技术领域
[0001] 本
发明涉及一种速度传感器，尤其是车轮
转速传感器，以及该速度传感器尤其作为车轮转速传感器应用在机动车上。
[0002] 本发明的目的是提供一种本身安全和/或可测试的速度传感器，尤其可通过从外部施加的静态
磁场检验或测试该速度传感器。
[0003] 该目的根据本发明的速度传感器实现。
背景技术
[0004] 所谓磁
编码器优选理解为一种尤其携带有增量式磁编码的
角度标尺和/或长度标尺的机械元件。作为编码器还可以采用
铁磁性的
齿轮和/或
齿条或孔板和/或穿孔杆，所述构件与
永磁体结合产生可变的磁性气隙。另一方面，所述编码器可以是磁编码器，具有一带有磁编码图案（Muster）的编码器磁道，这样的图案尤其可以是永磁北极/南极区域的整数序列，所述区域以交替的序列基本上直线延伸或形成圆形封闭的编码器磁道，例如，设置在车轮
轴承密封圈内。磁编码器尤其用作转速检测系统和/或检测转速的装置中的脉冲发送器。
发明内容
[0005] 测试
电路优选设计为至少影响第一分电桥的输出
信号，而不影响第二分电桥的
输出信号，或至少所述测试电路以不同的方式影响第一和第二分电桥的输出信号，或该测试电路设计成至少影响至少三个分电桥中一个分电桥的输出信号，使得尤其对第一、第二和第三分电桥的输出信号产生不同的影响，尤其分别彼此不同的影响。
[0006] 磁场传感元件优选包括两个或三个分电桥，其输出信号尤其可以输送到测试电路的分别一个测试信道中。
[0007] 为了影响第一分电桥输出信号，测试电路优选包括第一测试信道，以及尤其为了影响第二分电桥的输出信号包括第二测试信道。
[0008] 相宜的是，测试电路设计成尤其仅通过外部测试模式信号使测试电路从正常运行模式切换到测试运行模式，而尤其是不存在测试模式信号时，保持正常运行模式或切换回到正常运行模式。
[0009] 测试电路优选如此形成，所述测试电路为了在正常运行模式和测试运行模式之间切换包括至少一个尤其构成为
半导体开关的电开关，其中，该至少一个开关相宜地设计为可编程的和/或通过编程提供测试模式信号。
[0010] 该测试电路优选设计为自主地理解测试模式信号，并根据测试模式信号自主地切换到相应的运行模式。
[0011] 速度传感器优选至少具有第一和第二电开关，其中，该第一开关构成和连接成在正常运行模式下把第一分电桥的输出信号基本上直接提供给
信号处理电路，而在测试模式下把第一分电桥的输出信号提供给测试电路的第一测试信道，其中，该第一测试信道在
输出侧与信号处理电路连接，以及其中尤其是第二开关构造和连接为在正常运行模式下把第二分电桥的输出信号基本上直接提供给信号处理电路, 而在测试模式下把第二分电桥的输出信号提供给测试电路的第二测试信道，其中，第二测试信道在输出侧与信号处理电路连接。
[0012] 相宜的是，该测试电路适设计为在测试运行模式下使至少一个磁场传感元件的至少一个输出信号或多个输出信号
[0013] - 借助至少一个时滞电路，尤其是可编程的时滞电路延迟一规定的滞后时间，特别优选基本上0ms或1ms或10ms或1s的滞后时间，和/或
[0014] - 借助至少一个尤其设计为可编程的放大或衰减电路放大或衰减一规定的放大系数/衰减系数，其中，放大系数或衰减系数优选基本上为2或10或大于10或100或大于100，和/或
[0015] - 借助至少一个反相电路和/或一
电压逆变器逆转，和/或
[0016] - 借助于驱控至少一个开关元件的发生器和/或
振荡器有
节拍地交替中断或传输，
[0017] 并在此后进一步将输出
信号传输给信号处理电路和/或提供给信号处理电路，其中，尤其至少第一和/或第二测试信道设计为以这样的方式影响至少第一和/或第二分电桥的输出信号。
