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Die
Erfindung betrifft allgemein ein System mit Sensoren und/oder Befehlsgebern
und einer Auswerteeinheit. Solche Systeme werden beispielsweise bei
Fahrzeugen und Flurförderfahrzeugen
eingesetzt.
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Die
Sensoren und/oder Befehlsgeber können
Winkelsensoren, Linearsensoren, Schalter und Taster und Sensoren
zur Aufnahme nichtmechanischer und mechanischer Größen sein.
Sie können auch
zusammen mit weiteren Elementen bei Bedienfeldern, wie Bedienpulten
oder Deichseln für
Flurförderfahrzeuge,
eingesetzt sein.
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Durch
einen oder mehrere Sensoren erfasste Signale, die Analogsignale
oder Digitalsignale sein können,
werden im Allgemeinen einer Auswerteeinheit zur Auswertung zugeführt. Die
ausgewerteten Signale können
dann beispielsweise zur Steuerung eines Fahrzeugs verwendet werden.
Weiterhin können
Datenkommunikationssignale bzw. Steuersignale von der Auswerteeinheit
zu den Sensoren und/oder Befehlsgebern übertragen werden.
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Es
ist heutzutage bekannt, so genannte Smart-Sensoren oder intelligente
Sensoren als Sensoren zu verwenden, welche die Eigenschaft haben, zusätzlich zu
der Sensorfunktion mit einer Steuerungs- und Speicherungsfunktion
versehen zu sein. Im Speicher des Sensors gespeicherte Daten können dann,
auch in Verbindung mit erfassten Daten, zur geeigneten Steuerung
der Sensoren verwendet werden.
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Damit
ein System mit Sensoren und/oder Befehlsgebern und einer Auswerteeinheit
immer gut funktioniert, müssen
die einzelnen Komponenten des Systems zueinander passen und aufeinander
abgestimmt sein. Bei einem beispielsweise in einem Fahrzeug neu
eingebauten System ist dies normalerweise der Fall. Jedoch kann
es dann Probleme in Bezug auf die Funktionsfähigkeit des Systems geben,
wenn einmal ein Sensor ausfällt
und dann durch einen nicht geeigneten Sensor ersetzt wird, was darin
resultieren kann, dass die Funktionsfähigkeit des gesamten Systems
beeinträchtigt
wird. Solche Probleme kann es auch in dem Fall geben, dass zusätzliche
Sensoren und/oder Befehlsgeber zu dem System hinzuzufügen sind
und dafür
Komponenten verwendet werden, die nicht für das System geeignet sind.
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US 2003/0197603 A1 zeigt
ein System aus Reifensensoren und einer Steuereinheit. Die Reifensensoren
führen
der Steuereinheit Signale (in Bezug auf einen Reifendruck) zu, wobei
gleichzeitig Identifizierungssignale zur Erkennung der Positionierung,
d. h. vorderer oder hinterer Reifen bzw. linker oder rechter Reifen
eines Fahrzeugs, des Sensors zugeführt werden. Bei einem Austausch
eines Sensors lernt die Steuereinheit nach einer gewissen Zeit die
Identifizierung des neuen Sensors.
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DE 197 32 546 C1 und
DE 102 37 682 A1 zeigen
jeweils eine Möglichkeit,
um mittels einer Auswerteeinheit zu erfassen, ob ein Sensor für ein System
akzeptierbar ist oder nicht. Bei einer Akzeptanz eines Sensors werden
Messwerte bzw. -daten vom Sensor zur Auswerteeinheit durchgelassen.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, intelligente Sensoren/Befehlsgeber,
eine Auswerteeinheit und ein System aus intelligenten Sensoren/Befehlsgebern
und Auswerteeinheit zur Verfügung
zu stellen, durch welche es möglich
wird, eine Beeinträchtigung der
Funktionsfähigkeit
eines Systems aus intelligenten Sensoren/Befehlsgebern und Auswerteeinheit weitestgehend
auszuschließen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den
im Anspruch 1 angegebenen Sensor/Befehlsgeber gelöst. Die
abhängigen
Ansprüche
2 bis 11 zeigen spezielle Ausführungsformen
des Sensors/Befehlsgebers gemäß Anspruch
1. Die Aufgabe wird weiterhin durch die im Anspruch 12 angegebene Auswerteeinheit
und durch das im Anspruch 13 angegebene System gelöst.
