DE102004030972A1 - Micromechanical sensor such as acceleration sensor for airbags has functional micromechanical part evaluation circuit with parameter memory and external control unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem mikromechanischer Sensor mit einem mikromechanischen Funktionsteil, einer Auswerteschaltung und einem externen Steuergerät.The The invention is based on a micromechanical sensor with a micromechanical functional part, an evaluation circuit and an external Control unit.
Mikromechanische Sensoren wie Beschleunigungs-, Drehraten- oder Drucksensoren werden vom Hersteller gemessen und abgeglichen (kalibriert), bevor sie an den Anwender ausgeliefert werden. Trotz dieser Kalibrierung unterscheiden sich die jeweiligen Sensoren eines Typs in ihren charakteristischen Parametern und deren Kennlinien, da meist nur der kritischste bzw. wichtigste Parameter abgeglichen wird, während man bei den restlichen gewisse Toleranzen hinnimmt. Bei Airbag-Beschleunigungssensoren wird beispielsweise in vielen Fällen nur die Beschleunigungsempfindlichkeit abgeglichen, während das Selbsttestsignal und der 0g-Offset nur auf die Erfüllung der vorgegebenen Toleranzen überprüft werden.Micromechanical Sensors such as acceleration, rotation rate or pressure sensors are used by the Manufacturer measured and calibrated (calibrated) before coming to the Users are delivered. Despite this calibration differ the respective sensors of one type are in their characteristic Parameters and their characteristics, since usually only the most critical or main parameter is adjusted, while the remaining one tolerates certain tolerances. For example, in the case of airbag acceleration sensors in many cases only the acceleration sensitivity adjusted while the Self-test signal and the 0g offset only on the fulfillment the specified tolerances are checked.
Manche Parameter sind besonders stark von der Temperatur abhängig wie zum Beispiel der 0g-Offset bei Neigungssensoren oder die Drehrate bei Drehratensensoren. Für einige Anwendungen führt man deshalb Kalibrierungsmessungen bei verschiedenen Temperaturen durch und programmiert Schaltungsblöcke auf dem Auswerte-IC des Sensors derart, dass sie im Betrieb eine entsprechende Kompensation des Temperaturganges vornehmen, und somit die Kennlinie entsprechend korrigieren können.Some Parameters are highly dependent on temperature as well for example, the 0g offset for tilt sensors or the yaw rate at Gyroscopes. For leads to some applications therefore calibration measurements at different temperatures through and programmed circuit blocks on the evaluation IC of the Sensors such that they have a corresponding compensation during operation make the temperature response, and thus the characteristic accordingly can correct.
Zu diesem Zweck wird zusätzlich ein sogenannter PTAT-Block (engl.: proportional to ambient temperature) zur Temperaturmessung auf dem Chip benötigt.To this purpose will be additional a so-called PTAT block (proportional to ambient temperature) needed for temperature measurement on the chip.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Die Erfindung geht aus von einem mikromechanischer Sensor mit einem mikromechanischen Funktionsteil, einer Auswerteschaltung und einem externen Steuergerät. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Auswerteschaltung einen Sensorparameterspeicher enthält, der mittels des externen Steuergerätes auslesbar ist. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Sensorparameter, auch wenn sie im Sensor selbst nicht für die Auswertung benutzt werden, gespeichert sind und für eine externe, verbesserte Auswertung zur Verfügung stehen. Durch die Erfindung können Sensoren verschiedener Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu geringen Kosten hergestellt werden. Die Sensorparameter werden in einem billigen Speicher abgelegt. Zusätzliche Auswerteschaltungen im Sensor zur Auswertung dieser Parameter entfallen. In Abhängigkeit von der geforderten Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Sensors können vorteilhaft zusätzliche Auswertemechanismen im externen Steuergerät implementiert werden, welche die zur Verfügung stehenden gespeicherten Parameter nutzen.The The invention is based on a micromechanical sensor with a micromechanical functional part, an evaluation circuit and an external Control unit. The essence of the invention is that the evaluation circuit contains a sensor parameter memory, which by means of the external control unit is readable. The advantage of the invention is that sensor parameters, even if they are not used in the sensor itself for the evaluation, are stored and for an external, improved evaluation are available. By the invention can Sensors of different accuracy and reliability manufactured at low cost become. The sensor parameters are stored in a cheap memory. additional Evaluation circuits in the sensor for evaluating these parameters are omitted. Dependent on from the required reliability and accuracy of the sensor can advantageous additional Evaluation mechanisms are implemented in the external control unit, which the available use stored parameters.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Messdaten des Sensors in dem externen Steuergerät mittels der aus dem Sensorparameterspeicher ausgelesenen Informationen korrigierbar sind, wodurch ihre Genauigkeit und Zuverlässigkeit erhöht werden kann.Advantageous Here is that the measurement data of the sensor in the external control unit by means of the information read from the sensor parameter memory can be corrected which increases their accuracy and reliability can.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass in dem Sensorparameterspeicher Funktionsdaten des Sensors vom Beginn seines Lebenszyklus hinterlegt sind. Durch einen Vergleich dieser Funktionsdaten mit aktuellen Messdaten des Sensors kann vorteilhaft die Alterung des Sensors überwacht werden.Advantageous is further that in the sensor parameter memory function data of the sensor from the beginning of its life cycle are deposited. Through a Comparison of this function data with current measurement data of the sensor Advantageously, the aging of the sensor can be monitored.