CN102540939A - 具有用来处理不同传感器类型的信号的输入端的控制装置 - Google Patents

Abstract

介绍一种控制装置(42)，其配置得用在机动车中且具有至少一个输入端，此输入端包括输入接口(12)、至少两个输入通道(20，38)以及输入电路(43)，且配置为通过输入接口(12)接收传感器(10，34)的信号且通过输入电路(43)供给到输入端的输入通道(20，38)中，其中输入接口(12)通过电阻连接到特定电位。此控制装置(42)的特征在于，输入电路(43)具有第一可由控制装置(42)操纵的上拉开关(42)以及可由控制装置(42)驱动的第二下拉开关(46)，该上拉开关控制输入接口(12)到高电位的连接，该下拉开关控制输入接口(12)到低电位的连接。独立权利要求指出一种用于使控制装置适配于连接到其上的传感器的方法。

Description

具有用来处理不同传感器类型的信号的输入端的控制装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的、用来在机动车中使用的控制装置。此外本发明还涉及一种根据独立方法权利要求的前序部分所述的方法。

背景技术

这样的控制装置实质上是已知的，且具有至少一个包括输入接口的输入端、至少两个输入通道以及输入电路。设计为，通过输入接口来接收传感器的信号，且通过输入电路给输入端的输入通道供电，该输入接口通过电阻连接到特定的电位上。

使这样的控制装置适配于连接到该控制装置的传感器的方法同样实质上是已知的，其中该适配包括输入接口通过电阻与特定电位连接的步骤。

这样的控制装置处理传感器信号且由此产生调整参数，凭借该调整参数来控制机动车的调整元件，从而影响运行中的机动车和/或机动车部件的状态。借此应将例如机动车的运行参数保持在允许的范围内。运行参数在此以物理参数来表达，其由传感器测量且转换为电传感信号。为了将电传感信号传送到控制装置，接口是必需的，其可将由传感器提供的传感器信号转换为可由控制装置处理的信号。不同的传感器需要不同的接口。因此例如模拟接口、PWM(PWM＝脉宽调制)信号接口、频率接口和总线接口是已知的。

接口通常集成在控制装置中，且具有输入接口、输入电路和输入通道。

根据哪些传感器类型连接到输入接口，接口根据其输入电路和输入通道也各不相同。

考虑到输入电路，控制装置输入端的区别在于，特定电位是否具有相对较大的值(例如5V)或相对较小的值(例如0V)。在两种情况下，特定电位用于确定参考电位，凭借该参考电位例如可察觉故障状态。如果传感器示出电源，则然后连接至相对较低的电位。这通常是在模拟传感器的情况下出现。如果传感器示出电流宿，则然后连接至相对较高的电位。这通常是在PWM传感器的情况下出现。

考虑到输入通道，出现例如以下区别：为了评估模拟信号，例如需要具有ADC(即模拟-数字-转换器)的输入通道。与此相对地，为了评估PWM信号，需要具有数字端口的输入通道，其在理想情况下具有捕捉/比较功能。

当今正常情况下，机动车-控制装置的(传感器)-输入端的数量恰好相当于传感器的数量，传感器的信号由该控制装置评估。该数量已经在机动车产品系列内可根据单个机动车的设置而不同。因此例如许多机动车在其前照灯内配备有串联的卤素灯。但相同系列的机动车根据要求通常也可以配备有气体放电灯，其提供有较大的光电流。为了避免其他行车人员耀眼，具有气体放电灯的机动车大多数设置有照明宽度调节器。从法律法规中得出，用于前照灯需求的这种照明宽度调节器需要提供大于2000流明的光电流。通常，这样的照明宽度调节器使用倾斜传感器的信号，该倾斜传感器例如设置在机动车的底盘内并且测量机动车车体的倾斜。在相同系列的具有卤素灯的机动车中，通常不存在这样的传感器。