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Der
erfindungsgemäße Sensor/Befehlsgeber
ist mit einem Sensor-/Befehlsgeberelement,
einer Steuerungs- und Speicherungseinrichtung und zwei Schaltern,
die durch die Steuerungs- und Speicherungseinrichtung steuerbar
sind, versehen, wobei in der Steuerungs- und Speicherungseinrichtung
Kalibrierdaten, Herstellerinformationsdaten und/oder Zuverlässigkeitsinformationsdaten
abgelegt sind. Die Steuerungs- und Speicherungseinrichtung steuert unter
Verwendung der Kalibrierdaten, Herstellerinformationsdaten und/oder
Zuverlässigkeitsinformationsdaten
das Sensor-/Befehlsgeberelement und das Auslesen von Signalen vom
Sensor-/Befehlsgeberelement
zu einer Auswerteeinheit, zu welcher der Sensor/Befehlsgeber gehört oder
nicht gehört.
Wenn der Sensor/Befehlsgeber zu ihr gehört, schaltet die Auswerteeinheit
den Sensor/Befehlsgeber frei, und wenn der Sensor/Befehlsgeber nicht
zu ihr gehört,
schaltet die Auswerteeinheit den Sensor/Befehlsgeber nicht frei,
wobei die Steuerungs- und Speicherungseinrichtung veranlasst, dass
der Sensor/Befehlsgeber durch die Auswerteeinheit, zu welcher der
Sensor/Befehlsgeber nicht gehört,
nicht freigeschaltet wird, indem ein offener Schalter, der eine
Signalausgabe vom Sensor-/Befehlsgeberelement unterbricht, nicht
geschlossen wird, indem ein offener Schalter, der eine Spannungsversorgung
des Sensor-/Befehlsgeberelements
unterbricht, nicht geschlossen wird, indem ein sperrendes Eingreifen
in eine Signalaufbereitungseinrichtung zur Aufbereitung von Signalen
vom Sensor-/Befehlsgeberelement nicht gelöst wird und/oder indem verschlüsselte Kalibrierdaten
nicht entschlüsselt
werden.
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Somit
ist der Sensor/Befehlsgeber insbesondere derart ausgebildet, dass
von der Auswerteeinheit erkannt wird, ob er zu ihr gehört oder
nicht, und dass daraufhin jeweils sein Freischalten oder nicht Freischalten
durch die Auswerteeinheit erfolgt.
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Durch
die erfindungsgemäßen Merkmale des
Sensors/Befehlsgebers kann erreicht werden, dass die Auswerteeinheit
einen nicht zu ihr gehörenden
Sensor erkennt und dann nicht freischaltet, um dadurch eine mögliche Fehlfunktion
eines gesamten Systems zu verhindern. Gegensätzlich dazu wird ein zu der
Auswerteeinheit gehörender
Sensor/Befehlsgeber von dieser erkannt und durch diese freigeschaltet.
Somit wird erfindungsgemäß eine Beeinträchtigung
der Funktionsfähigkeit
eines Systems durch einen Einbau von ungeeigneten Sensoren/Befehlsgebern
in das System ausgeschlossen.
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Das
Freischalten des Sensors/Befehlsgebers durch die Auswerteeinheit,
zu welcher der Sensor/Befehlsgeber gehört, erfolgt insbesondere daraufhin,
dass sie Erkennungsinformation von ihm erhält. Diese Erkennungsinformation
ist vorzugsweise in den Herstellerinformationsdaten enthalten.
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Vorzugsweise
weist der Sensor/Befehlsgeber eine Schnittstelle auf, um über eine
Verbindung mit einer Schnittstelle der Auswerteeinheit verbunden
zu werden, wobei über
die Schnittstelle des Sensors/Befehlsgebers, die Verbindung und
die Schnittstelle der Auswerteeinheit ein Datenaustausch zwischen
der Steuerungs- und Speicherungseinrichtung und der Auswerteeinheit
erfolgt.
