CN103733028B - 用于检测运行参数的传感器模块、用于监视传感器模块的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种传感器模块，其设置用于检测机动车的运行参数。所述传感器模块包括：设置用于输出传感器信号的传感器元件；与所述传感器元件连接的A/D转换器；与所述A/D转换器连接的信号传输单元，其设置用于传输由所述A/D转换器转换的传感器信号；供电信号抽头，在所述供电信号抽头上施加未经转换的供电信号，其反映所述传感器模块的供电电压或供电电流。根据本发明，所述A/D转换器的输入端与所述供电信号抽头连接。本发明还涉及一种用于监视传感器模块的方法，所述传感器模块检测机动车的运行参数。所述传感器模块的传感器元件输出传感器信号，所述传感器信号由A/D转换器转换并且作为经转换的传感器信号由信号传输单元传输。根据本发明，反映所述传感器模块的供电电压或供电电流的未经转换的供电信号由所述A/D转换器转换为经转换的供电信号，所述A/D转换器转换所述传感器信号。
Description
背景技术
已知尤其在机动车领域中使用各种类型的传感器模块，以便检测不同的运行参数，例如压力传感器、位置传感器、空气质量传感器、距离传感器、亮度传感器等等。传感器模块将待检测的物理参量、即涉及的运行参数转换为电信号，所述电信号为了进一步处理被输送给中央的或远程的数据处理设备。
特别地，使用有源的传感器模块，其需要电流供给，例如以便检测运行参数或者以便直接在传感器模块处预处理传感器信号，以便能够实现无干扰传输。为此需要的供电电压通过供电线路在机动车中传输，所述供电线路例如由于腐蚀的或未完全接合的插接接触部可能具有大电阻。然而，如果以过小的电压向有源的传感器模块供电，则由传感器模块输出的信号是错误的或不可靠的。
已知识别供电电压的低电压状态和过电压状态的传感器模块。如果电压供给低于或超过一个固定的、预给定的电压阈值，则由传感器模块识别所述状态。传感器模块则舍弃传感器信号至数据处理设备的传输。替代地，传感器模块可以发送错误信号(替代测量信号)。是否存在低电压或过电压的判定由于传感器中的预给定的阈值发生并且要求显著的电路开销。以下给出了这样的传感器模块的示例。
文献DE 41 05 283 A1描述了一种具有压力传感器的流量测量设备，所述压力传感器连接到计算单元上。此外，低电压识别电路连接到所述计算单元上。如果检测到电压陷落，则计算单元立即存储所有重要的数据。相应地，立即直接分析处理供电电压并且立即直接在传感器模块中采取保护措施。这要求传感器模块中的复杂的电路部件，以便分析处理供电电压并且采取保护措施。此外，必须在传感器模块中存在能够实现安全存储的元件。这要求高容量的蓄能器，其在数据存储期间确保能量供给。
用于电压分析处理和用于数据存储的复杂的电路元件以及蓄能器要求复杂的电路元件并且产生相当大的空间需求。因为尤其在机动车技术中较少空间可供用于传感器并且附加的电路元件导致实质上的电路开销，所以本发明的任务在于，相对于现有技术减小空间需求并且可靠地识别传感器模块中的电压降。
发明内容
所述任务通过根据本发明的传感器模块、根据本发明方法以及根据本发明的组合信号解决。
本发明能够实现传感器模块的供电电压的非常可靠、精确且易于实现的监视。特别地，为了实施本发明，不需要机动车中的重要硬件变化，其中特别有利的效果是：不必改变布线。此外，可以继续使用中央的处理组件，它们通过导线与各个传感器连接，以便附加地提供供电电压监视的功能。根据本发明的传感器模块不要求特别的电路开销并且尤其不要求为了电压监视装置的运行在传感器模块中必需的蓄能器。在本发明的实现中可以基本上保留现有的硬件方案，如其在机动车领域中通常的那样。特别地，可以基本上继续使用已经存在的机动车装置的大量组件，无须进行对硬件的显著改变。
根据本发明，在信号预处理时，尤其在模拟/数字转换时以及在信号传输时，除反映待检测的运行参数的传感器信号以外也与所述传感器信号并行地处理供电信号，其中所述供电信号反映供电电压或供电电流。因此与供电信号相同地处理传感器信号，其方式尤其是，在传感器模块中立即将两者从模拟形式转换为数字形式并且共同由信号传输单元传输。信号传输单元通过连接线路传输组合信号，所述组合信号反映供电信号以及传感器信号，所述连接线路将组合信号传输给中央的或远程的数据处理设备。如果在供电信号中出现低电压，则反映供电信号的相关信号在所传输的组合信号的范畴内通过线路传输。获得组合信号的数据处理单元可以因此不仅分析处理传感器信号的内容而且也分析处理传感器信号的可靠性，其方式是，考虑供电信号。如果供电信号反映位于正常范围内的供电状态，则可以认为传感器信号为正确的传感器信号。如果供电信号反映位于正常范围以外的供电状态，则可以认为所属的传感器信号不可靠。同时可以在后一种情形中给出警告信号，所述警告信号反映位于标准以外的供电状态。特别地，供电电压的水平和/或供电电流的水平表示供电状态。
