Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Verhältnisses zweier Widerstände.

Verfahren aus dem Stand der Technik zur Bestimmung des Verhältnisses zweier Widerstände werden beispielsweise bei der Temperaturbestimmung in Kühlgeräten, Klimaanlagen, in Maschinen zur Überwachung beispielsweise der Öltemperatur eingesetzt.

Die üblichen Verfahren verwenden eine Lade – Entladetechnik, um das Verhältnis zweier Widerstände zu bestimmen. Üblicherweise ist dabei einer der Widerstände ein temperaturabhängiges Element, z.B. ein Thermistor, der mit einem bekannten Referenzwiderstand verglichen werden soll.

Ein Thermistor kann dabei je nach Verwendungszweck ein PTC oder ein NTC sein. Abhängig von der Temperatur ändert sich der Widerstandswert.

Das Messprinzip basiert auf der Tatsache, dass die Spannung V am Kondensator eine zeitabhängige Funktion ist, die von einer Zeitkonstante &tgr; abhängt.

Die Zeitkonstante &tgr; wiederum ist das Produkt aus Kapazität und Entladewiderstand R.

Üblicherweise wird ein Kondensator auf eine Anfangsspannung V_i geladen und anschließend bis zu einer bestimmten Schwellenspannung V_th über den veränderlichen Widerstand entladen. Die hierfür erforderliche Zeit t_x wird gemessen und gespeichert. Es gilt nun der folgende Zusammenhang:

In einem zweiten Ladezyklus wird der Kondenstor erneut auf die Anfangsspannung V_i geladen und anschließend über den Referenzwiderstand R_ref entladen. Die hierfür erforderliche Zeit t_ref wird gemessen und gespeichert. Es gilt nun der Zusammenhang:

Da das Verhältnis von V_th und V_i in beiden Messungen identisch ist, kann nun der Exponent verglichen werden. Hieraus folgt,

Dieses Verfahren kann natürlich auch in ähnlicher Weise angewendet werden, indem die Ladezeit anstatt der Entladezeit gemessen wird, jeweils für den veränderlichen Widerstand und den Referenzwiderstand.

Dieses Verfahren kann sowohl in Software als auch in Hardware implementiert werden. Jedoch erfordern sowohl das Lade-Entlade-Verfahren als auch das Entlade-Lader-Verfahren die Bildung eines Verhältnisses, sei es durch einen Hardwaredividierer oder durch eine Softwaredivision. Hardwaredividierer erfordern eine umfangreiche Logik, die solche Einheiten teuer machen; Softwarelösungen erfordern einen erheblichen Zeitaufwand.

Darüber hinaus ist bei einer digital nach analog Wandlung auch das Least Significant Bit (LSB) und damit die Messauflösung eine Größe, die von V_i, V_th, und der Kapazität C abhängt.

Verfahren und Vorrichtungen der vorbeschriebenen Art sind beispielsweise aus der Deutschen Patentschrift DE 101 34 635 C1 bekannt.

Andere wie die aus der Deutschen Patentschrift DE 196 41 648 C1 bekannten Vorrichtungen und Verfahren erfordern den Einsatz von zwei Referenzwiderstandseinheiten und einer komplizierten Berechnung, welche zumindest eine Division und eine Exponentialfunktion erfordern.

Weitere Vorrichtungen und Verfahren, wie die aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 101 57 529 A1 bekannte Vorrichtung, stellen den Widerstand aus einer Nachführung eines Oszillators fest. Diese Vorrichtung und das entsprechende Verfahren erfordern unter Umständen mehrere Messzyklen bis das Messergebnis feststeht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Verhältnisses zweier Widerstände zur Verfügung zu stellen, dass die Nachteile bisheriger Verfahren vermeidet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem keine Division nötig ist.

Wie in dem vorbeschriebenen Verfahren aus dem Stand der Technik wird eine Kapazität C auf eine anfängliche Spannung V_i geladen. Anschließend wird der Kondenstor C über einen unbekannten Widerstand R_x bis zu einer Schwellspannung V_th entladen. Beim Entladen wird die Zeit t_x1 zum Entladen der Kapazität C gemessen und gespeichert.

