JPH07209017A - 信号評価装置 - Google Patents

信号評価装置

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JPH07209017A
JPH07209017A JP6302350A JP30235094A JPH07209017A JP H07209017 A JPH07209017 A JP H07209017A JP 6302350 A JP6302350 A JP 6302350A JP 30235094 A JP30235094 A JP 30235094A JP H07209017 A JPH07209017 A JP H07209017A
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JP
Japan
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sensor
amount
signal
inductance
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP6302350A
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English (en)
Inventor
Erich Zabler
ツァーブラー エーリッヒ
Rainer Dietz
ディーツ ライナー
Michael Henn
ヘン ミヒャエル
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/036Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
    • G01D3/0365Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves the undesired influence being measured using a separate sensor, which produces an influence related signal
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範囲で使用可能であり、センサの機械部分
及びセンサ所属する電子装置の非線形性及び温度依存性
を補償する信号評価装置を提供する。 【構成】 演算装置の中に、測定量及び前記障害量に依
存する2次元のセンサ特性データマップメモリを所定数
の支持値点を記憶するように形成し、センサ特性データ
マップメモリからの出力量を補間法により補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、求める測定量と障害量
とに依存する出力信号を出力するセンサと、センサの出
力信号が供給される演算装置とを具備する信号評価装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のセンサでは通常はセンサの機械部
分と電子評価装置とは、大部分の場合には空間的に互い
に分離されている異なる系である。機械部分と電子装置
とを単一の素子に統一すると、センサ素子と電子装置と
の誤差を一緒に補償することが可能となる。このような
センサと、これらに所属する評価回路とにより、線形特
性と温度の安定性とに関して大幅に高い精度を得ること
ができる。しかしこの場合、センサ評価回路は、所要の
測定サイクル時間を守れる程に迅速に誤差の補正を行う
ことができなければならない。
【0003】センサ素子とこれに所属する評価回路とが
1つの共通のチップに集積されているセンサ装置は、ド
イツ特許出願公開第4107433号公報から公知であ
る。この場合、センサ素子は、圧力を測定する2つのブ
リッジ回路である。所属の評価回路は、非線形特性と温
度依存性とを補償し、これにより正確な出力信号が得ら
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、広範
囲にすなわちユニバーサルに使用可能であり、センサの
機械部分及びセンサ所属する電子装置の非線形特性及び
温度依存性を補償する冒頭に記載の形式の信号評価装置
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、演算装置の中に、測定量及び前記障害量に依存する
2次元のセンサ特性データマップメモリを所定数の支持
値点を記憶するように形成し、センサ特性データマップ
メモリからの出力量を補間法により補正することにより
解決される。
【0006】ディジタル信号処理により高い精度が得ら
れる。これは、補正測定値を求めるディジタル演算が補
間により2次元センサ特性データマップメモリの中で行
われ、その際、センサ特性データマップメモリは出力量
を測定量及び障害量に依存して求める。この関数は、所
定数の支持値点により描かれる。出力量を計算するため
に特性データマップメモリでそれぞれ4つの周辺の支持
値点が評価され、これらの支持値点は、前記関数をすべ
ての中間点で近似する双一次形面を定める。
【0007】このようなディジタル評価回路は、マイク