出于成本原因，越来越想将部件(控制装置也同样属于这些部件)标准化。这样的标准化的目的是，在机动车系列内尽可能广泛地使用标准部件，而不会使不同配置需要所述部件的不同硬件。这跨越不同机动车系列也是类似的。确定的边界调节可导致，对于一个以及相同的功能(例如自动照明宽度调节)，可取决于机动车使用不同的传感器类型和不同数量的传感器。对于自动照明宽度调节，例如使用一个、两个或三个传感器的方案是已知的。该传感器根据构造设置为提供模拟输出信号，而其他传感器设置为提供PWM信号。

由于连接到控制装置的传感器的数量和类型可能不同，则会出现不同类型的输入信号的多个不同组合。可处理该不同组合的控制装置必须在其硬件和软件方面具有足够的灵活性。

在照明宽度调节的例子的范围内，例如必须既可以连接模拟传感器，还必须可以连接PWM传感器。在这种情况下必要的前提条件是，控制装置对于输入端具有两个输入通道是公知的。为了在确定的机动车中使用，控制装置设置有输入电路，其将两个输入通道中的一个与这些输入端的输入接口连接起来。因此，一种类型的控制装置虽然可适配于不同的机动车，但每种变型仍需要控制装置-变型。不同的控制装置-类型的区别在于其输入电路的硬件。

具有输入电路的控制装置的装备是昂贵的，且增加了备用件供应的难度，该输入电路对于不同的机动车类型是个体化的。生产和备用件保持这两者分别推高了成本。由于不同的机动车类型通常在同样的产品线上完成，且在此必须保证每种机动车获得其正确的控制装置，因此在其生产中将控制装置传输到机动车中是更复杂的。

发明内容

在此背景下，本发明的任务是说明一种控制装置，其中所述缺点不再出现。考虑到方法方面，本发明的任务是说明一种上述类型的方法，凭借该方法可以避免上述缺点。该任务在其装置方面借助独立权利要求1的特征来实现，且在方法方面借助独立方法权利要求的特征来解决。

这些特征允许控制装置适配于连接传感器，其不需要改变控制装置-硬件，并且换言之仅仅通过控制命令来实现，凭借该命令替代地关闭输入端的上拉开关或下拉开关。

借此，该适配例如在机动车制造中通过控制装置的末尾编程来实现。因此，同样的控制装置可通过待连接的传感器用于机动车的不同配备类型。由于在机动车制造的装配台上仅必须处理和传送一个控制装置类型，因此机动车制造的后勤供应变得简单。该简化同样在备用件保持上面发挥作用，因为本发明减少了作为备用件准备的控制装置类型的数量。这一切使费用下降。

由从属权利要求、说明书和附图中得出其他优点。

可以理解的是，上述以及下面将要说明的特征不仅可用于各个给出的组合，也可用于其他组合或单独使用，而不会脱离本发明的范围。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出，且将在下述说明书中进一步说明。其中分别示意性地示出：

图1连接到已知的控制装置的模拟传感器；

图2连接到已知控制装置的PWM传感器；

图3连接到同样已知控制装置的模拟触感器；

图4连接到同样已知控制装置的PWM传感器；

图5根据本发明的控制装置的第一实施例；

图6根据本发明的控制装置的第二实施例；以及

图7根据本发明的方法的实施例。

具体实施方式

在此，同样的附图标记在不同的图中分别表示同样的或至少其功能相同的元件。

图1详细示出了模拟传感器10，其连接到控制装置14的输入接口12。该模拟传感器设置为测量物理参数α且示出模拟信号U，该信号提供为模拟传感器10的输出信号。物理参数α对优选设计方案来说，是机动车车体的倾斜角或表示机动车车体倾斜的其他物理参数，例如机动车底盘部分的偏转。

控制装置14具有中心区域16和外围区域18。该中心区域16具有输入通道20、输出通道22以及带计算和存储功能的微计算机24，此微计算机25将来自输入通道20的信号处理为用于输出通道22的输出信号。外围区域18具有输入电路，凭借该输入电路加工由模拟传感器10提供的模拟信号U，使得它可输入到控制装置14的中心区域16的输入通道20中。

