CN101522476A - 事故传感器和用于处理至少一个测量信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碰撞传感器和一种用于处理该碰撞传感器的测量值的方法，其中，借助于一传感器元件测得至少一个测量值并且设置有一个第一可被重写的存储器，在该第一可被重写的存储器中存储了用于影响该至少一个测量值的处理的第一数据。此外，设置有一个第二存储器，在该第二存储器中硬布线地存储了用于影响该处理的数据。设置有一逻辑组件，该逻辑组件根据该第一存储器的一测试加载第一或者第二数据，用于处理该至少一个测量值。

Description

事故传感器和用于处理至少一个测量信号的方法

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的类型的一种事故传感器以及一种用于处理至少一个测量信号的方法。

背景技术

由DE 102 37 162 A1已公知，一传感器元件提供一被放大和被数字化的测量值。该测量值被进行预处理。

发明内容

具有独立权利要求的特征的、根据本发明的事故传感器以及用于处理至少一个测量信号的根据本发明的方法相对而言具有其优点，即可被重写的存储器、优选为EEPROM被测试，根据该存储器测试决定从哪个存储器中加载数据，以便影响该至少一个测量值的处理。因此可以在该可被重写的存储器失效时动用硬布线的数据，这些数据虽然导致得不到所述测量值的如此高的精确度，但该事故传感器的基本功能在这样的关键的传感器中总还是被保证。因此可靠性、例如人身保护系统的可靠性被决定性地提高。

除了EEPROM，也考虑其它的存储器类型作为可被重写的存储器，也就是说其它的、例如用作计算机中的工作存储器的半导体存储器。例如ROM可被视为固定布线的存储器。

作为控制机构控制该事故传感器中的全部的逻辑组件优选设计为集成电路，即设计为ASIC。该逻辑组件也可以具有多个集成的组件或者电路或者完全分离的组件。该逻辑组件也可以变换地作为处理器存在。

来自可被重写的存储器中的第一数据被作为校准信息用于通过这些数据使得传感器在它的灵敏度方面更精确。校准本身在生产事故传感器时进行。因此从该可被重写的存储器中动用来自该校准的数据。来自该事故传感器的运行中的适应同样可被利用。

通过在从属权利要求中列举的措施和进一步构型可是现在独立权利要求中说明的事故传感器以及在独立权利要求中说明的用于处理至少一个测量值的方法的有利的改进。

特别有利的是，所述测试借助于校验和来进行。当前使用CRC校验和方法(CRC＝Cyclic Redundancy Check＝循环冗余校验)用于校验EEPROM中我们的校准信息。

在存储和传输二进制表示的数据时，个别的位可能因为干扰而产生错误。为了识别这种错误，在这些数据后附加一些校验位。通过附加多于仅仅一个校验位可以迅速提高错误识别率。CRC方法是一种用于生成这些校验位的方法。CRC校验和(Cyclic Redundancy Check)的基础是，位串(即0和1的序列)被解释为具有系数0和1的多项式。在k位时就有k项，从x^(k-1)到x^0。

例如：

110001->x⁵+x⁴+x⁰

为了计算CRC校验和，现在发送器和接收器必须定义发生器多项式(该发生器多项式必须具有一定的特性，见后)。该发生器多项式具有m位。现在CRC校验和的思想为，通过m位这样地补充数据位的给定的框架，使得通过该发生器多项式可分解由数据位及校验和组成的多项式。

当前，所述EEPROM具有32位。24位被用作校准信息，剩余的8位是所谓的FCS位(帧检验序列(frame check sequence))，这些FCS位存储所使用的校准数据(在传感器的生产中被计算出并被写入EEPROM)的多项式除法的结果。

该多项式的选择如此地进行，使得达到最大的汉明距离(HD)。汉明距离表明在待监测的数据中位翻转(Bit-Umkehrungen)的最少必需的数量，为了错误不被发现。

