè)備免受由短路導(dǎo)致的故障風(fēng)險(xiǎn)。一般來(lái)說(shuō)，在多種安裝中使用串聯(lián)電阻。在所述連接端點(diǎn)的輸出電壓仏、仏的基礎(chǔ)上，例如有可能以下面描述的方式確定所述滑片ll的方向數(shù)據(jù)oc。根據(jù)基爾霍夫定律(Kirchhoffslaws)，可以根據(jù)下面的公式確定滑片11的位置數(shù)據(jù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>2)通過(guò)把根據(jù)公式2的U。放到公式1中，所述角度值如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>^-----3)在一種情況下，當(dāng)R-5kQ并且IL-10kQ時(shí)，所述輸出電壓U,和U2的值是2/3-lxVs。因此，近似地只有所述A/D轉(zhuǎn)換器的1/3的區(qū)域被高效地使用。然而，有可能把所述轉(zhuǎn)換器的參考電壓設(shè)置成使得該轉(zhuǎn)換器的區(qū)域可以被更好地利用。此外，R和Rt的大小可以影響使用范圍。例如，當(dāng)R^lkQ時(shí)，使用范圍是1/7-lxVs。然而，行經(jīng)所述滑片11的電流的大小會(huì)因此而增大。接下來(lái)求解所述接觸電阻Rs。還可以按照下面的形式給出公式1:"A-"A.4)此外，已經(jīng)知道/。=/!+/25)該公式可以被進(jìn)一步推導(dǎo)成以下形式HJ^-&f/26)通過(guò)把根據(jù)公式6的U。放到公式4中，可以形成下面的公式"2風(fēng)7)如果仏和lh都是可接受的，則公式3和7提供相同的結(jié)果，即寸("2-"》+"2_^—，￡—+R風(fēng)從中可以把Rs求解為以下形式^("1+(/2)2或者這例如取決于從數(shù)據(jù)處理的觀點(diǎn)來(lái)看上面的哪一種形式是更好的例子。根據(jù)本發(fā)明的解決方案還允許監(jiān)視電位計(jì)1的端子Ts、T"L以及電線，其中檢測(cè)到斷路。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的連接，有可能檢測(cè)到與該電位計(jì)的任何連接端子Ts、L、T2相連的所述損壞，所述損壞將導(dǎo)致該連接端子無(wú)法充分導(dǎo)電。圖4示出了在連接電位計(jì)1時(shí)可能發(fā)生的一些可能的故障模式C1到Cll。所述故障模式Cl到Cll特別包括電阻改變、斷路和短路，這些故障模式例如可能發(fā)生在該電位計(jì)1的連接點(diǎn)和/或與之相連的其他連接中，以及可能發(fā)生在各線纜部分中。表1示出了對(duì)所述故障、檢測(cè)故障的可能性和識(shí)別故障的可能性以及所述電位計(jì)1在所討論故障期間測(cè)量精度狀態(tài)的簡(jiǎn)短描述的概要。表1、檢測(cè)及識(shí)別某些故障模式以及所述故障對(duì)功能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>在故障模式C1中，所述接觸電阻Rs已改變。因此，第一輸出電壓U,和第二輸出電壓仏的大小范圍已改變。由于電壓區(qū)域的改變是類似的，即所述區(qū)域被降低或升高，因此可以檢測(cè)到并且識(shí)別出所述故障。由于所述方向數(shù)據(jù)oc是基于輸出電壓lh和仏確定的，因此所述電位計(jì)1對(duì)于所述方向數(shù)據(jù)的部分正常工作?？梢栽陬A(yù)期狀況監(jiān)視中利用所述故障的檢測(cè)數(shù)據(jù)，在這種情況下，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻修復(fù)所述故障。