模拟传感器通常是电源。为了给该电源-传感器提供参考电位，图1中的控制装置14的外围区域18的输入电路具有下拉电阻26。通过该下拉电阻26，在没有电流的状态(即在没有模拟传感器10连接到输入接口12时)下，在输入接口12上以及因此同样在中心区域16的输入通道20上产生接地电位形式的低电位。

输入通道20在该设计方案中实施为模拟-数字-转换器(ADC)。外围区域18的输入电路通过下拉电阻26还具有由电阻28和电容30组成的低通滤波器。该低通滤波器用来过滤模拟信号U，并且用于保护免受过电压。在动用存储的数据和程序的情况下，该微计算机24将模拟传感器10的通过模拟-数字-转换器(ADC)转换成数字信号的信号以及同时图1中未图示的传感器的其他信号加工成调节参数，其通过输出通道22提供到中心区域16和/或控制装置14的输出端32中。在照明宽度调节的情况下，该调节参数用于调节机动车前照灯光模块的照明宽度，凭借该调节来补偿机动车倾斜在照明宽度上的不期望影响。

图2示出连接到控制装置14的输入接口12的PWM传感器。PWM传感器34测量物理参数α，并且在脉冲宽度调制信号PWM的填充系数中示出该参数。PWM传感器34通常为电流宿-传感器。对于该电流宿传感器来说输入电路是有利的，在该输入电路中输入接口12通过下拉电阻36连接到相对较高的电位上。当相对较低的电位为0V的接地电位时，该相对较高的电位可例如为5V电位。

在图1的对象中，由电阻28和电容30组成的低通滤波器在图2的对象中同样用于过滤输入信号，并且保护下述输入通道38免受过电压。

输入通道38在图2的对象中优选构成为数字捕捉/比较功能。图1和2的比较示出，外围区域18中输入电路的拓扑学既关于组件结构是不同的，也关于控制装置14的中心区域16中的必要资源是不同的。当为了计算模拟传感器10需要ADC-输入通道20时，必须为PWM-传感器34的评估提供数字端口(理想地具有捕捉/比较功能)。

图1和2分别示出，仅有一个传感器连接到控制装置14，且因此分别示出仅一个输入端。正常情况下，在评估的控制装置14中存在着其他传感输入端，其中输入端的数量大于或等于连接到传感装置14的传感器的数量。

图3类似于图1示出模拟传感器10，其连接到同样已知控制装置40的输入接口12上。该控制装置40与图1中的控制装置14的不同之处在于，为输入接口12既提供模拟输入通道20，也提供数字输入通道38。就这点而言，图3的控制装置40提供比图1中控制装置14更多的灵活性，因为其允许模拟传感器10和PWM传感器34连接到同样的输入接口12上。为了使模拟传感器10连接到输入接口12，输入接口12在控制装置40之内通过输入电路连接到控制装置40的中心区域16的ADC输入通道20上，如其已经参考图1说明的一样。该输入电路的特征特别在于，输入接口12在控制装置40之内凭借下拉电阻26连接到低电位，例如位于0V的接地电位。该输入电路将在控制装置40内的输入接口12与ADC输入通道20相连，且除了下拉电阻26外还具有参考图1说明的由电阻28和电容30组成的低通滤波器。

图4示出了具有可选输入电路的图3中的控制装置40，该输入电路已经参考图2说明并且其特征特别在于，输入接口12通过下拉电阻36连接到相对较高的电位上，例如5V电位。如已经参考图2说明的一样，该输入电路用于将PWM传感器34连接到输入接口12。在此输入接口12通过输入电路与控制装置40的中心区域16的数字输入通道(端口)38连接，该输入电路在图示的设计方案中除了下拉电阻36以外还具有由电阻28和电容30组成的低通滤波器。