ロプロセッサハードウェアを用いて形成できるが、しか
しこのような装置は最小ハードウェアコストで形成し、
補正を補正アルゴリズムを用いて行うと有利である。
【0008】これにより、所要の演算形式の実現を加算
又は制約された加算及びシフト操作により行うことがで
き、有利である。演算領域をシフトすることにより、正
負の符号のビットを1つ節約できる。余りと整数部分と
を別個に処理するので、浮動小数点数演算装置が不要で
ある。
【0009】
【実施例】次に本発明を実施例に基づき図を用いて詳細
に説明する。
【0010】重要な構成要素として、補間法に適し最小
のハードウェアコストで実現できる特別の信号プロセッ
サを有する次に説明する信号評価装置を用いて、センサ
評価のための小コストの単一チップ解決法を実現でき
る。これにより、50μsより大幅に短い演算時間を実
現できる。
【0011】センサ評価チップ全体は実質的に次の3つ
の部分を有する。
【0012】1. プロセッサ 2. (補間の)支持値点メモリ 3. 測定装置 4. センサインターフェース プロセッサを除いて、公知の素子を使用できる。チップ
面の広さと速度に重要である重要な構成部分は、プロセ
ッサである。演算装置としての提案されるプロセッサを
用いて、評価回路全体の所望の簡単で小コストな実現が
可能となる。
【0013】前述のプロセッサはとりわけ、短絡リング
センサでの使用に適する。このプロセッサを短絡リング
センサを使用した例で説明する。短絡リングセンサで
は、測定量に依存して変化するインダクタンスを検出す
る。さらに温度障害量は測定装置により検出される。計
算する出力量は、例えば距離である。プロセッサに関す
る次の説明は部分的に、この特別の問題についてであ
る。
【0014】しかし、開発された解決方法は、出力量が
2つの変数の関数として表される別のセンサにも使用で
きる。例として、出力信号が圧力及び温度に依存して変
化する圧力センサがある。支持値点密度及び出力量の分
解能は、それぞれの必要性に整合されなければならな
い、これは原理的な変更なしにそれぞれの問題に整合可
能である。
【0015】図1には使用した補間法の原理が示されて
いる。この場合、3つの軸がインダクタンスInと及び
温度T及び測定距離Sを示す座標系がとられている。測
定点自身はXにより示されている。測定点Xは、インダ
クタンス・温度平面の中で座標値t,Iを有する。支持
値点を定めるために測定点Xの周りに、t0,t1及び
I0,I1により示されている温度直線およびインダク
タンス直線が描かれている。tとt0との間の間隔はd
tにより示され、t0とt1との間の間隔はDtにより
示されている。I0とI1との間の間隔はdIにより示
され、I0とI1との間隔はDIにより示されている。
【0016】温度・インダクタンス平面の中の前記面の
上には、点S00,S01,S10及びS11により境
界を定められている別の面が示されている。これらの関
係から出発して補正測定値S(I,t)は次式に従って
補間できる。
【0017】 S(I,t)=S00+(S10−S00)*dI/Dt+ +(S01−S00)*dt/Dt+ +(S00+S11−S10−S01)*dI/DI*dt/Dt この場合に必要な加算は、多段の組合せ回路で実現され
る。短絡リングセンサを評価する実施例では、出力量の
所要分解能に起因して13bit加算器が必要となる。
【0018】上記の式からS(I,t)を計算するため
に必要な減算は、加算で実施できる。このために減数か
ら2の補数が形成される。所要のハードウェアコストを
最小化するためにこの操作は、1の補数の形成と1の加
算とにで行うことができる。この場合、1の補数の形成
は簡単な反転で行われる。
【0019】乗算は直列で実施される。この場合、nの
bit幅の被乗数との乗算は、n回のシフト操作と、n
に起因により制約された加算とに帰する。支持値点メモ
リを適切に構成することにより、除算を常に2の累乗に
より行うことができ、従って同様にシフト操作に帰する
ことができる。この場合、通常は小数部分すなわち除算
の余りが発生する。すべての余りの和は、結果の整数部
分の値を増加することがある。
【0020】S(I,t)のための補間式の演算処理に
より、差値が形成された場合に負の中間結果が発生する
ことがある。S(I,t)の結果が常に正でなければな
らなく、0〜213−1の領域内にあるにもかかわらず、
負の中間結果が発生することがあるとの事実を考慮しな
いと、間違った結果を得ることがある。これを防止する
ために付加的な正負の符号ビットを導入すると、14b
it幅の演算処理が必要となる。しかしこれは、次のこ
とを考慮すると回避できる。
【0021】S(I,t)の計算のための式の中に表れ
るすべての差は確実に、13bitの2進数により2の
補数表現をすることが可能である−212と212−1との
間の演算領域内にある。各関数値S(I,t)から値2
12=1000Hを減算すると、得られる値も前記の演算
領域内にある。1000Hは、212の16進数である。
これらの減算によりシフトされた関数値によりS(I,
t)の計算式を13bit演算により、領域を越えるこ
となしに処理できる。これにより計算された値に再び1
000Hを加算して、正しい結果を得る。これは、S
