DE102004059202A1

DE102004059202A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen und Ausgeben von Daten und Fahrzeug mit der Vorrichtung

Info

Publication number: DE102004059202A1
Application number: DE102004059202A
Authority: DE
Inventors: Jens Graf
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2006-06-14

Abstract

Eine Vorrichtung zum Erzeugen und Ausgeben von Daten umfasst folgende Merkmale: DOLLAR A - Ein Drehzahlsensor und wenigstens ein weiterer Sensor mit einer gemeinsamen Ausgabeeinheit, DOLLAR A - die Ausgabeeinheit ist zum Ausgeben einer Drehzahlinformation und von Daten des weiteren Sensors in Form von zeitlich aufeinanderfolgenden, durch zwei vorgebbare unterschiedliche Signalpegel gekennzeichnete Pulsflanken hergerichtet, wobei jeweils in einem vorgebbaren Zeitabschnitt zwischen zwei Pulsflanken der Drehzahlinformation Pulsflanken für die Daten des weiteren Sensors angeordnet sind, und DOLLAR A - die Ausgabeeinheit umfasst wenigstens zwei Anschlusspunkte, an die unter anderem für ein Datenübertragen eine Zweidrahtleitung anschließbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen und Ausgeben von Daten und ein Fahrzeug mit der Vorrichtung.

Insbesondere aus der Automobiltechnik ist der Einsatz von Drehzahlsensoren an Rädern eines Fahrzeuges bekannt, um eine Drehzahlinformation als wichtige Eingangsgröße für ein Regelungssystem des Fahrzeugs, beispielsweise ein Antiblockiersystem, eine Antischlupfregelung und/oder eine Fahrstabilitätsregelung zu gewinnen. Dabei wird die Drehzahlinformation am Rad erfasst und über ein Kabel zu einer Auswerteeinheit übertragen. Des weiteren ist am Rad der Einsatz weiterer Sensoren zum Erfassen unterschiedlichster Informationen, beispielsweise einen Bremsbelagverschleiß, eine Bremsentemperatur, einen Reifendruck usw., bekannt, wobei die Informationen dieser weiteren Sensoren ebenfalls zu einer Auswerteeinheit übertragen werden müssen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen und Ausgeben von Daten zu schaffen, so dass die Drehzahlinforma tionen eines Drehzahlsensors und die Daten von wenigstens einem weiteren Sensor mit einem geringen Verkabelungsaufwand und einer einfachen Signalgestaltung übertragen werden können.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß Anspruch 1 umfasst eine Vorrichtung zum Erzeugen und Ausgeben von Daten folgende Merkmale:

– Ein Drehzahlsensor und wenigstens ein weiterer Sensor mit einer gemeinsamen Ausgabeeinheit,
– die Ausgabeeinheit ist zum Ausgeben einer Drehzahlinformation und von Daten des weiteren Sensors in Form von zeitlich aufeinanderfolgenden, durch zwei vorgebbare unterschiedliche Signalpegel gekennzeichnete Pulsflanken hergerichtet, wobei jeweils in einem vorgebbaren Zeitabschnitt zwischen zwei Pulsflanken der Drehzahlinformation Pulsflanken für die Daten des weiteren Sensors angeordnet sind, und
– die Ausgabeeinheit umfasst wenigstens zwei Anschlusspunkte, an die unter anderem für ein Datenübertragen eine Zweidrahtleitung anschließbar ist.