[0018] 相宜的是，该测试电路，尤其是至少第一和/或第二测试信道设计为借助于至少一个时滞电路延迟至少一个磁场传感元件的至少一个输出信号，或延迟磁场传感元件的第一或第二分电桥的输出信号，如此选择和定义所述延迟，使得该信号在信号处理电路中借助于检查电路检查时不被考虑。
[0019] 该测试电路特别优选设计成使得第一测试信道在测试模式下对第一分电桥的输出信号进行延迟和/或放大或衰减和/或逆转，和/或借助于至少驱控一个开关元件的发生器和/或振荡器周期性地/有节拍地交替中断或传输。更加特别优选的是，在此该测试电路的第二测试信道如此形成，在测试模式下所述第二测试信道对第二分电桥的输出信号进行延迟和/或放大或衰减和/或逆转, 和/或借助于驱控至少一个开关元件的发生器和/或振荡器周期性地/有节拍地交替中断或传输所述输出信号。然而这时，测试电路的第一和该第二测试信道如此构成，第一测试信道对第一分电桥输出信号的影响不同于第二测试信道对第二分电桥输出信号的影响。
[0020] 该速度传感器优选这样设计，使得在磁场传感元件以静态磁场加载时，就像加载交变磁场时一样对速度传感器进行测试。该速度传感器尤其如此形成，使得在磁场传感元件受交变磁场作用时可以为了测试速度传感器的
自诊断而借助于测试电路模拟至少一个故障信号。
[0021] 相宜的是，该信号处理电路设计为至少具有如此构成的检查电路，所述检查电路可以在两个或多个信号之间进行可信度测试和/或比较，尤其在分别作为磁场传感元件的分电桥受测试电路影响的输出信号或不受测试电路影响而直接提供给信号处理电路的信号之间进行比较，其中，在信号振幅和/或信号
频率方面进行可信度测试和/或比较。该信号处理电路的检查电路特别优选设计成从可信度测试和/或比较中得到有关至少一个磁场传感元件和/或测试电路和/或信号处理电路的功能能
力/功能性的信息，以及尤其在速度传感器输出信号中提供该信息。
[0022] 该测试电路优选设计为使至少一个发生器和/或振荡器以0Hz到2500Hz之间规定频率运行。
[0023] 该测试电路相宜地设计为使至少一个发生器和/或振荡器尤其通过至少一个电开关元件驱控一个或两个或更多个
电流源或电压源，其中，尤其当所述电流源或电压源通过配设的开关激活时，该至少一个电流源或电压源产生规定的
电子测试源信号，而当所述电流源或电压源通过配设的开关去激活时不产生测试源信号，其中，该测试源信号在测试电路中和/或信号处理电路中与至少一个另一信号
叠加，该测试源信号尤其被评估和/或然后与至少一个另一信号进行可信度测试和/或比较，或其中，该测试源信号在测试电路和/或信号处理电路中直接与至少一个另一信号进行可信度测试和/或比较。测试电路和/或信号处理电路特别优选设计为即使在磁场传感元件检测磁场强度基本上恒定的磁场时，也可以通过发生器和/或振荡器驱控至少一个电流源或电压源产生交变信号。
[0024] 相宜的是，测试电路的第一和/或第二和/或第三测试信道设计成使得第一和/或第二和/或第三分电桥的输出信号尤其受一个或多个其它信号处理影响因素影响，诸如延迟、放大或衰减、逆转/反相（invertieren）、中断或导通、叠加和/或累加一个或多个借助于至少一个发生器和/或振荡器产生的交变信号。
[0025] 该测试电路优选设计为使至少一个电开关在正常运行模式下不工作的而尤其在测试运行模式下接通。
[0026] 该速度传感器优选具有测试电路，该测试电路连接在至少一个磁场传感元件和信号处理电路之间，而且设计成可以在测试模式和正常运行模式之间切换。
[0027] 磁场传感元件和/或其磁场敏感的元件或分电桥，尤其是桥电路优选设计为霍尔元件和/或
各向异性磁阻传感器元件或AMR元件和/或巨磁阻传感器元件或GMR元件和/或隧道磁阻传感器元件或TMR元件。
