DE10160183A1 - Drucksensor - Google Patents

Abstract

Es wird ein Drucksensor bereitgestellt, welcher tolerant ist in Bezug auf Rauschen wie elektromagnetische Wellen, der so konfiguriert ist, dass es möglich ist, auf einfache Weise ein Systemfeld auszuwählen, in dem ein Sensorsignal, wie es allgemein für verschiedene Arten von Systemen benutzt wird, zu den vom System geforderten Zeitpunkten frei eingelesen werden kann, und es möglich ist, eine für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Reduktion in Größe und Kosten zu realisieren. Ein Elementabschnitt zur Erfassung des Druckes und ein Schaltungsabschnitt mit einer Signalverarbeitungsfunktion sind integral in demselben Paket untergebracht. Ein Schnittstellenabschnitt (24), der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, ein A/D-Umwandlungsabschnitt (25) zur digitalen Codierung eines analog verarbeiteten Erfassungssignals des Sensors und ein digitaler Verarbeitungsabschnitt (26) zur Umwandlung der digitalisierten Signale in ein gewünschtes serielles Signal sind zu dem Schaltungsabschnitt (2) zugefügt. Der gesamte Schaltungsabschnitt besteht alleine aus zwei ICs, und es kann eine Auswahl zwischen zwei Ausgangsformen getroffen werden, einem analog verarbeiteten Erfassungssignal und einem digital verarbeiteten Erfassungssignal.

Description

Diese Anmeldung basiert auf der Anmeldung Nr. 2001-155508, eingereicht in Japan am 24. Mai 2001, deren Inhalte hier durch Bezugnahme mit eingeschlossen sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drucksensor, und im besonderen auf einen, der für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich oder ähnlichen Gebieten geeignet ist.

2. Beschreibung des verwandten Sachstandes

Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer Konstruktion eines bekannten Halbleiterdrucksensors darstellt. Ein Elementabschnitt 1 zur Erfassung des Druckes ist zum Beispiel auf einer Membran D gebildet, welche ausgelegt ist, um durch eine äußere Kraft deformiert zu werden, die gemessen werden soll und darauf wirkt, wie in Fig. 12 gezeigt, und der Elementabschnitt 1 umfasst eine Brückenschaltung einschließlich Halbleitermesswiderständen RA-RD (ein Widerstand RD ist auf der gegenüberliegenden Seite zu einem Widerstand RA angeordnet), deren Widerstände sich entsprechend der durch die Deformation der Membran D hervorgerufenen Verformung davon ändern. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Symbol R1 einen Temperaturcharakteristik-Kompensationswiderstand bezeichnet, und ein Symbol T einen Konstantstromschaltung bezeichnet.

In Fig. 11 enthält der bekannte Drucksensor einen Elementabschnitt 1, zur Erfassung des oben erwähnten Druckes, und einen Schaltungsabschnitt 2, der eine Signalverarbeitungsfunktion aufweist. Der Schaltungsabschnitt 2 enthält eine erste integrierte Schaltung (IC) 3 und eine zweite integrierte Schaltung (IC) 4 zur Speicherung von Bitdaten 22 zur Einstellung und Kompensation der anfänglichen Variation und Temperaturabhängigkeit eines Brückenschaltungsausganges 41 des Elementabschnitts 1. Die zweite IC 4 enthält einen Analogverarbeitungsabschnitt 21, dessen Aufgabe es ist, den Brückenschaltungausgang 41 des Elementabschnitts 1 zu empfangen, und einen Analogausgang zu erzeugen, der dem auf die Membran D ausgeübten Druck entspricht, einen Charakteristikeinstellungs- und Kompensationsabschnitt 23, zur Einstellung und Kompensation der anfänglichen Variation und Temperaturabhängigkeit des Brückenschaltungausgangs 41 des Elementabschnitts 1, basierend auf den oben erwähnten Bitdaten 22, und einen Schnittstellenabschnitt 24, der als Schnittstelle zur äußeren Verdrahtung optimiert ist.

Jetzt wird im folgenden die Arbeitsweise des bekannten Drucksensors, wie er in Fig. 11 dargestellt ist, im Detail beschrieben. Wenn die Membran D (siehe Fig. 12), die auf dem Elementabschnitt 1 angeordnet ist, eine äußere zu messende Kraft empfängt und dadurch deformiert wird, ändern sich die Widerstände der Halbleitermesswiderstände RA-RD, die auf der Membran D gebildet sind und deren Widerstände sich in Übereinstimmung mit der Verformung der Membran D ändern, was zu einer Änderung am Ausgang 41 der Brückenschaltung bestehend aus den in Fig. 13 erläuterten Halbleitermesswiderständen RA-RD führt. Diese Veränderung wird durch den in die zweite IC 4 integrierten Analogverarbeitungsabschnitt 21 zur Erzielung eines gewünschten Ausgangs SPAN (Messbereich) verstärkt.

Der Brückenschaltungsausgang 41 von dem Elementabschnitt 1, der sich in Übereinstimmung mit dem auf die Membran D ausgeübten Druck ändert, variiert in Abhängigkeit von den einzelnen Elementen. Dieses ist auf die Differenzen der Elementerfassungsempfindlichkeit der einzelnen Elemente zurückzuführen. Um auf einfache Weise den gewünschten Ausgang SPAN (Messbereich) für verschiedene Elementerfassungsempfindlichkeiten zu erhalten, die in Abhängigkeit von den einzelnen Elementen variieren, wird zur Zeit eine Technik oder ähnliches zur Steuerung der Strommenge, die der Brückenschaltung zugeführt wird, angewendet, wie sie zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. 9-218118, offenbart ist.

Entsprechend dieser Strommengensteuerungstechnik wird die Größe der den Widerständen zugeführten Spannung, welche die in der Konstantstromschaltung fließende Strommenge bestimmt, geändert, indem die Spannung in Form von Bitdaten 22, gespeichert in der ersten IC 3, angegeben wird. Die Bitdaten werden über einen Kommunikationskanal 42 zu dem Charakteristikeinstellungs- und Kompensationsabschnitt 23 gegeben, welcher in die zweite IC 4 zur Einstellung und Kompensation der anfänglichen Variation und Temperaturabhängigkeit des Brückenschaltungausganges 41 des Elementabschnitts 1 integriert ist.

Mit der obigen Anordnung ist es möglich, die Elementerfassungsempfindlichkeiten, die sich zum Beispiel mit der Temperatur ändern, zu kompensieren, indem die zu benutzenden Bitdaten in Abhängigkeit von der Temperatur geändert werden. Das auf diese Weise entsprechend des obigen Betriebs erhaltene Signal wird als ein Analogsignal 32 durch den Schnittstellenabschnitt 24 ausgegeben, der zur Anpassung an die äußere Verdrahtung optimiert ist.

Die Umgebungen um Motorfahrzeuge herum hat sich in den letzen Jahren sehr geändert, und daher sind Systemumfelder, wie zum Beispiel ein Umfeld zur Sicherstellung der Verträglichkeit mit elektromagnetischen Wellen sehr hoher Frequenzen, ein Umfeld, in welchem Sensorsignale häufig für verschiedene Arten von Systemen benutzt, insbesondere solch ein Systemumfeld, in welchem Sensorsignale zu denen von den Systemen geforderten Zeitpunkten frei eingelesen werden können, selbst im Bereich von Motorfahrzeugen erforderlich geworden.

