WO1988007678A2 - Circuit arrangement for evaluating a signal produced by a semiconductor sensor - Google Patents

Circuit arrangement for evaluating a signal produced by a semiconductor sensor Download PDF

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WO1988007678A2
WO1988007678A2 PCT/EP1988/000269 EP8800269W WO8807678A2 WO 1988007678 A2 WO1988007678 A2 WO 1988007678A2 EP 8800269 W EP8800269 W EP 8800269W WO 8807678 A2 WO8807678 A2 WO 8807678A2
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Hanns Rump
Helmut Vietze
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Eftag Entstaubungs- und Fordertechnik AG
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Eftag Entstaubungs- und Fordertechnik AG
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/008—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being air quality
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H3/00—Other air-treating devices
    • B60H3/0085—Smell or pollution preventing arrangements
    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits

Definitions

  • Circuit arrangement for evaluating the signals generated by a semiconductor gas sensor
  • the invention relates to a circuit arrangement for evaluating the signals generated by a semiconductor gas sensor for controlling the air recirculation flaps in motor vehicles or their air conditioning systems.
  • the state of the outside air is detected with the aid of a semiconductor sensor.
  • the sensor element is a 1 ohm resistor see connected in series, so that apuls ⁇ results divider.
  • the disadvantage is that a semiconductor sensor, aside from the pollutant, is generally cross-sensitive to temperature temperature and humidity. As a result, the switching time of the switching shafts is very dependent on the external conditions. As a result, such simple circuits cannot be used.
  • this timing element can be constructed by a resistor / capacitor combination. With the required high integration times, digital integration circuits are recommended. The choice of the circuit is irrelevant for the method described below.
  • the object of the invention is to improve a circuit arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that its switching behavior is even more reproducible and this takes account even more of the physiological needs of humans, that is to say also the local load, ie the basic level that the system includes.
  • FIG. 1 shows the block diagram of a first embodiment
  • FIG. 2 shows the block diagram of a second embodiment
  • FIG. 3 shows the block diagram of a third embodiment
  • FIG. 4 shows a diagram of the mode of operation of the block diagram according to FIG. 3.
  • the senor 1 is connected in series with a constant current source 2.
  • the resulting sensor signal 7 is applied to the input of a comparator 5, on the other hand, via an integration circuit 3, so that an integrated sensor signal 4 appears at the output of this integration circuit.
  • this integration voltage 4 will be identical after some time.
  • the integration voltage is applied to the constant current source 2 as a feedforward control, the direction of action being so is that the constant current always increases when the integration voltage is less than a predetermined amount.
  • the comparator 5 reliably detects the pollutant peaks and switches, the switching point being able to be selected via an adjuster 6, which can also be used as a fixed-resistance combination can be executed.
  • the constant current source is replaced by a controllable resistor 8, for example an FET transistor, which is arranged in the control loop.
  • a controllable resistor 8 for example an FET transistor
  • the mechanism of action is comparable. The system tries to get the voltage in the voltage divider to keep constant, whereby the time delay takes effect.
  • the invention advantageously solves the problem of controlling the operating point of the comparator 5 independently of the influencing variables in such a way that a switching signal is always triggered when there is a change in the pollutant, the increase of which is faster than the integration time of the integrator 3.
  • the sensor 11 forms a voltage divider with a resistor 13.
  • a sensor voltage 20 is formed.
  • the resistor 13 can be replaced by a constant current source with the same result.
  • the sensor voltage is digitized by an analog-digital converter 23, which is preferably part of a microprocessor 15.
  • the program of the microprocessor 15 is permanently stored in a ROM 17.
  • the microprocessor 15 outputs a switching signal to a transistor with an open collector output 19.
  • an analog signal 21 can be issued, which is formed by the processor in a digital-to-analog converter 18.
  • the circuit should preferably be used in a motor vehicle in which the on-board voltage is usually 12 volts. Most of the semiconductor sensors have to be heated the, whereby the heating power must be observed very precisely, which is normally 5 volts.