本发明涉及一种传感器模块，其设置用于检测机动车的运行参数。所述传感器模块包括设置用于输出传感器信号的传感器元件。所述传感器元件将反映运行参数的物理参量转换为传感器信号，所述传感器信号作为电信号存在。
作为传感器元件尤其使用压力传感器，其基于应变片或包括压力传感器元件，其电阻或下降的电压取决于作用到其上的机械应力或者压力。此外，传感器元件可以包括电磁位置传感器或磁位置传感器，例如基于霍尔效应的位置传感器或者光扫描位置传感器。此外，传感器模块可以是空气质量传感器，其例如借助于超声检测空气质量流。传感器元件可以是无源的传感器元件或有源的传感器元件，在所述传感器元件上在运行范畴内施加电压，例如以便检测电阻。传感器模块尤其是设置用于检测机动车的内燃机控制器的运行参数的传感器模块，或者可以是检测诸如温度、与障碍物的距离、湿度、降水的参量或诸如视频图像的复杂参量的传感器模块。传感器元件尤其设置用于输出模拟传感器信号，所述模拟传感器信号反映所检测的运行参数和例如这些运行参数之一。
根据本发明的传感器模块还包括模拟/数字转换器——以下称为A/D转换器，其与所述传感器元件连接。特别地，传感器元件的输出端与A/D转换器连接。传感器元件可以直接与A/D转换器连接或者可以通过其他数据传输组件——例如复用器连接。因此，传感器元件与A/D转换器之间的连接可以是直接连接或间接连接。
传感器模块还包括与A/D转换器连接的信号传输单元。在此，所述连接也可以是直接的或间接的；特别地，A/D转换器的输出端可以直接与信号传输单元、尤其与其输入端连接。替代地，所述输出端可以通过另一数据传输组件——例如通过一个复用器与信号传输单元连接。信号传输单元设置用于传输由A/D转换器转换的信号。
传感器模块还包括供电信号抽头，在所述供电信号抽头上施加未经转换的供电信号，其反映传感器模块的供电电压或供电电流。未经转换的供电信号可以直接反映供电电压的或供电电流的电平或者与其直接关联的参量，例如在传感器模块的电流供给装置内使用的控制信号的占空比或频率或脉宽。因此，供电信号可以借助于振幅或借助于其他信号参量——例如频率、占空比或脉宽来反映供电电流或供电电压。
根据本发明，A/D转换器的输入端与供电信号抽头连接。在此，A/D转换器的输入端也可以直接与供电信号抽头连接或者通过其他信号传输组件——例如复用器与供电信号抽头连接。因此，所述连接可以是直接的或间接的。也如传感器元件与A/D转换器之间的连接或A/D转换器与信号传输单元之间的连接那样，A/D转换器的输入端与供电信号抽头之间的连接可以通过信号预处理组件——如放大器、阻抗变换器或分压器连接。A/D转换器(其输入端与供电信号抽头通过这种方式直接地或间接地连接)是也连接传感器元件的同一A/D转换器。在此，A/D转换器的输入端(其与供电信号抽头连接)也可以(间接地)与传感器元件连接，例如通过复用器，或者同一A/D转换器具有多个输入端，其中一个输入端与供电信号抽头连接而另一个输入端与传感器元件连接，例如通过直接的或间接的连接，例如通过A/D转换器的输入级内的复用器。此外，A/D转换器可以构造为多通道A/D转换器，其中一个通道与供电信号抽头连接而另一个通道与传感器元件连接。
信号传输单元可以设置用于传输由A/D转换器转换的供电信号。经转换的供电信号反映传感器模块的供电电压或供电电流。特别地，经转换的供电信号反映传感器模块的供电状态。经转换的供电信号尤其以数字形式存在。经转换的供电信号以数字形式反映未经转换的供电信号，所述未经转换的供电信号尤其以模拟形式存在或者由传感器元件输出。经转换的供电信号和未经转换的供电信号的区别基本上仅仅在于其形式，其中未经转换的供电信号模拟地存在而经转换的供电信号数字地存在。因此，作为供电信号在没有进一步具体说明的情况下表示未经转换的供电信号以及经转换的供电信号。信号传输单元具有输出端，在所述输出端上通过相同的电接触部不仅输出供电信号而且输出传感器信号，其中供电信号和传感器信号被组合为一个单个的传输信号。因此，传输信号也称为组合信号。接触部尤其单极的，其中组合信号相对于接地存在于一个信号接触部上，或者所述接触部是双极的、具有两个信号接触部，以便连接到双线线路上，所述双线线路优选对称地传输组合信号，或者所述接触部是三极的，其中组合信号相对于接地存在并且还设有接触部的两个供电接触部，或者所述接触部是四极的，其中组合信号差分地在两个信号接触部之间传输并且存在一个接地接触部和一个供电接触部。