Gegenüber Lösungen, bei denen eine Anschlussleitung für die Sensoren zwei Adern für eine Energieversorgung, eine Ader zum Übertragen der echtzeitkritischen Drehzahlinformation und zwei Adern, beispielsweise eines CAN-Busses, zum Übertragen benötigt, kommt die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bei Ausbildung der Signalpegel als Amplitudenwerte eines elektrischen Stroms mit zwei Adern und bei Ausbildung der Signalpegel als Amplitudenwerte einer elektrischen Spannung mit drei Adern aus. Damit ist ein geringer Verkabelungs- und Montageaufwand, einhergehend mit einer Kostenreduzierung verbunden. Ferner ist durch die Verwendung von ausschließlich zwei unterschiedlichen Signalpegeln sowohl für die Drehzahlinformation als auch für die Daten des weiteren Sensors eine einfache und damit kostengünstige Ausbildung des Gesamtsystems möglich.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Dabei zeigen:
1 eine Vorrichtung zum Erzeugen und Ausgeben von Daten mit einer Ausgabeeinheit mit zwei Anschlusspunkten,
2 eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben von Daten mit drei Anschlusspunkten und
3 ein Diagramm von an Anschlusspunkten der Ausgabeeinheiten ausgebbaren Pulsflanken.
Die 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eine in einem Fahrzeug angeordnete Vorrichtung zum Erzeugen und Ausgeben von Daten. Dabei umfasst die Vorrichtung einen Drehzahlsensor 110, wenigstens einen weiteren Sensor 210, beispielsweise zum Erfassen einer Temperatur oder für eine andere Diagnoseaufgabe, und eine gemeinsame Ausgabeeinheit 310 mit der der Drehzahlsensor 110 und der weitere Sensor 210 verbunden sind. In einer Ausführungsform können dabei der Drehzahlsensor 110, der weitere Sensor 210 und die gemeinsame Ausgabeeinheit 310 eine bauliche Einheit bildend gestaltet sein, was in der 1 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Der Drehzahlsensor 110, der weitere Sensor 210 und die gemeinsame Ausgabeeinheit 310 sind dabei beispielsweise an einem feststehenden Teil einer Lagerung für ein Rad des Fahrzeugs angeordnet.
Dem Drehzahlsensor 110 zugehörig umfasst die Lagerung einen beispielsweise ringartig ausgebildeten Pulsgeber 120, der derart mit dem Rad verbunden ist, dass er sich entsprechend dem Rad mitdreht. In einer Ausführungsform ist dabei der ringartige Pulsgeber 120 in seinem radial äußeren Randbereich permanent magnetisch ausgebildet, wobei in Umfangsrichtung sich Bereiche entgegengesetzter Polarität abwechseln und der Drehzahlsensor 110 dazu passend eine Hallsonde umfasst. Dabei vermag ein Vorbeidrehen eines Polpaarbereiches, umfassend genau einen Bereich mit einer ersten Polarität und einen unmittelbar darauf folgenden Bereich mit einer dazu entgegengesetzten Polarität an einem Ausgang des Drehzahlsensors 110 ein Signal etwa in Form einer Rechteckschwingung und für eine Zeitdauer gemäß eine Periodendauer 180 der Rechteckschwingung hervorzurufen. Diese Periodendauer 180 ist in der 3 zwischen den zwei ansteigenden, vom Drehzahlsensor 110 herrührenden Pulsflanken 150 und 155 dargestellt. Dabei ist in der 3 die Amplitude A der Pulsflanken 150, 155 und 160 des Drehzahlsensors 110 und der Pulsflanken 251 bis 254 für die Daten des weiteren Sensors 210 über der Zeit t dargestellt.
Die Ausgabeeinheit 310 der 1 umfasst zwei Anschlusspunkte 311 und 312, an die eine zweiadrige Anschlussleitung 320 für ein Übertragen der Drehzahlinformation und der Daten des weiteren Sensors 210 sowie für ein Energieversorgen der Ausgabeeinheit 310, des Drehzahlsensors 110 und des weiteren Sensors 210 angeschlossen ist. Dabei werden die Drehzahlinformation und die Daten des weiteren Sensors 210 beispielsweise zu einer zentralen Auswerteeinheit in einem Motorraum und/oder einem Cockpit des Fahrzeugs übertragen. Einer der Anschlusspunkte 311 und 312 der Ausgabeeinheit 310 ist dabei als Energieversorgungsanschluss vorgesehen und der andere der Anschlusspunkte 311 und 312 als Masse- und gleichzeitig als Pulsflanken ausgabeanschluss. Dabei sind die zwei vorgebbaren unterschiedlichen Signalpegel der Pulsflanken 150, 155, 160 und 251 bis 254 derart gewählt, dass der eine der Signalpegel durch einen ersten Amplitudenwert eines elektrischen Stroms von beispielsweise 7 mA und der andere der Signalpegel durch einen zweiten Amplitudenwert eines elektrischen Stroms, der deutlich höher als der erste ist und beispielsweise 14 mA beträgt, gekennzeichnet sind.