在一示例的传感器中，选择一个8位的多项式，该多项式提供HD＝4，也就是说1位错误、2位错误、3位错误的所有组合都能够被发现。

该已实现的方法由3个步骤组成：

1.加载数据：在24位校准数据后附加8位(＝0)

2.开始多项式除法：在硬件中通过移位寄存器实现

3.比较数据：比较步骤2中的多项式除法的结果与所述EEPROM的FCS位。在相同的情况下，相应的监视位“CRC-Check”在SPI传输中等于0，在不同的情况下，该监视位等于1，该监视位可以被系统相应地分析处理。

完整的序列1-3全部在17微秒内被执行。

有利的是，所述第一数据或者第二数据被用来影响、即确定或者设定用于所述至少一个测量信号的放大率以及被用来影响、即确定或者设定一参考电压。也可以根据所述第一数据或者第二数据来确定其它的参数，例如滤波器的参数。放大系数的确定最终导致所力求的例如5％的精确度，而用于放大率的硬布线的值仅仅导致9％的精确度。

此外有利的是，在初始化阶段使用一快的偏移调节(Offsetregelung)，以便消除该传感器元件本身的偏移，即所谓的原始偏移(Rohoffset)。在循环阶段，即在该传感器的真正的工作阶段，使用一慢的偏移调节，该慢的偏移调节被用于消除在半导体元件中完全会出现的漂移。偏移调节是一简单的调节电路，该调节电路在其速度方面可以以公知的方式方法被影响。该调节可以以软件方式和/或硬件方式进行。该初始化阶段是该传感器的起动阶段，而该循环阶段如上所述地是该传感器的工作阶段。

有利的是，传感器通过一接口传输所述测试的结果。因此可以将该传感器的状态告知安全气囊控制器中的例如一微处理器。除了该结果，该事故传感器当然也传输其传感器值至该微处理器，用于进一步的处理。

如果在循环阶段出现错误，这导致电平的改变，该改变可被解释为测量信号。为了避免这，可以抑制这样的错误，其方式是，该传感器不再继续传输所述测量值或者在处理器这一方也不再接受所述测量值。在该传感器中的所述测量值也可以被重写，使得在一预给定的时间仅还传输延续值(Fortwerte)。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在随后的描述中被详细地阐述。

其示出：

图1：一具有根据本发明的事故传感器的方框图，

图2：一信号流程图，

图3：一流程图，

图4：具有无EEPROM错误情况下的传感器初始化的一个第一加速度时间图，

图5：具有在初始化阶段期间有EEPROM错误情况下的传感器初始化的一另外的加速度时间图，

图6：具有在循环阶段期间有EEPROM错误情况下的传感器初始化的一另外的加速时间图，以及

图7：具有在循环阶段期间有EEPROM错误及非校准的电压参考情况下的传感器初始化的一替代解决方案。

具体实施方式

事故传感器测量一物理量并且将该物理量发送至一中央的计算或控制单元。在此，传感器的基本精确度可以通过将各个参数校准到所要求的精确度来产生。在安全气囊系统中，中央传感器和外围传感器通常在它们的灵敏度方面被校准，使得所述参数的公差位于所要求的范围内。为了将校准信息非易失地存储在该传感器中，在该传感器的集成电路上、即在逻辑组件上使用不同类型的存储单元，例如ZAP二极管或者EEPROM。

如果具有所述校准信息的存储单元失效，则这通常在初始或者在循环中通过相应的监控机构、例如通过检验校验和的监控机构来发现。

根据本发明，根据这种测试来选择是使用来自可被重写的存储器中的第一数据还是使用硬布线地被存储在第二存储器中的第二数据，用于影响至少一个测量量的处理。因此在该可被重写的存储器失效的情况下动用硬布线的存储器中的数据，以便继续保证该传感器的基本功能和避免该传感器的失效。