Ein Verfahren, mit dem dieses verwirklicht wurde, ist ein auf einem Fahrzeug angebrachtes LAN, und zum Beispiel gibt es ein CAN oder ähnliches als solche ein Verfahren. Dieses CAN Verfahren behandelt Spannungsinformation, welche gewöhnlich als Analogsignal behandelt worden ist, durch Digitalisierung und Umwandlung in ein serielles Signal, welches durch Bits dargestellt wird. Dieses hat den Vorteil, dass auf einfache Weise solch ein Systemumfeld realisiert werden kann, in welchem die Toleranz in bezug auf Rauschen, wie bei elektromagnetischen Wellen, stark verbessert werden kann, und in welchem ein Sensorsignal zu dem vom oben erwähnten System geforderten Zeitpunkten frei eingelesen werden kann.

Auf der anderen Seite werden billige Sensoren mit einer Minimalfunktion mehr als vorher gefordert und es ergibt sich ein Problem mit diesen gegensätzlichen Forderungen, insofern als die in Fig. 11 dargelegte bekannte Drucksensorkonfiguration besonders schwierig an das CAN Verfahren anzupassen ist. Um den bekannten Sensor an das CAN System anzupassen, ist es mindestens notwendig, eine CAN Ansteuerung als Schnittstelle mit einer Basleitung, einen digitalen Verarbeitungsabschnitt zur arithmetischen Verarbeitung und Steuerung eines seriellen Signalausgangs in Übereinstimmung mit den CAN Forderungen, und einen Codierungsabschnitt zur digitalen Codierung eines Analogsignals für den Sensor hinzuzufügen. Jedoch ergibt sich ein anderes Problem, dass die Anzahl der für diesen Zweck hinzugefügten Komponententeile zur Erzielung von einer Miniaturisierung und Kostenreduktion des Sensors zum Einsatz im Kraftfahrzeugbereich nicht wünschenswert oder geeignet ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung soll die oben erwähnten Probleme vermeiden, und es ist ihre Aufgabe, einen Drucksensor zu schaffen, der eine stark verbesserte Toleranz in bezug auf Rauschen wie zum Beispiel bei elektromagnetischen Wellen aufweist, so ausgelegt ist, dass es einfach ist ein Systemumfeld auszuwählen, in welchem ein Sensorsignal zu einem Zeitpunkt frei eingelesen werden kann, wie er durch das oben erwähnte System gefordert ist, und imstande ist, eine Reduzierung von Größe und Kosten zu realisieren und für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich daher geeignet zu sein.

Unter Berücksichtigung der obigen Aufgabe, in bezug auf einen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drucksensor bereitgestellt, der einen Elementabschnitt zur Erfassung des Druckes und einen Schaltungsteil, der eine Signalverarbeitungsfunktion hat, einschließt, welche beide in demselben Paket integriert untergebracht sind. Der Schaltungsteil umfasst: einen ersten Abschnitt zur Ausführung einer analogen Verarbeitung eines Erfassungssignals des Elementabschnitts; einen zweiten Abschnitt, zur Speicherung von Bitdaten zur Charakteristikeinstellung und Kompensation und zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt basierend auf den Bitdaten; einen Schnittstellenabschnitt, der zur Anpassung an die äußere Verdrahtung optimiert ist; einen A/D-Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals; und einen digitalen Verarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal.

Bevorzugt umfasst der Drucksender einen Analogsignalausgang und einen Digitalsignalausgang, die zwischen zwei Ausgangsformen wählbar sind, einschließlich eines analog verarbeiteten Erfassungssignals wie auch eines digital verarbeiteten Erfassungssignals.

Bevorzugt sind der A/D-Umwandlungsabschnitt und der digitale Verarbeitungsabschnitt in einer ersten IC eingebaut, während der Schnittstellenabschnitt in einer zweiten IC, die sich von der ersten IC unterscheidet, integriert ist.

Bevorzugt umfasst die erste IC einen Abschnitt zur Speicherung der Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einen Digitalverarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, und die zweite IC umfasst einen Abschnitt zur Durchführung der analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, einen Abschnitt zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, und einen seriellen Schnittstellenabschnitt, der zur Erzeugung eines seriellen Ausgangs zu der äußeren Verdrahtung geeignet ist.

Bevorzugt umfasst die erste IC einen Abschnitt zur Speicherung der Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, einen Digitalverarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, einen Abschnitt zur analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, und einen Abschnitt zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, und die zweite IC umfasst einen seriellen Schnittstellenabschnitt, der zur Erzeugung eines seriellen Ausgangs zu der äußeren Verdrahtung geeignet ist.

Bevorzugt umfasst die erste IC einen Abschnitt zur Durchführung der analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, einem Abschnitt zur Speicherung der Bitdaten und Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einen Digitalverarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, und die zweite IC umfasst einen Schnittstellenabschnitt, der zur Anpassung an die äußere Verdrahtung optimiert ist, und die erste und zweite IC sind beide mit zwei Ausgangsanschlüssen für das analog verarbeitete Erfassungssignal und das digital verarbeitete Erfassungssignal versehen.

Bevorzugt umfasst die erste IC einen Abschnitt zur Durchführung der analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, einen Abschnitt zur Speicherung der Bitdaten und Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einen Digitalverarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, und die zweite IC umfasst einen Schnittstellenabschnitt, der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, und die erste IC ist mit zwei Ausgangsanschlüssen für das analog verarbeitete Erfassungssignal und das digital verarbeitete Erfassungssignal versehen, und verwendet den Ausgangsanschluss für ein analoges Signal, und die zweite IC ist mit dem Schnittstellenabschnitt für ein analoges Signal, geeignet für einen Analogausgang, versehen.

Bevorzugt umfasst die erste IC einen Abschnitt zur Durchführung der analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, einen Abschnitt zur Speicherung der Bitdaten und Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einen Digitalverarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, und die zweite IC umfasst einen Schnittstellenabschnitt, der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist und die erste IC ist mit einem analogen Signalausgangsanschluss und einem seriellen Signalausgangsanschluss für das analog verarbeitete Erfassungssignal bzw. das digital verarbeitete Erfassungssignal versehen und verwendet den seriellen Signalausgangsanschluss und die zweite IC ist mit einem Schnittstellenabschnitt für ein serielles Signal geeignet für einen seriellen Ausgang versehen.

Bevorzugt umfasst der Drucksensor weiterhin eine einzelne Leiterzuleitung als Verbindung zwischen der ersten und zweiten IC, um zwischen den beiden das analog verarbeitete Erfassungssignal oder das digital verarbeitete Erfassungssignal zu übertragen.

Bevorzugt umfasst der Drucksensor weiterhin einen Energieversorgungs-Eingangsanschluss, um elektrische Energie von einer äußeren Energieversorgung zu empfangen, und eine Energieversorgungsschaltung zur Erzeugung einer Spannung, die eine Verhältnis-metrische Beziehung (eine dem Verhältnis entsprechende metrische Beziehung) hinsichtlich einer dem Energieversorgungs-Eingangsanschluss zugeführten Eingangsspannung aufweist, die von der Eingangsspannung von der externen Energieversorgung abgefallen ist, und die entsprechenden Abschnitte sind, außer der Energieversorgungsschaltung und dem Schnittstellenabschnitt, konfiguriert, um bei dem abgefallenen Ausgang der Energieversorgungsschaltung betrieben zu werden.