为了组合供电信号和传感器信号(两者以经转换的形式)，设有一个复用器。所述复用器可以连接在A/D转换器前面并且以未经转换的形式复用供电信号和传感器信号，即通过复用进行组合。所产生的信号由复用器转发给A/D转换器。所述A/D转换器转发如此转换的信号，以传输给信号传输单元。此外，复用器可以设置在A/D转换器的输入级中，从而产生多个通道。同样地，复用器可以连接在A/D转换器后面，以便通过复用来组合经转换的传感器信号和经转换的供电信号。在后一种情形中，A/D转换器具有多个通道，其中每一个通道分配有一个特定的信号、即供电信号或传感器信号。
以下描述前述不同拓扑的优选实施方式。
根据本发明，复用器可以连接在A/D转换器前面或者形成A/D转换器的输入接口的一部分。复用器具有至少两个输入端。这些输入端中的一个与传感器元件连接而这些输入端中的另一个与供电信号抽头连接。复用器优选是时间复用器。
此外可以提出，信号传输单元具有一个复用器。在此，所述复用器的一个输入端与A/D转换器的一个输出端连接。A/D转换器的所述输出端分配给由A/D转换器转换的经转换的供电信号。复用器的另一个输入端与A/D转换器的一个输出端连接。A/D转换器的后述的输出端分配给传感器信号。
此外，A/D转换器可以是多通道A/D转换器，其具有多个转换器元件。这些转换器元件中的一个的输入端与传感器元件连接并且这些转换器元件中的另一个的输入端与供电信号抽头连接。在所述配置中，优选在所述多通道A/D转换器后面连接一个复用器。所述复用器尤其可以是信号传输单元的输入级的一部分。在后述的配置中，并行地在所述多通道A/D转换器的转换器元件中单独地转换传感器信号和供电信号，其中借助于复用器来组合经转换的供电信号与经转换的传感器信号，所述复用器连接在A/D转换器后面。
未经转换的供电信号反映传感器模块的供电状态，尤其传感器元件的、A/D转换器的、信号传输单元的和/或传感器模块的其他组件——例如复用器的供电状态。供电信号例如根据直接存在于传感器模块上或传感器模块内的供电电压或供电电流反映供电状态。如果因此例如在供电导线中出现电压降，则供电信号反映传感器模块或其组件的实际供电状态而不是在一个远程的点处施加到供电线路上的电压。存在多种可能性来借助于供电信号检测供电状态，其中供电信号施加在传感器模块的供电信号抽头上。供电信号抽头可以是一个单个接触部或者其可以是引导供电信号的线路的分接部或分支，例如施加有供电信号的印制导线的分接部或分支。
因此，根据本发明提出，供电信号抽头设在传感器模块的供电电压轨上，供电电压施加在所述供电电压轨上。传感器模块的其他组件、尤其是传感器元件、A/D转换器和/或信号传输单元由所述供电电压供电。在一种替代方案中，供电信号抽头可以设在分压器上，所述分压器连接到供电电压轨上。在此，分压器的外部连接端连接到供电电压轨或者连接到传感器模块的供电的接地上并且分压器的中间抽头提供供电信号抽头。在前述示例中，电平或者振幅水平反映供电状态。
另一种可能性是，供电信号抽头设在分流电阻上，所述分流电阻位于传感器模块的电流供给装置中。特别地，分流电阻串联地连接在传感器模块的供电输入端与传感器模块的各个组件的供电输入端之间。流过分流电阻的供电电流产生正比于供电电流的电压。因此，分流电阻上的抽头提供所属的电位，其与供电电流成正比。供电信号抽头在分流电阻的存在电位的点上与分流电阻连接。在此，电平或者振幅水平也反映供电状态。替代分流电阻，也可以使用其他元件来进行电流检测，例如霍尔传感器。