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in dem Sensorparameterspeicher wenigstens eine Sensorkennlinie, sowie Daten über den Offset, sowie die Empfindlichkeit bei wenigstens einer Temperatur hinterlegt sind. Diese Sensorkennlinie, die beispielsweise das Sensorausgangssignal in Abhängigkeit von der durch den Sensor zu messenden Größe beschreibt, kann bei der Herstellung des Sensors aufgenommen werden und im Sensorparameterspeicher abgelegt sein. Insbesondere bei nichtlinearem Verlauf kann die Genauigkeit eines Signals durch Vergleich mit einer hinterlegten Kennlinie vorteilhaft verbessert werden. Verschiedene Arbeitstemperaturen können weiterhin die Empfindlichkeit des Sensors verändern und dadurch einen Anstieg oder eine Verschiebung der Kennlinie bewirken. Daher sind Informationen über temperaturabhängige Sensorparameter bei verschiedenen Temperaturen wie zum Beispiel Raumtemperatur, zulässiger Höchsttemperatur und Tiefsttemperatur für die Genauigkeit der Auswertung von Vorteil.A advantageous embodiment of the invention provides that in the Sensor parameter memory at least one sensor characteristic, as well as data about the Offset, as well as the sensitivity at least one temperature are deposited. This sensor characteristic, for example, the sensor output signal dependent on from the size to be measured by the sensor can be used in the manufacture of the sensor are recorded and stored in the sensor parameter memory be. Especially with non-linear course, the accuracy a signal by comparison with a stored characteristic advantageous be improved. Different working temperatures can continue change the sensitivity of the sensor and thereby increase or cause a shift of the characteristic. Therefore, information about temperature-dependent sensor parameters at different temperatures, such as room temperature, permissible high and minimum for the Accuracy of the evaluation of advantage.
Vorteilhaft ist auch, dass der mikromechanische Funktionsteil und die Auswerteschaltung räumlich zusammen und das externe Steuergerät räumlich getrennt angeordnet sind. Funktionsteil und Auswerteschaltung können so möglichst einfach kompakt und billig hergestellt und in einem gemeinsamen Gehäuse integriert werden. Das externe Steuergerät kann in Abhängigkeit von der geforderten Genauigkeit des Sensors unterschiedlich komplex ausgelegt werden. Denkbar ist auch, ein Steuergerät für mehrere Sensoren vorzusehen, und die teure Rechenkapazität im Steuergerät somit kostengünstig nach Bedarf zu teilen oder nacheinander zur Verfügung zu stellen.Advantageous is also that the micromechanical function part and the evaluation circuit spatial together and the external control unit arranged spatially separated are. Functional part and evaluation circuit can be as compact and as simple as possible cheaply manufactured and integrated in a common housing. The external control unit can dependent on of the required accuracy of the sensor of different complexity be interpreted. It is also conceivable, a control device for several Provide sensors, and the expensive computing capacity in the control unit thus economical to share as needed or to provide one after the other.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass der mikromechanische Funktionsteil und die Auswerteschaltung einerseits, sowie das externe Steuergerät andererseits mittels einer Datenleitung miteinander in Verbindung stehen. Diese Datenleitung kann eine direkte Verbindung sein oder auch ein Bus mit mehreren Teilnehmern, beispielsweise mehrere Sensoren oder auch mehrere Steuergeräte. Die Datenleitung transportiert dazu vorteilhaft digitale Daten.Furthermore, it is advantageous that the micromechanical functional part and the evaluation circuit, on the one hand, and the external control device, on the other hand, communicate with one another by means of a data line. This data line can be a direct Be connection or even a bus with multiple participants, such as multiple sensors or multiple control devices. The data line advantageously transports digital data.
Vorteilhaft ist schließlich, dass in dem externen Steuergerät eine Fehlerdiagnose des Sensors vorgesehen ist, derart, dass in vorgebbaren Abständen ein Vergleich von Messdaten des Sensors mit in dem Sensorparameterspeicher hinterlegten Funktionsdaten vorgesehen ist. Hierbei kann vorteilhaft im Rahmen eines Selbsttestes das gemessene Sensorsignal mit einer hinterlegten Kennlinie oder anderen hinterlegten Funktionsdaten verglichen werden. Vorteilhaft kann hierdurch eine Alterung oder Funktionsstörung des Sensor erkannt werden.Advantageous is finally, that in the external controller a fault diagnosis of the sensor is provided, such that in specifiable intervals a comparison of measurement data of the sensor with in the sensor parameter memory stored function data is provided. This can be advantageous as part of a self-test, the measured sensor signal with a stored characteristic or other stored function data be compared. Advantageously, thereby aging or dysfunction be detected by the sensor.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der Gegenstand der Erfindung vorteilhaft ein Schaltungsblock zur Speicherung der wichtigsten Sensorparameter und Sensorkennlinien im Auswerte-IC eines mikromechanischen Sensors mit digitaler Schnittstelle ist. Diese Parameter können über die Schnittstelle von einem Mikrocontroller ausgelesen werden, der sie zur Korrektur der Temperaturkennlinie oder zur Überprüfung von Parameterdriften verwendet.In summary can be said that the subject matter of the invention advantageous a circuit block for storing the most important sensor parameters and sensor characteristics in the evaluation IC of a micromechanical sensor with digital interface is. These parameters can be over the interface be read out by a microcontroller that corrects them the temperature characteristic or used to check parameter drifts.