通常當(dāng)所述電位計(jì)l的滑片11和/或所述電阻軌道12磨損時(shí)，所述接觸電阻Rs的值升高，并且與此同時(shí)其值會(huì)有顯著的變化，在所述變化的基礎(chǔ)上可以預(yù)期電位計(jì)1的故障。在故障模式C2中，第一端子L被損壞，在這種情況下，第一輸出電壓仏基本上接近接地平面的0伏特(或者接近所使用的接地平面GND的某一其他基本值)。因此，在必要時(shí)可以通過(guò)僅僅一個(gè)輸出電壓U2來(lái)確定方向數(shù)據(jù)oc。在故障模式C3中，所述滑片的連接端子Ts被損壞，在這種情況下，仏和U2都基本上接近0伏特(或者接近所使用的某一其他基本值)。因此只能夠檢測(cè)到所述故障，但是在故障模式C3中不可能更為具體地確定所述故障的類型，也不可能確定方向數(shù)據(jù)ct。在故障模式C4中，當(dāng)?shù)诙俗覮被損壞時(shí)，第二輸出電壓U2基本上接近0伏特(或者接近所使用的接地平面GND的某一其他基本值)。因此，在必要時(shí)可以通過(guò)僅僅第一輸出電壓仏來(lái)確定方向數(shù)據(jù)ot。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還允許監(jiān)視電位計(jì)1的電線和連接端子Ts、T\、T"其中檢測(cè)到短路連接。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的連接，有可能檢測(cè)到該電位計(jì)l的連接點(diǎn)Ts、T"L的任何短路類型的損壞C5到Cll。例如，如果全部三個(gè)連接端子Ts、T"L都與電源電壓Vs短路，即故障模式C5，則輸出電壓lh和仏基本上接近電源電壓Vs。因此，當(dāng)改變所述滑片11的位置時(shí)，輸出電壓lh和仏的值不改變，并且無(wú)法形成方向數(shù)據(jù)ot。故障模式C5可以被檢測(cè)到并且被識(shí)別出，但是形成方向數(shù)據(jù)ot不成功。相應(yīng)地，在故障模式C6中，端子L和L短路，在這種情況下，當(dāng)改變所述滑片11的位置時(shí)，輸出電壓仏和仏的值不改變，并且無(wú)法形成方向數(shù)據(jù)ot。同樣地，故障模式C6可以被檢測(cè)到并且被識(shí)別出，但是形成方向數(shù)據(jù)ot不成功。在故障模式C7中，第一端子T,與電源電壓Vs短路，在這種情況下，第一輸出電壓U,基本上接近電源電壓Vs。因此，當(dāng)所述滑片ll的位置改變時(shí)，第一輸出電壓仏的值不改變，但是第二輸出電壓仏的值改變。因此，在必要時(shí)可以通過(guò)僅僅一個(gè)輸出電壓U2來(lái)確定方向數(shù)據(jù)a。也就是說(shuō)，故障模式C7可以被檢測(cè)到及被識(shí)別出，并且可以形成方向數(shù)據(jù)ot。相應(yīng)地，當(dāng)?shù)诙俗覶2與電源電壓Vs短路時(shí)，即故障模式C8，第二輸出電壓U2的值基本上接近電源電壓Vs。因此，當(dāng)所述滑片11的位置改變時(shí)，笫一輸出電壓U,的值改變，但是第二輸出電壓U2的值不改變。因此，在必要時(shí)可以通過(guò)僅僅第一輸出電壓lh來(lái)確定方向數(shù)據(jù)ot。在故障模式C9中，端子L與接地平面短路，在這種情況下，第二輸出電壓lh基本上接近0伏特(或者接近所使用的接地平面GND的某一其他基本值)。因此，當(dāng)所述滑片ll的位置改變時(shí)，第二輸出電壓U2的值不改變，但是第一輸出電壓仏的值改變。因此，在必要時(shí)可以通過(guò)僅僅第一輸出電壓U,來(lái)確定方向數(shù)據(jù)oc。也就是說(shuō)，故障模式C9可以被檢測(cè)到及識(shí)別出，并且所述電位計(jì)1以降低的分辨率工作。相應(yīng)地，在故障模式C11中，第一端子L與接地平面短路，第一輸出電壓仏基本上接近0伏特(或者接近所使用的接地平面GND的某一其他基本值)。