另一种可能性是，供电信号抽头设在内部控制信号线路上，所述内部控制信号线路设置在电压转换器中或电压调节器中。所述电压转换器或者所述电压调节器位于传感器模块的电流供给装置中。为了保持电压恒定或者提供确定的电压水平，设置在传感器模块上或传感器模块中并且尤其设置其电流供给装置中的电压转换器或者电压调节器是合适的。与供电信号抽头连接的内部控制信号线路例如是电压转换器的或电压调节器的末级的输入线路。其电平反映电压状态。此外，内部控制信号线路可以是断路器控制线路，其传送具有占空比的控制信号。借助于占空比在电压转换器中使输入电压断路，其中占空比的高度确定输出电压的高度，所述输出电压被作为供电电压输出。因此，这样的控制信号线路提供具有占空比的信号，所述信号直接反映输出电压。如果电压转换器的输入电压过小，则占空比具有标准范围以外的值。因此，供电信号抽头提供供电信号，其占空比反映传感器模块的供电状态。替代占空比，频率或脉冲持续时间也可以反映供电状态，其中在电压转换器中设有断路器，根据所述频率或脉冲持续时间(或者也根据前述的占空比)控制所述断路器。在此，控制信号线路的信号和尤其信号的占空比、频率或脉冲持续时间反映供电状态。通常供电信号表示供电状态并且尤其反映是否在标准运行范围内以电压或者电流向传感器模块的组件供电。
在设置在内部控制信号线路上的供电信号抽头的情形中，所述内部控制信号线路在电压转换器中控制断路器，供电信号是二进制信号并且无须借助于A/D转换器转换。在这种情形中，A/D转换器(其输入端与供电信号抽头连接)例如相应于电压跟随器或者阻抗转换器或者运算放大器，其改变或匹配控制信号线路上的供电信号的信号电平和/或转换阻抗。例如在这种情形中，A/D转换器可以是逻辑门电路，例如非门，以便将模拟的供电信号抽头转换为经转换的供电信号，其电平通过门电路限定。
本发明还可以借助于一种用于监视传感器模块的方法实现。本发明因此还提供一种用于监视传感器模块的方法，所述传感器模块检测机动车的运行参数。在此，传感器模块的传感器元件输出传感器信号。由传感器元件输出的传感器信号由A/D转换器转换并且作为经转换的传感器信号由信号传输单元传输。根据本发明，反映传感器模块的供电电压或供电电流的未经转换的供电信号由A/D转换器转换为经转换的供电信号，所述A/D转换器也转换传感器信号。因此，A/D转换器转换传感器信号以及供电信号。在此，传感器模块、传感器元件、A/D转换器和信号传输单元相应于前面在传感器模块的范畴内限定的组件，它们具有相同的名称。
如果A/D转换器实施为多通道A/D转换器，则A/D转换器可以同时转换传感器信号和供电信号。替代地，A/D转换器可以依次转换供电信号和传感器信号，其中时间复用器在通过A/D转换器转换之前借助于时间复用将传感器信号和供电信号进行组合。此外，传感器信号和供电信号可以在通过A/D转换器转换之后借助于复用、特别是时间复用由复用器组合。
根据本发明的方法的一种实施方式，传输经转换的传感器信号的信号传输单元还传输经转换的供电信号。在此，信号传输单元传输组合信号，所述组合信号包括由经转换的传感器信号和经转换的供电信号构成的组合。所述组合尤其通过复用、优选时间复用提供。
如上借助根据本发明的传感器模块阐明的，经转换的传感器信号与经转换的供电信号的组合可以通过不同的方式实现。可以借助于复用将经转换的传感器信号和经转换的供电信号组合为一个组合信号。在此，信号传输单元传输所述组合信号。此外，可以借助于复用将由传感器元件输出的传感器信号和未经转换的供电信号组合成一个组合信号，所述组合信号在通过A/D转换器的转换之后由信号传输单元传输。此外，信号传输单元可以提供至少两个用于传输的逻辑通道。在此，经转换的传感器信号分配给用于传输的逻辑通道中的一个，而经转换的供电信号分配给用于传输的逻辑通道中的另一个。两个逻辑通道被组合为一个组合信号并且传输。例如可以通过一个数据报文或数据分组中的不同比特位到达两个逻辑通道，其中第一比特位区段分配给第一逻辑通道而第二比特位区段分配给第二逻辑通道。两个比特位区段可以被组合为一个被传输的比特字。此外，不同的通道可以通过不同的数据分组提供，其中第一组数据分组分配给第一通道而第二组数据分组分配给第二通道，其中交替地传输不同逻辑通道的数据分组。此外，同一个数据分组包括属于两个逻辑通道的信息。数据分组此外包括头，在所述头中例如说明了目标地址。此外，数据分组和/或以上所述的比特字还包括关于逻辑通道的优先级的信息。逻辑通道尤其可以通过时间复用或通过其他复用方式提供。逻辑通道还可以(如已经示例性提及的那样)通过不同的比特区段、通过不同的数据分组或通过数据分组中的不同的比特区段提供。
作为另一可能性，转换未经转换的供电信号的A/D转换器可以是多通道A/D转换器。未经转换的供电信号由所述多通道A/D转换器的一个通道转换。传感器信号由所述多通道A/D转换器的另一个通道转换。借助于复用将所述多通道A/D转换器的通道的输出组合为一个组合信号。所述组合信号由信号传输单元传输。特别地，将组合信号传输给机动车的中央的数据处理设备或者传输给机动车的远程的数据处理设备。示例性地，通过单芯线路或双芯线路传输组合信号。传输优选是串行传输。传输尤其可以是分组交换的或可以包括多重访问方法。