  • the constant heating voltage is to be generated with the aid of a stabilizer, there is considerable heat loss. According to the invention, it is therefore proposed to obtain the heating power by using a switching transistor 12 to clock a higher voltage than the heating voltage in a ratio that effectively produces the same heating power as if the sensor 11 were heated with 5 volt direct current.
  • the 12 volt on-board voltage is stabilized to 8 volts with the aid of a stabilizer.
  • the program switches the switching transistor 12 to conductive after switching on, so that the sensor 11 is heated with an output which is almost twice as high as is customary in operation for an arbitrarily adjustable time - in the preferred embodiment 30-60 sec.
  • the advantage of this preheating is that the sensor 11 "cleans" itself very quickly, ie it is operational.
  • the program After this time has elapsed, the program generates a cycle whose division ratio is such that the effective heating power corresponds to the sensor data sheet.
  • the program now waits for a further, also freely selectable time, until the sensor II records its normal operating data.
  • the program compares whether the sensor voltage sensed by the A / D converter 23 'signals an existing pollutant level. If this is present, the switching output 19 is activated.
  • the program forms an average (integral) from the sensor voltage.
  • the predetermined switching level is adapted in a relatively slow time loop.
  • the adaptation speed is independent of the level of the respective sensor voltage.
  • the program only checks whether the sensor voltage is greater than the internally formed comparison level. If the comparison level does not correspond to the sensor voltage, 1 bit is deducted or added to the register. Put simply, the comparison level follows the sensor level with a very long time delay. Since, according to experience, pollutant peaks appear to be clearly limited and temporary with a very high gradient, in the arrangement according to the invention these surely lead to a triggering of the switching contact.
  • Slow, creeping loads on the other hand, which are typical due to humidity, temperature and local pollution with contaminants, are "learned" and adjust the switching level.
  • the program can be designed in such a way that the learning speed is slowed down when pollutant peaks rise faster than a predetermined gradient. It is thereby achieved that the sensitivity of the arrangement is not changed inadmissibly in the event of frequent pollutant peaks.
  • this is taken into account by the switching threshold not following the sensor signal in parallel. Rather, the distance between the sensor signal and the switching threshold decreases with increasing pollution, the relationship being linear or nonlinear.
  • the "learning speed" is particularly high in the first minutes after commissioning, so that the device detects possible extreme situations that are different from the specified value particularly quickly.
  • the change in the internal switching level is not constant in the embodiment described according to the invention, but instead is dependent on the present, middle sensor level. This is achieved in that an average sensor level is formed as the reference auxiliary level.
  • the actual switching level is formed according to an algorithm which is calculated from an average between the reference level just mentioned and the level which leads to the permanent closing of the flap.
  • the arithmetic variables are temporarily stored in the RAM 16, that is to say the values which, during the integration, become Result in calculated values.
  • the curve 25 is an imaginary sensor voltage which has a rectangular character.
  • Curve 26 represents the internal reference level, which is initially identical to level 25, follows this in a linear function, reaches it later, and after level 25 has risen again, also follows it, to then reach him again.
  • Line 27 represents the level from which the flap should always be closed.
  • the actual switching level is calculated from an arbitrarily weighted value from curve 25 and 26 and is shown in the drawing as curve 28.
  • Curve 29 shows when - as a result - the flap is closed.
  • the position of curve 27 can be set as desired.
  • the ratio formed from curves 27 and 26 can be of any proportionality.
  • the closing time of the flap is set after a freely available time so that a health hazard to the occupants due to lack of oxygen cannot occur. In addition, the time depends on the size of the cabin. This termination of the closing time also proves to be advantageous for activation, so that a fresh air pulse is achieved in order to flush the cabin.
  • the constant switching level "heating on” is designated with 21 after the start of the program and with 22 the clocked heating.
  • the clock output of the microprocessor 15 for heating is designated by 14.

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Description

"Schaltungsanordnung zur Auswertung der von einem Halbleitergassensor erzeugten Signale"
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Aus¬ wertung der von einem Halbleitergassensor erzeugten Sig¬ nale zur Steuerung der Umluftklappen in Kraftfahrzeugen oder deren Klimaanlagen.