因此，當(dāng)所述滑片ll的位置改變時(shí)，第一輸出電壓仏的值不改變，但是第二輸出電壓仏的值改變。因此，在必要時(shí)可以通過(guò)僅僅一個(gè)輸出電壓仏來(lái)確定方向數(shù)據(jù)oc。當(dāng)所述滑片11的端子Ts與接地平面短路時(shí)，即故障模式CIO，第一輸出電壓仏和第二輸出電壓仏都基本上接近0伏特(或者接近所使用的接地平面GND的某一其他基本值)。因此無(wú)法確定方向數(shù)據(jù)ot。在故障模式C10中只能檢測(cè)到所述故障，但是無(wú)法檢測(cè)到該故障的更為具體的類型。從上述例子可以看出，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，有可能檢測(cè)到短路和電源斷路。在第一或第二端子T"L的故障模式中，在必要時(shí)仍然有可能形成方向數(shù)據(jù)ot?？梢栽陬A(yù)期狀況監(jiān)視中利用故障的檢測(cè)數(shù)據(jù)和識(shí)別數(shù)據(jù)。因此，可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻修復(fù)這種故障和有可能導(dǎo)致故障的磨損，其中所述故障和所述磨損不會(huì)影響所述電位計(jì)的操作。例如，從所述接觸電阻Rs的改變(故障模式C1)檢測(cè)到電位計(jì)1的磨損，從而可以在該電位計(jì)1實(shí)際發(fā)生故障之前在適當(dāng)時(shí)間改變?cè)撾娢挥?jì)1。另一方面，有些故障會(huì)影響電位計(jì)1的正常操作，但是允許對(duì)所述功能的受控的終結(jié)。這些故障模式例如包括C2、C4、C7、C8、C9和C11。通過(guò)以各種方式對(duì)結(jié)合上面給出的本發(fā)明的不同實(shí)施例所公開(kāi)的模式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，有可能產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的精神的多種實(shí)施例。因此，上面給出的例子不應(yīng)被理解成對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，相反，在所附權(quán)利要求書中給出的本發(fā)明創(chuàng)造性的特征范圍內(nèi)可以自由地改變本發(fā)明的實(shí)施例。權(quán)利要求1、一種用于診斷位置檢測(cè)器的方法，該位置檢測(cè)器被用于確定控制裝置(4)的位置，該位置檢測(cè)器至少包括以下各項(xiàng)-電阻軌道(12);-與該電阻軌道(12)的笫一端點(diǎn)相連的第一端子(TO;-與該電阻軌道(12)的第二端點(diǎn)相連的第二端子(TO;-與該電阻軌道(12)電連接的滑片裝置(11)，該滑片裝置被設(shè)置成通過(guò)該控制裝置(4)的位置改變的效果而相對(duì)于該電阻軌道移動(dòng)；-與該滑片裝置(11)相連的滑片端子(Ts);一電源(Vs);-電壓測(cè)量裝置(2);以及-信號(hào)處理單元(3)，用于診斷所述測(cè)量數(shù)據(jù)，其特征在于，-電源電壓(Vs)被設(shè)置在該滑片端子(Ts)中；-測(cè)量第一端子(T,)的輸出電壓(UO;-測(cè)量第二端子(TO的輸出電壓(UO;-至少第一和第二輸出電壓(仏，UO被設(shè)置用于該信號(hào)處理單元m。2、根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于，基于第一輸出電壓(Ui)和第二輸出電壓(UO來(lái)確定所述控制裝置(4)的位置。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，基于第一輸出電壓(仏)和第二輸出電壓(UO來(lái)識(shí)別所述位置檢測(cè)器的至少一部分故障。