CN101753490B - 用于乘员保护系统的传感器设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种传感器设备(20)，包括：具有高电平线(VH)和低电平线(VL)的通信线，以及印刷线路层(M1、M2、M3、M4)。所述印刷线路层连接至所述通信线以便与乘员保护系统的电子控制单元(15)进行差分通信。第一和第二层(M1、M4)未被接地，且具有连接至所述低电平线的低电平导电图案(M1L1-M4L3)以及具有与所述低电平线对应的标准的电路元件(17a、18a)。第三印刷线路层(M2)经由绝缘(l1，l2)设置在第一和第二层之间，且具有连接至所述高电平线的高电平导电图案(M2H2)。

Description

用于乘员保护系统的传感器设备
技术领域
本发明涉及用于乘员保护系统的传感器设备。 
背景技术
如图5A中所示，乘员保护系统包括传感器设备120和电子控制单元115(ECU)，所述电子控制单元115通过低电平通信线VL和高电平通信线VH连接到传感器设备120。当低电平线VL的电压不变且当高电平线VH的电压振荡时，从所述高电平线VH产生辐射噪声。 
在低电平线VL与高电平线VH之间进行差分电压/电流通信时，所述辐射噪声被降低。 
传感器设备120包括通信部件117、传感器部件118和电容器119。通信部件117与ECU115通信，传感器部件118连接至通信部件117。电源线和接地线连接通信部件117与传感器部件118，电容器119设置在电源线和接地线之间。 
当在ECU115和通信部件117之间进行预定通信时，由在位于低电平线VL和高电平线VH之间的电容器121中所充的电来激励所述传感器设备120。当所述预定通信处于空闲状态时，由从ECU115提供的电来激励所述传感器设备120。ECU115控制传感器设备120来相对于从传感器部件118输出的信号执行模数转换，以及通过通信部件117向ECU115发送经转换的数据。 
如图5B中所示，在ECU115和传感器设备120之间的通信期间，使高电平线VH的高电平信号波形VHs的相位与低电平线VL的低电平信号波形VLs的相位相反。由此，由于波形VLs被具有相反相位的波形VHs抵消，因此所述辐射噪声被降低。 
JP-A-2005-277546公开了一种通信装置。从所述通信装置的通信线产生的辐射噪声被类似地降低。 
然而，在所述通信设备中，连接至ECU的传感器设备未接地。该传感器设备的电路元件作为标准连接至低电平线VL。此外，该传感器设备 的导电图案(conduction pattern)连接至所述低电平线VL。如果从所述电路元件和导电图案产生辐射噪声，那么车载无线电的调幅(AM)频段可能会受到所述辐射噪声的影响。 
发明内容
鉴于上述的和其他的问题，本发明的一个目的是提供一种用于乘员保护系统的传感器设备。 
根据本发明的第一实施例，传感器设备包括通信线、第一未接地印刷线路层、第二未接地印刷线路层以及第三未接地印刷线路层。所述通信线具有要连接至乘员保护系统的电子控制单元的高电平线和低电平线。第一未接地印刷线路层连接至所述通信线以便与所述电子控制单元进行差分通信。所述第一未接地印刷线路层具有连接至所述低电平线的第一低电平导电图案，以及具有对应于所述低电平线的标准的第一电路元件。所述第二未接地印刷线路层连接至通信线以便具有与电子控制单元的差分通信。第二未接地印刷线路层连接至所述通信线以便与所述电子控制单元进行差分通信。所述第二未接地印刷线路层具有连接至所述低电平线的第二低电平导电图案，以及具有对应于所述低电平线的标准的第二电路元件。所述第三未接地印刷线路层经由绝缘层设置在所述第一未接地印刷线路层和第二未接地印刷线路层之间。所述第三未接地印刷线路层具有连接至所述高电平线的高电平导电图案。 
由此可降低辐射噪声。 