图5示出根据本发明控制装置42的第一实施例。该控制装置42的特征在于，其用于连接输入接口12和中心区域16的输入电路43具有可由控制装置42操纵的第一下拉开关44，其控制输入接口12到高电位的连接，且其特征还在于，输入电路43具有可由控制装置42控制的第二开关46，其控制输入接口到低电位的连接，且在此可表示为下拉开关46。

在该实施例中以及在下述图6中示出的实施例中，该高电位可为5V，而不是固定在该值。该低电位可为0V，而不是固定在该值。

下拉开关44在设计方案中通过由微计算机24控制的自身数字端口48来控制。该下拉开关46在设计方案中通过自身数字端口50由微计算机24控制。当两个开关44、46中的一个接通，而另一个开关断开时，则进行所述控制。就这点而言，两个开关44和46的控制彼此互补地进行。如果开关44和46实施为彼此互补的CMOS逻辑开关，则该控制的互补性使通过一个以及同一端口来控制两个开关44和46成为可能。那么两个开关44和46中的一个实施为NMOS晶体管，且另一个则实施为PMOS晶体管。

在可选地设计方案中，两个开关44和46实施为互补双极晶体管，即一个为pnp晶体管，且另一个为npn晶体管。同样优选地，下拉开关44与上拉电阻36串联，且下拉开关46和下拉电阻26串联。此外输入电路43的特征在于，其将控制装置42的中心区域16的模拟输入通道20及数字输入通道38与输入接口12连接。

在图5和6示出的实施例中，分别通过由电阻28和电容30组成的低通滤波器来实现这一点。该低通滤波器也用于过滤输入信号，且保护输入通道20和38免受过电压。该低通滤波器在此分别只示出滤波网络的设计方案，凭借该滤波网络输入通道20或38与输入接口12连接。模拟输入通道20和数字输入通道38都具有自身的低通滤波器或自身的滤波网络。

控制装置42的中心区域16的两个通道20和38的电阻28和电容30具有同样的附图标记，表明它们在设计方案中分别具有相同的阻抗。在可选的设计方案中，数字输入通道38的滤波网络的组件也可具有与模拟输入通道20的滤波网络组件不同的阻抗值。

因此，施加到输入接口12的输入信号取决于其是否由模拟传感器10或PWM传感器34产生，紧贴到具有ADC转换器的模拟输入通道20上且紧贴到数字输入通道38上。对于这种模拟传感器10连接到输入接口12的情况，上拉开关44开启，且下拉开关46闭合，从而输入电路43的输入阻抗适配于模拟传感器10的信号。如果与此相对，PWM传感器34连接到输入接口12上，则上拉开关44闭合且同时下拉开关46开启，从而输入电路43的输入阻抗适配于PWM传感器34的信号。

那么，连接到输入接口12的传感器的信号既施加到模拟输入通道20上，也施加到数字输入通道38上。然后从这些施加到两个输入通道20、38上的信号中，微计算机24要么仅处理输入通道20的信号，要么仅处理输入通道38的信号。其处理哪些信息取决于其是否闭合上拉开关44或下拉开关46。凭借闭合下拉开关46，微计算机24也选择存储的、适于处理模拟传感器10的信号的软件结构。相反地，微计算机24凭借闭合上拉开关44来选择存储的适于处理PWM传感器34的信号的软件结构。

在图5所示的实施例中，上拉开关44和下拉开关46都是输入电路43的组件。

图6示出了其他实施例，其中将在数字端口中本来就存在的高侧开关和低侧开关当作上拉开关44和下拉开关46来用。该设计方案特征在于，输入电路43不再必须具有单独的上拉开关和下拉开关，这减少了必需组件的数量，以及因此同样减少了输入电路的需求面积，以及减少了用于实现输入电路所花费的成本。其他的优点在于，图6中的实施例通过唯一的电阻51来代替图5中实施例的两个电阻26和36，该唯一的电阻位于输入接口12和中心抽头52之间，此中心抽头在两个串联的开关44和46之间闭合。

