专利名称：传感探测系统及采用检验装置检测该系统工作状况的方法
技术领域：
本发明涉及传感探测系统，其传感器受发射体(感应源)控制，此系统还包括一个电子控制中心(中心控制器)其某些接点(插头)适用于操纵控制电路，而且至少有一个所谓接点Pi与传感器相连。借助于电源Vcc，该传感器或者当其受发射体的适当作用时呈导通状态，此时Pi接点导致激发状态使电子控制中心启动控制电路;或者当传感器受到发射体的非正当作用时呈闭锁(截止)状态，此时Pi接点处于无效状态使控制中心停止启动上述控制电路。
这类探测系统(其中传感器可以是霍尔效应器件或红外接收器或者振荡线圈)通常都用于控制安全装置，或者根据存在发射体或不存在发射体而操纵电器设备的控制电路;例如，霍尔效应传感器已经用在某些多功能自动化家用烹饪器具中了。在这种或那种此类应用中，探测系统的工作性能完全取决于传感器的可靠性。
可惜的是，实际上在某些场合，由于霍尔器件和红外器件和/或输出晶体管在性能上的变化，致使，不管发射体的作用情况如何它们都呈现持续的导通状态。因此，在所有这些应用中探测系统都将失效，尤其是在安全装置的应用中甚至可能发生事故，当探测系统应用在电器设备上时，如用在自动烹饪机上时，会造成使用者由于受设备工作性能的欺骗而受到伤害。
本发明的目的是为了消除上述缺陷获得可靠的探测系统性能。
根据本发明，探测系统包括一个检测传感器正常工作性能的检验装置。它有一个附加的控制电路，该电路一端和传感器连接而另一端连到电子控制中心的另一个所谓接点Pc;在电子控制中心里还有一个程序发生器按一定的时间间隔向上述接点Pc传输附加控制电路用的触发信号，迫使传感器处于截止(闭锁)状态，该程序发生器还分析根据接点Pc状态而变化的相应的Pi点瞬间状态，以便如果此瞬间状态与无效状态不同的话就阻止控制中心操纵控制电路。
由于有了这种检验装置，即使传感器受到发射体或待测物体的作用时间相当长，只要按一定的时间间隔进行的对比结果是，加在Pc接点上的触发信号与Pi接点状态不一致(Pi接点的状态取决于传感器，传感器在此激发作用下应呈闭锁(截止)状态，则不论传感器工作状态是否被损坏，电子控制中心都不能驱操纵控制电路。
此外，本发明的特征和优点将在下面以实施例的方式并参考附图加以说明。
图1是本发明探测系统第一种实施方案示意图。图2是本发明探测系统第二种实施方案示意图。
图1和图2所示的是探测系统的最佳实施例。该系统有一个霍尔效应传感器1它由磁场发射体(例如磁体2)控制并且此系统适用于操纵电器设备(如自动烹饪设备)的控制电路。此种自动烹饪设备已在以申请人名义于1990年1月26日提出的法国专利申请n′9000930中作了描述。在此设备中，霍尔效应传感器1安装在一个盒里，而磁体2则装在半球形操作容器中和/或在该容器的顶盖3上。
设备的控制电路包括一个电子中心控制器，如本身为已知技术的微型控制器4。它的接点5接到自动设备的电机控制接口6。所谓的输入-输出接点之一的Pi和传感器1连接。微型控制器4的型号是INTEL公司产的8051型，如图上虚线所示，它包括一个只读存储器M，并且微型控制器在其所谓的输入-输出接点的旁路转移电路里保持着一个等效电路，它包括一个NPN型晶体管，此晶体管一端接地，另一端通过一个电阻连到电源Vcc，同时这一端也和所谓的Pi接点相连。
霍尔效应传感器1包括一个NPN型输出晶体管7，其集电路8和微控制器Pi端连接，其发射极9连电路地线，而直流电源Vcc经传感器的内部电路向基极10供电。输出晶体管7或者由于传感器受到磁场的正常作用呈现称为饱和的导通状态，也就是说在采用了附加电路和/或半球形容器被顶盖无误地盖上的情况就是这样，此时Pi接点处于有效态或低电平，使得微控制器4能够驱动控制电路。输出晶体管7或者由于传感器未受到磁场的正常作用呈现截止状态，也就是说在缺少半球形容器和/或没有顶盖时就这样，此时Pi接点处于无效状态或高电平，使微控制器4停止驱动所述控制电路。使用直流电源时其所说的高电位为5V，低电位为电路的接地零电位。
本发明探测系统包括一个检测霍尔效应传感器1正常工作状态的检验装置，它有一个附加控制电路其中一端接传感器1，另一端接在微控制器4的另一个所谓输入-输出接点Pc，还有一个程序发生器它与检验程序相配合安置在所述微控制器中的只读存储贮器M里，发出的所谓检验程序间歇式地控制着向所述接点Pc输送附加控制电路12的触发信号，迫使传感器1呈现一个截止状态，并分析接点Pi相应的瞬间状态，如果这个瞬间状态不同于无效态，则阻止微控制器驱动控制电路。此检验程序按有规律的时间间隔进行，如20毫秒的间隔，或可以按随机的时间间隔进行。