In einer alternativen Ausführungsform zu dem zur 1 Beschriebenen können die Signalpegel der Pulsflanken 150, 155, 160 und 251 bis 254 natürlich auch durch Amplitudenwerte einer elektrischen Spannung gekennzeichnet sein. Dabei sind die zwei vorgebbaren unterschiedlichen Signalpegel beispielsweise derart gewählt, dass der eine der Signalpegel durch einen Amplitudenwert einer elektrischen Spannung in etwa gleich null Volt und der andere der Signalpegel durch einen Amplitudenwert einer elektrischen Spannung deutlich unterschiedlich von den null Volt gekennzeichnet sind. In anderen Ausführungsformen können natürlich auch zwei von Null unterschiedliche Signalpegel gewählt werden. Dazu zeigt die 2 eine entsprechend der Alternative ausgebildete Ausgabeeinheit 350. Ansonsten gilt das zu 1 Beschriebene entsprechend. Die Ausgabeeinheit 350 der 2 umfasst dabei drei Anschlusspunkte 351, 352 und 353, an die eine dreiadrige Anschlussleitung 360 angeschlossen ist. Dabei dient ein erster der Anschlusspunkte 351, 352 und 353 als Energieversorgungsanschluss für die Ausgabeeinheit 350 und die Sensoren 110 und 210, ein zweiter der Anschlusspunkte 351, 352 und 353 als Masseanschluss und ein dritter der Anschlusspunkte 351, 352 und 353 als Pulsflankenausgabeanschluss.
Anhand der 3 wird im folgenden erläutert, wie die Daten des weiteren Sensors 210 mit Pulsflanken 251, 252, 253 und 254 gleicher Signalpegel wie die Pulsflanken 150, 155 und 160 der Drehzahlinformation zwischen den Pulsflanken 150, 155 und 160 derart mitübertragen werden können, dass an der Auswerteeinheit ein eineindeutiges Auswerten der Pulsflanken 150, 155, 160 und 251 bis 254 nach Zugehörigkeit zu der Drehzahlinformation oder zu den Daten des weiteren Sensors 210 möglich ist. Wie bereits vorausgehend beschrieben, gibt der Drehzahlsensor 110 eine periodische Rechteckschwingung aus, deren Periodizität abhängig von der Geschwindigkeit des Rades ist. Dabei lässt sich ein Minimum der Periodendauer 180 wie folgt abschätzen: Bei Kenntnis einer maximalen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, des Durchmessers des Fahrzeugrades und der Anzahl der Polpaare des Pulsgebers 120 ergibt sich ein Minimum der Periodendauer 180. Unter der Voraussetzung, dass man ausschließlich zwischen einer ansteigenden Pulsflanke 150 und einer unmittelbar darauffolgenden abfallenden Pulsflanke 160 des Drehzahlsensors 110 die Daten des weiteren Sensors 210 übertragen will, steht somit ein Zeitabschnitt 280, der kleiner der Hälfte 185 des Minimums der Periodendauer 180 ist, zur Verfügung. Dabei startet vorgenannter Zeitabschnitt 280 eine vorgebbare Zeitdauer nach jeder ansteigenden Pulsflanke 150 und 155 des Drehzahlsensors 110 und ist derart gewählt, dass der Zeitabschnitt 280 zeitlich gesehen sicher vor der abfallenden Pulsflanke 160 beendet ist.
Dabei können die Daten des weiteren Sensors 210 als binäres Wort übertragen werden, beispielsweise als 10-bit-Botschaften mit einer Übertragungsrate von 50 bis 100 kBaud. Damit ist eine echtzeitfähige Übertragung der Drehzahlinformation bei gleichzeitigem Mitübertragen von weiteren, insbesondere echtzeitunkritischen Daten auf einfache und robuste Art bewerkstelligt. Auf der Auswerteseite ist damit eine eineindeutige Zuordnung der Pulsflanken 150, 155, 160, 251 bis 254 zu der Drehzahlinformation bzw. den Daten des weiteren Sensors 210 möglich.