根据本发明的第二实施例，传感器设备包括通信线和未接地的多层印刷线路。所述通信线具有要连接至乘员保护系统的电子控制单元的高电平线和低电平线。所述多层印刷线连接至所述通信线以便与所述电子控制单元进行差分通信。所述多层印刷线路具有连接至低电平线的低电平导电图案、具有对应于所述低电平线的标准的电路元件以及连接至高电平线的高电平导电图案。所述低电平导电图案和电路元件设置在所述多层印刷线路的第一预定区域，所述高电平导电图案设置在与第一预定区域不同的第二预定区域。 
由此可降低辐射噪声。 
附图说明
通过以下结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特点和优点将更加明显。在附图中： 
图1为示出乘员保护系统的示意图； 
图2为示出根据一实施例的传感器设备的示意性电路图； 
图3A为示出传感器设备的多层印刷线路的示意性侧视图；图3B为示出第一线路层的示意性平面图；图3C为示出第二线路层的示意性平面图；图3D为示出第三线路层的示意性平面图；以及图3E为示出第四线路层的示意性平面图； 
图4A为示出辐射噪声的示意性波形，图4B为示出用于消除所述辐射噪声的信号的示意性波形；以及 
图5A为示出传统的传感器设备的示意性电路图；图5B为示出在所述传统的传感器设备和电子控制单元之间的信号的示意性波形。 
具体实施方式
如图1中所示，车辆10具有乘员保护系统，所述系统包括前传感器设备11a、11b，安全传感器设备12a、12b，侧传感器设备13a、13b、13c、14a、14b、14c以及连接至传感器设备11a-14c的电子控制单元15(ECU)。 
所述前传感器设备11a、11b固定于所述车辆10的前侧部。所述安全传感器设备12a、12b被设置为邻近所述车辆10的乘客座或后座。所述侧传感器设备13a-14c被设置于所述车辆10的侧边。当所述车辆10具有碰撞时，由传感器设备11a-14c检测到加速，由所述ECU15基于所检测到的加速激励安装在车辆10中的乘员保护设备(未示出)，诸如气囊或安全带预紧器。 
如图2中所示，传感器设备20通过低电平通信线VL和高电平通信线VH连接至ECU15，且进行差分电压/电流通信。所述传感器设备20对应于传感器设备11a-14c。 
传感器设备20包括通信部件17，传感器部件18和电容器19。通信部件17与ECU15通信，传感器部件18连接至通信部件17。所述传感器部件18具有对应于低电平通信线VL的标准，所述电容器19被设置用于电源稳定性。 
如图3A中所示，传感器设备20包括第一印刷线路层M1、第二印刷 线路层M2、第三印刷线路层M3以及第四印刷线路层M4，它们被形成为彼此平行的层。电路元件17a安装至第一层M1，电路元件18a安装至第四层M4。绝缘层l1设置在层M1和M2之间。绝缘层l2设置在层M2和M3之间。绝缘层l3设置在层M3和M4之间。绝缘层l1、l2和l3由例如玻璃环氧板制成。 
如图3B、3C、3D和3E中所示，在所述层M1、M2、M3和M4上限定通孔(through hole)端C1、C2、C3和C4，在层M1和M4上限定盲导通孔(blind via hole)C5、C6和C7。所述通孔端C1、C2、C3和C4和盲导通孔C5、C6和C7穿过所述绝缘层以便连接设置在所述层上的导电图案。 
如图3B所示，第一层M1具有导电图案M1H、M1L1、M1L2、M1L3和M1L4。所述图案M1H的一端连接至所述端C1，且处于高电平。所述图案M1L1的一端连接至所述端C2，且处于低电平。所述图案M1L2的一端连接至所述盲导通孔C5，且处于低电平。所述图案M1L3的一端连接至所述盲导通孔C6，且处于低电平。所述图案M1L4的一端连接至所述盲导通孔C7，且处于低电平。所述图案M1H、M1L1、M1L2、M1L3和M1L4的另一端连接至电路元件17a。所述电路元件17a限定如图2中所示的通信部件17，且处于低电平。 
如图3C中所示，第二层M2具有导电图案M2H1和M2H2。所述图案M2H1的一端连接至所述端C1，且处于高电平。所述图案M2H2连接至所述图案M2H1的另一端。如图3D中所示，在所述第三层M3上仅限定端C1、C2、C3和C4。 
