CN108955730A - 传感器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传感器设备(100)，具有：‑振荡器元件(10)；‑其中，触发信号(S1)能够供应给振荡器元件(10)(200)；‑其中，借助于触发信号(S1)和激活元件(20)能够引发传感器设备(100)的至少一个传感器元件(30、31、32)的激活和停用；‑其中，在所述至少一个传感器元件(30、31、32)激活之后，所述至少一个传感器元件(30、31、32)的至少一个传感器数据能够存储在寄存器(40)中；和‑与寄存器(40)连接的接口装置(60)，借助于该接口装置能够将传感器数据传递到控制设备(200)上。

Description

传感器设备
技术领域
本发明涉及一种传感器设备。本发明还涉及一种用于制造传感器设备的方法。
背景技术
已知的呈转速传感器、加速度传感器、磁力计、组合式传感器(英语，inertialmeasurement unit，IMU)等形式的传感器具有低功率模式，在该低功率模式下，在有规律的间隔下使传感器的几乎所有部件“进入睡眠”，即被置于所谓的睡眠模式中。在此，各个部件的电能供给被完全关断。数字的部件与中央的时钟分开，由此避免了动态的电功率消耗。在此，重新及时唤醒传感器所需的时钟频率被减小到最小。在该睡眠状态下至少只有以下部件是激活的，需要所述部件在限定时间之后重新唤醒传感器或允许接口部件从外部对传感器进行存取(例如以便对该传感器重新配置、读取数据或类似行为)。
其他已知的传感器自主地工作，其中，所需要的时钟信号在内部产生，由所述时钟信号导出所有时间信号。原则上，该时钟信号与传感器连接到其上的系统(主机)的时钟信号不同步。如果从这个异步的时钟信号中导出时间(例如，以便调节限定的传感器数据传输率)，这些时间经常具有相对于主机时间的偏差(抖动)。视系统而定，这个抖动可以表现出大问题，该问题仅能够困难地补偿。用于排除由于抖动所产生的缺点的可行的解决方案在于，通过从主机至传感器的同步信号给传感器提供与主机相匹配的可能性。
发明内容
本发明的任务是，提供一种改善的传感器设备。
该任务根据第一方面通过一种传感器设备来解决，该传感器设备具有：
-振荡器元件；
-其中，触发信号可以供应给振荡器元件；
-其中，借助于触发信号和激活元件可以引发传感器设备的至少一个传感器元件的激活；
-其中，在所述至少一个传感器元件激活之后，所述至少一个传感器元件的至少一个传感器数据可以存储在寄存器中；和
-与寄存器连接的接口装置，借助于该接口装置可以将传感器数据传递到在传感器设备外部布置的控制设备上。
以该方式有利地在传感器设备上实现所谓的触发睡眠模式，通过该触发睡眠模式能够仅从外部激活和停用传感器设备。有利地，为此在传感器设备内部不需要时钟和用于操控时钟的时钟信号，由此有利地非常强烈地减少传感器设备的动态的电功率消耗。
该任务根据第二方面通过用于制造传感器设备的方法来解决，所述方法具有以下步骤：
-这样提供振荡器元件，使得触发信号可以供应给振荡器元件；
-其中，借助于触发信号和激活元件可以引发传感器设备的至少一个传感器元件的激活；
-提供寄存器，在激活所述至少一个传感器元件之后所述至少一个传感器元件的至少一个传感器数据可以存储在该寄存器中；并且
-提供与寄存器连接的接口装置，借助于该接口装置可以将传感器数据传递到在传感器设备外部布置的控制设备上。
传感器设备的优选的实施方式是从属权利要求的主题。
传感器设备的有利扩展方案的特征在于，触发信号可以由控制设备供应给传感器设备。以该方式，外部控制设备可以确定，所述外部控制设备想要何时由传感器设备提供传感器数据。
传感器设备的另一有利的扩展方案的特征在于，触发信号可以从内部供应给传感器设备。以该方式，提供一种激活传感器设备的替代方式。
传感器设备的另一有利的扩展方案的特征在于，寄存器构造为FIFO或具有FIFO。FIFO有利地允许存储较老的传感器数据，即外部控制设备可以触发多个测量，而在测量之后不被提取数据。然后这些数据存储在FIFO中并且可以通过单个读取过程来读取。在没有FIFO的情况下总是只有最后的测量数据是可用的，所述最后的测量数据由于重新测量而被覆盖。
