专利名称：用于测量和/或生成电气变量的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量电气变量的设备和方法，包括至少一个能与要测试的电子装置连接的外部测量端子。本发明还涉及一种用于测量要测试的电子装置的电信号的电气变量的方法，其中要测量的信号被施加到测量设备的外部测量端子上。本发明还涉及一种用于生成电气变量的设备，包括至少一个能与要测试的电子装置连接的外部端子。此外，本发明还涉及一种用于借助于至少一个生成装置生成电气变量的方法，其中生成装置具有至少一个与要测试的电子装置连接的外部端子。
背景技术：
用于测量电气变量的设备构成经常在惯用语言中也被称为测量通道(Messkanal) 的结构。其中，术语“测量通道”是指一种电子部件装置，其中测量通道在输入侧具有要测量的电信号能被施加到的测量端子，并且在输出侧例如在输出端子上或在能读取的存储器中或通过其他方式提供测量值。类似地，用于生成电气变量的设备是指经常在惯用语言中也被称为生成通道 (Erzeugungskanal)的结构。在本发明的意义上是指一种电子部件装置，在输入侧将信息 (例如值或电信号)提供给该电子部件装置，并且该电子部件装置在输出侧具有输出端子， 在该输出端子能分接(abgreifbar)由该信息构成的信号。开头所述设备或方法可以被用于测试各种类型的电气或电子设备。在一在此优选的示例性应用中，测试机动车的控制器。这个具体应用对后面介绍的本发明没有任何限制作用，并且仅仅作为示例用于介绍功能。只要在一例子中提到了应用到机动车控制器，该例子应一般性地理解为也用于任何其他类型的电子装置。在现有技术中例如已知在仿真环境中测试机动车控制器，以便仿真地对机动车控制器在以后实际的真实运行中的性能特性进行检验。这样的测试在本领域中被称为HILjP 硬件在环(Hardware in the Loop)。其中，对于机动车控制器的这样的测试重要的是这样的机动车控制器被从外部施加以以特定的电气变量，例如施加以在机动车行驶时在具体的实际运行中所产生的电气变量。例如可以是由特定传感器、能操纵的元件等提供的电气变量。其中通常规定机动车控制器根据输入量在处理之后提供或甚至与输入量无关地提供输出量，输出量在测试的情况下要被采集和分析。总之，对于执行这样的测试重要的还有一方面将电气变量在输入端提供给机动车控制器，并且另一方面从机动车控制器的输出端采集并且分析电气变量，尤其地，在仿真的情况下进行对输入量的提供，并且也在仿真的情况下进行对输出量的处理。在这里介绍的发明中，电气变量是指由变量值和变量类型表示的这样的变量。通常的变量类型例如可以但不仅仅由电流、电压、电阻等来给出。在本发明的范围中还可以处理一般性的物理量，甚至非电气类型、但是在技术上通过电气变量来表示的物理量。例如，在测试机动车控制器时可以通过相应的电气变量类型表示例如变量类型力、扭矩、重量、长度、时间、角度等，例如通过以下方式测量这样的变量类型的传感器提供电气变量形式(例如作为电压或者电阻或者甚至电流)的与该变量成比例的相应输出信号。此外，变量值通过数值和单位来给出。例如，3安培的电流表示变量类型为电流、变量值由数值3和单位安培构成的物理量。类似地，这也适用于任何其他物理量，尤其是电气变量。因为不同物理量、尤其是电气变量显然只能通过不同措施来生成或测量，所以在现有技术中已知使用适合于具体变量类型的设备来测量或生成特定的物理或电气变量。用于测量或生成特定物理或电气变量的多个这样的设备经常在数据处理卡的一个共用接口卡或插拔卡上来实现。这意味制，在测试电气装置(例如机动车控制器)时，必须提供多个不同的设备以便能够处理在测试期间出现的多个不同的要测量或甚至要生成的物理量、尤其是电气变量。因此，迄今为止的测试结构特别复杂，并且分别单独地与要解决的仿真任务相适配。因此，已知的测试设备非常昂贵、是成本密集的并且不灵活，因为它们只能用于具体要观察的仿真任务。如果在仿真中应观察其他方面，则必须改变相应的测试设备并且将其与新任务适配，这同样是昂贵的和成本密集的。用于测量或生成一特定物理或电气变量的通道在一个卡上可能还保持为没使用过，但是必须使用具有可能同样多余的用于测量或生成另一物理或电气变量的另一个卡， 因此系统的空间消耗和费用增加了。此外，在现有技术中迄今认为非常不利的是甚至上级的数据处理设备尤其是在其上运行的程序中必须具有相应适配的接口，以便能够应对不同变量类型的物理量(尤其是电气变量)的测量值，以及还以便能够在可能的情况下仿真地提供不同变量类型。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种设备和方法，利用其可以简化对不同电气变量的操控以测量和生成电信号的电气变量。尤其地，还应当简化用于进一步处理所测量的电气变量或用于生成特定电气变量而串联在下游或上游的数据处理。有利地，应降低接线开销(Verschaltungsaufwand)，方法是减少迄今位置对于不同任务所需要的电气端子(输入端/输出端)或甚至通道的所需数量。根据第一方面，该任务通过开头所提到的用于测量电气变量的设备或方法来实现，其中设置有转换器，该转换器被设置为将要测量的不同变量类型(尤其是变量类型电流和/或电压和/或电阻)的多个经由测量端子测得/能测量的测量变量转换为一个预先指定/能预先指定的变量类型(尤其是变量类型电压)的相应电气测量变量，其中设置有用于控制转换器的控制装置，并且借助于控制能选择至少一个要以转换器测量的变量类型，并且转换器对于至少两个要测量的变量类型分别具有至少一个独立的输入级，借助于输入级，要测量的变量类型的测量变量能被采集并且能被转换为一预先指定/能预先指定的变量类型，其中转换后的该预先指定/能预先指定的变量类型的测量变量在输入级的信号输出端被提供。