图1在一方框图中示出在一控制器SG中的根据本发明的事故传感器，该控制器SG用于控制人身保护装置PS，例如安全气囊、安全带拉紧器、翻滚架或者行人保护装置。一根据本发明的事故传感器S1安装在该控制器SG中。该传感器S1具有一传感器元件SE，该传感器元件以微机械技术制造以及因加速度而输出一电容性信号，该信号被转化为电压及然后被放大。这在具有多个功能的逻辑组件AS中进行。特别是，该与传感器元件SE的信号相连接的逻辑组件AS配有测量放大器和其它的信号处理功能。该逻辑组件AS现在执行一测试，以便检测该传感器S1。如果在此存储器MEM1中出现错误，那么该逻辑组件AS为了处理该传感器元件SE的至少一个测量值而从固定布线的存储器MEM2中加载数据。但如果在在此被构造为EEPROM的存储器MEM1的校验和的检验中显示没有错误，那么从存储器MEM1中加载用于处理该测量值的数据，存储器MEM1包含准确的校验信息和关于需设置哪种参考电压的信息。因此可以达到加速度值的5％的精确度，而借助于固定布线的存储器MEM2中的基本功能和数据，精确度仅可为9％。在此在本质上影响测量放大器。这样被放大、必要时被滤波和被数字化的信号然后通过在此构造为集成组件的接口IF1被从传感器S1通过SPI线路传输至控制器SG中的微控制器μC。除了所述传感器值外，也传输关于在控制器SG中的传感器S1具有哪些功能的信息，也就是说具有5％或者9％的灵敏度。相应地，微控制器μC可以在设置其控制算法时起作用。传感器S1的传感器值被输入该算法中。因为该传感器S1当前涉及加速度传感器，所以该传感器元件SE在一个维度中，例如在汽车纵向上，但也可以在其它的灵敏度轴上替代地或者附加地是灵敏的。微控制器μC也可以通过SPI总线查询不同的状态。属于此的例如是，应使用哪种功能和应使用哪种偏移调节。逻辑组件AS具有两种偏移调节。第一种偏移调节在所谓的初始化阶段或者上电阶段或者起始阶段中被使用。该快的偏移调节具有这样的任务，即消除该传感器元件的原始偏移。在该初始化阶段结束之后为该传感器的循环阶段或者工作阶段，此时该传感器S1应提供其传感器值。在此使用慢的偏移调节，该偏移调节仅具有这样的任务，即消除在当前传感器S1中可能出现的漂移效应。在循环阶段期间的漂移效应主要是通过系统的温度变化引起的。该慢的偏移调节在原理上每秒钟将该传感器的输出值与零状态比较。如果该输出值大于0LSB，那么减去1LSB，如果该输出值小于1LSB，那么加上1LSB。该偏移调节可以模拟地或者数字地构造。

也可以被每个其它的处理器类型或者面向应用的电路代替的微控制器μC通过数据输入/输出端与存储器MEM连接，微控制器μC从该存储器MEM中加载控制算法并且使用该存储器MEM以作为工作存储器。根据所述传感器值，该微控制器μC确定是否应产生一控制信号。但是，为此该微控制器μC也使用该控制器SG外部的传感器的信号。通过一另外的接口组件IF2连接了一外部的传感器S2。在此可以涉及一加速度传感器、固体声传感器或者压力传感器。所述传感器作为事故传感器揭示本发明。

如果微控制器μC传输一控制信号至控制电路FLIC，则该控制电路FLIC负责控制人身保护装置如安全气囊或者安全带拉紧器或者翻滚架。

除了以上所述的加速度压力传感器或者固体声传感器，当然也可以使用横摆速率传感器或者其它的事故传感器。

根据本发明逻辑组件AS现在借助于一测试来检测存储器MEM1，该存储器MEM1可被重写地构成并且当前被构造为EEPROM。为此该逻辑组件AS如上所述那样使用校验和方法。如果该逻辑组件在此确定，在该EEPROM中存在错误，那么该逻辑组件AS从存储器MEM2中加载用于影响传感器元件SE的测量值的分析处理的数据，在该存储器MEM2中这些数据是固定布线的。如果该效应在工作期间出现，则这会导致作为传感器值被传输至微控制器μC的信号中的一个跳变。对此可提出，使微控制器μC注意该效应，以使得该跳变不导致人身保护装置的触发。

