[发明专利]传感器饱和故障检测

说明书

发明所涉诊断方法包括：将第一放大输入信号在第一时刻的当前值和第二放大输入信号在第二时刻的当前值与信号比较器阈值比较并基于比较提供新输出状态；根据先前比较提供当前输出状态，基于当前输出状态确定预期新输出状态；若当前输出状态等于第一值且新输出状态不同于预期新输出状态，检查第二放大输入信号的当前值是否超过正信号放大器饱和阈值和/或第一放大输入信号的当前值是否低于负信号放大器饱和阈值，若是则提供诊断信号，或：若当前输出状态等于第二值并且新输出状态不同于预期新输出状态，检查第一放大输入信号的当前值是否超过正信号放大器饱和阈值和/或第二放大输入信号的当前值是否低于负信号放大器饱和阈值，若是则提供诊断信号。

技术领域

本发明总体上涉及集成式传感器诊断结构、电路和方法的领域。

背景技术

传感器被广泛用于电子设备中以测量环境的属性并报告测量到的传感器值。具体而言，磁传感器用于例如在诸如汽车之类的运输系统中测量磁场。磁传感器可以包含霍尔效应传感器或磁阻材料，霍尔效应传感器生成与施加的磁场成比例的输出电压，磁阻材料的电阻响应于外部磁场而改变。

在许多应用中，期望传感器是小的并且与电子处理电路集成，以便减小总体传感器尺寸并提供改进的测量和集成到外部电子系统中。例如，申请US2016/299200描述了一种用于测量磁场的霍尔效应磁传感器，该霍尔效应磁传感器包括在基板上的半导体材料中形成的集成电路，以及绝缘层和粘合层。

来自传感器的测量会随时间漂移，从而即使在暴露于相同的场时也提供不同的测量。例如，场测量会从期望的标称值偏离，灵敏度可能变化，使得测量是期望值的倍数(大于或小于1)，或者这两者。这种变化可能是环境条件(例如，温度或湿度)或操作因素(诸如，振动或老化)变化的结果。此外，由于类似的原因，设备可能随着时间而失效。此外，制造传感器的材料可能具有影响磁传感器的响应的精度、偏移偏置或对称性的缺陷。

因此，重要的是要包括诊断能力，以检测复杂的安全关键性系统(诸如，汽车系统)中的故障或失效，以便可以执行维修或者可以为任何故障或失效的设备提供替换。例如，US5,553,489描述了一种用于测量由多个传感器提供的信号的行为的诊断系统，该诊断系统包括多个输入过滤器，该多个输入过滤器用于从多个传感器接收信号并且用于提供各自从所接收的信号导出的多个经过滤的传感器信号。多个经过滤的传感器信号中的每一个的信号带宽小于相关联的所接收的信号的信号带宽。选择电路从多个传感器中的每个传感器接收信号中的每个信号，并且取决于选择信号来提供从所接收的信号中的一个信号导出的所选择的传感器信号，其中，所选择的传感器信号具有比从所接收的信号中的该信号导出的经过滤的传感器信号更大的带宽。

在另一示例中，WO2015/038564描述了一种用于验证来自霍尔效应传感器系统中的磁霍尔效应传感器的测量的方法。在此方法中，霍尔效应传感器用具有第一值的激励电流激励。当霍尔效应传感器用具有第一值的激励电流激励时，对应于霍尔效应传感器的电压输出的第一测量被获得。另外，霍尔效应传感器用具有第二值的激励电流激励，该第二值不同于第一值。当霍尔效应传感器用具有第二值的激励电流激励时，对应于霍尔效应传感器的电压输出的第二测量被获得。然后，至少基于第一测量和第二测量来验证霍尔效应传感器的操作。

在US2016/252599A1中描述了用于管理磁场传感器中的诊断的另一种方法。该设计使用与磁场传感器相关联的、提供误差信息的开关。具体而言，提供一种设备，该设备包括磁场传感器、与磁场传感器相关联的多个开关、以及控制电路，该控制电路被配置为控制多个开关并且基于开关的操作来提供至少一个指示故障的信号。