因此，在这里对于根据本发明类型的这样的设备或方法一重要的思想还在于执行归一化或标准化，即借助于设备的转换器将多个、尤其上前后相继的多个经由同一测量端子测得或能测量的不同的要测量的变量类型的测量变量转换为仅仅一个预先指定/能预先指定的变量类型的相应电气测量变量。这样的设备或方法由于进行到一变量类型的归一化而具有高的灵活性，因为在输入侧可以采集一装置(例如机动车控制器)的电信号的任意电气变量，但是在该装置内或者甚至在输出侧或甚至对于后续的进一步处理与进入的变量类型无关地总是提供同一变量类型的变量。因此例如可以规定借助于根据本发明的设备或按照方法将变量类型电流、电压、 电阻或其他电气输入变量类型的输入量总是转换为变量类型电压的变量。设备中后面的所有部件于是仅仅还需要涉及对该变量类型电压的电气变量进行处理，这显著地简化了后续处理，并且还以简单的方式将其可靠地与不同处理类型选择性地组合。其中此外还可以规定利用转换器将位于输入侧特定数值范围内的输入侧变量值转换为预定的输出侧数值范围中。例如可以规定在输出侧根据输入侧要测量的电气变量始终提供0到5伏特范围中的电压。于是因而对于变量类型、并且优选地在还有变量值的生成中进行转换或归一化。在这种情况下，这样的设备或所述方法具有以下优点对装置(例如机动车控制器)的所测得的电气变量进行进一步处理的上级数据处理设备例如在仿真中不再如现有技术中那样必须提供不同类型的接口，相反在当前的情况下借助于一个数据处理设备只能处理一个预先指定或能预先指定的特定变量类型(例如变量类型电压)的输入量就足够了，尤其是以进一步的措施只在规定的数值范围(例如从0到幻中提供变量。因此在与根据本发明类型的设备协同工作以及/或者单独地或与这样的设备一起执行根据本发明的方法的数据处理设备中节省了用于存储空间和处理器负荷以及用于硬件部件的很大的资源。此外还提供了新的交互或缩减扩展(Skalierbarkeit)可能性，因为具有一个特定接口的数据处理设备可以与多个根据本发明的设备以相同的方式协作。对于根据本发明的设备或根据本发明的方法，还设置有用于控制转换器的控制装置，其中借助于控制能选择至少一个要用转换器测量的变量类型。因此存在以下可能性通过例如可以在控制装置内运行的软件(例如由上级数据处理设备存入到控制装置中并启动的软件)，或者还通过编程的逻辑门(FPGA)及其功能单独地确定在一特定时刻为了测量目的选择什么变量类型。因此可以使用用于测量电气变量的同一设备来在一特定时间对于第一变量类型测量电信号并且在另一时刻对于另一电气变量类型测量电信号。此外，在本发明中对于设备和方法规定转换器对于要测量的至少两个不同的变量类型分别具有至少一个独立的输入级。因此，利用这些独立的输入级中的每一个可以采集确定的变量类型的测量变量并且将其转换/归一化为预先指定/能预先指定的变量类型的测量变量，其中然后规定转换后的测量变量在相应输入级的信号输出端以这个给定的变量类型准备就绪供进一步处理。因此存在以下可能性除了设置的不同输入级在时间上先后地切换(时分复用)之外，还使得能够实现至少两个输入级的并行工作，即所有设置的输入级中至少两个可以并行工作，其中在并行工作中还可以规定这些输入级同时分别在其信号输出端提供其各自的转换后的相同的预先指定/能预先指定的变量类型的测量变量。因此例如存在以下可能从在电气装置(控制器)中在测量端子提供的一电信号并行地针对至少两个不同的标准对该信号进行研究。例如，如果在该示例中在设备中设置有用于一方面以一输入级测量电压并且另一方面以另一输入级测量电流的至少两个输入级，则可以既采集测量端子上的电压又采集流经测量端子的电流，其中这两个测量变量根据本发明被转换为预先指定或能预先指定的测量变量。在一扩展方案中，除了用于要测量的不同变量类型的不同类型的输入级之外还可以规定转换器对于至少一个(优选是每一个)要测量的变量类型具有至少两个分别具有不同电气功能/功能性的独立的输入级，借助于其能分别采集要测量的变量类型的相同测量变量并且能将其转换为该预先指定/能预先指定的变量类型的测量变量。例如，不同的功能/功能性可以被视为不同输入级被设置为非常准确地采集变量、非常快速地采集变量、以不同方式对变量滤波等。例如，一输入级还可以被设置为数字地采集测量变量，而另一输入级被设置为以模拟方式采集测量变量。还存在以下可能在同一变量类型中针对不同标准对电信号进行分析，例如如果设置有用于采集电信号的电压的模拟输入级并且同时设置有用于采集电压的数字输入级的话。信号例如可以利用数字输入级特别快速和时间分辨地(zeitaufgelost)被采集，而在模拟输入级中可以规定对所施加的电信号进行滤波并且因此对于期望的电气变量 (如在该示例中是电压)采集滤波后的电气输入信号。当然这个示例并不仅仅适用于采集电压作为测量变量，而是也适用于任何其他类型的测量变量。在方法以及设备的一有利扩展方案中，还可以规定设备包括至少两个信号分析单元，并且根据方法，借助于这至少两个信号分析单元对转换后的预先指定/能预先指定的变量类型的测量变量针对期望的或选择的技术标准进行分析或处理或者能进行分析/ 处理，其中为每个信号分析单元分配不同技术标准。不同技术标准可以例如在以下中看出对转换后的预先指定/能预先指定的变量类型确定数值的变量值。根据另一技术标准，变量值例如可以与比较值进行比较，比较值在设备中规定并且在可能的情况下是能改变的。在这里可以考虑任何技术标准。特别有利的是，信号分析单元能选择性地通过借助于控制单元的控制而转接到至少两个信号输出端之一上，其中为每个信号输出端分配不同输入级。因此在这里又还存在以下可能在时间上先后将同一信号分析单元连接到不同输入级(时分复用)并因此在一示例性应用中在第一情形下确定所测得的电压的变量值并且在第二情形下确定所测得的电流或电阻等的变量值，其中在另一应用中还提供了以下可能同时借助于不同的信号分析单元对不同的技术/电气标准执行并行检查，例如测量绝对量以及与比较值进行比较。因此有利地，至少两个信号分析单元可以同时被并行运行，并且将其各自的分析或处理结果提供给控制单元。在这样的控制单元中，该结果可以被存储，例如还用于读取或用于转发到上级数据处理设备，以便因此在仿真中被使用。