在工作阶段期间(初始化阶段向工作阶段的过度是通过EOP命令“Endof programming”给出的，该命令被发送至安全气囊系统中的所有SPI成员)，在EEPROM中出现错误的情况下，在传感器数据的SPI数据传输中被一起发送的NRO位(Non Regular Operation)等于0，在异常的情况下该NRO位等于1，这指示出现了错误并且作为系统响应这些数据不被计算/丢弃。附加地，如果该错误更长时间地被指出，则在一定的时间之后(对NRO错误的错误特定时间当前为1秒钟)错误被记录到所述控制器的错误存储器中。

图2以信号流程图阐述了一个根据本发明的构型的例子。传感器元件20连接至一个电容电压转换器21，该电容电压转换器将因加速度而出现的电容变化转换为电压。该电压随后在一放大器22中被放大。滤波器装置可以设置在该放大器22之前或者之后。根据或者来自存储器MEM1中的数据或者来自存储器MEM2中的数据来影响放大器22。这在框26中被示出。在放大器22之后为偏移调节23，该偏移调节在初始化阶段如上所述为一快的偏移调节而在循环阶段为一慢的偏移调节。在偏移调节之后，在模块28中这些数据通过接口IF1被传送至微控制器μC。但同时，在传感器S1中以上所述的测试在框24中借助于校验和来运行。在框25中分析处理该测试结果。然后根据该测试结果来控制该存储器框26，使得根据该测试从存储器MEM1或者MEM2中加载相应的数据，以便这样地影响放大器22，即，或者在功能无错误的情况下从存储器MEM1中加载数据，以便在此达到5％的精确度，或者在有错误的情况下从存储器MEM2中加载数据并达到精确度为9％的基本功能。附加地，根据该测试信号来确定参考电压27。

图3以流程图阐述了根据本发明的方法。在方法步骤300中借助于传感器元件SE测得测量值。该测量值在方法步骤301中如上所示地被转化为电压，该电压随后被放大。该电压借助于存储器M1或者M2中的数据来确定。这则确定了所述值的精确度。在方法步骤302中在初始化阶段中进行快的偏移调节或者在循环阶段中进行慢的偏移调节。在方法步骤303中借助于校验和进行存储器MEM1、即所述可被重写的存储器的测试。代替校验和测试，也可以使用在此合适的其它测试方法。在方法步骤304中检验该测试成功与否。如果该测试是成功的，则在方法步骤305中从存储器MEM1中加载所述数据，以便相应地设置用于所述测量值的放大率。参考电压也被相应地设置。该参考电压用于整个电路。如果该测试是不成功的，则在方法步骤306中从固定布线的存储器MEM2中加载用于影响所述放大器及所述参考电压的这些数据。在偏移调节302之后，在方法步骤307中进行所述测量值的传输，其中此外也一起传输状态信号，例如该测试的结果。

图4示出了加速度传感器S1的一个第一加速度时间图。当前涉及在存储器MEM1中没有错误的情况下的信号变化曲线。在初始化阶段40中，在时刻t1接通能量并由此激活传感器S1。因此，直至时间t2存在一定的偏移量，也就是说存在一具有±9％精确度的信号，该精确度在此对该传感器元件来说是特有的。在时刻t2从存储器MEM1、即所述EEPROM中读取校准数据。接下来在t2和t4之间进行存储器MEM1的测试。通过这些校准数据实现该信号中的一个跳变，即一个负跳变，以及实现一5％的、提高了的精确度，这通过现在的灰色示出。在时刻t4激活所述快的偏移调节，该偏移调节导致输出信号被调整至0。在时刻t5该初始化阶段结束并且该快的偏移调节被关闭。从t5开始进行所述慢的偏移调节，以便消除漂移效应。所述循环阶段在此用参考标号41表示。