根据本发明的方法的另一实施方式，信号传输单元相比于经转换的供电信号以更高的优先级、以更高的数据传输率、以更高的分辨率或以更高的更新率或重复率传输经转换的传感器信号。在此，在组合信号内给信息区段分配比通过相同的组合信号传输的经转换的供电信号更高的优先级、更高的数据传输率、更高的分辨率或更高的更新率。
未经转换的供电信号可以是正比于或等于传感器模块的供电电压的电压电平。特别地，未经转换的供电信号可以是通过来自供电电压的分压获得的电压电平。此外，未经转换的供电信号可以是根据传感器模块的电流供给装置内的分流电阻正比于传感器模块的供电电流的电压。因此，未经转换的供电信号可以是在传感器模块的供电电流所流过的分流电阻中下降的电压。
另一种可能性在于，未经转换的供电信号是电压转换器或电压调节器内的内部控制信号。借助于电压调节器或者电压转换器向传感器模块或其组件供电。根据内部控制信号来调节电压转换器或电压调节器的输出电压。所述内部控制信号相应于以下内部控制信号：其在以上根据电压转换器或者电压调节器阐明。供电信号尤其可以是末级的控制信号或反映脉冲持续时间、频率或用于控制电压调节器的断路器的占空比。
例如可以在电压调节器或电压转换器的一个相应连接端上、例如在一个控制连接端上截取这样的内部控制信号。
本发明还可以借助于一种组合信号实现。这样的组合信号组合至少一个传感器信号和一个供电信号。所述至少一个传感器信号反映机动车的至少一个运行参数，其中所述至少一个运行参数由机动车的至少一个传感器模块检测。所述供电信号反映供电电压或供电电流，所述供电电流位于所述至少一个传感器模块上。所述组合信号交替地或在并行的逻辑通道上反映传感器信号和供电信号。
在此，组合信号可以在相应的不同时隙处反映传感器信号和供电信号。不同的时隙可以视为并行的逻辑通道。时隙可以是同步的或异步的时间复用方法的序列，从而通过时间复用来提供组合并且由时间复用方法提供时隙。此外，组合信号可以在重复发送的数据分组中组合传感器信号和供电信号。每一个数据分组的一个区段反映传感器信号，并且相同的数据分组的另一个区段反映供电信号。另一种替代方案在于，组合信号包括不同类型的数据分组，其中第一类型反映传感器信号而第二类型反映供电信号。传感器信号和供电信号由此个体地分配给不同的分组。如果组合信号包括数据分组，则所述数据分组还可以具有关于优先级的信息，其中反映传感器信号的数据区段或数据分组分配有更高的优先级。此外，组合信号可以比供电信号以更高的数据传输率或更高的分辨率反映传感器信号。特别地，组合信号可以具有反映传感器信号的多个区段，其中这些区段比反映供电信号或分配给供电信号的区段以更高的更新率或重复率在组合信号中出现。
组合信号优选为串行信号。特别地，组合信号是具有唯一电平的单个信号，所述电平的时间走向反映组合信号的内容。通过这种方式，组合信号适于通过单线线路或通过(对称的)双线线路传输。通过这种方式，组合信号适于通过现有的布线技术传输，其中已经提供了用于传输传感器信号的仅仅一个单个线路，其中根据本发明组合信号和(因此)供电信号通过所述线路传输。
根据本发明的一个方面，组合信号作为供电信号的经低通滤波版本反映供电信号。由此可以滤除例如由于缓冲而不具有不利影响的短电压降并且不对其进行进一步处理。同样地，传感器信号作为其低通滤波形式存在于组合信号中。
通过相应的方式，根据本发明的传感器组件具有低通滤波器，其位于在A/D转换器与供电信号抽头之间。这样的低通滤波器优选为模拟的低通滤波器。此外，传感器模块可以具有位于A/D转换器与信号传输单元之间的低通滤波器。后一种这样的低通滤波器优选为数字的低通滤波器。此外，在信号传输单元的输入级中设有优选数字的低通滤波器。此外可能的是，在传感器元件与A/D转换器之间或者在A/D转换器与信号传输单元之间存在低通滤波器。
在另一种相应的实施方式中，根据本发明的方法提出，未经转换的供电信号在其被输送给A/D转换器之前被低通滤波，或者可以提出，信号传输单元传输在A/D转换器输出的、经转换的供电信号之前，所述供电信号被低通滤波。通过相同的方式，传感器信号可以在通过A/D转换器的转换之前或者在通过A/D转换器的转换之后被低通滤波。
附图说明
图1示出根据本发明的传感器模块的第一实施方式；
图2示出根据本发明的传感器模块的第二实施方式；
图3示出根据本发明的传感器模块的第三实施方式。
具体实施方式