(I,t)の計算に必要な式を次式に変形することによ
り分かる。
【0022】 S(I,t)=1000H+(S00−1000H)+ +((S10−1000H)−(S00−1000H))* *dI/DI+ +((S01−1000H)−(S00−1000H))* *dt/Dt+ +((S00−1000H)+(S11−1000H)− −(S10−1000H)−(S01−1000H))* *dI/DI*dt/Dt 1000Hの加算及び減算は、ハードウェアにより非常
に簡単に、最上位ビットの反転により行える。
【0023】図2には、S(I,t)の処理に必要な最
小ハードウェア構成を有する演算装置が示されている。
この場合、演算装置は、次の3つのブロックすなわち入
出力レジスタ10及びメモリレジスタ11及び演算装置
12に分割できる。発生データの入出力は、個々のデー
タパスに示されている。インダクタンスIを有する評価
するセンサは13により示され、温度検出装置は14に
より示されている。センサ13及び温度検出装置14
は、入出力レジスタ10に接続されている。
【0024】6本の制御線CNT0〜CNT5を介して
作動される全部で32のレジスタ操作が実行可能であ
る。6bitの命令幅を選択することにより、命令符号
化の際に自由度が得られ、必要な場合には拡張するスペ
ースが得られる。すべてのレジスタと、これらに所属す
るレジスタ操作とをすべて示すことは、本図ではされて
いないが、しかし演算装置は全部で32の機械命令を利
用できる。
【0025】制御装置の構成にとって、まず初めにS
(I,t)のための補間式を処理する最適な順序を決め
ることが重要である。これは、演算装置の最小構成が実
際の上で機能するためには必要である。
【0026】この最適な順序が守られると、まず初めに
支持値がロードされる図2にR00,R01,R10及
びR11により示されている入力レジスタは、同時に計
算の際のバッファメモリとして用いられ、従って入力レ
ジスタは2重に利用される。S(I,t)の前記の計算
式を変形して得られる最適な処理順序として次式が生ず
る。
【0027】 S(I,t)=((S11−S01+S00−S10)*dI/DI+ +S01−S00)*dt/Dt+(S10−S00)* *dI/DI+S00 各乗算又は除算の際に整数部分及び余りが発生する。余
りの和は、結果の整数部分の第2桁まで影響することも
ある。従って、変形された式での第2の乗算又は除算は
2回、すなわち第1の乗算又は除算の結果の整数部分と
も、すでに発生した余りとも行われる。
【0028】余りはまず初めに整数部分と同様にさらに
処理され、計算の終りに初めてシフト操作により正しい
桁での値が形成される。余りの和は、結果の整数部分に
加算され、その際、小数部分が切離される。小数部分の
第1の桁が、結果の端数を切り上げるがどうかを決定す
る。
【0029】乗算及び端数の丸めの際に、制約された加
算命令(ADD命令)を行わなければならない。これは
制御装置が、演算装置の決定変数K0又はK1に依存し
てADD命令又はNOP命令(No Operatio
n)を発生することにより実現される。演算経過全体は
146ステップを必要とし、一連の機械命令として形成
できる。
【0030】制約されたADD命令を実施することによ
り、純粋にシーケンス的な制御経過を得る。従って、1
〜146すなわち1−92Hの計数状態をとる簡単な8
bitカウンタをプログラムカウンタとして使用すると
よいことが分かる。
【0031】復号化回路網で計数状態が、まず演算装置
のための6bit幅の命令語に符号変換される。演算装
置の双方の決定変数も、復号化回路網のための入力量で
ある。ある所定の計数状態でこれらの決定変数は、AD
D命令が発生されるか又はNOP命令が発生されるかを
決める。
【0032】これらの制御装置の構成は図3に示されて
いる。この図から、支持値点メモリ15と演算装置16
と上位の制御装置17との間の関連が分かる。
【0033】上位の制御装置17はスタート命令を出力
し、これによりプログラムカウンタ18が0から146
まで計数する。命令は、双方の決定変数も演算装置16
から供給される復号化回路網19で発生される。デコー
ダ20は支持値点メモリ15を制御し、別のデコーダ2
1は、146ステップが終了すると演算の終了を表示す
る。
【0034】ハードウェアの複雑性ができるだけ低く保
持されるように、使用される命令符号化は適切に行わな
ければならない。これに関する詳細な説明は省く。
【図面の簡単な説明】
【図1】使用する補間法の原理を示す線図である。
【図2】使用される演算装置の構成を示すブロック回路
図である。
【図3】制御装置の構成を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
15 支持値点メモリ 16 演算装置 17 上位の制御装置 18 プログラムカウンタ 19 復号化回路網 20 デコーダ 21 デコーダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライナー ディーツ ドイツ連邦共和国 プフォルツハイム エ ルレンヴェーク 20 (72)発明者 ミヒャエル ヘン ドイツ連邦共和国 ビリッヒハイム マリ ーエンヘーエ 11