在这种情况下可以还根据其他参数来存储每个信号采集单元的分析和/或处理结果，例如根据实际地或者甚至通过仿真由根据本发明的设备的数据处理装置或在本方法中所提供的时间或还有发动机旋转角。除了采集不同电气变量之外，在本发明中根据另一方面还提出了提供一种设备和方法，借助于其还可以生成具有或表示所期望的电气变量的电信号以实现本发明的任务。 可以生成这样的信号，以便将其提供给电气或电子装置(尤其是机动车控制器)，并且因此为这样的装置形成输入量，要测试的装置例如根据其进行进一步处理并且在可能的情况下提供反馈信号。为了在这里还实现根据本发明的高灵活性，在设备或方法中设置有转换器，转换器被设置为将单个预先指定/能预先指定的变量类型(尤其是变量类型电压)的施加于其输入端的电气变量转换为能从能生成的多个不同变量类型(尤其是变量类型电流和/或电压和/或电阻)中选定的变量类型的变量，并且通过端子将其输出，其中设置有用于控制转换器的控制单元，并且借助于控制能选择利用转换器要生成的变量类型，并且转换器对于至少两个要生成的变量类型分别具有至少一个独立的输出级，借助于输出级能根据预先指定/能预先指定的变量类型的电气变量输出要输出的变量类型的电气变量，该电气变量在输出级的输出端被提供。以与前面所述的在输入侧采集电信号类似的方式，根据本发明的设备或所述的方法在输出侧同样对要使用的变量类型进行转换或归一化。总是规定根据本发明的生成设备被施加以仅仅单一变量类型的电气变量并且根据本发明通过选择来确定被转换的电气变量是哪种类型的。因此在这里还存在以下可能以仅仅必须能够提供一种特定变量类型的变量以便根据这一种电气变量从一组供选择的电气变量中选择期望输出的电气变量的另一上级数据处理设备运行根据本发明的设备。在这里有还规定根据本发明的设备包括控制单元，控制单元用于控制上述转换器，以便借助于控制选择利用转换器能生成的变量类型之一。此外还可以规定不仅提供对于变量类型的转换/归一化，而是还使用对于变量值的进一步归一化。在使用电压作为预先指定的变量类型的相同示例中，在这里还可以规定使用0到5范围中的变量值，因此使用0到5伏特范围内的预先指定的变量类型的电气变量，以便根据可以在装置中或甚至外部地生成的这样的电信号形成同一变量类型或者优选不同变量类型的基本上任意的输出信号。根据本发明，在这里还规定转换器对于至少两个要生成的变量类型至少分别具有一个独立的输出级，借助于输出级能根据预先指定/能预先指定的变量类型的电气变量输出要输出的变量类型的期望的电气变量，这个期望的电气变量然后在相应的输出级的输出端被提供。所有输出级的所有输出端可以汇接到一个共同的外部端子，尤其是在输出级不是同时、而是在时间上先后工作的情况下。于是还可以规定将不使用的输出级在其输出端高阻地连接，以便不影响其他输出级。在这里还可以规定转换器的所有现有输出级的相应输出端能借助于开关装置选择性地接通到设备的外部端子上或者特定于应用地被转换，尤其是使得用于生成电气变量的设备的外部端子在一具体时刻始终只与能选择的输出级的正好一个输出端子连接。因此在选择要使用的输出级时也可以进行时间上的复用。在这里还可以规定借助于设置在设备中的控制单元在所设置的不同输出级之间进行转换。其中，根据对所涉及的输出级的选择，在可能的情况下还可以利用预先指定的变量类型的相同电气输入量在时间上先后地生成不同的要输出的变量类型的电气变量。此外在这里还可以规定转换器对于至少一个、优选是每一个要生成的变量类型具有至少两个独立的输出级，其中这些输出级中每一个都被设置为以不同的电气标准和/ 或函数生成相同的变量，例如一个输出级可以被设置为数字地输出变量，而一个输出级可以被设置为模拟地输出变量。此外在有利的实施方式中可以规定根据本发明类型的设备包括至少两个发生器单元，借助于发生器单元能够生成预先指定/能预先指定的变量类型的电气变量，以便然后对其进行转换，其中为每个发生器单元分配不同的技术发生类型。例如一个发生类型可以是模拟的，而另一发生类型可以是数字的。在这里还存在以下可能借助于控制单元通过控制选择性地将发生器单元连接到所期望的输出级的信号输入端。对发生器单元的选择同样可以借助于控制单元来进行。所选择的发生器单元据以生成预先指定/能预先指定的变量类型的电气变量的信息例如可以位于控制单元中和/或从控制单元传输到发生器单元中。根据本发明，此外还可以规定用于测量电气变量的方法以及上述用于生成电气变量的方法同样与为其设置的设备一样借助于同一设备执行。单一设备因此可以具有上述用于测量电气变量的设备以及还具有上述用于生成电气变量的设备。在这种情况下因此该设备可以例如在作为测量设备的功能或作为生成设备的功能之间(或者以开头所述的理解为测量通道或生成通道)转换。其中，根据本发明的实施方案还具有以下优点测量和/或生成设备的上述控制单元也可以通过同一共同的控制单元来构造。在这里可以规定多个测量和/或生成设备具有一个公共的控制单元，在这样一个控制单元中但是对于每一个设备有各自的能单独更换的程序运行或者有各自的能单独更换的门功能(fetterfimktion)运行。