Es besteht der Wunsch, auf die Belüftungsanlagen eines Fahrzeuges derart einzuwirken, daß bei Vorhandensein von Schadstoffen in der Außenluft eine Klappe der Lüf¬ tungsanlage schließt, so daß keine Außenluft mehr ein¬ dringen kann und Uraluftbetrieb erfolgt.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen mit Hilfe eines Halbleitersensors der Zustand der Außenluft erfaßt wird. In der Regel wird das Sensorelement mit einem Ohm1 sehen Widerstand in Reihe geschaltet, so daß sich ein Spannungs¬ teiler ergibt.
Nachteilig ist, daß ein Halbleitersensor, außer gegen den Schadstoff, in der Regel querempfindlich gegenüber Tem- peratur und Luftfeuchte ist. Das führt dazu, daß bei eingestellten Schaltwellen der Schaltzeitpunkt sehr stark von den äußeren Bedingungen abhängig ist. Im Ergebnis sind solche Einfachschaltungen nicht brauchbar.
Weiterhin ist vorgeschlagen worden, lediglich den Wechsel¬ spannungsanteil, - also die Veränderung -, am Spannungs¬ teiler abzunehmen und weiter zu verarbeiten, was zur Folge hat, daß langsame Gradienten - Temperatur, Feuchte - nicht zur Auswertung gelangen. In der Praxis hat dieses Verfahren ebenfalls Nachteile gezeigt.
Weiter ist vorgeschlagen worden, das Sensorsignal am Span¬ nungsteiler über ein Zeitglied sehr großer Zeitkonstante zu schicken. Ergebnismäßig steht am Ausgang dieses Zeit¬ gliedes ein Integral der SensorSpannung.
Dieses Zeitglied kann im einfachsten Fall durch eine Wider- stands-/Kondensator-Kombination aufgebaut sein. Bei den geforderten hohen Integrationszeiten empfehlen sich aber digitale Integrationsschaltungen. Die Wahl der Schaltung ist für das nachfolgend beschriebene Verfahren allerdings unerheb1ich.
Weiterhin ist es bekannt, die Ausgangssignale eines Schadstoffempfindlichen Sensors einem Schaltglied zuzu¬ führen, wobei bei Erreichen einer bestimmten Ausgangs¬ schwelle die Anordnung einen Schaltimpuls abgibt, der die Umluftklappe schließt. Bei diesem bekannten Ver¬ fahren wird die Wandung der Sensorsignals durch Einflüsse von Luftfeuchte und Lufttemperatur nicht berücksichtigt. Dies führt zu Schaltpunktverschiebungen. Außerdem wird die Ortsbelastung mit Schadstoffen nicht berücksichtigt. Darunter wird verstanden, daß die Belastung der Luft mit Schadstoffen in großstädtischen Industrieregionen höher ist als beispielsweise auf dem Lande.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfin¬ dung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß deren Schaltverhalten noch reproduktionsfähiger ist und diese noch mehr den physiologischen Bedürfnissen des Menschen Rechnung trägt, also auch die Ortsbe¬ lastung, d.h. den Grundpegel, in das System einbezieht.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale vorgeschlagen. Die zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagenen Mittel sind Gegenstand der Unteransprüche . Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Zeich¬ nungen näher erläutert, und zwar zeigt:
Figur 1 das Blockschaltbild einer ersten Ausführungs¬ form,
Figur 2 das Blockschaltbild einer zweiten Ausführungs¬ form,
Figur 3 das Blockschaltbild einer dritten Ausführungs¬ form und
Figur 4 ein Diagramm über die Arbeitsweise des Block¬ schaltbildes nach Figur 3.
Bei den Ausführungen gemäß Figur 1 und 2 ist der Sensor 1 in Reihe mit einer Konstantstromquelle 2 geschaltet. Das sich ergebende Sensorsignal 7 wird einmal auf den Eingang eines Komparators 5 gegeben, zum anderen über eine Inte¬ grationsschaltung 3 geführt, so daß am Ausgang dieser Integrationsschaltung ein integriertes Sensorsignal 4 er¬ scheint.
