| JP11313395 | ELECTRIC VIBRATION CONVERTER |
| JP2001196889 | PIEZOELECTRIC RESONATOR AND FREQUENCY ADJUSTMENT METHOD THEREFOR |
| JP56098995 | ULTRASONIC-WAVE TRANSMITTER-RECEIVER |
SPIEGEL, Egbert (Heinrich-Hertz-Straße 1, Dortmund, 44227, DE)
| ANSPRUCH Verfahren zur Erkennung einer Beeinträchtigung des Schwingungsverhaltens eines Ultraschallsensors einer Parkhilfe für ein Kraftfahrzeug durch z,B, eine Verschmutzung, Vereisung oder dergleichen Anhaftung von Materie an dem Sensor, wobei bei dem Verfahren der Ultraschallsensor alternierend in einem Sendemodus, in dem er Uitraschallwellen aussendet, und einem Empfangsmodus betrieben wird, in dem empfangene Uitraschallwellen detektiert werden können, nach jedem Betrieb im Sendemodus die Eigenfrequenz des ausschwingenden Ultraschallsensors ermittelt wird, wobei der Ultraschallsensor während der Dauer der Ermittlung der Eigenfrequenz nicht angesteuert wird, und anhand einer Abweichung der ermittelten Eigenfrequenz von einem für den Nichtverschmutzungs- oder Nichtstörungsfall geltenden Referenzwert um mehr als ein vorgebbarer Betrag, der gleich null oder ungleich null sein kann, eine Verschmutzung bzw. eine Funktionsstörung des Sensors erkannt wird. |
Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Verschmutzung oder anderweitigen Funktionsstörung eines Ultraschallsensors einer Parkhilfe für ein Kraftfahrzeug. Ultraschallbetriebene Parkhilfen für Kraftfahrzeuge erfreuen sich einer zunehmenden Beliebtheit. Dabei werden Ultraschallsensoren eingesetzt, die alternierend in einem Sendemodus und einem Empfangsmodus betrieben werden. Im Sendemodus wird ein Ultraschall-Burst-Signal ausgesendet, das beispielsweise nach einer Reflektion an einem Hindernis in einem sich an den Sendemodus anschließenden Empfangsmodus vom Ultraschallsensor empfangen wird und in einer nachgeordneten Schaltung weiterverarbeitet wird. Auf Grund der Laufzeiten kann dann der Abstand eines Hindernisses zum Kraftfahrzeug ermittelt werden. Ein gewisser Nachteil bekannter Systeme besteht darin, dass die Funktionsfähigkeit nicht angezeigt wird. Es hat sich aber herausgestellt, dass beispielsweise bereits Verschmutzungen durch Erdbodenreste (beispielsweise nach einer Geländefahrt) oder Vereisungen an den Ultraschallsensoren deren Funktionstüchtigkeit spürbar einschränken.
Aus US-A-20Q9/0001853 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Ultraschall- Transducer bekannt, der u.a. eine Selbstschwingungseinheit zum Versetzen der Membran des Sensors in Schwingungen und eine Auswerteeinheit zum Auswerten von vom Ultraschall-Transducer empfangenen Signale aufweist. Im Rahmen der Qualitätssicherung während bzw. nach der Herstellung des Transducer wird die Eigenfrequenz überprüft, um fehlerhaft produzierte Uitraschall-Transducer zu erkennen.
In US-A-2006/0167595 ist ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Ermittiung des Vorhandenseins von Objekten in einem Fahrzeug beschrieben. In diesem Zusammenhang wird ein Uitraschall-Transducer beschrieben, der einen Colpits-Oszillator aufweist. Der Ultraschall-Transducer weist einen Hilfstransducer auf, der die Bewegung des Resonators überprüft. Während der Ansteuerungsphase wird das Signal des Hilfstransducer einer elektronischen Schaltung als Rückkopplungssignal zugeführt. Dadurch soll ermittelt werden, ob der Transducer während der Ansteuerungsphase bei seiner vorgeschriebenen Eigenfrequenz angesteuert ist.