图5现在示出在初始化阶段期间存储器MEM1中有错误的传感器初始化。相同的时间在此用与在图4中相同的标记标出。再次在时刻t1接通功率并且在时刻t2从存储器MEM1加载所述校准数据。因此然后再次实现该信号中的跳变和灵敏度的提高。但在时刻t3通过所执行的测试确定出存储器MEM1中有错误。这随后导致精确度的跳变和所述信号的跳变，因为现在从存储器MEM2中加载所述校准数据。这实现到传感器S1的基本功能的回归。在时刻t4再次激活所述快的偏移调节，该偏移调节调整该信号，其中，现在9％的精确度也在循环阶段51中被保持。

图6示出在循环阶段61期间存储器MEM1中有错误的传感器初始化。在初始化阶段60中进行如图4所示的相同的功能，直至时刻t5。但现在在循环阶段61中，在时刻t3重新识别到一错误。因此随后通过加载用于基本功能的数据，再次进行所述信号中的跳变，并且又使灵敏度降低至±9％。这必须告知微控制器μC，使得该微处理器在其控制算法中考虑该被改变的信号。

最后，图7示出如图6中那样的相同的特性，除了此时使用未被校准的电压参考值外，该电压参考值因为技术上的改进而具有更高的精确度。因此不导致电平偏差，而是仅导致灵敏度降低至±9％。在此初始化阶段用附图标记70而循环阶段用附图标记71表示。

5％和9％的精确度当前纯粹是举例说明；根据传感器的不同也可以使用其它的精确度。

Claims (10)

1.事故传感器(S1)，具有：

一用于检测至少一个测量量的传感器元件(SE)，

一个第一存储器(MEM1)，该第一存储器可被重写地构成以及在该第一存储器中存储了用于影响该至少一个测量量的处理的第一数据，

一个第二存储器(MEM2)，在该第二存储器中固定布线地存储了用于影响所述处理的第二数据，

一逻辑组件(AS)，该逻辑组件根据该第一存储器(MEM1)的一测试加载所述第一或第二数据，用于处理所述至少一个测量量。

2.如权利要求1所述的事故传感器，其特征在于，所述逻辑组件(AS)被构造，使得借助一校验和来进行所述测试。

3.如权利要求1或2所述的事故传感器，其特征在于，所述逻辑电路AS根据所述第一或者第二数据影响对所述至少一个测量量的放大和影响至少一个参考电压。

4.如以上权利要求中任一项所述的事故传感器，其特征在于，该事故传感器(S1)具有一用于消除所述传感器元件(SE)的一偏移的、快的偏移调节单元和一用于消除一漂移的、慢的偏移调节单元，其中，所述逻辑组件(AS)被构造，使得该逻辑组件(AS)在一初始化阶段(40，50，60，70)中使用该快的偏移调节单元以及在一循环阶段(41，51，61，71)中使用该慢的偏移调节单元。

5.如以上权利要求中任一项所述的事故传感器，其特征在于，该事故传感器(S1)具有一接口(IF1)，通过该接口该事故传感器(S1)发送所述测试的一结果。

6.用于处理一事故传感器的至少一个测量量的方法，具有以下方法步骤：

检测该至少一个测量量，

测试一个第一存储器(MEM1)，该第一存储器可被重写地构成，

根据该测试加载第一或者第二数据，其中，这些第一数据存储在该第一存储器中，这些第二数据固定布线地存储在一个第二存储器中，

通过所述第一或第二数据影响所述处理。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，借助一校验和来进行所述测试。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，根据所述第一或第二数据来影响对所述至少一个测量量的放大和影响至少一个参考电压。

9.如权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，当在一循环阶段中所述测试指示一错误时，所述被处理的至少一个测量值的发送在一预定的时间上被抑制。

10.如权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，在一初始化阶段(40，50，60，70)中使用一快的偏移调节，用于消除一传感器元件(SE)的一偏移，在一循环阶段中使用一慢的偏移调节，用于消除一漂移。

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