Bevorzugt umfasst die erste IC, die mit dem Schnittstellenabschnitt versehen ist, einen Energieversorgungs-Eingangsanschluss zum Empfang elektrischer Energie von einer äußeren Energieversorgung, eine Energieversorgungsschaltung zur Erzeugung einer Spannung, die eine dem Verhältnis entsprechende metrische Beziehung hinsichtlich einer Eingangsspannung, die dem Energieversorgungs-Eingangsanschluss zugeleitet wird, aufweist, und die von der Eingangsspannung von der äußeren Energieversorgung abgefallen ist, und einen Energieversorgungs-Ausgangsanschluss zur Zuführung des abgefallenen Energieversorgungsschaltungs-Ausgangs an die zweite IC, und die entsprechenden Abschnitte sind, außer der Energieversorgungsschaltung und dem Schnittstellenabschnitt, konfiguriert, um mit dem abgefallenen Energieversorgungsschaltungs-Ausgang betrieben zu werden.

Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Drucksensor einen Elementabschnitt zur Erfassung des Druckes und einen Schaltungsabschnitt mit einer Signalverarbeitungsfunktion integriert aufgenommen in einem Paket auf. Dem Schaltungsabschnitt ist ein Schnittstellenabschnitt, der als Schnittstelle zur äußeren Verdrahtung optimiert ist, ein A/D-Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung eines analog verarbeiteten Erfassungssignals des Sensors, und ein Digitalverarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal zugefügt. Der gesamte Schaltungsabschnitt setzt sich aus höchstens zwei ICs zusammen, und es kann eine Auswahl zwischen zwei Ausgangsformen getroffen werden, einschließlich des analog verarbeiteten Erfassungssignals und des digital verarbeiteten Erfassungssignals.

Mit dieser Anordnung kann die Toleranz in Bezug auf Rauschen, wie zum Beispiel elektromagnetische Wellen, stark verbessert werden, und gleichzeitig kann sie so konfiguriert werden, dass es möglich ist, ein Systemumfeld auf einfache Weise auszuwählen, in welchem ein Sensorsignal zu einem durch das oben erwähnte System geforderten Zeitpunkt frei eingelesen werden kann. Zusätzlich wird es möglich, auf einfache Weise die für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Miniaturisierung und Kostenreduktion des Sensors zu erreichen.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Durchschnittsfachleuten durch die folgende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit den dazugehörigen Zeichnungen noch deutlicher.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 ist eine Ansicht, die die gesamte Konfiguration des Drucksensors entsprechend der ersten Ausführungsform darstellt;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; .

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines bekannten Drucksensors darstellt;

Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht, die die Struktur einer Membran eines Elementabschnitts des bekannten in Fig. 11 gezeigten Drucksensors darstellt.

Fig. 13 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel einer Brückenschaltung darstellt; und

Fig. 14 ist eine Zeichnung, die ein konkretes Beispiel einer Hardwarekonfiguration unter Einbeziehung eines Drucksensors der vorliegenden Erfindung darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Jetzt werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben, wobei auf die dazugehörigen Zeichnungen Bezug genommen wird.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die gleichen oder entsprechende Teile dieser Ausführungsform wie jene des bekannten Sensors, die in Fig. 11 dargestellt sind, sind mit gleichen Symbolen bezeichnet, wodurch eine detaillierte Beschreibung davon erspart wird. In dieser Ausführungsform enthält der Drucksensor einen Elementabschnitt 1 zur Erfassung des Druckes und einen Schaltungsabschnitt 2, der eine signalverarbeitende Funktion hat, welche beide, wie in Fig. 2 gezeigt, in einem einzelnen oder gleichen Paket P integriert untergebracht sind.

Der Schaltungsabschnitt 2, welcher in einigen Fällen aus einer Vielzahl von integrierten Schaltungen (ICs) bestehen kann, enthält einen Abschnitt 21 zur Durchführung der Analogverarbeitung eines Erfassungssignals von dem Elementabschnitt 1, einen Abschnitt 22 zur Speicherung von Bitdaten, einen Abschnitt 23 zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten (obgleich in der vorliegenden Erfindung die Abschnitte 22, 23 in Kombination in einigen Fällen als Abschnitt 23 zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation bezeichnet sein können), einen Schnittstellenabschnitt 24, der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, einen Analog/Digital (A/D)-Umwandlungsabschnitt 25 zur digitalen Codierung des Erfassungssignals, welches analog verarbeitet wurde, und einen Digitalverarbeitungsabschnitt 26 zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal. Darüber hinaus enthält der Schaltungsabschnitt 2 zwei Ausgangsanschlüsse, d. h. einen seriellen Signalausgangsanschluss 11 und einen analogen Signalausgangsanschluss 12, so dass eine Auswahl getroffen werden kann zwischen zwei Ausgangsformen von Erfassungssignalen, d. h., einem analog verarbeiteten Erfassungssignal und einem digital verarbeiteten Erfassungssignal. Hier muss darauf hingewiesen werden, dass eine Referenzziffer 31 einen seriellen Signalausgang und eine Referenzziffer 32 einen analogen Signalausgang bezeichnet.

In dieser Ausführungsform werden somit dem Schaltungsabschnitt 2 der Schnittstellenabschnitt 24, der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, der A/D-Umwandlungsabschnitt 25 zur digitalen Codierung des Erfassungssignals des Sensors, das einer Analogverarbeitung unterworfen wurde, und der Digitalverarbeitungsabschnitt 26 zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal hinzugefügt oder in ihn eingebaut, und optional kann zur gleichen Zeit eine der beiden Ausgangsformen, einschließlich eines analog verarbeiteten Erfassungssignals und eines digital verarbeiteten Erfassungssignals gewählt werden. Mit dieser Anordnung kann die Toleranz in Bezug auf Rauschen, wie bei elektromagnetischen Wellen, stark verbessert werden und sie ist so konstruiert, dass ein Systemumfeld, in dem ein Sensorsignal zu einem von dem oben erwähnten System geforderten Zeitpunkt frei eingelesen werden kann, auf einfache Weise ausgewählt werden kann. Zusätzlich wird es auf einfache Weise möglich, die für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Miniaturisierung und Kostenreduktion des Drucksensors zu erreichen.

Ausführungsform 2

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Gleiche oder entsprechende Teile dieser Ausführungsform wie diejenigen der oben erwähnten ersten Ausführungsform werden durch die gleichen Symbole gekennzeichnet, und es erübrigt sich hier eine detaillierte Beschreibung davon. In dieser Ausführungsform enthält eine erste IC 3 einen Abschnitt 22 zur Speicherung von Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt 25 zur digitalen Codierung eines analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einen digitalen Verarbeitungsabschnitt 26 zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, während eine zweite IC 4 einen Abschnitt 21 zur Durchführung der Analogverarbeitung eines Erfassungssignals von einem Elementabschnitt 1, einen Abschnitt 23 zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, und einen Schnittstellenabschnitt 24, der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, enthält.