Mit einem Schaltungsblock zur Speicherung der wichtigsten Sensorparameter kann man auf flächenintensive Schaltungsblöcke auf dem Auswerte-IC des Sensors verzichten und dem Anwender einen günstigeren, universellen Sensor zur Verfügung stellen, den er je nach Applikation mehr oder weniger aufwendig überwachen und korrigieren kann. Dazu speichert man erfindungsgemäß mehr Daten als in herkömmlichen ASICs, insbesondere alle Informationen über den Zustand des Sensors beim Endmessen, bevor er den Hersteller verlässt.With a circuit block for storing the most important sensor parameters Can you on area-intensive circuit blocks waive on the evaluation IC of the sensor and the user a cheaper, provide universal sensor, he supervise more or less consuming depending on the application and can correct. For this purpose, according to the invention, more data is stored as in conventional ASICs, in particular all information about the state of the sensor during the final measurement before leaving the manufacturer.
Neben dem Nutzen für den Anwender des Sensors ergibt sich auch ein Vorteil für den Hersteller. Wenn zur Zeit Sensoren über die Temperatur abgeglichen werden, geschieht dies in direkt auf einander folgenden Arbeitsschritten in einer Linie mit verketteten Maschinen, damit keine Vertauschungen der Sensoren stattfinden. Das bedeutet, die Sensoren werden zum Beispiel bei Raumtemperatur gemessen, dann im nächsten Schritt aufgeheizt, wiederum gemessen und dann unmittelbar anhand der Messwerte abgeglichen. Wenn aber nun die Messwerte im Sensor selbst gespeichert werden können, besteht keine Notwendigkeit mehr, dass die Messungen direkt aufeinander folgen. Die Maschinen müssen somit nicht mehr verkettet sein und eine Linienfertigung ist nicht notwendig. Daraus ergibt sich eine wesentlich höhere Flexibilität in der Fertigung, die zu deutlich reduzierten Kosten beim Endmessen führt.Next the benefit for The user of the sensor also has an advantage for the manufacturer. If currently sensors over the temperature is adjusted, this happens in directly on concatenate successive steps in a line with each other Machines, so that no swapping of the sensors take place. This means, for example, the sensors are at room temperature measured, then next Step heated up, measured again and then immediately based the measured values adjusted. But if now the readings in the sensor can be stored by yourself there is no longer any need for the measurements to be directly on top of each other consequences. The machines have to thus no longer be linked and a line production is not necessary. This results in a much higher flexibility in the Manufacturing, which leads to significantly reduced costs in the final measurement.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments are given in the dependent claims.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention are illustrated in the drawing and in the following description explained in more detail.
Beschreibung von Ausführungsbeispielendescription of exemplary embodiments
Anhand der im folgenden beschriebenen Ausführungsformen soll die Erfindung detailliert dargestellt werden.Based the embodiments described below, the invention be presented in detail.
Dazu
ist zunächst
ein PTAT-Block
Zusammengefasst
kann die Erfindung wie folgt beschrieben werden. Erfindungsgemäß können die
DAC-Blöcke,
der PTAT, der Multiplizierer und der Addierer eingespart werden
(
Selbst
wenn man auf die Korrekturen in der Auswerteschaltung
Es sind daneben auch weitere Ausführungsbeispiele denkbar.It are next to other embodiments conceivable.
Claims (7)
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DE200410030972 DE102004030972A1 (en) | 2004-06-26 | 2004-06-26 | Micromechanical sensor such as acceleration sensor for airbags has functional micromechanical part evaluation circuit with parameter memory and external control unit |
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DE102004030972A1 true DE102004030972A1 (en) | 2006-01-19 |
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DE (1) | DE102004030972A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018077661A1 (en) | 2016-10-31 | 2018-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for operating a safety system of a motor vehicle, and safety system for a motor vehicle |
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2004
- 2004-06-26 DE DE200410030972 patent/DE102004030972A1/en not_active Ceased
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018077661A1 (en) | 2016-10-31 | 2018-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for operating a safety system of a motor vehicle, and safety system for a motor vehicle |
DE102016221384A1 (en) | 2016-10-31 | 2018-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for operating a safety system of a motor vehicle, safety system for a motor vehicle |
US11780393B2 (en) | 2016-10-31 | 2023-10-10 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for operating a safety system of a motor vehicle, and safety system for a motor vehicle |
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