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Die
Erfindung geht aus von einer Messanordnung nach der Gattung des
Anspruchs 1. Es ist bereits eine Auswertung von mehreren, an verschiedenen
Orten im Fahrzeug angeordneten Sensoren bekannt. Hierzu sind die
Sensoren über
eine Zweileiterschnittstelle mit einer Auswerteeinheit verbunden. Das
Steuergerät
versorgt die Sensoren mit einer Spannung über die Zweileiterschnittstelle.
Die Sensoren übertragen
ihre Messergebnisse in der Weise, dass sie eine Stromsenke in dem
Sensor einschalten bzw. ausschalten. Auch wenn die Stromsenke ausgeschaltet
ist, fließt
hierbei ein Strom, der Ruhestrom der Messanordnung. Wird eine Stromsenke
eines Sensors eingeschaltet, so wird zusätzlich zu dem Ruhestrom ein
Sendestrom gezogen. In der Auswerteeinheit kann nun der fließende Strom
mit einer vorgegebenen Schwelle verglichen werden. Ist der Strom niedriger
als die Schwelle, so wird nur der Ruhestrom gezogen. Ist der Stromverbrauch
höher als
die Schwelle, so wird zusätzlich
der Sendestrom gezogen. Wenn sich die Temperatur ändert oder
wenn weitere Sensoren an die Sensoranordnung angeschlossen werden
bzw. von der Sendeanordnung entfernt werden, kann sich der Ruhestrom
verändern.
Hierdurch kann der Abstand zwischen dem Ruhestrom bzw. der Summe
aus Ruhestrom und Sendestrom einerseits und dem Schwellwert andererseits
ungünstig
verringert werden. Aus der
DE
198 59 l78 C1 ist ein Verfahren zum Übertragen von Daten in einem
Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine Satellitenstation über eine
Datenübertragungsleitung
mit einer kontinuierlichen Ruhespannung gespeist wird. Die zu übertragenden
Daten werden dem vorhandenen Ruhestrom in Form von Stromimpulsen überlagert.
Das auf diese Weise erzeugte Stromsignal wird auf der Empfangsseite
mit Hilfe eines Komparators demoduliert. Ein Referenzwert wird dabei
als Summe aus einem Basisteil und einem vorgegebenen Impulsteil
gebildet, wobei der Basisteil in Ruhestromphasen dem aktuellen Ruhestrom
nachgeführt
wird.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Messanordnung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass der gesamte
Strom über
die Zeit gemittelt wird und der Schwellwert unter Berücksichtigung
des gemittelten Stromes bestimmt wird. Eine derartige Festlegung
des Schwellwertes ist einfach möglich,
da nicht zusätzlich
festgestellt werden muss, ob gerade nur ein Ruhestrom fließt. Insbesondere
während
einer Übertragung,
bei der Ruhestrom und Sendestrom alternieren, kann hierdurch auch während der
Messung der Schwellwert nachgeregelt werden. Damit wird stets ein
ausreichender Störabstand
von dem Schwellwert zu dem Ruhestrom einerseits und zu der Summe
aus Ruhestrom und Sendestrom andererseits geschaffen. Somit kann
ein Einschalten des Sendestroms sicher detektiert werden. Damit
ist eine sichere Datenübertragung
der Sensoren an die Auswerteeinheit gewährleistet.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch
angegebenen Messanordnung möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, eine Additionsschaltung vorzusehen, wobei
zu dem Mittelwert ein vorgegebener Korrekturwert hinzuaddiert wird.
Der Korrekturwert berücksichtigt,
dass der Sendestrom gegebenenfalls nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit
eingeschaltet ist. Durch das Hinzufügen des Korrekturwertes kann
der Schwellwert möglichst
in die Mitte zwischen dem Ruhestrom und dem zusätzlichen Sendestrom gelegt werden.