[0028] 测试模式信号优选作为外部磁场提供，或该测试模式信号在外部磁场中编码，其中，该外部磁场由至少一个磁场传感元件检测。
[0029] 相宜的是，测试电路设计为尤其至少在一个规定的时间段将具有规定的最小磁场强度的外部磁场识别外测试模式信号，其中这个磁场强度基本上是恒定的。
[0030] 至少一个磁场传感元件优选构成为磁场敏感元件的桥电路并具有两个或三个或更多分电桥或半电桥，其中，该分电桥分别提供一个磁场传感元件的输出信号。
[0031] 该测试电路如此形成是适当的，至少一个电开关在正常运行模式下是不工作的/非活动的，而尤其在测试运行模式下被接通。
[0032] 该测试电路优选如此形成，使得测试模式信号在测试电路中本身由至少一个，尤其是可编程的或可编程驱控的发生器和/或振荡器提供，或者该测试模式信号驱控至少一个尤其是可编程或可编程驱控的发生器和/或振荡器。
[0033] 测试电路特别优选如此形成，使得至少一个发生器和/或振荡器驱控至少一个电开关，以及尤其在测试模式下以规定的频率切换至少一个电开关，以此尤其可以产生交变信号，即使该磁场传感元件检测磁场强度基本上恒定的磁场。在此，测试电路完全特别优选如此形成，使得至少一个发生器和/或振荡器以0Hz到2500Hz之间的规定频率运行。
[0034] 测试电路优选如此形成，使得至少一个发生器和/或振荡器尤其通过至少一个电开关或分别通过一个电开关驱控一个或两个或更多电流源或电压源，其中，尤其当所述电流源或电压源通过配设的开关激活时，该至少一个电流源或电压源产生规定的电的测试源信号，而当所述电流源或电压源通过配设的开关去激活时则不产生测试源信号，其中，该测试源信号在测试电路中和/或信号处理电路中与至少一个另一信号叠加，该测试源信号尤其被评估和/或然后与至少一个另一信号进行可信度测试和/或比较，或者其中，该测试源信号在该测试电路和/或在信号处理电路中直接与至少一个另一信号进行可信度测试和/或比较。
[0035] 相宜的是，测试电路和/或信号处理电路设计为，即使在磁场传感元件检测磁场强度基本上恒定的磁场时，也可以通过由发生器和/或振荡器对至少一个电流源或电压源的驱控而产生交变信号。
[0036] 该至少一个磁场传感元件优选设计成磁场敏感元件的桥电路并具有两个或三个或更多的分电桥或半电桥，其中，该分电桥分别提供一个磁场传感元件的输出信号。
[0037] 对于测试信道优选理解为测试电路的测试路径。
[0038] 此外，本发明还涉及速度传感器作为车轮转速传感器在机动车中的应用。
附图说明
[0039] 参照附图1, 2和3示意地阐述速度传感器或测试电路的多个
实施例。
具体实施方式
[0040] 在此，参照图1举例示出包括两个半电桥，即第一和第二分电桥1, 2的磁场传感元件3的配置结构。
[0041] 该测试电路可选地包括一个或多个下列特征：
[0042] - 开关的定义（转换开关），以便在每个要考虑信号通路上在“测试模式”和“正常运行”之间进行区分（可编程）
[0043] - 信号的延迟，在可能情况下通过可变的滞后时间（τ, τ`, ... nτ）[0044] - 信号的放大或衰减（α, β, ...）
[0045] - 信号的逆转或反相（电压信号求负Usignal→-Usignal）
[0046] 对于所示的开关应该指出，只有来指令才可以切换到测试模式。（没有指令）正常运行保持不变。放大系数/衰减系数和延迟时间可以针对特定的应用进行设计。
[0047] 可以希望的话，可以大大缩小放大系数或甚至设置为“零”，滞后时间可如此大的选择，使得在测试模式期间在一个特定的时刻不考虑相应的信号通路。此外，还提供这样的可能性，在多个信号通路之间进行交叉检查，或使用于故障识别的可信度测试成为可能，例如，应该测试是否能够在一个特定的时刻识别出不合理的信号振幅、不合理的信号频率等等。