Zusätzlich ist die zweite IC 4 versehen mit zwei Ausgangsanschlüssen, einschließlich eines seriellen Signalausgangsanschlusses 11 und eines analogen Signalausgangsanschlusses 12, so dass eine Auswahl zwischen zwei Ausgangsformen gemacht werden kann, einschließlich eines analog verarbeiteten Erfassungssignals und eines digital verarbeiteten Erfassungssignals. Darüber hinaus sind die beiden ICs 3 und 4 durch drei leitende Verbindungen oder Drähte miteinander verbunden, einschließlich einer Bitdaten- Übertragungsleitung 42 zur Übertragung bzw. Kommunikation der Bitdaten, einer Übertragungsleitung 43 für ein analog verarbeitetes Erfassungssignal zur Übertragung eines analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einer Übertragungsleitung 44 für ein digital verarbeitetes Erfassungssignal zur Übertragung von digital verarbeiteten Erfassungssignalen.

In dieser Ausführungsform sind die Abschnitte jeweils auf Herstellungsprozesse aufgeteilt, bei denen die Funktion jedes Abschnitts auf einfache Weise erhalten werden kann, so dass sie aus zwei ICs gebildet werden. Dieses macht es möglich, eine weitere für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Kostenreduktion zu erzielen.

Ausführungsform 3

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieselben oder entsprechende Teile dieser Ausführungsform wie jene der oben erwähnten Ausführung sind mit gleichen Symbolen bezeichnet, während eine detaillierte Beschreibung davon hier erspart wird. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform der Fig. 3 insofern, dass die zweite IC 4 nur den seriellen Signalausgangsanschluss 11 enthält, wodurch der analoge Anschluss 12 erspart wird. Diese Anordnung dient dazu, eine weitere für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Kostenreduktion zu erlangen.

Ausführungsform 4

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieselben oder entsprechende Teile dieser Ausführungsform wie jene der oben erwähnten Ausführungsform sind mit denselben Symbolen bezeichnet, wodurch sich eine detaillierte Beschreibung davon erübrigt. In dieser Ausführungsform enthält eine erste IC 3 einen Abschnitt 21 zur Durchführung der analogen Verarbeitung eines Erfassungssignals von dem Elementabschnitt 1, einen Abschnitt 22 zur Speicherung der Bitdaten, einen Abschnitt 23 zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt 25 zur digitalen Codierung eines analog verarbeiteten Erfassungssignals und einen digitalen Verarbeitungsabschnitt 26 zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal.

Eine zweite IC 4 enthält einen Schnittstellenabschnitt 24, der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, und zwei Ausgangsanschlüsse, einschließlich eines seriellen Signalausgangsanschlusses 11 und eines analogen Signalausgangsanschlusses 12, wodurch es möglich ist, zwischen zwei Ausgangsformen, einem analog verarbeiteten Erfassungssignal und einem digital verarbeiteten Erfassungssignal zu wählen. Darüber hinaus ist die erste IC 3 mit insgesamt zwei Ausgangsanschlüssen versehen, einem seriellen Signalausgangsanschluss 13 und einem analogen Signalausgangsanschluss 14. Zusätzlich sind die beiden ICs 3 und 4 miteinander verbunden durch eine erste einzelne Verbindungsleitung 43 zur Übertragung bzw. Kommunikation des analog verarbeiteten Erfassungssignals und eine zweite einzelne Verbindungsleitung 44 zur Übertragung des digital verarbeiteten Erfassungssignals.

In dieser Ausführungsform sind die Abschnitte jeweils auf Herstellungsprozesse aufgeteilt, bei denen die Funktion jedes Abschnitts auf einfache Weise erlangt werden kann, so dass sie aus zwei ICs gebildet werden. Zur gleichen Zeit sind die Funktionen so auf die beiden ICs verteilt, dass die erforderliche Verdrahtung zur Übertragung zwischen den ICs minimiert ist, wodurch es möglich ist, auf einfache Weise eine weitere für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Kostenreduktionen zu erzielen.

Ausführungsform 5

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die gleichen oder ähnlichen Teile dieser Ausführung wie jene der oben erwähnten Ausführung sind durch dieselben Symbole bezeichnet, wodurch eine detaillierte Beschreibung davon erspart wird. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 5 bezeichneten vierten Ausführungsform insofern, dass die zweite IC 4 nur mit dem analogen Signalausgangsanschluss 12 versehen ist, während der serielle Signalausgangsanschluss 11 eingespart wird. Diese Anordnung dient dazu, auf einfache Weise eine weitere für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Kostenreduktion zu erzielen.

Ausführungsform 6

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieselben oder entsprechende Teile dieser Ausführungsform wie jene der oben erwähnten Ausführungsform durch die gleichen Symbole bezeichnet, wodurch eine detaillierte Beschreibung davon erspart wird. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 5 bezeichneten vierten Ausführungsform insofern, dass die zweite IC 4 nur mit dem seriellen Signalausgangsanschluss 11 versehen ist, wodurch der analoge Signalausgangsanschluss 12 erspart wird. Mit dieser Anordnung ist es auf einfache Weise möglich, eine weitere für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Kostenreduktionen zu erzielen.

Ausführungsform 7

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieselben oder entsprechende Teile dieser Ausführungsform wie jene der oben erwähnten Ausführungsform sind durch die gleichen Symbole bezeichnet, wodurch eine detaillierte Beschreibung davon eingespart wird. Diese Ausführungsform enthält zusätzlich zu den in Fig. 1 gezeigten Komponenten der ersten Ausführungsform einen Energieversorgungs-Eingangsanschluss 15 zur Zuführung elektrischer Energie von einer externen Energieversorgung 33 zu dem Schaltungsabschnitt 2 und eine Energieversorgungsschaltung 27 zur Erzeugung einer Spannung, welche eine dem Verhältnis entsprechende metrische Beziehung hinsichtlich einem Spannungseingang zu dem Energieversorgungs-Eingangsanschluss 15 aufweist, welche abgefallen ist oder niedriger ist als die Eingangsspannung dort, so dass die entsprechenden Abschnitte 21 bis 26 außer die Energieversorgungsschaltung 27 durch den Ausgang der Energieversorgungsschaltung 27 betrieben werden, die, wie oben berichtet, von der Eingangsspannung abgefallen ist.

In dieser Ausführungsform sieht die Konstruktion so aus, dass der Energieversorgungsschaltung 27 eine Spannung erzeugt, welche eine verhältnis-metrische Beziehung (bzw. eine dem Verhältnis entsprechende metrische Beziehung) mit einem Spannungseingang zum Energieversorgungs-Eingangsanschluss 15 hat, und welche in Bezug auf den Energieversorgungsspannungseingang dort abgefallen ist. Mit dieser Anordnung ist es möglich, den vom ganzen Schaltungsabschnitt 2 geforderten Stromverbrauch zu minimieren, wodurch auf einfache Weise eine weitere für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Kostenreduktion realisiert wird.