图1示出根据本发明的传感器模块的第一实施方式，所述传感器模块具有传感器元件10，所述传感器元件10具有输出端12，所述输出端设置用于输出传感器10的传感器信号。传感器10还与供电电压电位V+和M连接并且通过所述供电电压电位被供给电功率。在图1中示出的传感器模块还包括A/D转换器20，其具有两个转换器元件22a、22b。A/D转换器20因此实施为多通道，其中第一通道通过转换器元件22a提供，而另一通道通过转换器元件22b提供。第一通道、即转换器元件22a与传感器元件10的输出端12连接，而转换器元件22b与供电信号抽头30连接。供电信号抽头30相应于欧姆分压器的中间抽头，所述欧姆分压器通过两个串联电阻32、34形成。分压器的电阻32、34串联地设置并且与供电电压电位V+和M连接。在分压器的中间抽头上施加的电位反映供电电压，其根据电阻32和34彼此的比例而减小。
如传感器10那样，A/D转换器20与供电电压电位V+和M连接。转换器元件22a和22b因此由供电电压电位V+和M供电。
图1的传感器模块还包括复用器40，其对于转换器元件22a和22b中的每一个分别具有一个输入端。A/D转换器20的每一个通道或者每一个转换器元件22a、22b设有一个输出端24a、24b，所述输出端与复用器40的所属的输入端连接。复用器40借助于复用来组合A/D转换器20的输出端24a、24b的电平并且在复用器的输出端42上输出最终的组合信号。用于转换未经转换的供电信号的转换器元件22b或者分配给供电信号的通道相比于另一个转换器元件22a或者另一个通道具有更小的时间分辨率或涉及数值的分辨率。在特定的实施方式中，转换器元件22b可以由比较器或逻辑门电路提供，由此仅仅提供经转换的供电信号的两个不同的输出电平。供电信号的转换器元件在这种情形中具有仅仅两级的分辨率，其中供电信号的转换器元件优选具有多于两级的分辨率，例如2N级，N＝4、6、8或更大。
传感器模块还包括信号传输单元50，其输入端与复用器40的输出端42连接。所述传输单元提供物理输入/输出接口52，在所述输入/输出接口上可连接有线路。箭头60示例性地说明以下传输路径：借助于所述传输路径信号传输单元50通过输入/输出接口52传输信号，例如传输给中央的和/或远程的数据处理设备。输入/输出接口52优选包括插接接触部并且尤其是串行接口。信号传输单元50的通过箭头60表示的传输通到中央的数据处理单元，其尤其实施为机动车的车载计算机，传感器模块位于所述机动车中。供电电压电位M和V+与机动车的车载电网连接，从而传感器模块可以由车载电网供电。
在图1的实施方式中使用两个分离的通道来处理传感器信号和供电信号，其中连接在A/D转换器20后面的复用器40借助于复用并且尤其借助于时间复用来组合两个经转换的信号。替代借助于时间复用的组合，复用器也可以通过其他方式提供两个或更多个逻辑通道，这些逻辑通道通过输出接口52的共同的物理通道由信号传输单元50并行传输。所述逻辑通道通过多重访问方法提供并且尤其通过时间复用、频率复用或编码复用提供。
在图2中示出的传感器模块的根据本发明的第二实施方式包括传感器110，其具有输出端112，其中传感器模块110由供电电位V+和M供电。传感器元件110的输出端112与复用器140的一个输入端连接。复用器140的另一个输入端与供电信号抽头130连接。供电信号抽头130如在图1中那样由分压器的中间抽头提供。所述分压器由串联连接的电阻132和134形成，其中分压器具有外部连接端，其与供电电压电位M和V+连接。复用器140同样通过相应的连接由供电电压电位V+和M供电。复用器140因此具有供电输入端144、146，它们与供电电压电位M和V+连接。复用器140具有输出端142，其与A/D转换器120的输入端连接。复用器140的输出端142与A/D转换器120的输入端连接。复用器140的输出端142提供一个组合信号，所述组合信号通过未经转换的传感器信号和未经转换的供电信号借助于复用产生。A/D转换器120转换以模拟形式存在的组合信号并且在A/D转换器120的输出端124上输出所述组合信号。所述输出端与信号传输单元150的输入端连接，所述信号传输单元具有输出接口152。信号传输单元150设置用于传输组合信号，其中通过箭头160示出相应的传输。不仅A/D转换器120而且信号传输单元150是供电模块的一部分并且由供电电压电位M和V+供给电功率。
在图2中示出的实施方式提出，复用器140连接在A/D转换器120前面。由此A/D转换器120已经获得一个组合信号，所述组合信号由未经转换(并且因此模拟的)传感器信号和供电信号的组合组成。