[0048] 示例性背景说明：
[0049] 在正常运行时，ASIC或信号处理电路和/或测试电路通过电桥-半电桥（模拟电压信号）的电气变化（根据编码器的回转动态地）获得其
输入信号，该输入信号时间延迟达到其最小和最大振幅。
[0050] 信号振幅随着外部磁场强度（由编码器到传感器的距离决定）而改变。
[0051] 桥电路的供给电压和电桥结构的灵敏度是针对每个设计预先规定的。
[0052] 根据图1的实施例的静态检测方案可以显著地缩短测试时间。
[0053] 磁场强度可以用条形磁体实现。为了检查内部故障识别（交叉检查）不仅可以使用编码器，而且可以使用线圈系统。
[0054] 图1中的实施例示出用于产生静态或恒定磁场的器件11，其中，该磁场通过磁场传感元件3的分电桥1和2检测。磁场传感元件3的电桥包括电压源12。信号1和信号2是第一和第二分电桥1, 2的输出信号，所述输出信号通过前置
放大器8分别馈送到
节点9，在所述节点上，第一和第二开关4, 5视测试模式信号是否存在而定切换到测试模式下的第一或第二测试信道6, 7的相应分支，或者切换到正常运行模式下的信号处理电路10。信号处理电路10只是示意地，作为示例示出了一个比较器和
模数转换器。在信号处理电路10的输出端上，该速度传感器提供传感器输出信号16。第一和第二测试信道6, 7不同地构成，以便对第一和第二分电桥1, 2的输出信号产生不同的影响。在此，第一测试信道6包括
反相器14或电压反相器与衰减系数为α和滞后时间为τ的衰减-时滞元件15的并联电路。第二测试信道7包括放大器13与衰减时滞元件15的并联电路，该衰减时滞元件15的衰减系数为β和滞后时间为τ。
[0055] 通过第一和第二测试信道6和7在测试模式下对这两个分电桥1和2的输出信号产生不同的影响，输入到信号处理电路的比较器上的信号在测试模式下是不同的，尽管所检测的磁场是静态的或恒定的，但比较器可以切换，因此两个分电桥1和2的输出信号基本上相等或具有相同的电平。
[0056] 参照图2和3，同样分别示例性示出了磁场传感元件3的配置结构，包括两个半电桥或分电桥1和2，包括电桥的电压源12和产生恒定或静态磁场用的器件11。
[0057] 通过有针对性的切换ASIC或信号处理电路，磁场传感元件的分电桥的输入信号和输出信号进入测试信道6和7中（见图2），或通过借助于分别一个发生器控制的电流源17接入偏置电流，通过周期性的开关元件18叠加来自测试信道6, 7的分电桥的输出信号（见图3），例如可产生新的信号，所述新信号使ASIC功能“应用特有的”的前端测试（可行/不可行检验）成为可能，尽管没有检测交变磁场，而是检测静态磁场11。
[0058] 该有针对性的切换可以把下列一个或者多个可能方案彼此结合，以便提供尽可能良好的测试能力。这样可以彼此独立地涉及一个或多个信号通路。信号通路的数目取决于传感器结构或磁场传感元件3的结构，亦即， WSS(车轮转速传感器的缩写)的芯片中可供使用的半电桥或分电桥1, 2（1至N）的数目。对于WSS应用，一般使用2或3个半电桥。
[0059] 附图中示例性示出了带有两个半电桥的实施例。
[0060] 在图2所示的实施例中，通过相应的开关4, 5（转换开关1和转换开关2）实现在测试模式和正常运行模式之间有针对性的切换，所述开关通过在ASIC中实现的“发生器/振荡器”电路只在测试模式下接通。在此，发生器/振荡器的频率f是恒定的，并可以在应用条件决定的信号
频率范围内的确定为任意值（通常：0Hz