Hierdurch werden die Störabstände maximiert.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, die zeitliche Mittelung mittels eines Tiefpasses
vorzunehmen, da dieser auf einfache Weise realisiert werden kann.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass Sensoren der Messanordnung zufügbar sind
bzw. aus dieser entnehmbar sind. Indem der Schwellwert automatisch
nachgeregelt wird, kann die Messanordnung weiterhin zuverlässige Ergebnisse
liefern.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, Daten nach einem Manchester-Protokoll zu übertragen,
bei dem es insbesondere auf die Detektion einer steigenden und einer
fallenden Flanke ankommt. Zudem ist bei einer Manchester-Codierung
zumindest während
eines Sendebetriebs der zeitliche Anteil zwischen eingeschaltetem
und ausgeschaltetem Sendestrom nahezu gleich bzw. ist keiner Variation
unterworfen. Hierdurch kann durch die zeitliche Mittelung aufgrund
der geringen Schwankungen der Ruhestrom besonders gut angepasst
werden.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Messanordnung,
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2 einen
Sensor einer erfindungsgemäßen Messanordnung
im Detail,
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3 eine
Auswerteschaltung in einer Auswerteeinheit einer erfindungsgemäßen Messanordnung
im Detail,
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4 Ausführungsbeispiele
für von
den Sensoren zu übertragende
Signale.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die
erfindungsgemäße Messanordnung kann
für die
Auswertung beliebiger Sensoren verwendet werden. Insbesondere bei
einem ein Personenrückhaltesystem,
z.B. einem Airbag-System, sind in einem Fahrzeug an verschiedenen
Stellen Beschleunigungssensoren angeordnet. Diese dienen dazu, an
den jeweiligen Stellen des Fahrzeugs Beschleunigungswerte zu messen,
um einen Zusammenstoß des
Fahrzeugs mit einem Hindernis und eine dadurch verursachte Verzögerung des
Fahrzeugs zu detektieren. Um das Personenrückhaltesystem einerseits zeitnah
und andererseits nicht unnötig
auszulösen,
kommt es bei dieser Verwendung insbesondere auf eine sichere Datenübertragung
an. Daher wird die vorliegende Erfindung im Folgenden am Beispiel
eines Personenrückhaltesystem
in einem Kraftfahrzeug erläutert.
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In
der 1 ist eine erfindungsgemäße Messanordnung 1 dargestellt,
die eine Auswerteeinheit 2 aufweist, an die Sensoren 3, 4, 5 angeschlossen sind.
Die Sensoren 3, 4, 5 sind bei der Verwendung für ein Personenrückhaltesystem
insbesondere als Beschleunigungssensoren ausgeführt, die eine lineare oder
rotatorische Beschleunigung des Fahrzeugs detektieren. Ferner sind
aber auch andere Sensoren möglich,
z.B. akustische Sensoren zur Crash-Erkennung oder zur Abstandsmessung
sowie optische Sensoren zur Hindernisdetektion. Hierbei können sowohl
gleichartige, aber auch mit verschiedenen Messmethoden arbeitende
Sensoren an die Auswerteeinheit 2 angeschlossen sein.
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Die
Auswerteeinheit 2 verfügt über eine Spannungsquelle 6,
deren Spannung zu einem Anschluss 8 mit der Möglichkeit
der Strommessung, hier über
einen ohmschen Widerstand 7 dargestellt, geführt wird.
An den Anschluss 8 sind die Sensoren 3, 4, 5 parallel
oder in einer Anderen Ausführungsform auch
seriell angeschlossen. Ein zweiter Anschluß 9 zu den Sensoren 3, 4, 5 dient
zum Anschluß der
Sensoren an die Masse 11. Die Auswerteeinheit 2 verfügt ferner über eine
Auswerteschaltung 10, die den Strom misst, welcher an die
Sensoren 3, 4, 5 abgegeben wird. Die
Strommessung ist hier dargestellt durch eine Spannungsmessung an
dem Ohmschen Widerstand 7, wobei die Spannung über einen
ersten Anschluss 12 und einen zweiten Anschluss 13 abgegriffen
wird. Die an dem Ohmschen Widerstand 7 abfallende Spannung
ist dabei proportional zu dem Strom, der sowohl durch den ohmschen
Widerstand 7, als auch durch die Sensoren 3, 4, 5 fließt. Wird
in den Sensoren eine Stromsenke eingeschaltet, so vergrößert sich
der durch den ohmschen Widerstand 7 und die Sensoren 3, 4, 5 fließende Strom.
Alternativ kann die Strommessung bespielsweise auch über einen
Stromspielgel durchgführt
werden. Ein Ausführungsbeispiel
für eine
derartig gesteuerte Stromsenke ist in einer Detaildarstellung eines
Sensors in der 2 gezeigt.