Ausführungsform 8

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die gleichen oder entsprechende Teile dieser Ausführungsform wie jene der oben erwähnten Ausführung sind durch dieselben Symbole bezeichnet, wodurch eine detaillierte Beschreibung davon erspart wird. Diese Ausführungsform enthält zusätzlich zu dem Komponenten der in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsform einen Energieversorgungs-Eingangsanschluss 15 zur Zuführung elektrischer Energie von einer externen Energieversorgung 33 zu der zweiten IC 4, eine Energieversorgungsschaltung 27 zur Erzeugung einer Spannung, die eine dem Verhältnis entsprechende metrische Beziehung hinsichtlich einer Eingangsspannung zu dem Energieversorgungs-Eingangsanschluss 15 hat und die abgefallen ist von der dort eingegebenen Energieversorgungsspannung, und einen Energieversorgungs- Ausgangsanschluss 16, besonders für die Abschnitte 22, 25 und 26 zur Ansteuerung der entsprechenden Abschnitte 21 bis 23, 25 und 26, außer der Energieversorgungsschaltung 27 und einen Schnittstellenabschnitt 24, um durch den Ausgang der Energieversorgungsschaltung 27 betrieben zu werden.

In dieses Ausführungsform ist, für den Fall, dass der Schaltungsabschnitt 2 aus zwei ICs zusammengesetzt ist, eine Konstruktion so vorgenommen, dass eine Spannung mit einer verhältnis-metrischen Beziehung oder einer dem Verhältnis entsprechenden metrischen Beziehung hinsichtlich einer Eingangsspannung, die dem Energieversorgungs- Eingangsanschluss 15 von einer der zwei ICs zugeleitet wird, und die von der Eingangsspannung abgefallen ist, an das andere IC von dem Energieversorgungs-Ausgangsanschluss 16 ausgegeben wird, wobei der für den gesamten Schaltungsabschnitt erforderliche Stromverbrauch zu einem Minimum wird. Infolgedessen es möglich ist, auf einfache Weise weitere, für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Kostenreduktionen zu erzielen.

Ausführungsform 9

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Drucksensors entsprechend einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die gleichen oder entsprechende Teile dieser Ausführungsform wie solche der oben erwähnten Ausführungsform sind mit den gleichen Symbole bezeichnet, wodurch eine detaillierte Beschreibung davon erspart wird. Diese Ausführungsform enthält, zusätzlich zu dem in Fig. 5 dargestellten Komponenten der vierten Ausführungsform einen Energieversorgungs-Eingangsanschluss 15 zur Zuführung elektrischer Energie von einer externen Energieversorgung 33 an das zweite IC 4, eine Energieversorgungsschaltung 27 zur Erzeugung einer Spannung, welche eine verhältnis-metrische oder dem Verhältnis entsprechende metrische Beziehung hinsichtlich einer Eingangsspannung, die dem Energieversorgungs-Eingangsanschluss 15 zugeführt wird, und welche abgefallen ist von der dort eingegebenen Energieversorgung, aufweist, und einen Energieversorgungs- Ausgangsanschluss 16, besonders für die Abschnitte 21-23, 25 und 26, zur Ansteuerung der entsprechenden Abschnitte 21-23, 25 und 26, außer der Energieversorgungsschaltung 27 und einem Schnittstellenabschnitt 24, um mit dem abgefallenen Ausgang der Energieversorgungsschaltung 27 zu arbeiten.

Diese Ausführungsform ist so konstruiert, dass im Falle des Schaltungsabschnitts, der aus zwei ICs besteht, eine Spannung mit einer dem Verhältnis entsprechenden metrischen Beziehung hinsichtlich einer Eingangsspannung, die dem Energieversorgungs-Eingangsanschluss 15 des einen der ICs zugeführt wird und von der dort eingegebenen Energieversorgung abgefallen ist, an das andere IC von dem Energieversorgungs-Ausgangsanschluss 16 ausgegeben wird, wobei der vom gesamten Schaltungsabschnitt erforderliche Stromverbrauch minimiert wird. So ist es möglich, auf einfache Weise eine weitere für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Kostenreduktion zu erzielen.

Beispiel

Fig. 14 stellt ein konkretes Beispiel einer Hardwarekonfiguration dar, welche einen Drucksensor der vorliegenden Erfindung einbezieht. Ein Analogverarbeitungsabschnitt 21 ist gebildet aus einem Differentialverstärker, um mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor eine Spannungsdifferenz zwischen entsprechenden Knoten zu verstärken, welche durch eine Widerstandsänderung von entsprechenden Halbleitermesswiderständen eines Elementabschnitts 1, der als Brückenschaltung konfiguriert ist, erzeugt wird.

Ein Abschnitt 23 zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf Bitdaten enthält zwei Arten von Bitwiderständen, d. h., einen ersten Bitwiderstand R1 und einen zweiten Bitwiderstand R2, welche in einer solchen Art angeordnet sind, dass die Verstärkungs- und Abweichungseinstellung (Offset-Einstellung) des Ausgangs des Analogverarbeitungsabschnitts 21 durchgeführt werden kann, indem die Bitwiderstände der Bitwiderstände R1 und R2 geändert werden.

Der erste Bitwiderstand R1 in der Form eines D/A-Wandlers ist so angeordnet, dass ein spezifischer Widerstand dort in Übereinstimmung mit den dort zugeleiteten Bitdaten geändert wird. Speziell erzeugt der erste Bitwiderstand R1 eine Ausgangsspannung entsprechend der an einem Widerstand geteilten Spannung eines Potentials zwischen dem Energieversorgungseingang dort und der Erde, und er hat einen Ausgangsanschlusspunkt, der mit einem invertierten Eingangsanschlusspunkt eines Ausgangsoperationsverstärkers über einen Widerstand verbunden ist. Dadurch entwickelt sich über den Widerstand eine Potentialdifferenz entsprechend der Differenz zwischen einer Spannung des Ausgangsanschlusspunktes des ersten Bitwiderstandes R1 und einer Spannung eines nicht invertierenden Eingangsanschlusspunktes des Ausgangoperationsverstärkers, so dass entsprechend ein Strom erzeugt wird. Als Folge erzeugt der Ausgangsoperationsverstärker einen Strom, der in einen Rückkopplungswiderstand fließt, welcher zwischen dem Ausgangsanschlusspunkt und dem invertierenden Eingangsanschlusspunkt des Ausgangsoperationsverstärkers geschaltet ist, woraus sich eine Abweichung (Offset) im Ausgang des Operationsverstärkers ergibt. Das heißt, durch Änderung des am Widerstand geteilten Potentials des ersten Bitwiderstandes R1 basierend auf den Bitdaten, ist es möglich, die Ausgangsabweichung des Operationsverstärkers ("ABWEICHUNG" Einstellung in Fig. 14) zu ändern. Falls die zu benutzenden Bitdaten in Abhängigkeit von der Temperatur geändert werden, kann zum Beispiel die Temperaturkompensation der Ausgangsabweichung auf einfache Weise durchgeführt werden.