由于有了这种检验装置，附加控制电路就由检验程序触发，并在周期性的或随机的时间间隔里检验传感器的工作状态，也就是检验内部元件，如霍尔器件和/或输出晶体管的性能，以便避免微控制器对电器设备控制电路的所有错误驱动。
在图1所示的本发明的一种最佳实施例中，附加控制电路12包括一个PNP型晶体管电子开关13，其输出端14是集电极，它通过电阻R连接电路地端，它同时也接到了传感器1，因而通过传感器内部线路又连在输出晶体管7的基极10上。晶体管电子开关的输入端15是发射极，它连到直流电源Vcc上，而基极16经分压器到微控制器4的接点Pc。此外，微控制器的接点Pi经限流电阻17连到电源Vcc上。
现在，分两种情况叙述探测系统的工作状态。第一种是传感器1未遭损坏时的正常工作情况，第二种是传感器1损坏时的非正常工作情况。
在第一种工作情况中，假设顶盖3和/或半球形容器被正确放置，使磁体2直接对霍尔效应传感器1感应。输出晶体管饱和而接点Pi处于有效态或接地时的低电位。微控制器4则可以通过接口6驱动设备工作。因而在自动烹饪装置的情况下就使电机开始运转并能控制其速度。
如果把半球形容器和/或顶盖3拿走，传感器1不再受磁体2的作用，输出晶体管7被截止并且电源Vcc经限流电阻17向接点Pi供电，Pi处于无效状态或高电位。这样，微控制器不能驱动设备的控制电路，电机不启动。
在设备运行过程中，检验程序比如每20毫秒输送出一个触发信号，它使接点Pc处于相当于5V电压的高电位状态。由于基极16充电，晶体管13转入截止状态，这就使得输出晶体管7也变成截止状态，因而接点Pi成为高电位状态。检验程序分析接点Pi的瞬间状态、验明接点Pi的无效状态或高电位状态，经与接点Pc状态进行比较后断定霍尔效应传感器1未被损坏。
在第二种工作情况中，假设顶盖和/或半球形容器未放在正确位置上，磁体2不能直接感应霍尔效应传感器1，或是霍尔器件或输出晶体管7已损坏，这相当于短路。在这些情况下，输出晶体管7处于饱和状态而接点Pi处于低电位状态并可对设备的控制电路进行正常的驱动。然而，由于检验程序每20毫秒周期性的发生并传送给接点Pc一个触发信号，使该点转入高电位，晶体管13截止，这就由于输出晶体管7的基极10不再接受电流而使输出晶体管7也变成截止状态。因此接点Pi也呈现高电位状态。但由于霍尔器件和/或输出晶体管被损坏相当于短路，接点Pi直接和电路的地线连接并处于低电位状态。因此，检验程序验证出Pc和Pi接点之间的不同状态并且断定传感器1已损坏，同时阻止微控制器向设备发出指令。
图2所示的是本发明另一实施变化方案，除检验程序外，附加控制电路还包括一个线圈18，它安装在霍尔效应传感器1的后边，它产生至少等于磁体2的磁场，并和磁体2的磁场方向相反。所述的线圈18一端接电路的地线，另一端接PNP型晶体管电子开关20的集电极19，电子开关20的基极21通过分压器与微控制器4的接点Pc相连。至于微控制器4的接点Pi，它同时连在输出三极管7的集电路8上，并通过一个电阻17连到直流电源Vcc，也和传感器1和晶体管20的发射极22连接，这样，当晶体管7处于截止状态时，接点Pi进入高电位状态，实际上为Vcc电压。
现在我们叙述仅仅在霍尔效应传感器1损坏的情况下此实施变化方案的工作状态。在此实施方式中，检验程序开始工作，比如每20毫秒向接点Pc传送一个触发信号使该接点转变为低电位状态。晶体管20饱和，线圈18被充电，这样就产生一个至少等于磁体2并与其方向相反的磁场，这个磁场和磁体2的磁场抵销。在此状况下，传感器1被截止并使接点Pi处于无效状态或高电位。反之，在输出管7短路时，接点Pi呈有效状态或直接与地连接的低电位状态。检验程序通过与接点Pc状态的瞬间比较，可断定传感器1的损坏。
这样，传感器正常功能检验装置的使用方法是利用检验程序，把一种对应于一定电位的触发信号传送到微控制器4的接点Pc;再输送此信号到附加控制电路以便使其可控制传感器1;驱使所述传感器处于闭锁状态;分析接点Pi的有效或无效的瞬间状态;即分析它的电位状态;把此电位与接点Pc的电位进行比较;判断当传感器1工作正常时接点Pi的状态是否和接点Pc的激发态相一致，在传感器损坏时情况正相反。
就我们所知，这种传感器正常工作性能的检验装置同样可以应用于所有包含传感器的安全系统中。如传感器是红外传感器或振荡线圈的系统。并指定用来检测有关传感器的激励发射体是否存在。