Bei konstanter Sensorspannung 7 wird nach einiger Zeit diese Integrationsspannung 4 identisch sein. Die Integra¬ tionsspannung wird als Störgrößenaufschaltung auf die Konstantstromquelle 2 gegeben, wobei die Wirkrichtung so ist, daß sich der Konstantstrom immer dann erhöht, wenn die Integrationsspannung kleiner als ein vorgegebener Be¬ trag ist.
Ergebnismäßig wird erreicht, daß sich das System bemüht, die Sensorspannung 7 auf einem bestimmten Pegel zu halten.
Erfahrungsgemäß sind die Änderungen im Straßenverkehr impulsartige Schadstoffspitzen, die vorwiegend in Situa¬ tionen, wie Ampelstau, Tunnel, Tiefgarage usw. auftreten. Langfristige Einflüsse (Ortsbelastung, Temperatur, Feuchte) ändern sich dagegen äußerst langsam.
Wenn die Integrationszeit des Integrators 3 deutlich größer ist als die Zeit, in der üblicherweise Schadstoffbelastungs¬ spitzen auftreten, erkennt der Komparator 5 zuverlässig die Schadstoffspitzen und schaltet, wobei der Schaltpunkt über einen Einsteller 6 gewählt werden kann, der auch als Fest- widerstands-Kombination ausgeführt sein kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung - Figur 2 - wird die Konstantstromquelle durch einen regelbaren Wider¬ stand 8, z.B. einen FET-Transistor, ersetzt, der im Regel¬ kreis angeordnet ist. Der Wirkmechanismus ist vergleichbar. Das System bemüht sich, die Spannung im Spannungsteiler konstant zu halten, wobei die Zeitverzögerung greift.
Vorteilhafterweise löst die Erfindung das Problem, den Arbeitspunkt des Komparators 5 unabhängig von den Einflu߬ größen so zu steuern, daß immer dann ein Schaltsignal aus¬ gelöst wird, wenn eine SchadstoffVeränderung erfolgt, deren Anstieg schneller ist als die Integrationszeit des Integra¬ tors 3.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 und Figur 4 bil¬ det der Sensor 11 einen Spannungsteiler mit einem Wider¬ stand 13. Es bildet sich eine Sensorspannung 20. Der Widerstand 13 kann mit gleichem Ergebnis durch eine Kon¬ stantstromquelle ersetzt werden. Die SensorSpannung wird von einem Analog-Digital-Wandler 23 digitalisiert, der vorzugsweise Bestandteil eines Mikroprozessors 15 ist. Das Programm des Mikroprozessors 15 ist fest in einem ROM 17 gespeichert. Der Mikroprozessor 15 gibt ein Schaltsignal auf einen Transistor mit Open-Kollektor-Ausgang 19. Alternativ oder gleichzeitig kann ein Analogsignal 21 herausgegeben werden, das vom Prozessor in einem Di¬ gital-Analog—Wandler 18 gebildet wird. Die Schaltung soll vorzugsweise im Kraftfahrzeug verwendet werden, bei dem die Bordspannung üblicherweise 12 Volt beträgt. Die Mehrzahl der Halbleitersensoren müssen geheizt wer- den, wobei die Heizleistung sehr genau eingehalten werden muß, welche normalerweise 5 Volt beträgt.
Wenn die konstante Heizspannung mit Hilfe eines Stabili¬ sators erzeugt werden soll, entsteht nicht unerheblich Verlustwärme. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Heizleistung zu gewinnen, indem mit Hilfe eines Schalttransistors 12 eine höhere Spannung als die Heiz¬ spannung in einem Verhältnis getaktet wird, daß effektiv gleiche Heizleistung erzeugt wird, als wenn der Sensor 11 mit 5 Volt-Gleichstrom geheizt würde. In der bevorzug¬ ten Ausführung wird die 12 Volt-Bordspannung mit Hilfe eines Stabilisators auf 8 Volt stabilisiert.