Schließfich ist in US-A-2006/0152112 ein piezoelektrisches Keramikelement beschrieben, bei dessen Ansteuerung u.a. die Resonanzfrequenz gemessen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erkennung der Verschmutzung bzw. allgemein der Funktionsstörung eines Ultraschalisensors einer Parkhilfe für ein Kraftfahrzeug aufgrund von an dem Sensor anhaftender Materie bzw. anhaftendem Material anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Erkennung einer Beeinträchtigung des Schwingungsverhaltens eines Ultraschallsensors einer Parkhilfe für ein Kraftfahrzeug durch z.B, eine Verschmutzung, Vereisung oder dergleichen Anhaftung von Materie an dem Sensor vorgeschlagen, bei dem
der Ultraschallsensor alternierend in einem Sendemodus, in dem er Ultraschallwellen aussendet, und einem Empfangsmodus betrieben wird, in dem empfangene Ultraschaiiwellen detektiert werden können, nach jedem Betrieb im Sendemodus die Eigenfrequenz des ausschwingenden Ultraschallsensors ermittelt wird, wobei der Ultraschalisensor während der Dauer der Ermittlung der Eigenfrequenz nicht angesteuert wird, und
anhand einer Abweichung der ermittelten Eigenfrequenz von einem für den Nichtverschmutzungs- oder Nichtstörungsfall geltenden Referenzwert um mehr als ein vorgebbarer Betrag, der gleich null oder ungleich null sein kann, eine Verschmutzung bzw. eine Funktionsstörung des Sensors erkannt wird.
Sinngemäß wird also nach der Erfindung vorgeschlagen, eine Blockade der bzw. einer Funktionsbeeinträchtigung der Bewegung des Schwing- bzw. Oszillationselement (beispielsweise Membran) eines Ultraschallsensors in Folge einer Verschmutzung, Vereisung odgl. Anhaftung von Materie bzw. Material durch Messung der Eigenfrequenz des Ultraschallsensors nach dem Aussenden seines Sende-Burst-Signals und durch Vergleich mit einem Referenzwert zu erkennen.
Die Erfindung zeichnet sich also insbesondere durch das bisher nicht im Stand der Technik bekannte Merkmal aus, dass das Ausschwingverhalten des Sensors betrachtet wird, um anhand eines Vergleichs der Eigenfrequenz während des Ausschwingens des Sensors mit einem Referenzwert zu erkennen, ob der Sensor freischwingen kann oder aber ob der Sensor aufgrund von anhaftendem Material bzw. anhaftender Materie in seinem Schwingungsverhalten beeinträchtigt ist. Die Anhaftung von Materie (z. B. Verschmutzung, Vereisung) an der Membran bzw. an dem schwingenden Element eines Ultraschallsensors bewirkt eine Verschiebung der Resonanzfrequenz des Sensors. Nach dem Senden schwingt der Sensor auf Grund seiner hohen Güte für einige 100 μs nach. Die Messung dieser Frequenz ist ein gutes Kriterium, um beurteilen zu können, ob die Membran frei schwingen kann oder aber in ihrem Schwingungsverhalten beeinträchtigt ist. Verschiebt sich diese Frequenz um mehr als 5% gegeüber einem Referenzwert (Frequenz bei freier ungehinderter Schwingung), kann z.B. eine deutiiche Verschlechterung der Empfangseigenschaften festgestellt werden, und zwar unabhängig von dem Sensortyp. In diesem Bereich ist die Ausschwingdauer kein geeignetes Kriterium. Die Frequenzbestimmung beruht auf Auswertung der ADC-(Analog-Digita!-Converter-)Daten mit 8 Abtastwerten pro Sendeperiode. Das Most Significant Bit (MSB) der ADC-Werte gibt das Vorzeichen des Signals an. Somit brauchen während der Frequenzmessung (Torzeit) nur die 0/1- bzw. 1/0-Übergänge des MBSs ausgewertet werden. Für eine möglichst hohe Genauigkeit werden nicht nur die Übergänge gezählt, sondern auch die Anzahl der Abtastwerte zwischen dem ersten und letzten Übergang während der Torzeit. Die Frequenz berechnet sich dann zu
Die damit in der Praxis erzielbare Auflösung/Genauigkeit von ca. 0,7% ist für die Aufgabenstellung ausreichend. Andere, gegebenenfalls genauere Verfahren sind ebenfalls denkbar,