图3示出根据本发明的传感器模块的第三实施方式，所述传感器模块具有传感器元件210、连接在所述传感器元件210后面的复用器240以及具有连接在复用器240后面的A/D转换器220。在图3中示出的实施方式还包括连接在A/D转换器220后面的信号传输单元250。所述配置相应于在图2中示出的配置。在图3中示出的实施方式与在图2中示出的实施方式在传感器模块的组件的供电方面以及在供电信号抽头方面不同。在此，在图3中示出的实施方式提出，复用器240具有一个第一输入端以及一个第二输入端，所述第一输入端与传感器元件210的输出端212连接，所述第二输入端与供电信号抽头230连接。相比于在图2中示出的实施方式，供电信号抽头230与电压调节器270连接。所述电压调节器270包括一个电压输入端以及一个控制输入端，所述电压输入端与供电电压电位V+连接，所述控制输入端与供电电压的接地连接，所述接地相应于电位M。所述电压调节器270还包括一个电压输出端272，所述电压输出端为了供电与传感器模块的组件连接。特别地，电压转换器270的电压输出端272与传感器元件210的、复用器240的、A/D转换器220的和信号传输单元250的供电输入端连接。电压调节器270还包括一个控制信号输出端274，其(间接地)与供电信号抽头230连接。控制输出端274与电压调节器270的内部控制信号线路连接，借助所述内部控制信号线路例如控制电压调节器270的末级，或者所述内部控制信号线路引导电压调节器的调节或控制的信号，借助于其调节电压调节器270的输出端272上的输出电压。
在图3中示出的根据本发明的传感器模块包括低通滤波器280，其连接在供电信号抽头230后面而连接在复用器240前面。特别地，所述低通滤波器280(间接地)连接在A/D转换器220前面。由此滤除不太相关的电压尖峰。
电压调节器270产生供电信号，所述供电信号施加在供电信号抽头230上并且在其输送给复用器240之前通过连接在后面的低通滤波器280低通滤波。复用器240还从传感器元件210的输出端212获得传感器信号。复用器240获得的传感器信号和供电信号通过复用器240组合。经组合的信号输送给A/D转换器220，所述A/D转换器将如此产生的组合信号以数字形式转发给信号传输单元250。信号传输单元250具有输出接口252，借助于所述输出接口以数字形式传输所述组合信号。箭头260说明用于组合信号的传输路径。相对于图1和2的实施方式，在供电信号与传感器信号由复用器240组合之前，由连接在后面的低通滤波器280预处理供电信号抽头230的未经转换的供电信号。
在表示图3的实施方式的替代方案的实施方式中，不提供低通滤波器280，从而供电信号抽头230直接与复用器240的输入端连接。
在表示在图1中示出的实施方式的替代方案的另一实施方式中，复用器40是信号传输单元50的输入级的一部分。由此可以节省复用器与信号传输单元之间的接口。
信号传输单元优选提供串行输出接口，其优选传输比特字，所述比特字反映组合信号。信号传输单元的输出接口此外可以设置用于传输控制信号，所述控制信号用于组合连接的建立和保持。特别地，信号传输单元可以设置用于分组交换地传输组合信号。在此，以分组的形式传输数据，其反映组合信号并且其中存在头信息，例如目标地址和/或传输优先级。传感器信号和供电信号在此可以分配到不同的分组上或者分别组合地在分组中提供。特别地，数据处理单元设置用于根据以下标准之一传输组合信号或者传感器信号和供电信号：LIN(ISO 15765-2)、CAN(ISO 11898)、SENT(SAE J2716)或PSI5。此外，信号传输单元和尤其其输出接口可以根据其他传输协议标准构造。
Claims (9)
1.一种传感器模块，其设置用于检测机动车的运行参数，所述传感器模块包括：设置用于输出传感器信号的传感器元件(10)；与所述传感器元件(10)连接的A/D转换器(20)；与所述A/D转换器(20)连接的信号传输单元(50)，所述信号传输单元设置用于传输由所述A/D转换器(20)转换的传感器信号；供电信号抽头(30)，在所述供电信号抽头上施加未经转换的供电信号，其反映所述传感器模块的供电电压或供电电流，其特征在于，所述A/D转换器(20)的输入端与所述供电信号抽头(30)连接。
2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述信号传输单元(50)设置用于传输由所述A/D转换器(20)转换的供电信号，所述供电信号反映所述传感器模块的供电电压或供电电流。
