[发明专利]用于评估传感器的电路系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于评估一个传感器的电路系统，其中，所述电路系统具有两个复阻抗，每个复阻抗均为振荡电路的部件，在所述振荡电路中，所述复阻抗能够受激振荡，所述两个复阻抗中的至少一个是所述传感器的构件。另外，本发明涉及相应的方法。

背景技术

感应传感器在实践中是普遍使用的。在此情况下，在传感器线圈上检测被测物的反应，并适当地转换为测量信号。通常使用涡流传感器形式的感应传感器，来感应位于传感器的影响区内的导电的被测物中的涡流，其对传感器线圈起反应。其它传感器检测由铁磁材料造成的传感器线圈的电感值的变化。感应传感器通常用作位置或近距传感器。

在评估这些传感器期间，传感器线圈一般会被扩展形成振荡电路，并受激振荡。待检测的被测物导致传感器线圈的电感值变化，振荡频率因而也变化。通过检测频率失谐，可以推断被测物的靠近或出现，以及取决于传感器的设计，确定被测物的位置和/或位置变化，或确定待测的相应物理变量。通常通过PLL(锁相环)来进行评估，所述PLL检测激发频率和振荡电路的振荡频率之间的偏差。

实践中已知的用于评估感应传感器的方法的缺点在于，对此所需要的电路通常具有很复杂的结构。一方面，这会导致敏感度出错，另一方面，评估电路实际上不能用于低成本的领域。因此，某些应用领域(例如机动车辆)被排除在外。特别是使用PLL电路的情况，高的温度敏感性也具有显而易见的负面影响。另外，测量结果的准确度取决于所使用电路的电压电源的稳定性，因此需要复杂的稳定化措施。

另一种常用的普通型传感器使用电容效应。在此情况下，检测被测物对传感器的电容的反应。与使用振荡电路进行评估时通常发生的类似，其特征值(频率，振幅和/或相位)会因被测物而变化。此变化通常由相位或振幅调置来确定，或者由频率测量来确定。

所述已知电路的缺点在于，它们依赖于电压电源。因此，需要复杂的措施，以便于充分稳定此电源电压。这转而导致要使用相当复杂和昂贵的、不能用于低成本领域的电路。

发明内容

因此，本发明的目的是以这样一种方式设计和进一步开发在本文开始所提到的一种电路系统和方法，即，感应或电容传感器的评估，或者(一般来说)具有复阻抗的传感器的评估，可以用低成本和简单电路的技术手段来实施。

按照本发明，上述的目的通过权利要求1的特征来达到。据此，所述电路系统的特征在于，提供计数器以及开关开关装置，由此，所述两个振荡电路的其中一个的振荡可以交替地用所述计数器来计数，在达到指定的计数器状态时，所述开关装置可以被开关，且所述开关装置的开关信号用作所述电路系统的脉宽调制输出信号。

在方法方面，通过权利要求15的特征来达到上述的目的。据此，所述方法的特征在于，通过计数器可以交替地对其中一个振荡电路的振荡进行计数，当达到可指定的计数器状态(counter status)时，启动开关装置，且对另一个振荡电路的振荡的计数会产生一个变化，并将开关装置的开关信号作为脉宽调制的输出信号输出。

在本发明的方式中，首先被认可的是，以一种看似简单的方式可以评估感应和电容传感器。为此，使用具有至少两个复阻抗的电路系统。两个复阻抗中的至少一个是待评估的传感器的构件，并由传感器线圈或传感器的电容结构构成。每一个复阻抗都是振荡电路的部件，所述振荡电路的振荡频率取决于复阻抗。通过计数器以最简单的方式来评估两个线圈的振荡。计数器对振荡电路中的振荡的上升沿或下降沿的数量进行计数。作为备选，可以评估表现所述振荡特征的上升沿和下降沿或其它元素，例如超过一个阈值。另外，在电路系统中提供开关装置，确保对振荡电路交替计数或交替激发。此开关装置以这样一种方式设计，取决于计数器的计数器状态来开关所述开关装置。此开关装置的开关信号可以从所述开关装置输出作为输出信号。

在所述电路系统的操作期间，按照本发明，首先对两个振荡电路其中一个的振荡数量计数。当达到指定的计数器状态n时，启动开关装置。基于各自的测量条件，并可取决于振荡电路的振荡频率、想要的输出信号的频率、在传感信号上的干扰程度、想要的输出信号的动态以及其它的限制条件，来选择计数器状态的极限值。为了达到高动态，应该选择较低的极限值。一个可能的极限值位于512或1,024次振荡，这是两个特别易于用数字方法评估的可能的极限值的例子。然而，太低的值(下降至少许振荡)或太大的值(在振荡电路中具有很高频率的振荡)以及非二进制的值都是可以想到的。