但是，组合的测量和生成设备还可以对于测量或生成功能分别具有独立的控制单元，这些控制单元尤其可以相互通信以进行数据交换，尤其以便将各自的功能相互关联。测量设备或生成设备各自的控制单元或这两个设备共用的控制单元根据本发明可以具有微处理器或在FPGA( —部分)中实现的能以软件编程的处理器单元或被编程/能编程的逻辑门结构(FPGA，也能局部地配置)，并且包括程序存储器和/或数据存储器，其中可以规定在该控制单元上运行程序或运行门函数，以选择性地将信号分析单元或发生器单元与输入级或输出级的信号输出端或信号输入端之一连接，其中此外还可以规定借助于一个这样的控制单元可以进行对输入级或输出级以及/或者信号分析单元或发生器单元的参数化。在这里特别有利的是将关于发动机旋转角和/或时间的信息(尤其是仿真信息)提供到控制单元，尤其是由上级数据处理设备提供。因此在有利的扩展方案中还存在以下可能控制单元被设置为在测量和/或生成电信号的执行期间改变参数化，尤其是根据发动机旋转角和/或时间改变参数化。例如可以根据发动机旋转角和/或时间在执行测量期间中进行与比较值的比较的信号分析单元中改变比较值的变量，以便因此例如在所执行的测量执行中获得不同的比
较结果。例如可以进行这样的改变，以便确定燃料喷射的开始和结束，对于燃料喷射在喷射装置的输出信号的信号变化曲线中对于不同的时间或发动机旋转角可能给出显著的信号变化，尤其是下降沿和/或上升沿，该信号变化因此可以通过在测量期间改变比较值而相互明确清晰地区分。其中此外还存在以下可能设备被设置为根据在所测得或生成的信号中所测得和 /或生成的事件存储在该事件中占主导地位的发动机旋转角和/或时间，和/或将其传输到数据处理设备。所存储的这样的信息例如可以在仿真中用于对机动车控制器的测试。其中还存在以下可能同时由上述根据本发明类型的多个(尤其是相同类型的) 设备使用控制单元，并且使它们利用总线相互和/或与数据处理设备通信，例如以便因此借助于上级数据处理设备并行地运行相同类型的根据本发明的不同设备，并且由此再次扩展本来就给出的测量和生成可能性的多样性。其中可以规定发动机旋转角和关于时间的信息同时被提供给所有参与的设备。对于一个数据处理设备，可以例如在一个共同的接口卡或插拔卡上实现上述根据本发明的设备中的多个(至少两个)。这样的卡于是相应地具有多个测量和/或生成通道。 在这里可以规定多个测量和/或生成设备具有一个共同的控制单元，在这样一个控制单元中对于每个设备有各自的能单独更换的程序运行或者有各自的能单独更换的门功能运行。各个卡的根据本发明的灵活性使得能够利用单个接口卡执行不同测量和生成功能以及还改变或更换这些功能。因此在可能的情况下可以节省所需接口卡的数量，并因此也节省费用。分别在变量类型之间进行转换的上述输入级以及输出级可以电子技术地例如通过运算放大器或编程后的逻辑门(FPGA)来实现，尤其地，它们根据具体的转换任务而外部地布线或配置。在这里还可能存在以下可能性外部的布线/配置被控制单元改变，并且因此将同一输入级或输出级分配给不同的电气功能。
以下参考附图介绍本发明。在附图中图1示出了用于测量电气变量的第一设备；图2示出了用于测量电气变量的第二可选设备；图3示出了在测量喷射脉冲中的应用；图4示出了在与脉宽调制同时的电流测量中的应用；图5示出了一种用于生成电气变量的设备；图6示出了多个并行工作的按照图5的设备；图7示出了一种用于生成电气变量的设备的一个示例；图8示出了组合使用测量设备和生成设备的一个示例。
具体实施方式
图1以示意图示出了根据本发明的设备，如其在开头所述的那样用于测量电气变量，其在惯用语言中构成测量通道。测量通道在这里在特定部分以及还有在一般性的部分中是指在一侧具有测量端子并且在另一侧以预处理后的形式提供测量结果以便该测量结果能够被(例如数据处理设备)进一步处理的任何结构。因此在这里在图1中示出的结构表示一测量通道，该测量通道在该示例中从机动车控制器ECU的测量端子1延伸到控制单元2，在控制单元2中利用该设备进行测量技术的采集的结果被存储在这里未单独示出的存储器中并且被提供以进一步处理。其中进一步及一般性地理解以以下为出发点测量端子1上的电信号始终应当相对于基准来观察。例如，电压测量结果总是只对于基准电势、尤其是地电势而得到。机动车控制器ECU的测量端子1因此基本上分成承载本来的电信号的导体1以及具有基准(主要是地电势)的导体la。图1在这里示出了根据本发明的设备的内部示例性结构，根据该设备，外部测量端子1引至转换器3。该转换器3在本实施方式中具有两个独立的输入级3a和北，在这里， 在该示例中借助于输入级3a进行针对关于在测量端子1上电压的测量，并且在这里在这个示例中设置有输入级北以便采集流经测量端子1的电流。这两个输入级3a和3b经由控制线如或4b能被控制单元2选择和/或能配置/ 能参数化/能缩减扩展。其中选择可以通过以下方式来进行这两个输入级3a和北在时间上先后地例如根据预给定的时间或发动机旋转角而工作，或者在时间上并行地工作。对于配置/参数化，例如可以由控制单元改变功能性(例如放大、滤波特性曲线)。与该工作方式无关地，在一一般性的实施方式中基本上也还可以多个地设置的输入级3a和北中每一个在其各自的信号输出端fe或恥上提供其各自的标准化为相同变量类型的输出量，其中信号输出端5a分配给输入级3a，信号输出端恥分配给输入级北。根据本发明，在这里进行转换，即在测量端子1所测得的电压以及所测得的电流通过相应的输入级被转换为相同变量类型(例如变量类型电压)的输出量。因此在信号输出端如和恥上分别具有特定量的电压信号，其中信号输出端fe上的电压信号与在测量端子1所测得的电压成比例，而信号输出端恥上的电压与流经测量端子1的电流成比例。