附图说明
下面根据多个附图详细描述本发明连同其他特征和优点。公开的设备特征类似地由相应的公开的方法特征得出，反之亦然。这尤其意味着：涉及该传感器设备的特征、技术优点和实施方案以类似的方式由涉及用于制造传感器设备的方法的相应特征、技术优点和实施方案得出，反之亦然。
附图示出：
图1：所提出的传感器设备的实施方式的框图；
图2：具有用于操控所提出的传感器设备的信号在时间上的变化的简图；和
图3：用于制造所提出的传感器设备的方法的原理性流程。
具体实施方式
图1示出所提出的传感器设备100的实施方式的原理性框图，该传感器设备与外部控制设备200连接并且可以与该控制设备在功能上相互影响。传感器设备100和控制设备200例如可以在移动电话中连接。
传感器设备100具有内部的振荡器元件10(例如RC振荡器、石英等)。通过线路50可以由外部控制设备200将触发信号S1供应给振荡器元件10。作为对进来的触发信号S1的反应，振荡器元件10通过线路11将一信号转达到激活元件20上，其中，借助于激活元件20通过线路12激活振荡器元件10并且由此产生时钟信号。
接下来振荡器元件10通过线路13将时钟信号发送到至少一个传感器元件30、31、32上。在图1中，通过线路13示例性地给三个传感器元件30、31、32供应以时钟信号，由此传感器元件30、31、32实施其传感方面的测量并且将由此所感测的传感器数据存储在寄存器40中。
寄存器40与接口装置60连接，通过该接口装置可以将传感器数据传递到外部控制设备200上。接口装置60例如可以构造为传统的I2C接口或构造为传统的SPI接口。
寄存器40也可以可选地具有异步FIFO(英语，first in first out(先进先出))。有利地，不需要传感器设备100的内部时钟信号用来从寄存器40中读取所提到的传感器数据，因为为了读取寄存器40所需要的时钟信号由接口装置60提供。
结果，借助于触发信号S1和激活元件20实现：传感器设备100仅在时间上的限定阶段中是激活的并且为了实施传感方面的测量可以从外部激活。
传感器设备100的在图中未示出的实施方案设置为：触发信号从内部的寄存器40导出或者说由该内部的寄存器提供，其中，触发信号借助于寄存器的输出由外部控制设备200通过接口装置60引发。
在图2中示出传感器设备100的上面阐释的运行的详细时间流程。
可看出总共九个信号S1…S9，这些信号设置用于运行所提出的传感器设备100。在时间点t0，传感器设备100处于睡眠模式中(英语，sleep mode)。借助于在时间点t8的外部触发信号S1在时间点t1激活时钟信号S2，只要由激活元件20发出的使能信号S4处于高电平时该时钟信号就是激活的。与激活的时钟信号S2一起，在唤醒信号S3中生成高脉冲。
在所有传感器元件30、31、32都已提供传感器数据的时间点t2，撤回使能信号S4。由此引起，在时间点t9时钟信号S2被关断，由此传感器设备100又自行地置于睡眠模式中。
信号S8代表在寄存器40中储存的传感器数据。
信号S9代表接口装置60的数据，通过该接口装置使传感器数据传递到外部控制设备200上。控制设备200例如可以在需要时通过接口装置60调用传感器数据。
从图2中看出，传感器设备100在t0与t8之间处于睡眠模式。在时间点t8传感器设备100从睡眠模式切换到激活模式，在t1与t2之间传感器设备100处于激活模式，在t2与t9之间传感器设备100自主地从激活模式切换到睡眠模式，并且从时间点t2开始又处于睡眠模式。
那么看出，传感器设备100在所有传感器数据存在的尽可能早的时间点自行转变到睡眠模式中。
结果，由此实现：传感器设备100仅在激活模式下在t1与t9之间生成时钟信号S2并且以该方式结果使传感器设备100的电能消耗强烈减少。由此，外部控制设备200有利地确定在哪些时间点所述外部控制设备想要提供传感器数据，而不依赖于传感器设备100生成传感器数据所在的时间点。这意味着：传感器设备100仅接通最少所需的时间(在t1与t2之间)，并且传感器设备100可以独立决定，该传感器设备何时完成传感器数据的提供并且可以置于睡眠模式中。