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Weiterhin
kann der Sensor/Befehlsgeber auch einen Ausgangsanschluss aufweisen,
um über eine
Verbindung mit einem Eingangsanschluss der Auswerteeinheit verbunden
zu werden, wobei über den
Ausgangsanschluss, die Verbindung und den Eingangsanschluss Signale
vom Sensor-/Befehlsgeberelement zur Auswerteeinheit geliefert werden.
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Die
Verbindung zwischen den Schnittstellen und die Verbindung zwischen
dem Ausgangsanschluss und dem Eingangsanschluss können als
getrennte Leitungen oder als eine gemeinsame Leitung ausgebildet
sein.
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Die
Kalibrierdaten sind insbesondere in der Steuerungs- und Speicherungseinrichtung
so abgespeichert, dass erkennbar ist, welche physikalische Messgröße in welches
Ausgangssignal umgesetzt wird. Zusätzlich können Korrekturwerte zur Korrektur von
Herstellungstoleranzen abgespeichert werden.
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Die
Herstellerinformationsdaten umfassen Informationen wie Herstellungsdatum,
Seriennummer und/oder Artikelnummer.
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Die
Zuverlässigkeitsinformationsdaten
werden durch die Auswerteeinheit und/oder den Sensor/Befehlsgeber
selbst in der Steuerungs- und Speicherungseinrichtung abgespeichert,
wobei die Zuverlässigkeitsinformationsdaten
einen Betriebsstundenzähler,
eine Anzahl von Betätigungszyklen
und/oder erkannte Fehler umfassen können und im Servicefall auslesbar
sind.
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Die
Sensor-/Befehlsgeberelemente umfassen vorzugsweise Winkelsensoren,
Linearsensoren, Schalter und Taster, Sensoren zur Aufnahme nichtmechanischer
und mechanischer Größen und/oder Bedienfelder.
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Eine
Auswerteeinheit ist vorzugsweise speziell zur Auswertung von Signalen
der Sensoren/Befehlsgeber ausgestaltet. Ein System ist aus der Auswerteeinheit
und wenigstens einem Sensor/Befehlsgeber ausgebildet.
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Die
angegebenen und weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
werden einem Fachmann auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten
Beschreibung und der beigefügten
Zeichnung klarer, die Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand
eines Beispiels darstellt und wobei:
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1 ein
System mit einer Auswerteeinheit und einem Sensor/Befehlsgeber gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
zeigt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten
Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung detailliert erklärt.
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1 zeigt
ein System mit einer Auswerteeinheit 20 und einem Sensor/Befehlsgeber 30.
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Der
intelligente Sensor/Befehlsgeber 30 weist ein Sensor-/Befehlsgeberelement 10 auf,
welches der eigentliche Sensor/Befehlsgeber zum Ausführen von
beispielsweise einer Erfassungsfunktion ist, wie er herkömmlich bekannt
ist.
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Da
der erfindungsgemäße Sensor/Befehlsgeber 30 als
so genannter intelligenter Sensor/Befehlsgeber 30 ausgebildet
ist, weist er zusätzlich
eine Signalaufbereitungseinrichtung 8a und eine Steuerungs-
und Speicherungseinrichtung 8b auf.
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Durch
die Signalaufbereitungseinrichtung 8a wird ein durch das
Sensor-/Befehlsgeberelement 10 erfasstes
und ihr über
eine Signalleitung 11 zugeführtes Signal beispielsweise
einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen und dann über einen
Schalter 7, der in geöffnetem
Zustand eine Signalausgabe vom Sensor/Befehlselement 10 unterbricht,
in einem geschlossenen Zustand zu einem Ausgangsanschluss 3 weitergeleitet.
Am Ausgangsanschluss 3 des intelligenten Sensors/Befehlsgebers 30 ist
eine Verbindung 2 zu einem Eingangsanschluss 1 der
Auswerteeinheit 20 angeschlossen, über welche das Signal zur Auswerteeinheit 20 weitergeleitet
wird.