3.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中，一个复用器(140)连接在所述A/D转换器(20)前面或者形成所述A/D转换器的输入接口的一部分，其中，所述复用器(140)具有至少两个输入端，这些输入端中的一个与所述传感器元件(110)连接而这些输入端中的另一个与所述供电信号抽头(130)连接；或者所述信号传输单元具有复用器或所述复用器(40)连接在所述信号传输单元(50)紧前面，其中，所述复用器(40)的一个输入端(24b)与所述A/D转换器的一个输出端连接，所述输出端分配给由所述A/D转换器(20)转换的供电信号，并且所述复用器的另一个输入端(24a)与所述A/D转换器的一个输出端连接，所述输出端分配给所述传感器信号；或者，其中，所述A/D转换器是多通道A/D转换器，其具有多个转换器元件(22a、22b)并且这些转换器元件中的一个(22a)的输入端与所述传感器元件(10)连接并且这些转换器元件中的另一个(22b)的输入端与所述供电信号抽头(30)连接。
4.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中，所述供电信号抽头设在所述传感器模块的供电电压轨上，所述供电电压施加在所述供电电压轨上，或者，所述供电信号抽头设在分压器(32、34)上，所述分压器连接到所述供电电压轨(V+、M)上，或者，其中，所述供电信号抽头设在分流电阻上，所述分流电阻位于所述传感器模块的电流供给装置中，或者，其中，所述供电信号抽头设在内部控制信号线路(274)上，所述内部控制信号线路设置在位于所述传感器模块的电流供给装置中的电压转换器或电压调节器(270)中。
5.一种用于监视传感器模块的方法，所述传感器模块检测机动车的运行参数，其中，所述传感器模块的传感器元件(10)输出传感器信号，所述传感器信号由A/D转换器(20)转换并且作为经转换的传感器信号由信号传输单元传输，其特征在于，反映所述传感器模块的供电电压或供电电流的未经转换的供电信号由所述A/D转换器(20)转换为经转换的供电信号，所述A/D转换器转换所述传感器信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，传输所述经转换的传感器信号的信号传输单元还传输所述经转换的供电信号。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述经转换的传感器信号和所述经转换的供电信号借助于复用组合为一个组合信号，并且所述信号传输单元传输所述组合信号；或者，其中，由所述传感器元件输出的传感器信号和所述未经转换的供电信号借助于复用组合为一个组合信号，所述组合信号在通过所述A/D转换器(20)的转换之后由所述信号传输单元(50)传输；或者，其中，所述信号传输单元设有至少两个用于传输的逻辑通道，其中，所述经转换的传感器信号分配给所述用于传输的逻辑通道中的一个，而所述经转换的供电信号分配给所述用于传输的逻辑通道中的另一个；或者，其中，转换所述未经转换的供电信号的所述A/D转换器(20)是多通道A/D转换器，并且所述未经转换的供电信号由所述多通道A/D转换器的一个通道转换，其中，所述传感器信号由所述多通道A/D转换器(20)的另一个通道转换，并且所述多通道A/D转换器(20)的通道的输出借助于复用组合为一个组合信号，所述组合信号由所述信号传输单元传输。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述信号传输单元(50)还相比于所述经转换的供电信号以更高的优先级、以更高的数据传输率、以更高的分辨率或以更高的更新率传输所述经转换的传感器信号。
9.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述未经转换的供电信号是正比于或等于所述传感器模块的供电电压的电压电平；或者所述未经转换的供电信号是根据所述传感器模块的电流供给装置内的分流电阻正比于所述传感器模块的供电电流的电压；或者所述未经转换的供电信号是电压转换器或电压调节器(270)内的内部控制信号，借助于所述内部控制信号向所述传感器模块供电，根据所述内部控制信号调节所述电压转换器或电压调节器(270)的输出电压。
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