显然，因此图1所示的根据本发明的方法具有以下特别的优点在处理链中跟随在信号输出端5a和恥之后的每个电气部件各自仅仅必须处理相同变量类型(例如在该示例中是变量类型电压)的电气变量，这显著地简化了根据本发明的设备的进一步接线以及构造。在这里还可以规定在根据本发明的设备中现在设置不同的信号分析单元6，即在该情形中是两个分析单元6a和6b。在这种情况下，例如可以设置有信号分析单元6a，以便将位于其输入端6al的电压转换为数字值，并且将其提供给控制单元2。该信号单元例如可以经由控制线4c由控制单元2配置和/或参数化。例如可以设置有信号分析单元6a，以便将其输入端6bl上的电压与另一输入端 6 上的电压进行比较并且将比较结果(例如信息“大于”或“小于”)传输到控制单元2。其中在该实施方式中，信号分析单元各自的输入端引至能转换的开关7，以便因此使得能够根据在这里示例性地可以来自控制单元2的外部信号为每个信号分析单元的输入端接通设备提供的每个可能的信号输出。在该示例中，具体的图示示出了信号分析单元6a的信号输入端6al连接到输入级 3a的信号输出端5a，同时信号分析单元6b以其输入端6bl连接到输入级3a的同一信号输出端。在该测量时刻，因此可能提供的关于测量端子上电流的信息保持为不被考虑，而关于测量端子上电压的信息同时针对两个不同的标准被分析，即一方面信号分析单元6a采集其绝对量并将其提供给控制单元2，并且另一方面借助于可以表示比较器的信号分析单元 6b执行比较以确定所测得的电压大于还是小于所提供的可以借助于控制单元2在这里尤其是经由数模转换器8施加到信号分析单元6b的第二输入端6 上的比较值。因此可以看到，在另一时间或根据另一发动机旋转角不仅可以通过利用控制线如和4b所进行的选择来选择活动的输入级，而且还可以通过借助于相应控制线6对开关7进行换接来针对哪个输入级和所提供的哪个转换后的测量变量随后在信号分析中被进一步处理来对设备进行重新配置。与图1不同，图2示出了根据本发明的用于测量电气变量的设备的一有利扩展方案，其中转换器3中输入级的数量相对于图1增加了。其中图2同样如图1那样示出了用于采集和转换变量类型电压和电流的电气变量，其中在这里还可以不仅模拟地而且数字地采集各个变量类型。因此在这里转换器3总共包括四个输入级，其中用于采集电压作为测量变量的输入级3a被划分为用于模拟地测量电压的输入级3al和用于数字地测量电压的输入级3a2。输入级北被划分为用于模拟地采集电流的输入级3bl和用于数字采集的输入级北2。其中如在一般性部分中所描述的那样所有输入级还被设置为对所测得的电气变量进行采集及转换为预先指定或能预先指定的变量类型，并且以便因此又在相应的信号输出端5al、5a2或5bl和5 上提供至少转换为该变量类型的电气变量。在没有如图1中那样示出控制线9或如和仙的情况下，在这里还选择性地将在这里与图1中相同的信号分析单元6a和6b的输入端6al和6bl连接到信号输出端5之一。 其中在这里图示地只表明了信号分析单元6a可以在信号输出端5al和5bl之间转接以及信号分析单元6b只可以在信号输出端5a2和5 之间转接。显然在这里也可以规定可以将输入端6al和6bl连接到转换器3的每个输入级的基本上所有在设备中提供的信号输出端5。图3示出了以下可能性借助于根据图1或者还有图2的设备测量技术地采集发动机控制器的喷射脉冲(Einspritzpuls)。在图3中示出了在喷射期间在磁性喷嘴上出现的电流变化曲线。示例性地借助于对根据图1或图2的设备的输入级北的选择或激活，因此可以测量流经喷嘴的这个电流并且将其施加到该输入级的信号输出端恥上作为预先指定的变量类型的电气测量变量，在这里例如作为转换后的或归一化后的电压。在图3中还示出了例如以信号分析单元6a根据时间记录具体的电流变化曲线并且具体的电流变化曲线具有图3中所示的变化曲线10。利用同一设备可以通过同时选择信号分析单元6b还进行比较以确定流经喷嘴的电流或在通过输入级北进行转换之后在输出端恥上的转换后的归一化后的电压是大于还是小于门限值，该门限值由控制单元施加给构成信号分析单元6b的比较器。在这里可以根据时间为信号分析单元或比较器6b施加不同的门限值，例如首先施加以门限值Il从而比较器在时间点tl或在发动机旋转角al给出信号，该信号是关于给在电流下降沿被降低到该门限值之下并且因此控制单元2将相应信号或这样的信息以及发生的相应时间或发动机旋转角的。在采集到该事件之后，然后例如可以规定由控制单元2将新的门限值在这里尤其是又经由数模转换器8施加到比较器，以便因此确定喷射过程什么时候结束，这通过以下方式而是能检测的电流变化曲线10在时间点t2或在发动机旋转角a2降低到电流门限值12之下。该时间或相应的发动机旋转角a2也可以被存储在控制单元2中，从而在这里显然提供了以下可能经由单个外部端子同时针对不同的标准对电流的信号变化进行检查并且根据发动机旋转角和/或时间在信号变化中确定一定的事件，例如在这里是喷射脉冲的持续时间。该持续时间(即喷射脉冲开始和结束的时间位置以及发动机旋转角)可以被提供给上级数据处理设备，例如经由数据总线从控制单元2传送到该数据处理设备。图4示出了另一应用可能，其中代替图3所示示例中的输入级北，现在使用输入级 3a来进行电压测量，如图1或2中所示的那样。借助于该输入级3a，然后在测量中基于其快速性根据图2在数字部件3a2中确定电压U的边沿(如其通过脉宽调制给出的那样)并且同时利用模拟的电流部件3bl测量电流。其中在该实施方式中，在数字的电压部件中通过使用比较器6b确定边沿以及与门限电压UTH比较之后，确定下降沿出现的时间，并且从此等待一定时间以便然后在下降沿之后在时间点&或tn+1(即始终以等间距的时间间隔) 进行电流测量，为此可以借助于根据图2的输入级3bl和信号分析单元6a正好在该时间点进行电流测量。