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Die
Steuerungs- und Speicherungseinrichtung 8b kann beispielsweise
als Kombination aus einem EEPROM und einer Steuerlogik ausgebildet sein
und ist einerseits über
einen Schalter 9, der in geöffnetem Zustand eine Spannungsversorgung
des Sensor/Befehlselements 10 unterbricht, in einem geschlosse nen
Zustand mit dem Sensor-/Befehlsgeberelement 10 und anderseits
mit einer am intelligenten Sensor/Befehlsgeber 30 vorgesehenen
Schnittstelle 6 verbunden. An die am intelligenten Sensor/Befehlsgeber 30 vorgesehene
Schnittstelle 6 ist eine Verbindung 5 zu einer
Schnittstelle 4 der Auswerteeinheit 20 angeschlossen. Über diese
Schnittstellen 4 und 6 und die Verbindung 5 erfolgt
ein Datenaustausch zwischen der Auswerteeinheit 20 und der
Steuerungs- und Speicherungseinrichtung 8b.
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Die
jeweiligen Schalter 7 und 9 sind durch die Steuerungs-
und Speicherungseinrichtung 8b steuerbar.
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In
der Steuerungs- und Speicherungseinrichtung 8b bzw. im
EEPROM sind vorzugsweise folgende Informationen gespeichert: Kalibrierdaten,
Herstellerinformationsdaten und/oder Zuverlässigkeitsinformationsdaten.
Während
die Kalibrierdaten und Herstellerinformationsdaten im Voraus, d.
h. vor einer Inbetriebnahme des Sensors/Befehlsgebers 30,
in der Steuerungs- und Speicherungseinrichtung 8b abgelegt
sind, werden die Zuverlässigkeitsinformationsdaten
gesammelt und gespeichert, während
der Sensor/Befehlsgeber 30 in Betrieb ist.
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Die
Kalibrierdaten werden so gespeichert, dass erkennbar ist, welche
physikalische Messgröße in welches
elektrische Ausgangssignal umgesetzt wird. Zusätzlich werden Korrekturwerte
abgespeichert, um Herstellungstoleranzen korrigieren zu können. Durch
die Speicherung der Kalibrierdaten können einzelne Sensoren/Befehlsgeber
für sich
geprüft und
kalibriert werden, so dass eine Kalibrierung eines gesamten (montierten)
Systems mit mehreren Sensoren/Befehlsgebern nicht mehr nötig ist.
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Die
Herstellerinformationsdaten umfassen Informationen wie Herstellungsdatum,
Seriennummer, Artikelnummer etc. Diese Informationen können von
der Auswerteeinheit dazu verwendet werden, einen Austausch eines
Sensors/Befehlsgebers im System zu erkennen und dann beispielsweise
einen Lernvorgang zu erzwingen.
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Die
Zuverlässigkeitsinformationsdaten
umfassen beispielsweise Betriebsstundenzähler, Anzahl von Betätigungszyklen,
erkannte Fehler etc. Diese Informationen können im Servicefall ausgelesen
werden, um Informationen über
die Standfestigkeit der Sensoren zu gewinnen. Die Zuverlässigkeitsinformationsdaten
werden durch die Auswerteeinheit 20 und/oder den Sensor/Befehlsgeber 30 selbst
in der Steuerungs- und Speicherungseinrichtung 8b abgespeichert.
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Zusätzlich erfolgt
in der Steuerungs- und Speicherungseinrichtung 8b erfindungsgemäß auch ein
Management zum Freischalten des Sensors/Befehlsgebers 30,
wenn er nach einem Einbau in ein Gesamtsystem von der Auswerteeinheit 20 als
zu der Auswerteeinheit 20 gehörend erkannt wird. Das Erkennen
erfolgt über
Erkennungsinformation, die beispielsweise die Herstellerinformation
sein kann. In dem Fall, in welchem der Sensor/Befehlsgeber 30 zu der
Auswerteeinheit 20 gehört,
d. h. er ein so genannter ”freundlicher
Sensor/Befehlsgeber” ist,
wird veranlasst, dass er in Betrieb genommen oder freigeschaltet
wird. In dem Fall, in welchem der Sensor/Befehlsgeber 30 nicht
zu der Auswerteeinheit 20 gehört, d. h. er ein so genannter ”feindlicher
Sensor/Befehlsgeber” ist,
wird veranlasst, dass er nicht in Betrieb genommen oder nicht freigeschaltet
wird.