Außerdem ist der zweite Bitwiderstand R2 in der Form eines D/A-Wandlers so angeordnet, dass der Widerstand davon durch die dort zugeführten Bitdaten geändert wird. Diesbezüglich weist der zweite Bitwiderstand R2 einen Anschlusspunkt auf, der mit dem Ausgang der Analogverarbeitungsabschnitt 21 verbunden ist, wobei der andere Anschlusspunkt mit dem invertierenden Eingangsanschlusspunkt des Ausgangsoperationsverstärkers verbunden ist, wobei ein Widerstand über den zweiten Bitwiderstand R2 geschaltet ist, so dass die Verstärkung, die durch das Verhältnis des Widerstandes des zweiten Bitwiderstandes R2 zu dem Widerstand des Rückkopplungswiderstand des Ausgangsoperationsverstärkers bestimmt ist, durch die Änderung der Bitdaten, die dem zweiten Bitwiderstand R2 zugeleitet werden, verändert wird. Das heißt, durch Änderung des Widerstands des zweiten Bitwiderstands R2 basierend auf den Bitdaten, die daran geliefert werden, ist es möglich, die Ausgangsverstärkung des Operationsverstärkers ("SPAN" Einstellung in Fig. 14) zu ändern. Wenn zum Beispiel die benutzten Bitdaten in Abhängigkeit von der Temperatur geändert werden, kann die Temperaturkompensation der Ausgangsverstärkung auf einfache Weise realisiert werden.

Schnittstellenabschnitte 24 sind jeweils in einer solchen Weise konfiguriert, dass das gewünschte Betriebsverhalten, für eine Last, die zum Beispiel mit einem entsprechenden Anschluss verbunden ist, erreicht werden kann, oder sie sind konfiguriert in Betrachtung auf ihre Anpassungsfähigkeit gegenüber Rauschen, das auf einen Verbindungskabelbaum überlagert werden soll, dem Schutz gegen Spannungsstösse, etc. Eine Ansteuerung (ein Treiber) "ANSTEUERUNG", die (der) mit einem seriellen Signalausgangsanschlusspunkt 11 verbunden ist, dient dazu, ein in einer Zeitserie von einer CPU eines digitalen Verarbeitungsabschnitts 26 ausgegebenes Signal "0" oder "1" zu verstärken, und einen Ausgang in der Form eines Spannungs- oder Strom-Einschalt- oder Ausschaltsignals zu erzeugen.

Ein Bitdatenspeicherabschnitt 22 wird in einem Abschnitt 23 benutzt, der die Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den oben erwähnten Bitdaten durchführt. Der Bitdatenspeicherabschnitt 22 ist so konfiguriert, dass die Bitdaten zur Erreichung des gewünschten Betriebsverhaltens zum Zeitpunkt der Charakteristikeinstellung in einem Speicher gespeichert sind, und er besteht zum Beispiel aus dem Speicher und einer Schaltung zur Übertragungssteuerung.

Ein A/D-Umwandlungsabschnitt 25 besteht aus einem A/D- Wandler, welcher ein analoges Ausgangssignal des Sensors in Bitdaten umwandelt, die in eine Vielzahl von Bitsätzen aufgeteilt sind, von denen jede aus einer vorbestimmten Anzahl von Bits besteht.

Ein digitaler Verarbeitungsabschnitt 26 dient dazu, den A/D umgewandelten Ausgang des A/D-Umwandlungsabschnitts 25 in ein serielles Signal umzuwandeln, das einer vorgeschriebenen Übertragungsspezifikation (d. h., Übertragungsrate, Übertragungszyklus, Datenformat etc.) entspricht und er ist gebildet durch eine CPU.

Eine Energieversorgungsschaltung 27 besteht zum Beispiel aus einer Spannungsabfallschaltung, die dazu dient, eine Referenzspannung auszugeben, die durch das durch den Widerstand geteilte Potential der Energieversorgung bestimmt ist, mit einer Spannungsfolgeschaltung.

Wie aus dem Vorhergehenden ersehen werden kann, ergeben sich aus der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält ein Drucksensor einen Elementabschnitt zur Erfassung des Druckes und einen Schaltungsabschnitt mit einer Signalverarbeitungsfunktion, die im selben Paket integriert untergebracht sind. Der Schaltungsabschnitt umfasst: einen ersten Abschnitt zur Durchführung der analogen Verarbeitung eines Erfassungssignals von dem Elementabschnitt; einen zweiten Abschnitt zur Speicherung von Bitdaten zur Charakteristikeinstellung und Kompensation und zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt basierend auf den Bitdaten; einen Schnittstellenabschnitt, der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist; einen A/D-Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals; und einen Digitalverarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal. Mit dieser Anordnung kann die Toleranz in Bezug auf Rauschen, wie elektromagnetische Wellen, stark verbessert werden. Darüber hinaus kann sie so konfiguriert werden, dass unter den Umweltbedingungen, in denen ein Sensorsignal bei verschiedenen Systemen gewöhnlich benutzt wird, ein Systemumfeld auf einfache Weise ausgewählt werden kann, in welchem ein Sensorsignal zu einem durch das System geforderten Zeitpunkt frei eingelesen werden kann. Darüber hinaus wird es möglich, auf einfache Weise die für den zum Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignete Miniaturisierung und Kostenreduktion des Sensors zu erzielen.

In einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung enthält der Drucksensor einen Analogsignalausgang und einen Digitalsignalausgang, so dass zwischen zwei Ausgangsformen, einschließlich einem analog verarbeiteten Erfassungssignal und einem digital verarbeiteten Erfassungssignal gewählt werden kann. Auf diese Weise kann eine Auswahl zwischen zwei Ausgangsformen getroffen werden, und dadurch kann die Toleranz in bezug auf Rauschen wie elektromagnetische Wellen, stark verbessert werden. Zusätzlich kann der Drucksensor so konfiguriert werden, dass es möglich ist, auf einfache Weise ein Systemumfeld auszuwählen, in welchem ein Sensorsignal, wie es üblicherweise in verschiedenen Arten von Systemen benutzt wird, zu dem vom System geforderten Zeitpunkten frei eingelesen werden kann.

In einer anderen bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung sind der A/D-Umwandlungsabschnitt und der digitale Verarbeitungsabschnitt in einem ersten IC eingebaut, während der Schnittstellenabschnitt in einen zweiten IC eingebaut ist, der sich von dem ersten IC unterscheidet. Mit dieser Anordnung sind die Funktionen der entsprechenden Abschnitte auf die entsprechenden Herstellungsprozesse verteilt, bei denen die Funktion eines jeden Abschnitts leicht hergestellt werden kann, so dass sie aus zwei ICs zusammengesetzt werden kann. Dies dient dazu, weitere Kostenreduktionen geeignet für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich zu erlangen.

In einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung enthält das erste IC einen Abschnitt zur Speicherung der Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einen digitalen Verarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, und das zweite IC enthält einen Abschnitt zur Durchführung der analogen Verarbeitung des Erfassungssignals des Elementabschnitts, einen Abschnitt zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, und einen seriellen Schnittstellenabschnitt, zur Erzeugung eines seriellen Ausgangs zu der äußeren Verdrahtung geeignet ist. Mit dieser Anordnung sind die Funktionen der Abschnitte auf entsprechende Herstellungsprozesse aufgeteilt, in welchen die Funktionen eines jeden Abschnitts auf einfache Weise erreicht werden kann, so dass sie aus zwei ICs gebildet werden können, was es möglich macht, eine weitere Kostenreduktion geeignet für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich zu erreichen.