其中存在以下可能在测量过程执行期间在确定下降沿之后从外面、例如通过加载不同数据到控制单元2中来改变开关门限以及要等待的时间。在这里通过对图1、2、3和4的描述还表明利用同一设备仅仅通过内部地转换设备的相互活动的单元(即所使用的输入级以及相应使用的信号分析单元)就可以实现完全不同的测量任务。此外，图5以示意图示出了根据本发明的用于生成电气变量的设备。其在本发明中构成生成通道，其中由控制单元2以程序或借助于门和/或数据存储器将信息I传输到两个发生器单元6a’、6b’之一，以便利用发生器单元之一生成始终是同一变量单位的电气变量，并且然后进行转换。在这里可以在转换器3’中选择电气输入量应转换为多个可能变量类型中的哪个变量类型，以便然后在外部端子1’上进行提供。例如，该外部端子可以与在这里没有示出的发动机控制单元连接。与前面的例子中一样在这里也规定关于发动机角度和时间的信息同样可以在控制单元2’中提供，以便可以根据这些信息进行对电信号的生成。这不仅适用于该实施例， 而且完全一般性地适用于根据本发明的两种设备。在这里被示意性示出的转换器3’在这里可以具有不同输出级3a’、3b’、3c’和 3d’，这些输出级能根据来自控制单元2的信息被选择。因此存在以下可能选择性地将所提供的预先指定的变量类型的电气变量转换为电压、电流、电阻或者仅仅转换为开关信号， 即数字输出信号，如在简单的情况下的“接通”或“关断”。其中根据图5的实施例展示了以下可能性在输出级3a’到3d’前面可以有两个不同的发生器单元6a’和6b’，以便在这里对应以何种方式方法(即模拟地还是数字地)生成相应变量类型的要生成的电气变量产生影响。利用这两个不同的发生器6a’和6b’，例如存在以下可能性实现电压源、电流宿、电阻仿真或开关输出，进行作为电压源、电流宿、开关输出的脉宽调制后的输出，实现正弦发生器作为电压源或电流宿，或者多个其他生成类型，例如作为电压源/电流宿的波表发生器，数字的脉冲发生器，模拟的增量编码器，数字的增量编码器，作为电压源/电流宿的转速传感器，电位计，作为电压源的爆震传感器等。基本上在这里还存在以下可能一起使用不止一个根据本发明的设备，如图5中所示的那样，以便实现所期望的功能，尤其是例如电位计功能或者还有编码器功能。其中，不仅对于根据本发明的用于生成电气变量的设备而且对于根据本发明的用于测量电气变量的设备提供了将多个根据本发明的设备联接起来实现单个特定功能的可能性，其中可以规定各个设备经由总线系统相互通信，尤其是为了能够时间同步地或发动机旋转角同步地工作。图6以一个示例示出了用于生成电气变量的设备的这种联接。多个设备如针对图 5中所介绍的那样在这里并行地工作，其中各个设备经由总线11’具有通信连接。在每个设备中，借助于运行的程序或者逻辑门的功能可以生成期望的特定电气变量。但是各自的这个生成并非是相互无关的、而是通过以下方式相关联，例如相互同步，即设备的各个控制单元经由总线11’相互通信。因此，进行例如影响所期望的相关联类型的控制信息的相互信息交换。图7示出了用于生成电气变量的设备的一个具体示例。在这里示出了单个设备， 并且因此在通常的语言中示出了单个生成通道。基本上，图7在这里示出了在图5中抽象描述的设备的具体构造。在这里可以看至IJ，设置有两个不同的发生器单元6a’和6b’，它们用于将设置的变量类型的变量提供给转换器3’的输出级3a’、3b’、3c’或3d’，在可能的情况下进行了对变量值的进一步归一化。在这里，发生器单元6a’具体被构造为数模转换器，发生器单元6b’被构造为用于快速切换输出级3d’的快速缓冲器或驱动器。由控制单元2’可以通过控制线12’例如对发生器单元6a’进行参数化或配置，例如还是根据时间或者根据发动机旋转角而不同地进行参数化或配置。发生器单元6a’和6b’的标准化为预先指定的变量类型的信号在该实施方式中被提供给转换器3’，并且在那里被转换为不同的能选择的变量类型电信号。各个输出级3a’、 3b’、3c’、3d’同样可以借助于控制单元2’来参数化或配置，这在这里具体对于输出级3a’ 和3b’通过控制线4a’和4b’来表示。例如通过以下方式来选择所使用的输出级这个输出级被切换为活动的，在可能的情况下是通过在这里没有示出的控制线或者通过对电源的开关。在这样的情况下，在一时间，这多个设置的输出级中只有一个工作。
还可以规定所有输出级3a’、b’、c’、d’同时激活并且工作，其中每一个将由其转换的电气变量提供在其各自的输出端子5a’、5b’、5c’、5d’上。于是在这个实施方式中使用以下可能性利用可控制的、例如能通过线路13’控制的开关装置14’选择输出级的输出端子5’之一，以便将其连接到设备的外部端子1’。转换后的所选变量类型的电气变量因此可以被提供给这里没有进一步示出的装置，例如提供给机动车控制器。在图7的这个示例中表明了 为了具体地实现输出级，例如使用运算放大器、可变电阻、开关、晶体管等，它们在可能的情况下还具有特定于应用的外部布线。图8示出了一具体应用示例，其中在仿真以测试机动车控制器时，对进气量探测器的功能进行检验或仿真。在这里，两个用于生成电气变量的设备与一个用于测量电气变量的设备协同工作。对于这些在这里示例性示出的三个根据本发明的设备中每一个，在转换器3或3’ 中只示出了具体使用的输出级或输入级。但是在本发明的范围中基本上存在多个可选的输出级或输入级。设备I在这里用于生成电气变量，即在示例中用于生成电阻值。设备II生成电压作为电气变量，设备III用于测量电压。通过这些设备(通道)各自的输出端或输入端的具体选择的进一步外部电气接线类型，可以对进气量探测器的功能进行仿真。因此，可以例如由上级数据处理设备提供两个值，即例如排气温度和排气中所仿真的氧含量，即λ值。预先确定的温度被控制单元21换算为电阻值，并且作为仿真的电阻、即作为电阻类型的电气变量被输出。λ值影响设备II中电压生成与设备III中电压测量之间所形成的控制回路。各个设备I、II和III通过总线11相互耦接。在这里可以看到，为了处理特定的仿真任务，用于生成电气变量的设备和用于测量电气变量的设备协同工作。