如图3E中所示，第四层M4具有导电图案M4L1、M4L2和M4L3。所述图案M4L1的一端连接至所述盲导通孔C5，且处于低电平。所述图案M4L2的一端连接至所述盲导通孔C6，且处于低电平。所述图案M4L3的一端连接至所述盲导通孔C7且处于低电平。所述图案M4L1、M4L2和M4L3的另一端连接至所述电路元件18a。所述电路元件18a限定如图2中所示的传感器部件18，且处于低电平。 
由印刷线路层M1、M2、M3和M4和设置在所述印刷线路层M1、M2、M3和M4之间的绝缘层l1、l2和l3限定传感器多层印刷线路20M。 
通过所述端C1和所述导电图案M2H1连接至高电平线VH的所述第二层M2的高电平导电图案M2H2具有平面面积S1。所述平面面积S1 被形成为近似等于所述低电平导电图案M1L1、M1L2、M1L3、M1L4、M4L1、M4L2、M4L3以及第一和第四层M1、M4的低电平电路元件17a、18a的平面面积的总面积S2。 
此外，所述高电平导电图案M2H2被设置为在图3A的上下方向上与所述低电平导电图案M1L1、M1L2、M1L3、M1L4、M4L1、M4L2、M4L3和所述低电平电路元件17a、18a近似相对。 
公式1表示当高电平通信线VH的信号电压变化ΔV时所述高电平通信线VH的电荷变化ΔQ1。 
公式1：ΔQ1＝C10×ΔV＝ε×S1×ΔV/d1 
如图2的虚线所示，在车载天线22和连接至所述高电平线VH的导电图案M2H2之间定义耦合电容C10。所述电容C10具有介电常数ε。所述高电平导电图案M2H2具有面积S1，且定义天线22和导电图案M2H2之间的距离d1。 
所述传感器设备20与ECU15进行差分电压/电流通信。由此，当所述高电平通信线VH的信号电压变化ΔV时，所述低电平通信线VL的信号电压变化-ΔV。此时，公式2表示低电平通信线VL的电荷变化ΔQ2。 
公式2：ΔQ2＝C20×-ΔV＝ε×S2×-ΔV/d2 
如在图2中的虚线所示，在车载天线22和连接至低电平线VL的导电图案之间定义耦合电容C20。所述电容C20具有介电常数ε。所述低电平导电图案M1L1、M1L2、M1L3、M1L4、M4L1、M4L2、M4L3和电路元件17a、18a具有总面积S2，且定义在所述天线22和所述导电图案之间的距离d2。 
公式3表示构建所述传感器设备20的多层印刷线路20M的电荷变化ΔQ。 
公式3：ΔQ＝ΔQ1+ΔQ2＝ε×ΔV×(S1/d1-S2/d2) 
当所述天线22和多层印刷线路20M之间的距离长时，所述距离d1和所述距离d2彼此近似相等。 
公式4：ΔQ＝ε×ΔV×(S1-S2)/d1 
因为所述多层印刷线路20M的所述电荷变化ΔQ产生电场，因此产生如图4A中所示的辐射噪声LN1。从所述多层印刷线路20M产生的所述辐射噪声LN1可通过降低所述电荷变化ΔQ来降低。 
根据该实施例，所述高电平导电图案M2H2的平面面积S1被形成为近似等于所述低电平导电图案M1L1、M1L2、M1L3、M1L4、M4L1、M4L2、M4L3以及低电平电路元件17a、18a的总面积S2。因此，可使得所述电荷变化ΔQ更小。 
此外，所述高电平导电图案M2H2被设置为在图3A的上下方向上与所述低电平导电图案M1L1、M1L2、M1L3、M1L4、M4L1、M4L2、M4L3和所述低电平电路元件17a、18a近似相对。因此，由于从所述低电平导电图案产生的噪声与从所述高电平导电图案产生的信号相反，因此可有效地消除所述辐射噪声LN1。 
因此，如图4B中所示，从所述高电平导电图案M2H2产生与辐射噪声LN1的相位相反的辐射信号HN1。辐射信号HN1近似抵消了辐射噪声LN1。多层印刷线路20M的电荷变化ΔQ变小，由此从传感器设备20产生的辐射噪声LN1被降低。由此，可使对车载无线电的调幅频带的影响更小。 