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Das
Freischalten wird durch derartiges Ansteuern des Schalters 7 und/oder
des Schalters 9 erreicht, dass sie/er geschlossen werden/wird.
Weiterhin kann anstelle oder zusätzlich
zu dem Schalter 7 und/oder dem Schalter 9 die
Möglichkeit
vorgesehen sein, die Kalibrierdaten in der Steuerungs- und Speicherungseinrichtung 8b bzw.
im EEPROM derart zu verschlüsseln,
dass sie nur dann auslesbar sind, wenn der Sensor/Befehlsgeber 30 von
der Auswerteeinheit 20 als zu ihr gehörender oder ”freundlicher” Sensor/Befehlsgeber
erkannt wird. Eine weitere Möglichkeit
eines Freischaltens des Sensors/Befehlsgebers 30 besteht
darin, dass ein sperrendes Eingreifen in die Signalaufbereitungseinrichtung 8a gelöst wird.
Es wird somit eine Aktivierung des Sensors/Befehlsgebers 30 und/oder
ein Zugang zu den Kalibrierdaten in der Steuerungs- und Speiche rungseinrichtung 8b in
dem Fall geschützt,
in welchem der Sensor/Befehlsgeber 20 nicht zu der Auswerteeinheit gehört und somit
bei seiner Inbetriebnahme im System die Funktionsfähigkeit
des Systems beeinträchtigen
könnte.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
von intelligenten Sensoren/Befehlsgebern, einer Auswerteeinheit
zum Auswerten von Signalen von dem intelligenten Sensor/Befehlsgeber
und eines Systems mit intelligenten Sensoren/Befehlsgebern und Auswerteeinheit
können
folgende Vorteile erzielt werden:
Durch ein Speichern von Kalibrierdaten
auf der Seite des Sensors/Befehlsgebers können die Sensoren/Befehlsgeber
einzeln geprüft
und kalibriert werden und ein Kalibrieren des montierten Endprodukts ist
nicht nötig.
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Durch
ein Speichern von Zuverlässigkeitsinformationsdaten
auf der Seite des Sensors/Befehlsgebers können aussagekräftige Informationen
in Bezug auf den Betrieb von einzelnen Sensoren/Befehlsgebern jeweils
diesen zugeordnet gesammelt und im Servicefall genutzt werden.
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Durch
ein Speichern von Herstellerinformationsdaten auf der Seite des
Sensors/Befehlsgebers können
diese Informationen von einer Auswerteeinheit dazu verwendet werden,
einen Austausch eines Sensors/Befehlsgebers im System zu erkennen
und dann beispielsweise einen Lernvorgang zu erzwingen.
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Durch
Vorsehen der speziellen Möglichkeit, automatisch
erkennen zu können,
ob ein Sensor/Befehlsgeber zu einer Auswerteeinheit gehört oder nicht,
und durch weiteres Vorsehen von Möglichkeiten eines Freischaltens
oder nicht, kann sichergestellt werden, dass in einem System nur
Sensoren/Befehlsgeber in Betrieb genommen werden, die zu einer Auswerteeinheit
gehören,
so dass eine Beeinträchtigung
der Funktionsfähigkeit
des Systems ausgeschlossen werden kann.
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Das
erfindungsgemäße System
mit den erfindungsgemäßen Sensoren/Befehlsgebern
und der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit
ist besonders vorteilhaft bei Fahrzeugen und Flurförderfahrzeugen einsetzbar,
bei welchen ein Aufrechterhalten der Funktionsfähigkeit des gesamten Systems
von besonderer Wichtigkeit ist.