权利要求
1.一种用于测量电气变量的设备，包括外部的测量端子(1)，所述外部的测量端子能与要测量的电子装置连接，所述设备包括转换器(3)，所述转换器C3)被设置为将要测量的不同变量类型的经由所述测量端子(1)测得的或能测量的多个测量变量转换为单个预先指定或能预先指定的变量类型的相应电气测量变量，其中设置有用于控制所述转换器(3) 的控制装置(2)，借助于控制能选择要利用所述转换器测量的变量类型中至少一个，并且转换器(3)对于至少两个要测量的变量类型分别具有至少一个独立的输入级(3a，北)，要测量的变量类型的测量变量借助于输入级能被采集并且能被转换为预先指定或能预先指定的变量类型，其中预先指定或能预先指定的变量类型的转换后的测量变量出现在输入级 (3a, 3b)的信号输出端(5a，5b)上，其特征在于，针对至少两个不同的标准通过以下方式对在测量端子(1)上提供的电信号并行地进行检查至少两个用于不同的要测量的变量类型的输入级(3a，3b)在时间上并行地工作， 并且同时分别在信号输出端( ，5b)提供相同的预先指定或能预先指定的变量类型的各自转换后的测量变量。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，转换器(3)对于至少一个要测量的变量类型具有至少两个独立的输入级(3al，3a2，3bl，3l32)，其中一个输入级(332,; 被设置为数字地采集测量变量，而一个输入级(3al，;3bl)被设置为模拟地采集测量变量，并且借助于这些输入级能分别采集相同的要测量的变量类型的测量变量并且能够转换为预先指定或能预先指定的变量类型的测量变量。
3.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述设备具有至少两个信号分析单元(6a，6b)，转换后的预先指定或能预先指定的变量类型的测量变量借助于信号分析单元能根据技术标准被分析或处理，其中为每个信号分析单元(6a，6b)分配不同的技术标准。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，信号分析单元(6a，6b)能选择性地通过借助于控制单元(2)的控制而连接到不同输入级(3a，北)的至少两个信号输出端(5a，恥)之一。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，至少两个信号分析单元(6a，6b)同时并行工作或能同时并行工作，并且将其各自的分析或处理结果提供给控制单元(2)。
6.根据前述权利要求之一所述的设备，所述设备包括具有能与要测试的电子装置连接的外部接头(1’ )的用于生成电气变量的装置，其特征在于，所述设备包括变换器(3’)，该变换器(3’ )被设置为将其输入端上的单一预先指定或能预先指定的变量类型的电气变量转换为能从能生成的多个不同的变量类型中选择的一变量类型的变量并且经由所述外部接头(1’)进行输出，其中设置有用于控制该变换器(3’)的控制单元(2’)，并且借助于控制能选择利用该变换器(3’)要生成的变量类型之一，并且变换器(3’)对于至少两个要生成的变量类型分别具有至少一个独立的输出级(3a’，3b’，3c’，3d’)，借助于输出级能根据预先指定或能预先指定的变量类型的电气变量输出要输出的变量类型的电气变量，要输出的变量类型的电气变量在输出级(3a’，3b’，3c’，3d’ )的输出端(5a’，5b’，5c’，5d’ )上提 {共。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，变换器(3’)对于至少一个要生成的变量类型具有至少两个独立的输出级(3a’，3b’，3c’，3d’)，这些输出级(3a’，3b’，3c’，3d’ )中每一个被设置为以不同的电气标准和/或函数生成相同的变量。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，一个输出级(3d’)被设置为数字地输出变量，一个输出级(3a’，3b’，3c’ )被设置为模拟地输出变量。
9.根据权利要求6至8之一所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少两个发生器单元(6a’，6b’)，借助于发生器单元能生成预先指定或能预先指定的变量类型的电气变量，其中为每个发生器单元(6a’，6b’ )分配不同的技术生成类型。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，为一个发生器单元分配技术发生类型 “模拟”，为另一发生器单元分配发生类型“数字”。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，发生器单元(6a’，6b’)能选择性地通过借助于控制单元O’)进行的控制连接到不同输出级(3a’，3b’，3c’，3d’)的至少两个信号输入端之一上。
12.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，测量通道和/或生成通道的上述控制单元0，2’ )由同一个共同的控制单元(2，2’ )来构成。