In einem zweiten Zyklus wird der Kondensator C erneut auf die anfängliche Spannung V_i geladen. Anschließend wird der Kondenstor C über einen bekannten Referenzwiderstand R_ref für eine vorbestimmte Zeit t_ref auf eine Zwischenspannung V_ref entladen.

Der Entladevorgang wird dann über den unbekannten Widerstand R_x fortgeführt und der Kondensator C wird bis zur Schwellspannung V_th entladen. Beim Entladen wird die Zeit t_x2 zum Entladen der Kapazität C von der Zwischenspannung V_ref auf die Schwellenspannung V_th gemessen und gespeichert.

Da das Verhältnis von V_th und V_i in beiden Messungen identisch ist, kann nun der Exponent verglichen werden. Hieraus folgt,

Das vorbezeichnete erfinderische Verfahren kann natürlich auch dahingehend abgewandelt werden, dass der Kondensator C nur auf die Referenzspannung V_ref geladen wird und anschließend nur noch bis zur Schwellenspannung V_th entladen wird, da der Kondenstor C fest ist und damit auch die Referenzzeit t_ref festgelegt ist.

Bei dem vorbeschriebenen Verfahren ist also durch geeignete Wahl von R_ref keinerlei Division mehr nötig. Dadurch kann das Verfahren sowohl einfach in Hardware als auch erheblich schneller in Software implementiert werden.

Weiterhin vorteilhaft ist, daß das Least Significant Bit (LSB) und damit die Messauflösung eine Größe ist, die ausschließlich durch das Verhältnis von R_x/t_ref geeignet gewählt wird.

Ferner kann das vorbeschriebene Verfahren natürlich auch in umgekehrter Reihenfolge angewendet werden, so dass zuerst t_x2 und anschließend t_x1 bestimmt wird.

Weiterhin kann das Verfahren auch anstatt mit einer Lade-Entladetechnik auch mit einer Entlade-Lade-Technik verwendet werden. Die notwendigen Modifikationen erschließen sich dem Fachmann ohne weiteres aus dem physikalischen Zusammenhang.

Dem Fachmann erschließen sich auch andere Anwendungsmöglichkeiten zur Bestimmung des Verhältnisses zweier Widerstände, bei dem der veränderliche Widerstand R_x kein thermisch variables Element ist.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung des Verhältnisses zweier Widerstände.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist auf Mittel zum Laden eines Kondenstors C. Weiterhin weist die Vorrichtung Mittel zum Entladen des Kondensators C mittels entweder eines bekannten Referenzwiderstands R_ref oder eines veränderlichen unbekannten Widerstandes R_x auf. Darüber hinaus weist die Vorrichtung Mittel zur Bestimmung der Spannung am Kondensator C und Mittel zur Bestimmung der abgelaufenen Zeit auf.

Die vorbezeichnete Vorrichtung kann zur Anwendung eines der vorbezeichneten erfinderischen Verfahren eingesetzt werden.

Beispielsweise können die Mittel zum Laden und Entladen des Kondenstors C geeignete Ein- bzw. Ausgänge eines TTL-Schaltkreises sein. Der entsprechende Widerstand kann beispielsweise über einen Sequencer ausgewählt werden. Weiterhin können die Mittel zur Bestimmung der Spannung als TTL-Schaltkreis mit einer bestimmten Schwellspannung ausgeführt sein, z.B. ein Komperator. Darüber hinaus können die Mittel zur Bestimmung der Zeit einfache Zähler sein.

Werden beispielsweise Standard TTL Schaltlogiken verwendet, führt die Laden-Entlade-Technik gegenüber der Entlade-Lade-Technik zu einer verbesserten Auflösung. Alternative kann auch eine geringere Kapazität eingesetzt werden.

Eine derartige Vorrichtung lässt sich sowohl integriert als auch diskret aufbauen.