4、根據(jù)任一條在前權(quán)利要求1至3的方法，其特征在于，第一輸出電壓(UO和第二輸出電壓(UO的范圍大小受到處在第一端子(L)與接地平面(GND)之間以及處在第二端子(TO與接地平面(GND)之間的電阻(Rl)的影響。5、一種用于確定控制裝置(4)的位置的位置檢測(cè)器，該檢測(cè)器至少包括以下各項(xiàng)-電阻軌道(12);-與該電阻軌道(12)的第一端點(diǎn)相連的第一端子(T,);-與該電阻軌道(12)的第二端點(diǎn)相連的第二端子(TO;-與該電阻軌道(12)電連接的滑片裝置(11)，該滑片裝置被設(shè)置成通過(guò)該控制裝置(4)的位置改變的效果而相對(duì)于該電阻軌道移動(dòng)；-與該滑片裝置(11)相連的滑片端子(Ts);-電源(Vs);-電壓測(cè)量裝置(2);以及-信號(hào)處理單元(3)，用于診斷所述測(cè)量數(shù)據(jù)，其特征在于，-電源電壓(Vs)被提供在該滑片端子(Ts)中；-第一端子(TO被連接到該電壓測(cè)量裝置(2)，以便測(cè)量第一輸出電壓(仏)；—第二端子(TO被連接到該電壓測(cè)量裝置(2)，以便測(cè)量第二輸出電壓(UO;以及-至少第一和第二輸出電壓(U,,UO被設(shè)置用于該信號(hào)處理單元m。6、根據(jù)權(quán)利要求5的位置檢測(cè)器，其特征在于，所述信號(hào)處理單元(3)被設(shè)置成基于笫一輸出電壓(UO和第二輸出電壓(UO來(lái)確定所述控制裝置(4)的位置。7、根據(jù)權(quán)利要求5或6的位置檢測(cè)器，其特征在于，所述信號(hào)處理單元(3)被設(shè)置成基于第一輸出電壓(U,)和第二輸出電壓(UO來(lái)識(shí)別該位置檢測(cè)器的至少一部分故障。8、根據(jù)任一條在前權(quán)利要求5至7的位置檢測(cè)器，其特征在于，該檢測(cè)器還包括電位計(jì)(l)，該電位計(jì)至少包括電阻軌道(12)和滑片裝置(11)。9、根據(jù)任一條在前權(quán)利要求5至8的方法，其特征在于，所述位置檢測(cè)器還包括接地平面(GND)以及處在第一端子(TO與接地平面(GND)之間和處在第二端子(TO與接地平面(GND)之間的至少兩個(gè)電阻(RO，以便影響笫一輸出電壓(UO和第二輸出電壓(UO的范圍。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于診斷位置檢測(cè)器的方法，該位置檢測(cè)器被用于確定控制裝置(4)的位置，該位置檢測(cè)器至少包括以下各項(xiàng)電阻軌道(12)；與該電阻軌道(12)的第一端點(diǎn)相連的第一端子(T₁)；與該電阻軌道(12)的第二端點(diǎn)相連的第二端子(T₂)；與該電阻軌道電連接的滑片裝置(11)，該滑片裝置被設(shè)置成通過(guò)位置改變的效果而相對(duì)于該控制裝置(4)移動(dòng)。此外，該位置檢測(cè)器包括與該滑片裝置(11)相連的滑片端子(T_S)；電源(V_S)；電壓測(cè)量裝置(2)；以及信號(hào)處理單元(3)，用于診斷測(cè)量數(shù)據(jù)。在該方法中，電源電壓(V_S)被設(shè)置在該滑片端子(T_S)中，測(cè)量第一端子(T₁)的輸出電壓(U₁)，測(cè)量第二端子(T₂)的輸出電壓(U₂)，并且至少第一和第二輸出電壓(U₁，U₂)被設(shè)置到該信號(hào)處理單元(3)。文檔編號(hào)H01C10/00GK101124459SQ200680003417公開(kāi)日2008年2月13日申請(qǐng)日期2006年1月25日優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日發(fā)明者A·弗塔南申請(qǐng)人:芬蘭技術(shù)研究中心