110: Drehzahlsensor
120: Pulsgeber
150, 155: ansteigende Pulsflanke
160: abfallende Pulsflanke
180: Periodendauer
185: halbe Periodendauer
210: weiterer Sensor
251, 252, 253, 254: Pulsflanke
280: Zeitabschnitt
310, 350: Ausgabeeinheit
311, 312, 351, 352, 353: Anschlusspunkt
320, 360: Anschlussleitung
A: Amplitude
t: Zeit

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen und Ausgeben von Daten umfassend folgende Merkmale: – Ein Drehzahlsensor und wenigstens ein weiterer Sensor mit einer gemeinsamen Ausgabeeinheit, – die Ausgabeeinheit ist zum Ausgeben einer Drehzahlinformation und von Daten des weiteren Sensors in Form von zeitlich aufeinanderfolgenden, durch zwei vorgebbare unterschiedliche Signalpegel gekennzeichnete Pulsflanken hergerichtet, wobei jeweils in einem vorgebbaren Zeitabschnitt zwischen zwei Pulsflanken der Drehzahlinformation Pulsflanken für die Daten des weiteren Sensors angeordnet sind, und – die Ausgabeeinheit umfasst wenigstens zwei Anschlusspunkte, an die unter anderem für ein Datenübertragen eine Zweidrahtleitung anschließbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Signalpegel durch Amplitudenwerte eines elektrischen Stroms gekennzeichnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei einer der Anschlusspunkte als Energieversorgungsanschluss und der andere als Masse- und Pulsflankenausgabeanschluss ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Signalpegel durch Amplitudenwerte einer elektrischen Spannung gekennzeichnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Ausgabeeinheit drei Anschlusspunkte umfasst, an die eine Dreidrahtleitung anschließbar ist, und ein erster der Anschlusspunkte als Energieversorgungsanschluss, ein zweiter als Masseanschluss und ein dritter als Pulsflankenausgabeanschluss ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei einer der zwei vorgebbaren Signalpegel in etwa null ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Zeitabschnitt zwischen einer ansteigenden und einer unmittelbar darauffolgenden abfallenden Pulsflanke der Drehzahlinformation angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine minimale Zeitspanne zwischen den zwei Pulsflanken der Drehzahlinformation durch eine maximal mögliche Winkelgeschwindigkeit eines zum Drehzahlsensor zugehörigen Pulgebers in Verbindung mit einer vorgebbaren Pulszahl pro Umdrehung bestimmt ist, und der vorgebbare Zeitabschnitt kleiner der minimalen Zeitspanne gewählt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein zeitlicher Abstand zwischen einem Beginn des Zeitabschnitts und der vorausgehenden Pulsflanke der Drehzahlinformation fest vorgegeben ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Drehzahlinformation in Echtzeit übertragbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Daten des weiteren Sensors als binäres Wort übertragbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Drehzahlsensor, der weitere Sensor und die Ausgabeeinheit eine bauliche Einheit bildend gestaltet sind.
Fahrzeug mit der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Drehzahlsensor, der weitere Sensor und die Ausgabeeinheit im Bereich einer Radlagerung des Fahrzeugs angeordnet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei das Fahrzeug ein Lastkraftwagen ist.
Verfahren zum Erzeugen und Ausgeben von Daten, wobei eine Ausgabeeinheit eine Drehzahlinformation eines Drehzahlsensors und Daten eines weiteren Sensors in Form von zeitlich aufeinanderfolgenden, durch zwei vorgebbare unterschiedliche Signalpegel gekennzeichnete Pulsflanken ausgibt, wobei jeweils in einem vorgebbaren Zeitabschnitt zwischen zwei Pulsflanken der Drehzahlinformation Pulsflanken für die Daten des weiteren Sensors angeordnet werden, und das Ausgeben über wenigstens zwei Anschlusspunkte der Ausgabeeinheit erfolgt, an die unter anderem für ein Datenübertragen eine Zweidrahtleitung anschließbar ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Signalpegel durch Amplitudenwerte eines elektrischen Stroms gekennzeichnet sind.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei über einen der Anschlusspunkte eine Energieversorgung und über den anderen eine Masseverbindung und Pulsflankenausgabe erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Signalpegel durch Amplitudenwerte einer elektrischen Spannung gekennzeichnet sind.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Ausgabeeinheit drei Anschlusspunkte umfasst, an die eine Dreidrahtleitung anschließbar ist, und über einen ersten der Anschlusspunkte eine Energieversorgung, über einen zweiten eine Masseverbindung und über einen dritten eine Pulsflankenausgabe erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei einer der zwei vorgebbaren Signalpegel in etwa null gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei der Zeitabschnitt zwischen einer ansteigenden und einer unmittelbar darauffolgenden abfallenden Pulsflanke der Drehzahlinformation angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei eine minimale Zeitspanne zwischen den zwei Pulsflanken der Drehzahlinformation durch eine maximal mögliche Winkelgeschwindigkeit eines zum Drehzahlsensor zugehörigen Pulgebers in Verbindung mit einer vorgebbaren Pulszahl pro Umdrehung bestimmt ist, und der vorgebbare Zeitabschnitt kleiner der minimalen Zeitspanne gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, wobei ein zeitlicher Abstand zwischen einem Beginn des Zeitabschnitts und der vorausgehenden Pulsflanke der Drehzahlinformation fest vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, wobei die Drehzahlinformation in Echtzeit übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, wobei die Daten des weiteren Sensors als binäres Wort übertragen werden.