[0061] 所示的开关4, 5在图2是示例性的，并只在测试模式下激活。不存在测试模式指令，或没有测试模式信号或正常运行编码的测试模式信号，保持正常运行不变，所示的开关在正常运行时不起作用。
[0062] 放大系数/衰减系数和延迟时间可以针对应用具体设计。
[0063] 如果希望的话，放大系数可以大大降低，或甚至置设为“零”，或滞后时间可选择为这样大，使得在测试模式期间在一个确定的时刻相应的信号通路不再被考虑。由此提供了在多个信号通路之间进行交叉检查的可能性，以及例如当需要检测是否能在特定时刻识别出不合理的信号振幅，不合理的信号频率等时，使用于故障识别的合理性检测成为可能。
[0064] 这样的可信度测试可以在功能安全要求的范围内作为“错误注入”使用。
[0065] 作为替代方案，可以通过简化示例性电路，如图3所示，通过接通“偏置电流”，即便在外部磁场恒定时也能检验ASIC-输出级的切换功能。
[0066] 通过相应的开关元件18进行有针对性的切换，所述开关元件借助在ASIC中实现的“发生器/振荡器”电路只在测试模式下接通。
[0067] 发生器/振荡器的频率f是恒定的，并可以在应用条件决定的信号频率范围内的确定为任意值（一般：0Hz
[0068] 示例性背景说明：
[0069] 在正常运行时，ASIC或信号处理电路和/或测试电路通过电桥-半电桥（模拟电压信号）的电气变化（根据编码器旋转动态变化）获取其输入信号，所述输入信号时间延迟地达到其最小和最大振幅。
[0070] 该信号振幅随着外部的磁场强度（由编码器到传感器的距离决定）而改变。该桥电路的供给电压和电桥结构的灵敏度都是针对每个设计方案预先规定的。
[0071] 根据图3的实施例，传感器功能性的检查在动态条件下则要求编码器旋转较长时间，或对线圈系统驱控较长时间，而时间在生产期间是非常宝贵的。
[0072] ω与外部磁场强度（编码器等）频率相关。
[0073] φ与半电桥的距离相关，并在可能的情况下与磁极长度（编码器）相关[0074] x信号振幅与电桥结构S的灵敏度、电桥的供给电压及外部磁场强度相关。
[0075] 根据图2和3的实施例的静态测量方案可以显著地缩短测试时间。磁场强度可以用条形
磁铁实现。为了识别内部故障（交叉检查）进行的检查不仅可以使用编码器，而且可以使用线圈系统。
[0076] 图2中示意地作为示例示出，在测试模式下借助于第一和第二开关4, 5把第一和第二分电桥1, 2的输出信号接入到测试信道6和7。在第一测试信道6中，第一分电桥1的输出信号借助于节拍发生器19产生节拍或交替中断和导通，其中，该节拍信号/
时钟信号还通过由反相器14或电压反相器与衰减系数为α和滞后时间为τ的衰减时滞元件15构成的并联电路，或受此并列电路影响。在第二测试信道7中，第二分电桥2的输出信号同样借助于节拍发生器19产生节拍或交替地中断和导通，其中，该节拍信号/时钟信号仍旧通过由放大器13和衰减系数为β和滞后时间为τ的衰减时滞元件15构成的并联电路并受此影响。在此，发生器19分别驱控一开关元件18。这样通过测试信道6和7在测试模式下受影响的信号在
输入侧被施加到信号处理电路10的比较器上，对于所述信号处理电路其它只示出了模数转换器。在信号处理电路10的输出侧提供速度传感器的传感器输出信号16。
[0077] 在图3中示例性的分电桥1和2的输出信号在测试模式下与鉴于两个测试信道6和7而具有不同电流强度的偏置电流信号进行叠加，该
偏置电路信号是交变信号。为此，测试信道6和7具有带有确定的时钟节拍的发生器19，所述发生器在测试信道6和7中分别借助于开关元件18驱控电流源17，其输出信号与分电桥的输出信号叠加。相应的合成信号被施加在信号处理电路10的比较器的输入侧，所述信号处理电路还包括模数转换器并提供速度传感器的传感器输出信号16。