In noch einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung enthält das erste IC einen Abschnitt zur Speicherung der Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, einen digitale Verarbeitungsabschnitt zur Wandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, einen Abschnitt zur analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, und einen Abschnitt zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, und das zweite IC besteht aus einem seriellen Schnittstellenabschnitt geeignet zur Erzeugung eines seriellen Ausgangs zu der äußeren Verdrahtung. Somit werden die Funktionen der Abschnitte auf entsprechende Herstellungsprozesse verteilt, in welchen die Funktion eines jeden Abschnitt einfach erreicht werden kann, so dass sie aus zwei ICs zusammengesetzt sind. Zur gleichen Zeit sind die Funktionen so auf die zwei ICs verteilt, dass die erforderliche Verdrahtung zur Übertragung oder Kommunikation zwischen den ICs minimiert wird, wodurch es möglich gemacht wird, auf einfache Weise eine weitere Kostenreduktion geeignet für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich zu erreichen.

In noch einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung besteht das erste IC aus einem Abschnitt zur Durchführung einer analogen Datenverarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, einem Abschnitt zur Speicherung der Bitdaten und Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, einem A/D-Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einem digitalen Verarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, und das zweite IC besteht aus einem Schnittstellenabschnitt, der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, und das erste und zweite IC sind jeder mit zwei Ausgangsanschlüssen für das analog verarbeitete Erfassungssignal und das digitale verarbeitete Erfassungssignal versehen. Auf diese Weise sind die Funktionen der Abschnitte auf die entsprechenden Herstellungsprozesse verteilt, in welchen die Funktion eines jeden Abschnitts leicht erreicht werden kann, so dass sie aus zwei ICs bestehen. Außerdem sind die Funktionen auf die zwei ICs in solch einer Art verteilt, dass die für die Informationsübertragung oder Kommunikation zwischen den ICs notwendige Verdrahtung minimiert ist. Dies dient dazu, auf einfache Weise weitere Kostenreduktionen geeignet für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich zu erreichen.

In einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung enthält das erste IC einen Abschnitt zur Durchführung der analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitts, einen Abschnitt zur Speicherung der Bitdaten und Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, einen A/D- Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals und einen digitalen Verarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, und das zweite IC enthält einen Schnittstellenabschnitt, der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, und das erste IC ist mit zwei Ausgangsanschlüssen für das analog verarbeitete Erfassungssignal und das digital verarbeitete Erfassungssignal versehen, und benutzt den Ausgangsanschluss für ein Analogsignal, und das zweite IC ist versehen mit dem Schnittstellenabschnitt für ein analoges Signal, das für einen Analogausgang geeignet ist. Mit dieser Anordnung sind die Funktionen der Abschnitte entsprechend auf die Herstellungsprozesse verteilt, in welchen die Funktion eines jeden Abschnitts einfach erreicht werden kann, so dass sie sich aus zwei ICs zusammensetzen. Zur selben Zeit sind die Funktionen so auf die zwei ICs verteilt, dass die für die Übertragung bzw. Kommunikation zwischen den ICs notwendige Verdrahtung minimiert wird, was es möglich macht, auf einfache Weise weitere Kostenreduktion geeignet für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich zu erzielen.

In einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung enthält das erste IC einen Abschnitt zur Durchführung der analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, einen Abschnitt zur Speicherung der Bitdaten und Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, einem A/D- Umwandlungsabschnitt zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einem digitalen Verarbeitungsabschnitt zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, und das zweite IC enthält einen Schnittstellenabschnitt, der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, und das erste IC ist versehen mit einem analogen Signalausgangsanschluss und einem seriellen Signalausgangsanschluss für das analog verarbeitete Erfassungssignal bzw. das digital verarbeitete Erfassungssignal, und benutzt den seriellen Signalausgangsanschluss, und das zweite IC ist versehen mit dem Schnittstellenabschnitt für ein serielles Signal geeignet für einen seriellen Ausgang. Mit dieser Anordnung sind die Funktionen der Abschnitte auf die entsprechenden Herstellungsprozesse verteilt, in welchen die Funktion eines jeden Abschnitts auf einfache Art und Weise erreicht werden kann, so dass sie aus zwei ICs besteht. Außerdem sind die Funktionen so auf die beiden ICs verteilt, dass die für die Informationsübertragung zwischen den ICs notwendige Verdrahtung minimiert ist, wodurch es möglich gemacht wird, auf einfache Weise eine weitere Kostenreduktion geeignet für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich zu erhalten.

In einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung enthält der Drucksensor eine einzelne Zuleitung als Verbindung zwischen dem ersten und zweiten IC, um zwischen den beiden das analog verarbeitete Erfassungssignal oder das digital verarbeitete Erfassungssignal zu übertragen. Auf diese Weise wird die zur Übertragung zwischen den ICs erforderliche Verdrahtung auf ein Minimum reduziert, und macht es dabei möglich, auf einfache Weise eine weitere Kostenreduktion geeignet für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich zu erzielen.

In einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung umfasst der Drucksensor einen Energieversorgungs- Eingangsanschluss zum Empfang elektrischer Energie von einer externen Energieversorgung, und eine Energieversorgungsschaltung zur Erzeugung einer Spannung, welche eine dem Verhältnis entsprechende metrische Beziehung hinsichtlich einer dem Energieversorgungs-Eingangsanschluss zugeführten Eingangsspannung aufweist, die von der Eingangsspannung der externen Energieversorgung abgefallen ist, und die entsprechenden Abschnitte, außer der Energieversorgungsschaltung und der Schnittstellenabschnitt sind konfiguriert, um mit dem abgefallenen Energieversorgungsschaltungsausgang betrieben zu werden. Mit dieser Anordnung ist der vom gesamten Schaltungsabschnitt erforderliche Stromverbrauch auf ein Minimum reduziert, so dass es möglich wird, auf einfache Weise eine weitere Kostenreduktion geeignet für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich zu erhalten.

In einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung enthält das erste IC, das mit dem Schnittstellenabschnitt versehen ist, einen Energieversorgungs-Eingangsanschluss zur Aufnahme elektrischer Energie von einer äußeren Energieversorgung, eine Energieversorgungsschaltung zur Erzeugung einer Spannung, welche eine dem Verhältnis entsprechende metrische Beziehung hinsichtlich einer dem Energieversorgungs-Eingangsanschluss zugeführte Eingangsspannung hat, die von der Eingangsspannung von der externen Energieversorgung abgefallen ist, und einen Energieversorgungs-Ausgangsanschluss zur Zuleitung der abgefallenen Energieversorgungsschaltungs-Ausgangsspannung zu dem zweiten IC, und die entsprechenden Abschnitte außer der Energieversorgungsschaltung und dem Schnittstellenabschnitt sind ausgelegt, um mit der abgefallenen Energieversorgungsschaltungs-Ausgangsspannung betrieben zu werden. Somit ist der vom gesamten Schaltungsabschnitt erforderliche Stromverbrauch auf ein Minimum reduziert, wodurch es möglich ist, auf einfache Weise weitere Kostenreduktionen geeignet für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich zu erhalten.

Während die Erfindung in Form bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, werden jene durchschnittlichen Fachleute feststellen, dass die Erfindung mit Modifikationen im Sinne und Rahmen der anhängenden Ansprüche angewendet werden kann.