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 求める測定量と障害量とに依存する出力
    信号を出力するセンサと、前記センサの出力信号が供給
    される演算装置とを具備する信号評価装置において、 前記演算装置の中に、前記測定量及び前記障害量に依存
    する2次元のセンサ特性データマップメモリを所定数の
    支持値点を記憶するように形成し、前記センサ特性デー
    タマップメモリで入力量を補間法により補正して補正出
    力量として出力することを特徴とする信号評価装置。
  2. 【請求項2】 演算装置が補間を、測定量及び障害量に
    依存する関数に従って行い、所要の加算を多段回路網で
    行うことを特徴とする請求項1に記載の信号評価装置。
  3. 【請求項3】 演算装置が、減数から2の補数を形成す
    ることにより所要の減算を加算にて行うことを特徴とす
    る請求項2に記載の信号評価装置。
  4. 【請求項4】 演算装置が所要の乗算を直列で処理し、
    nビット幅の乗数との乗算をn回のシフト操作と、nに
    より制約された加算とを実施することを特徴とする請求
    項2又は請求項3に記載の信号評価装置。
  5. 【請求項5】 センサが、求める測定量に依存して変化
    するインダクタンスを有する誘導形センサであり、障害
    量が、前記センサがさらされる温度であることを特徴と
    する請求項1から請求項4のうちのいずれか1つの請求
    項に記載の信号評価装置。
  6. 【請求項6】 信号プロセッサと支持値点メモリと測定
    装置とセンサインターフェースとを単一の評価チップに
    集積することを特徴とする請求項1から請求項5のうち
    のいずれか1つの請求項に記載の信号評価装置。
JP6302350A 1993-12-16 1994-12-06 信号評価装置 Pending JPH07209017A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4342867.3 1993-12-16
DE19934342867 DE4342867A1 (de) 1993-12-16 1993-12-16 Einrichtung zur Signalauswertung

Publications (1)

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JPH07209017A true JPH07209017A (ja) 1995-08-11

Family

ID=6505139

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JP6302350A Pending JPH07209017A (ja) 1993-12-16 1994-12-06 信号評価装置

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JP (1) JPH07209017A (ja)
DE (1) DE4342867A1 (ja)
FR (1) FR2714174B1 (ja)

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101418275B1 (ko) * 2012-12-05 2014-08-13 주식회사 크레타 센서특성 설정장치 및 이를 포함하는 외부조건 측정 시스템

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FR2714174B1 (fr) 1998-05-15
FR2714174A1 (fr) 1995-06-23
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