以该方式，有利地支持借助于电池或蓄电池运行的配备有传感器设备100的移动终端或设备的长的使用持续时间。
图3示出用于制造传感器设备100的方法的原理性流程。
在步骤300中，这样实施振荡器元件10的提供，使得触发信号可以供应给振荡器元件10，其中，借助于触发信号和激活元件20可以引发传感器设备100的至少一个传感器元件30、31、32的激活。
在步骤310中，实施寄存器40的提供，在激活所述至少一个传感器元件30、31、32之后，所述至少一个传感器元件30、31、32的至少一个传感器数据可以存储在该寄存器中。
在步骤320中，实施与寄存器40连接的接口装置60的提供，借助于该接口装置可以将传感器数据传递到控制设备200上。
在此，有利地，步骤300、310和320的顺序是任意的。
在传感器设备100的在图中未示出的另一变型方案中可以设置，传感器设备100还附加地包括用于被置于睡眠模式中的元件。
在上面提到的两个替代方案中，根据本发明的激活运行可以构型为可借助于触发信号通过软件来配置。
总之，通过本发明提供一种传感器设备，该传感器设备具有低电能消耗并且对于该传感器设备可以由例如呈微控制器形式的外部控制设备激活传感方面的功能性。结果由此实现，只有当外部触发信号供应给传感器设备并且该传感器设备在生成传感器数据后的尽可能短的时间之后自行停用时，该传感器设备才被唤醒，从而以这种方式提供传感器功能性的节省能量的“要求运行”的类型。
本领域专业人员也可以实现本发明的之前未公开或仅部分公开的实施方式，而不偏离本发明的核心。

Claims (7)

1.传感器设备(100)，具有：
-振荡器元件(10)；
-其中，触发信号(S1)能够供应给所述振荡器元件(10)；
-其中，借助于触发信号和激活元件(20)能够引发所述传感器设备(100)的至少一个传感器元件(30、31、32)的激活；
-其中，在所述至少一个传感器元件(30、31、32)激活之后，所述至少一个传感器元件(30、31、32)的至少一个传感器数据能够存储在寄存器(40)中；和
-与所述寄存器(40)连接的接口装置(60)，借助于所述接口装置能够将所述传感器数据传递到在所述传感器设备(100)外部布置的控制设备(200)上。
2.根据权利要求1所述的传感器设备(100)，其特征在于，所述触发信号能够由所述控制设备(200)供应给所述传感器设备(100)。
3.根据权利要求1所述的传感器设备(100)，其特征在于，所述触发信号能够从内部供应给所述传感器设备(100)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其特征在于，所述寄存器(40)构造为FIFO。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器设备(100)，其特征在于，所述寄存器(40)具有FIFO。
6.用于制造传感器设备(100)的方法，具有以下步骤：
-这样提供振荡器元件(10)，使得触发信号能够供应给所述振荡器元件(10)；
-其中，借助于所述触发信号和激活元件(20)能够引发所述传感器设备(100)的至少一个传感器元件(30、31、32)的激活；
-提供寄存器(40)，在激活所述至少一个传感器元件(30、31、32)之后所述至少一个传感器元件(30、31、32)的至少一个传感器数据能够存储在所述寄存器中；并且
-提供与所述寄存器(40)连接的接口装置(60)，借助于所述接口装置能够将所述传感器数据传递到在所述传感器设备(100)外部布置的控制设备(200)上。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述寄存器(40)构造为FIFO或具有FIFO。
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