Claims (11)

1. Drucksensor mit einem Elementabschnitt zur Erfassung eines Druckes und einem Schaltungsabschnitt mit einer Signalverarbeitungsfunktion, welche beide integriert im gleichen Paket untergebracht sind,
wobei der Schaltungsabschnitt (2) umfasst:
einen ersten Abschnitt (21) zur Durchführung einer analogen Verarbeitung eines Erfassungssignals von dem Elementabschnitt;
einen zweiten Abschnitt (22, 23) zur Speicherung von Bitdaten zur Charakteristikeinstellung und Kompensation und zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation des Erfassungssignals vom dem Elementabschnitt basierend auf den Bitdaten;
einen Schnittstellenabschnitt (24), der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist;
einen A/D-Umwandlungsabschnitt (25) zur digitalen Codierung das analog verarbeiteten Erfassungssignals;
und
einen digitalen Verarbeitungsabschnitt (26) zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal.

2. Drucksensor nach Anspruch 1, mit einem Analogsignalausgang (32) und einen seriellen Signalausgang (31), welche zwischen zwei Ausgangsformen einschließlich eines analog verarbeiteten Erfassungssignals und eines digital verarbeiteten Erfassungssignals wählbar sind.

3. Drucksensor nach Anspruch 1, wobei der A/D-Umwandlungsabschnitt (25) und der Digitalverarbeitungsabschnitt (26) in einer ersten IC (3) untergebracht sind, während der Schnittstellenabschnitt (24) in einer zweiten IC (4) untergebracht ist, der sich von dem ersten IC unterscheidet.

4. Drucksensor nach Anspruch 3, wobei die erste IC (3) einen Abschnitt (22) zur Speicherung der Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt (25) zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einen Digitalverarbeitungsabschnitt (26) zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal umfasst, und die zweite IC (4) einen Abschnitt (21) zur Durchführung der analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt einen Abschnitt (23) zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, und einen seriellen Schnittstellenabschnitt (24), der zur Erzeugung eines seriellen Ausgangs zu der äußeren Verdrahtung geeignet ist, umfasst.

5. Drucksensor nach Anspruch 3, wobei die erste IC (3) einen Abschnitt (22) zur Speicherung der Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt (25) zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, einen digitalen Verarbeitungsabschnitt (26) zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, einen Abschnitt (21) zur analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, und einen Abschnitt (23) zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten umfasst, und die zweite IC (4) einen seriellen Schnittstellenabschnitt (24), der zur Erzeugung eines seriellen Ausgangs zur äußeren Verdrahtung geeignet ist, umfasst.

6. Drucksensor nach Anspruch 3, wobei die erste IC (3) einen Abschnitt (21) zur Durchführung der analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, einen Abschnitt (22, 23) zur Speicherung der Bitdaten und zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt (25) zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einen Digitalverarbeitungsabschnitt (26) zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal enthält, und die zweite IC (4) einen Schnittstellenabschnitt (24), der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, enthält, und die erste und zweite IC beide mit zwei Ausgangsanschlüssen (11 bis 14) für das analog verarbeitete Erfassungssignal und das digital verarbeitete Erfassungssignal versehen sind.

7. Drucksensor nach Anspruch 3, wobei die erste IC (3) einen Abschnitt (21) enthält zur Durchführung der analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, einen Abschnitt (22, 23) zur Speicherung der Bitdaten und zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, und einen A/D-Umwandlungsabschnitt (25) zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einen Digitalverarbeitungsabschnitt (26) zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal umfasst, und die zweite IC (4) einen Schnittstellenabschnitt (24) enthält, der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, und die erste IC mit zwei Ausgangsanschlüssen für das analog verarbeitete Erfassungssignal und das digital verarbeitete Erfassungssignal versehen ist, und den Ausgangsanschluss für ein analoges Signal benutzt, und die zweite IC mit dem Schnittstellenabschnitt für ein analoges Signal, geeignet für einen Analogausgang versehen ist.

8. Drucksensor nach Anspruch 3, wobei die erste IC (3) einen Abschnitt (21) zur Durchführung der analogen Verarbeitung des Erfassungssignals von dem Elementabschnitt, einen Abschnitt (22, 23) zur Speicherung der Bitdaten und zur Durchführung der Charakteristikeinstellung und Kompensation basierend auf den Bitdaten, einen A/D-Umwandlungsabschnitt (25) zur digitalen Codierung des analog verarbeiteten Erfassungssignals, und einen digitalen Digitalverarbeitungsabschnitt (26) zur Umwandlung des digitalisierten Signals in ein gewünschtes serielles Signal, umfasst, und die zweite IC (4) einen Schnittstellenabschnitt (24), der als Schnittstelle mit der äußeren Verdrahtung optimiert ist, umfasst, und die erste IC mit einem analogen Signalausgangsanschluss und einem seriellen Signalausgangsanschluss für das analog verarbeitete Erfassungssignal und entsprechend das digital verarbeitete Erfassungssignal versehen ist, und den seriellen Signalausgangsanschluss benutzt, und die zweite IC mit dem Schnittstellenabschnitt für ein serielles Signal, geeignet für einen seriellen Ausgang, versehen ist.

9. Drucksensor nach einem der Ansprüche 7 und 8, der weiterhin eine einzelne Leiterverbindung zwischen der ersten und zweiten IC umfasst, um zwischen beiden das analog verarbeitete Erfassungssignal oder das digital verarbeitete Erfassungssignal zu übertragen.

10. Drucksensor nach Anspruch 1, der weiterhin einen Energieversorgungs-Eingangsanschluss (15) zum Empfang elektrischer Energie von einer äußeren Energieversorgung, und eine Energieversorgungsschaltung (27) zur Erzeugung einer Spannung, welche eine dem Verhältnis entsprechende metrische Beziehung hinsichtlich einer Eingangsspannung hat, die dem Energieversorgungs-Eingangsanschluss zugeführt wird, und die abgefallen ist von der Eingangsspannung von der äußeren Energieversorgung umfasst, und die entsprechenden Abschnitte außer der Energieversorgungsschaltung und dem Schnittstellenabschnitt konfiguriert sind, um mit dem abgefallenen Energieversorgungsschaltungsausgang betrieben zu werden.

11. Drucksensor nach Anspruch 3, wobei die IC, die mit dem Schnittstellenabschnitt versehen ist, einen Energieversorgungs-Eingangsanschluss (15) zum Empfang elektrischer Energie von einer äußeren Energieversorgung, eine Energieversorgungsschaltung (27) zur Erzeugung einer Spannung, welche eine dem Verhältnis entsprechende metrische Relation hinsichtlich einer Eingangsspannung aufweist, die dem Energieversorgungs- Eingangsanschluss zugeführt wird, und welche abgefallen ist von der Eingangsspannung von der externen Energieversorgung, und einem Energieversorgungs- Ausgangsanschluss (16) zur Zuführung des abgefallenen Energieversorgungsschaltungs-Ausgangs an die andere IC, und die entsprechenden Abschnitte außer der Energieversorgungsschaltung und dem Schnittstellenabschnitt konfiguriert sind, um mit dem abgefallenen Energieversorgungsschaltungs-Ausgang betrieben zu werden.