当所述高电平导电图案M2H2的平面面积S1被形成为近似等于所述低电平导电图案M1L1、M1L2、M1L3、M1L4、M4L1、M4L2、M4L3以及低电平电路元件17a、18a的总面积S2时，所述高电平导电图案M2H2可以不设置在与所述低电平导电图案M1L1、M1L2、M1L3、M1L4、M4L1、M4L2、M4L3和所述低电平电路元件17a、18a近似相对的位置。在此情况下，可降低从所述传感器设备20产生的辐射噪声LN1。 
所述多层印刷线路20M包括具有导电图案M2H2的层M2。或者，可在层M1、M4的除了具有所述低电平导电图案M1L1、M1L2、M1L3、M1L4、M4L1、M4L2、M4L3和低电平电路元件17a、18a的区域之外的空闲区域设置高电平导电图案。在此情况下，可降低辐射噪声LN1。 
应当理解，这些变化和改进均落入如由所附权利要求限定的本发明的范围内。 

Claims (6)

1.一种用于乘员保护系统的传感器设备(20)，包括：
通信线，具有要被连接至所述乘员保护系统的电子控制单元(15)的高电平线(VH)和低电平线(VL)；
第一未接地印刷线路层(M1)，连接至所述通信线，以便与所述电子控制单元进行差分通信，所述第一未接地印刷线路层具有：
连接至所述低电平线(VL)的第一低电平导电图案(M1L1、M1L2、M1L3、M1L4)；以及
具有与所述低电平线(VL)对应的标准的第一电路元件(17a)；
第二未接地印刷线路层(M4)，连接至所述通信线，以便与所述电子控制单元进行差分通信，所述第二未接地印刷线路层具有：
连接至所述低电平线(VL)的第二低电平导电图案(M4L1、M4L2、M4L3)；以及
具有与所述低电平线(VL)对应的标准的第二电路元件(18a)；以及
第三未接地印刷线路层(M2)，经由绝缘层(l1，l2)设置在第一未接地印刷线路层(M1)与第二未接地印刷线路层(M4)之间，其中，
所述第三未接地印刷线路层(M2)具有连接至所述高电平线(VH)的高电平导电图案(M2H2)。
2.根据权利要求1的传感器设备(20)，其中
所述第一低电平导电图案和第一电路元件的总面积为第一面积；
所述第二低电平导电图案和第二电路元件的总面积为第二面积；以及
所述第三未接地印刷线路层的高电平导电图案具有与所述第一面积和所述第二面积的和(S2)近似相等的面积(S1)。
3.根据权利要求1或2的传感器设备(20)，其中
所述第三未接地印刷线路层的高电平导电图案被设置为与所述第一和第二低电平导电图案和所述第一和第二电路元件近似重叠。
4.根据权利要求1或2的传感器设备，进一步包括
通信部件(17)，用于与所述电子控制单元通信；以及
传感器部件(18)，连接至所述通信部件，其中
所述第一电路元件(17a)对应于所述通信部件(17)；以及
所述第二电路元件(18a)对应于所述传感器部件(18)。
5.一种用于乘员保护系统的传感器设备(20)，包括：
通信线，具有要被连接至所述乘员保护系统的电子控制单元(15)的高电平线(VH)和低电平线(VL)；
未接地多层印刷线路(20M)，连接至所述通信线，以便与所述电子控制单元进行差分通信，其中，
所述未接地多层印刷线路具有：
连接至所述低电平线(VL)的低电平导电图案(M1L1、M1L2、M1L3、M1L4、M4L1、M4L2、M4L3)；
具有与所述低电平线(VL)对应的标准的电路元件(17a、18a)；以及
连接至所述高电平线(VH)的高电平导电图案(M2H2)；
所述低电平导电图案和所述电路元件设置在所述未接地多层印刷线路的第一预定区域，以及
所述高电平导电图案设置在不同于所述第一预定区域的第二预定区域。
6.根据权利要求5的传感器设备(20)，进一步包括：
连接在所述高电平线和所述低电平线之间的天线(22)；其中
所述天线与所述未接地多层印刷线路具有预定的距离(d1)。
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