在图6和7中所示的实施例中，示出了在输入接口12和位于微计算机24中的电路拓扑学之间的、可通过电路信号配置的控制装置42的通用传感输入端的各自的设计方案，该通用传感输入端原则上可凭借唯一的输入电路43评估模拟信号和PWm信号，且其直到在机动车中安装控制装置42之时或之后的时间点才配置为适应于各自连接的传感器类型。在此将配置理解为，通用传感器输入端的输入阻抗的适配以及用于评估传感器信号所需的且适应于各自传感器类型的软件结构的选择和激活。

可例如通过末尾编程亦或通过由控制装置42自己实施的连接的传感器类型的自动检测，在用于连接的传感器的后继运作所需的零点编程的范围内产生该配置。将零点编程理解为，控制装置42在机动车确定的状态中检测传感信号的值且存储为参考值，例如作为零点。

在本发明方法方面的优选设计方案中，零点编程设置在步骤序列之前，凭借该步骤序列分析邻近的传感信号，且凭借该传感信号推断出在各自的机动车类型中安装的传感器类型或安装的传感器的数量和类型，从而使从那到得到的信息用于评估连接的传感器。

图7示出了作为该方法的实施例的流程图。在步骤54中步骤序列开始，其中该开始特别地在末尾(即在控制装置的安装和传感器的连接之后)在控制装置42的输入接口12上进行。在设计方案中，在步骤54中连同该开始将下拉开关46闭合且上拉开关44开启。因此控制装置42的输入电路43的输入阻抗适应于模拟传感器10，如结合图5和6说明的一样。

在步骤56中微计算机24接着检测，是否有恒定直流电压U施加在其输入接口12上，该电压值位于允许的范围Uu＜U＜Uo内。允许范围的下边界Uu例如为2V，允许范围的上边界Uo例如为3V。如果在步骤56中识别为可信的直流电压，即位于上述允许范围内的直流电压U，则肯定在步骤56中的询问且该程序在步骤58中分支。

在步骤58中存储，传感器10连接到输入接口12。此外在步骤58中为此选择合适的软件结构，用来随后评估模拟传感器10的传感信号。为了实现这样的选择，优选在控制装置42中存储全部软件结构，其为了评估电位适应于待连接的传感器的输入接口12。

如果与此相反，在步骤56中否定询问，则这意味着，根本没有传感器连接到输入接口12，或PWM传感器34连接到输入接口12。为了区分这两种情况，在随后的步骤60中通过开启下拉开关46来使关闭下拉电流通路失效，且通过闭合上拉开关44来激活上拉电流通路。由此，输入电路43的输入阻抗适应于PWM传感器。

也可在步骤序列54、56、58之前实施步骤序列60、62、64。是否首先检测，PWM传感器是否连接，或模拟传感器是否连接，并不重要。

接着在步骤62中复查，在输入接口12上是否存在具有对于PWM传感器34可信的频率的信号。这在设计方案中通过以下方式实现，即比较邻近于输入接口12的、具有频率下限fu以及具有频率上限fo的信号的频率。如果确定的频率位于由频率界限fu和fo限定的区间，则肯定在步骤62中的询问且程序在步骤64分支。

在步骤64中存储，PWM传感器34连接到输入接口12，以及为评估这样的PWM传感器34的信号而选择合适的软件结构，用于随后运行由该传感器类型和控制装置42组成的组合。

如果与此相反，否定在步骤62中的询问，则程序在步骤66中分支，在该步骤中存储错误信息和/或用信号通知操作者。存储的或显示的错误信息表明，没有有效的传感器10或34连接到输入接口12。

对于通常情况，控制装置42具有多个可配置的输入端，为每个可配置的传感器输入端执行自动检测方法，参考图7已说明了一个构造方案。如果在输入端既没有发现模拟传感器10，也没有发现PWM传感器34，则使相应的输入端失效，且在评估信号时在控制装置之后的运转中不再考虑。