13.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，控制单元(2，2’)包括微处理器和/或能编程的逻辑门装置以及程序存储器和/或数据存储器，并且在该控制单元0，2’) 上有程序运行或有门功能运行以选择性地将信号分析单元(6a，6b)或发生器单元(6a’， 6b’ )与输入级(3a，北)或输出级(3a’，3b’，3c’，3d’ )的信号输出端(5a，5b)或信号输出端之一连接以及/或者以对输入级(3a，北)或输出级(3a’，3b’，3c’，3d’)以及/或者信号分析单元(6a，6b)或发生器单元(6a’，6b’ )进行参数化。
14.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述设备能在作为测量通道或生成通道的功能之间转换。
15.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，在测试用于机动车的控制器时， 由上级数据处理设备将关于发动机旋转角和/或时间的仿真信息提供给控制单元0，2’)。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，控制设备0，2’)被设置为在信号测量和/或生成的执行期间根据所述发动机旋转角和/或所述时间改变参数化。
17.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述设备被设置为根据在所测得或生成的信号中所测得和/或生成的事件存储在该事件中占主导地位的发动机旋转角和/ 或时间以及/或者传输到数据处理设备。
18.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，控制单元(2，2’)经由总线(11， 11’ )与至少一个其他的根据前述权利要求之一所述的设备保持通信连接。
19.一种用于测量要测试的电子装置的电信号的电气变量的方法，其中该电信号被施加到测量装置的外部的测量端子(1)，借助于测量装置的转换器C3)将要测量的不同变量类型的经由同一测量端子(1)测得或能测量的多个测量变量转换为单个预先指定或能预先指定的变量类型的相应电气测量变量，其中利用控制装置( 对所述转换器C3)进行控制，借助于控制选择要利用所述转换器(3)测量的变量类型中至少一个，并且转换器(3)对于至少两个要测量的变量类型分别具有至少一个独立的输入级(3a，3b)，要测量的变量类型的测量变量借助于输入级被采集并且被转换为预先指定或能预先指定的变量类型，其中预先指定或能预先指定的变量类型的转换后的测量变量在输入级(3a，北)的信号输出端 (5a, 5b)上被提供，其特征在于，针对两个不同的标准通过以下方式对在测量端子(1)上提供的电信号并行地进行检查至少两个用于不同的要测量的变量类型的输入级(3a，3b)在时间上并行地工作，并且同时分别在信号输出端( ，5b)提供相同的预先指定或能预先指定的变量类型的各自转换后的测量变量。
20.根据权利要求19所述的用于测量要测试的电子装置的电信号的电气变量的方法， 并且所述方法用于借助于至少一个生成装置生成电气变量，其中所述生成装置具有外部接头(1’)，所述外部接头(1’)与要测量的电子装置连接，其特征在于，借助于所述生成装置的变换器(3’ )将所述变换器(3’ )的输入端上的单一预先指定或能预先指定的变量类型的电气变量选择性地转换为能从能生成的多个不同的变量类型中选择的一变量类型的变量，并且转换后的变量类型的电气变量经由所述外部接头(1’ )被输出，其中利用控制单元 (2’ )控制该变换器(3’)，并且借助于控制来选择利用该变换器(3’ )要生成的变量类型之一，并且变换器对于至少两个要生成的变量类型分别具有至少一个独立的输出级(3a’， 3b’，3c’，3d’)，借助于输出级根据预先指定或能预先指定的变量类型的电气变量输出要输出的变量类型的电气变量到输出级(3a’，3b’，3c’，3d’)的输出端(5a’，5b’，5c’，5d’)上。
全文摘要
一种测量电气变量的设备，包括外部测量端子能与要测量的电子装置连接的外部测量端子(1)，所述设备包括转换器(3)，转换器(3)被设置为将要测量的不同变量类型的经由测量端子(1)测得或能测量的多个测量变量转换为单个预先指定或能预先指定的变量类型的相应电气测量变量，设置有用于控制转换器(3)的控制装置(2)，借助于控制能选择要利用转换器测量的变量类型中至少一个，转换器(3)对于至少两个要测量的变量类型分别具有至少一个独立的输入级(3a，3b)，要测量的变量类型的测量变量借助于输入级能被采集并且能被转换为预先指定或能预先指定的变量类型，预先指定或能预先指定的变量类型的转换后的测量变量出现在输入级(3a，3b)的信号输出端(5a，5b)上，其中针对至少两个不同的标准通过以下方式对在测量端子(1)上提供的电信号并行地进行检查至少两个用于不同的要测量的变量类型的输入级(3a，3b)在时间上并行地工作，且同时分别在信号输出端(5a，5b)提供相同的预先指定或能预先指定的变量类型的各自转换后的测量变量。本发明还涉及该设备的运行方法。
文档编号G01R15/12GK102472775SQ201080027582
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月30日 优先权日2009年7月13日
发明者A·豪斯特曼, D·哈斯, R·波尔诺 申请人:帝斯贝思数字信号处理和控制工程有限公司