权利要求
1.一种带传感器(1)的探测系统；该传感器(1)受发射体(感应源)控制，探测系统还包括一个电子中心控制器(4)，该电子控制中心(4)的一些接点(插头)适用于操纵控制电路，并且其中至少有一个所谓接点Pi与传感器相连，由于电源Vcc的作用，传感器或者受发射体的正常作用呈导通状态，此时接点Pi处于有效触发态使电子控制中心(4)驱动控制电路，或者传感器受发射体的不当作用呈截止(闭锁)状态，此时接点Pi处于无效的非触发态从而阻止电子控制中心(4)驱动所述的控制电路，该探测系统的特征在于它包括一个检测传感器正常工作状态的检验装置，该检验装置有一个附加控制电路(12)，其一个端和传感器(1)相连，另一端和电子控制中心(4)的另一接点Pc相连，在电子控制中心里，还有一个程序发生器它指令向所述接点Pc间歇地传输附加控制电路(12)的触发信号，使传感器(1)处于截止状态，并且此程序发生器根据接点Pc的状态分析接点Pi的相应瞬间状态，假如此瞬间状态与无效状态不同，就阻止电子控制中心驱动控制电路。
2.根据权利要求1所述的带传感器的探测系统，其特征在于电子控制中心(4)包括一个具有内只读存储器M的微控制器，并且接点Pi接通两个不同电位，其中一个取决于传感器，而程序发生器与建立在上述只读存储器M中的检测程序相配合。
3.根据权利要求1或2所述的探测系统，其特征在于附加控制电路(12)包括一个电子开关(13)，它由接点Pc控制，其输出端(14)连到传感器(1)，而输入端(15)连到直流电源Vcc，Vcc同时也通过一个限流电阻(17-17′)接到接点Pi，这样就使得当传感器处于截止状态时接点Pi呈现无效状态，实际上与电源Vcc的电位相同。
4.根据上述权利要求中任意一项所述的探测系统，其特征在于传感器(1)是一个霍尔效应传感器，而发射体(感应源)由磁场构成。
5.根据权利要求2-4所述的探测系统，其特征在于传感器(1)包括一个NPN输出晶体管(7)，其发射极(9)连接电路地线、集电极(8)接到接点Pi，而基极(10)通过电子开关(13)和电源Vcc相连，电子开关(13)是PNP型晶体管，其发射极(15)作为输入端，集电极(14)作为输出端，分别和电源Vcc及上述基极(10)相连，基极(16)和微控制器(4)的接点Pc相连。
6.根据权利要求4所述的探测系统，其特征在于附加控制电路包括一个安装在霍尔效应传感器(1)后面的线圈(18)，它所产生的磁场和正常作用于传感器的磁场方向相反并至少与它相等，所述的线圈一端和电路地线相连，另一端和电子开关(20)的输出端(19)相连，电子开关由电子控制中心的接点Pc控制，开关的输入端(22)和电源Vcc相连，特征还在于Pi接点也和电源Vcc相连，当输出晶体管(7)截止时Pi呈现无效状态，实际上和所述的Vcc电压相同。
7.根据权利要求6所述的探测系统，其特征在于传感器的输出晶体管(7)是NPN型，它的发射极(9)连到电路的地线，电子开关(20)是PNP型晶体管，它的基极(21)和微控制器的Pc端连接，其输出端(19)就是集电极。
8.根据上述权利要求中任一项所述的探测系统，其特征在于程序发生器向Pc端发出触发信号，周期是20毫秒。
9.根据上述权利要求中任一项所述的探测系统，其特征在于正常作用于传感器上的磁场是由磁体(2)产生的。
10.根据权利要求2-7中任意一项所述的探测系统正常工作性能的实施方法，其特征在于利用检验程序向微控制器(4)的接点Pc输送一个具有一定电平的触发信号;也把此信号传输到一个附加控制电路，使它控制传感器(1)成为截止状态;分析接点Pi的有效或无效瞬间状态，即Pi点的电位;利用检验程序对接点Pc和Pi的状态进行比较;假如接点Pi的状态与接点Pc的有效状态相符，可断定传感器工作正常，在相反的情况下则传感器损坏了。
全文摘要
一种带传感器(1)的探测系统，包括一个电子中心控制器(4)，其特征在于它包括一个检测传感器正常工作状态的检验装置，该检验装置有一个附加控制电路(12)，一个程度发生器，它指令向接点Pc间歇地传输附加控制电路(12)的触发信号，使传感器(1)处于截止状态，并且此程序发生器根据接点Pc的状态分析接点Pi的相应瞬间状态。
文档编号G01V13/00GK1092526SQ9310905
公开日1994年9月21日 申请日期1993年6月22日 优先权日1992年6月22日
发明者阿鲁比·姆斯塔法, 拉兰德·米歇尔·乔治·乌热内 申请人:幕林克斯公司