如果单独的机动车对于确定的功能(例如照明宽度调节)仅需要两个传感器，但用于该功能的控制装置提供了三个输入端，从而满足其他的机动车类型，则例如可出现该情况。在优选的设计方案中，发现的配置(在此指具有两个传感器配置)用信号通知操作者。因此在末尾发现传感器的错误和/或连接的传感器的数量。

根据本发明的控制装置的特征特别在于，其设置为施行在此介绍的方法和/或其设计方案中的一个，其中将施行理解为方法流程的控制。

Claims (10)

1.控制装置(42)，用于配备在机动车中且具有至少一个输入端，此输入端包括输入接口(12)、至少两个输入通道(20，38)以及输入电路(43)，且配置为通过输入接口(12)接收传感器(10，34)的信号且通过输入电路(43)供给到输入端的输入通道(20，38)中，其中输入接口(12)通过电阻连接到特定电位上，其特征在于，输入电路(43)具有可由控制装置(42)操纵的上拉开关(42)以及可由控制装置(42)驱动的第二下拉开关(46)，该上拉开关控制输入接口(12)到高电位的连接，该下拉开关控制输入接口(12)到低电位的连接。

2.根据权利要求1的控制装置(42)，其特征在于，控制装置(42)配置为，可通过由微计算机(24)控制的自身的数字端口(48)来控制上拉开关(44)，且可通过微计算机(24)的自身的数字端口(50)来控制下拉开关(46)。

3.根据权利要求2的控制装置(42)，其特征在于，控制装置(42)配置为，当两个开关(44，46)中的一个闭合时，总是开启另一个开关。

4.根据权利要求1的控制装置(42)，其特征在于，两个开关(44)和(46)是互补场效应晶体管或互补双极性晶体管，且控制装置(42)设置为通过一个以及同一端口来控制两个开关。

5.根据上述任一项权利要求的控制装置(42)，其特征在于，上拉开关(44)与下拉电阻(36)串联，且下拉开关(46)与下拉电阻(26)串联。

6.根据上述任一项权利要求的控制装置(42)，其特征在于，输入电路(43)使控制装置(42)中心区域(16)的模拟输入通道(20)及数字输入通道(38)与输入接口(12)连接。

7.根据上述任一项权利要求的控制装置(24)，其特征在于，上拉开关(44)和下拉开关(46)通过在数字端口中本来就存在的高侧开关和低侧开关来实现。

8.一种使控制装置(42)适配于连接到该控制装置(42)的传感器(10，34)的方法，其中控制装置(42)为应用在汽车中配置为具有至少一个输入端，此输入端包括输入接口(12)、至少两个输入通道(20，38)以及输入电路(43)，且配置为通过输入接口(12)接收传感器(10，34)的信号，且通过输入电路(43)供给到输入端的输入通道(20，38)中，其中该适配包括通过电阻产生的输入接口(12)到特定电位的连接的步骤，其特征在于，通过电阻产生的输入接口(12)的连接通过可由控制装置(42)操纵的第一上拉开关(44)实现，该上拉开关控制输入接口(12)到高电位的连接，或该连接通过可由控制装置(42)操纵的第二下拉开关(46)实现，该下拉开关控制输入接口(12)到低电位的连接。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，下拉开关(46)闭合，且上拉开关(44)开启，且检测在输入通道(20)上是否有恒定直流电压U，其值位于允许的范围Uu＜U＜Uo内，且接着如果是模拟传感器(10)连接到输入接口(12)的情况，则存储，并为之后评估模拟传感器(10)的传感信号选择合适的软件结构。

10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，通过开启下拉开关(46)来使下拉电流通路失效，且通过闭合上拉开关(44)来激活上拉电流通路，并且检测在输入接口(12)是否在输入接口(12)上施加具有对于PWM传感器(34)可信的频率的信号，并且接着如果是这种情况，则存储PWM传感器(34)连接到输入接口(12)，并且为评估这样的PWM传感器(34)的信号而选择合适的软件结构，用来随后运转由该传感器类型和控制装置(42)组成的组合。

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