Das Programm schaltet den Schalttransistor 12 nach dem Ein¬ schalten leitend, so daß über eine beliebig einstellbare Zeit - in der bevorzugten Ausführung 30 - 60 sec - der Sen¬ sor 11 mit einer fast doppelt so großen Leistung beheizt wird, als im Betrieb üblich. Der Vorteil dieser Vorhei¬ zung ist, daß der Sensor 11 sehr schnell sich selbst "reinigt", also betriebsfähig ist. Nach Ablauf dieser Zeit erzeugt das Programm einen Takt, dessen Teilungsverhältnis so bemes¬ sen ist, daß die effektive Heizleistung dem Datenblatt des Sensors entspricht. Das Programm wartet jetzt eine weitere, ebenfalls frei wähl¬ bare Zeit ab, bis der Sensor II seine Normalbetriebsdaten aufnimmt. Danach vergleicht das Programm, ob die durch den A/D-Wandler 23' abgetastete Sensorspannung einen vorhandenen Schadstoffpegel signalisiert. Ist das vorhanden, wird der Schaltausgang 19 aktiviert.
Gleichzeitig bildet das Programm einen Mittelwert (Inte¬ gral) aus der SensorSpannung. In einer relativ langsamen Zeitschleife wird der vorgegebene Schaltpegel angepaßt. In der bevorzugten Ausführung ist die Anpaßgeschwindigkeit unabhängig von der Höhe der jeweiligen SensorSpannung. Es wird vom Programm lediglich geprüft, ob die Sensor¬ spannung größer als der intern gebildete Vergleichspe¬ gel ist. Entspricht der Vergleichspegel nicht der Sensor¬ spannung, wird von dem Register jeweils 1 Bit abgezogen bzw. hinzuaddiert. Vereinfacht gesagt folgt der Vergleichs¬ pegel dem Sensorpegel sehr stark zeitverzögert. Da er¬ fahrungsgemäß Schadstoffspitzen deutlich begrenzt und tem¬ porär mit sehr hohem Gradienten auftauchen, führen diese in der erfindungsgemäßen Anordnung sicher zu einer Auslösung des Schaltkontaktes. Langsame, schleichende Belastungen da¬ gegen, wie sie typisch durch Feuchte, Temperatur und Orts¬ belastung mit Schadstoffen sind, werden "gelernt" und pas¬ sen den Schaltpegel an. Das Programm kann so gestaltet werden, daß bei Schadstoff¬ spitzen, die schneller als ein vorgegebener Gradient an¬ steigen, die Lerngeschwindigkeit verlangsamt wird. Dadurch wird erreicht, daß bei gehäuft auftretenden Schadstoffspitzen die Empfindlichkeit der Anordnung nicht unzulässig verändert wird.
Wird ein bestimmter Schadstoffpegel überschritten, bei dessen Vorhandensein von einer objektiven Gesundheits¬ gefährdung gesprochen werden muß, wird das "Lernen" unterbrochen. Vielmehr wird bei Überschreiten dieses Pe¬ gels die Klappe stets geschlossen bleiben.
Die meisten Schadstoffsensoren haben eine exponentielle Kennlinie. Daraus folgt, daß bei sehr geringer Ortsbe¬ lastung (saubere Luft) der Einfluß schon geringer Schad¬ stoffmengen zu einer relativ hohen Spannungsänderung führt. Bei höherer Ortsbelastung, also bei bereits belaste¬ ter Luft, wird die Kennlinie des Sensors flacher, was dazu führt, daß gleiche Schadstoffänderungsbeträge zu deutlich geringeren Spannungsänderungen führen.
Erfindungsgemäß wird dem Rechnung getragen, indem die Schaltschwelle dem Sensorsignal nicht parallel folgt. Vielmehr verringert sich der Abstand zwischen dem Sen¬ sorsignal und der Schaltschwelle mit zunehmender Schad¬ stoffbelastung, wobei der Zusammenhang ein linearer oder nichtlinearer sein kann.
Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß bei zunehmender Ortsbelastung die Empfindlichkeit gegenüber impulsarti¬ gen Schadstoffbelastungen stets gleich bleibt, außerdem wird bei unbelasteter Luft die Empfindlichkeit der Anordnung deutlich gesteigert. Da allerdings der Schaltabstand etwas größer wird ist dafür gesorgt, daß die Klappe erst dann schließt, wenn ein objektiv -und subjektiv störender Schad¬ stoffpegel überschritten wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die "Lern¬ geschwindigkeit" in den ersten Minuten nach Inbetriebnah¬ me besonders hoch, damit das Gerät eventuelle Extremsi¬ tuationen, die anders als der vorgegebene Wert sind, be¬ sonders schnell erkennt.
Ferner wird er indungsgemäß vorgeschlagen, in einem getrenn¬ ten Programmteil die Lerngeschwindigkeit noch einmal deut¬ lich zu verlangsamen. Die Differenz zwischen diesem extrem integrierten Signal und der SensorSpannung soll dazu dienen, den Sensorpegel anzeigen zu können. Daher wird dieses Sig- nal über einen D/A-Wandler 18 herausgegeben und kann über beliebige Anzeigen angezeigt werden.
Da denkbar ist, daß das intern gebildete, "gelernte" Sig¬ nal zeitweise höher sein kann als der Sensorpegel (Bei¬ spiel: Fahrt durch einen sehr langen Tunnel mit hoher Orts¬ belastung), wird sichergestellt, daß niemals "negative" Pegel gebildet werden können. Das Programm ist daher so ausgebil¬ det, daß die interne Vergleichsgröße jeder Verbesserung der Luftsituation, die durch die Sensorspannung signalisiert wird, sehr schnell oder sogar unmittelbar folgt.
Die Veränderung des internen Schaltpegels (Referenzpegels) wird in der erfindungsgemäß beschriebenen Ausführung nicht konstant, sondern in Abhängigkeit vom vorliegenden, mitt¬ leren Sensorpegel geführt. Dies wird dadurch gelöst, daß ein mittlerer Sensorpegel als Referenz-Hilfspegel ge¬ bildet wird. Der tatsächliche Schaltpegel wird nach einem Algorithmus gebildet, der sich aus einem Mittelwert zwi¬ schen dem eben erwähnten Referenzpegel und dem Pegel errechnet, der zur permanenten Schließung der Klappe führt.
Im RAM 16 werden die Rechengrößen zwischengespeichert, d.h. also die Werte, die sich bei der Integration als Rechenwerte ergeben.
Aus dem Diagramm nach Figur 4 ist die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ersichtlich.
Die Kurve 25 ist eine gedachte Sensorspannung, die Recht¬ eckcharakter hat. Die Kurve 26 stellt den internen Re¬ ferenzpegel dar, der im Anfang identisch mit dem Pegel 25 ist, diesem in einer linearen Funktion folgt, ihn zeit¬ lich später erreicht, und nachdem der Pegel 25 wieder an¬ gestiegen ist, diesem ebenfalls nachfolgt, um ihn dann wieder zu erreichen.
Die Linie 27 stellt denjenigen Pegel dar, ab dem die Klappe stets geschlossen sein soll. Der tatsächliche Schalt¬ pegel errechnet sich aus einem beliebig gewichteten Wert aus der Kurve.25 und 26 und ist in der Zeichnung als Kurve 28 dargestellt. Die Kurve 29 zeigt, wann - daraus folgend - die Klappe geschlossen ist.
Die Lage der Kurve 27 kann beliebig gesetzt werden. Das Verhältnis, das aus den Kurven 27 und 26 gebildet wird, kann eine beliebige Proportionalität haben.
Die Schließzeit der Klappe wird nach einer frei einstell- baren Zeit aufgehoben, damit eine gesundheitliche Gefähr¬ dung der Insassen wegen Sauerstoffmangel nicht eintreten kann. Außerdem ist die Zeit abhängig von der Kabinen¬ größe. Diese Beendigung der Schließzeit erweist sich auch als vorteilhaft zur Aktivierung, damit ein Frischluftim¬ puls erreicht wird, um die Kabine zu spülen. Mit 21 ist der konstante Schaltpegel "Heizung ein" nach dem Start des Programms bezeichnet und mit 22 die getaktete Heizung.
Mit 14 ist der Taktausgang des Mikroprozessors 15 zur Heizung bezeichnet.

Claims

P A T E N T A S P R Ü C H E :
1. Schaltungsanordnung zur Auswertung der von einem Halbleitergassensor erzeugten Signale zur Steuerung der Umluftklappen in Kraftfahrzeugen und/oder deren klimatechnischen Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schadstoffsensor einen Spannungsteiler mit einer Stromquelle (2) bildet, wobei der Strom der Stromquelle in Abhängigkeit von einer Steuerspan¬ nung (4) einstellbar ist, die ihrerseits aus der sich ergebenden Sensorspannung (7) mit Hilfe eines Integrators (3) gebildet wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) einen Spannungs¬ teiler mit einem elektronisch verstellbaren Wider¬ stand bildet, wobei sich ein Regelkreis nach Anspruch 1 ausbildet.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (3) aus einer Widerstands-/Kondensator-Kombination besteht.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (3) digital über einen gesteuerten Vorwärts-/Rückwärts- Zähler mit nachgeschaltetem Digital-Analogwandler be¬ steht.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (3) aus gesteuerten Strom- oder Spannungsquellen be¬ steht, die zeitabhängig geschaltet werden.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltpunkt des Komparators (5) über einen einstellbaren oder fest eingestellten Spannungsteiler (6) beliebig festlegbar ist.
7. Schaltungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorspannung mit einem A/D-Wandler (28) digita¬ lisiert wird und einem Mikroprozessor (15) zugeführt wird, der diesen Wert mit einem intern vorgegebenen, in einem vorzugsweise binärem Register gespeicherten Wert vergleicht, und ein Schaltsignal erzeugt, wenn der Schadstoffwert den intern gespeicherten Wert (Schwell- wert) überschreitet, wobei der interne Schwellwert in- - 76 -
sofern variabel ist, indem er in Abhängigkeit vom Sensorpegel verändert wird, indem in einer Zeitschlei¬ fe jeweils 1 Bit hinzugefügt oder abgezogen wird, wo¬ bei dieser Programmteil als Mittelwertbildung oder In¬ tegration über eine Zeit ausgebildet wird, die im Be¬ reich einiger Minuten bis zu einigen Stunden betragen kann.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß bei Start des Programmes ein Ausgang des Mikroprozessors einen Schalttransistor (19) permanent schaltet, wodurch der Heizung des Sensors (11) eine Leistung zugeführt wird, die größer als die Betriebs- nennleistung ist, wobei nach einer vorgegebenen Zeit¬ spanne dieser Ausgang getaktet wird, wobei das Teilungs¬ verhältnis des Taktes so gewählt ist, daß die Nennbe- triebs-Heizleistung des Sensors erreicht wird.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Schadstoffpegels die Nachführung des Ver¬ gleichspegels ausgesetzt wird und der Ausgang (19) stets geschaltet bleibt.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der interne ver- gleichspegel nicht in einem festgesetzten Abstand zum mittleren Sensorpegel liegt, sondern daß sich dieser Ver- gleichspegel (Referenzpegel) mit zunehmender Ortsbe¬ lastung, also steigendem Sensorpegel, verringert, der gekrümmten Kennlinie des Sensors entsprechend.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschrei¬ ten oder Unterschreiten eines bestimmten Sensorsignals eine Störmeldung ausgelöst wird, die Kurzschluß oder Unterbrechung des Sensorpfades signalisiert.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließzeit nach einer frei einstellbaren Zeit aufgehoben wird.
PCT/EP1988/000269 1987-04-02 1988-03-31 Circuit arrangement for evaluating a signal produced by a semiconductor sensor Ceased WO1988007678A2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT88902847T ATE85124T1 (de) 1987-04-02 1988-03-31 Schaltungsanordnung zur auswertung der von einem halbleitergassensor erzeugten signale.
DE8888902847T DE3877873D1 (de) 1987-04-02 1988-03-31 Schaltungsanordnung zur auswertung der von einem halbleitergassensor erzeugten signale.

Applications Claiming Priority (4)

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