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In
der 2 ist der Sensor 3 gezeigt, der eine
Messeinheit 14 aufweist, die beispielsweise eine Beschleunigung
misst. In Abhängigkeit
von der oder den gemessenen Größen wird
eine Stromsenke 16 angesprochen, um ermittelte Messdaten
an die Auswerteeinheit 2 zu übermitteln. Eine Übertragung
eines gemessenen Beschleunigungswertes erfolgt dabei z.B. mittels
einer digitalen Kodierung, bei der die Stromsenke 16 mehrfach
geschaltet wird, um ein Signal zu erzeugen. In einer ersten Ausführungsform kann
der Sensor 3 dabei zusätzlich
ein Identifikationssignal übertragen,
aus dem auf die Herkunft der Daten aus dem Sensor 3 geschlossen
werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann auch, z.B. durch
ein von der Auswereeinheit 2 übertragenes Signal, bei der
Verwendung mehrerer Sensoren den Sensoren ein fester Sendezeitpunkt
nach einem von der Auswerteeinheit 2 übertragenen- Triggersignal zugeordnet
sein. Die Messeinheit l4 benötigt kontinuierlich Strom,
der im weiteren als Ruhestrom des Sensors bezeichnet wird. Wird
die Stromsenke angesprochen, so fließen in Summe der Ruhestrom
und der Strom der Stomsenke. im weiteren als Sendestrom bezeichnet.
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Die
Auswerteschaltung dient dazu, den gemessen Strom mit einem Schwellwert
zu vergleichen und den Schwellwert in Abhängigkeit von dem über die
Zeit gemittelten fließenden
Strom festzulegen. In der vorliegenden Ausführungsform wird hierbei zwischen
einem Ruhestrom und einer demgegenüber erhöhten Summe aus Ruhestrom und
Sendestrom regelmäßig gewechselt.
Bei der Mittelung des übertragenen
Signals werden unabhängig
von der Art der Beeinflussung des Stromsignals durch die Sensoren sowohl
durch die Sensoren unbeeinflusste Zeiträume als auch durch die Sensoren
beeinflusste Zeiträume eingeschlossen,
so dass sowohl Zeiträume
mit einem Sendestrom, als auch Zeiträume nur mit einem Ruhestrom
einbezogen sind.
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Die
Auswerteschaltung 10 verfügt über einen Ausgang 18, über den
ein digitales Signal an eine Recheneinheit 19 abgegeben
wird. Ist keine Stromsenke in den Schaltkreis eingeschaltet, so
wird ein Signal „Low" ausgegeben. Ist
wenigstens eine Stromsenke eingeschaltet, so wird ein Signal „High" an die Recheneinheit 19 ausgegeben.
Aus der Abfolge von Low und High können digital kodierte Daten von
den Sensoren 3, 4, 5 an die Recheneinheit 19 übermittelt
werden. Die Recheneinheit 19 kann mittels einer entsprechenden
Dekodierung auf die vorliegenden Beschleunigungsdaten an den Sensoren 3, 4, 5 schließen. Stellt
die Recheneinheit 19 anhand der übermittelten Daten fest, dass
ein vorgegebener Grenzwert für
eine Beschleunigung an der jeweiligen Stelle des Fahrzeugs aufgetreten
ist, so wird ein Zusammenstoß des
Fahrzeugs vorliegen. Entsprechend kann die Recheneinheit über eine
Auslöseleitung 20 ein
Personenrückhaltesystem
im Fahrzeug gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Stärke der
gemessenen Beschleunigung auslösen.
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In
der 3 ist die Funktionsweise der Auswerteschaltung 10 anhand
eines Ausführungsbeispiels
im Detail dargestellt. Der ersten Eingang 12 und der zweite
Eingang 13 werden auf einen Operationsverstärker 21 gegeben.
Mit einer zunehmenden Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Eingang 12 und
dem zweiten Eingang 13, also mit einem zunehmenden Strom,
der durch den ohmschen Widerstand 7 und damit durch den
gesamten Stromkreis einschließlich
der Sensoren 3, 4, 5 fließt, erhöht sich die
Ausgangsspannung an dem Ausgang 22 des Operationsverstärkers 21.
Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 21 wird einerseits
auf einen Tiefpass 23 gegeben. Die Durchlassfrequenz des
Tiefpasses ist dabei derart zu wählen,
dass sie viel kleiner ist als die Frequenz des zu übertragenden Signals.
Die Frequenz beträgt
daher z.B. 1 Hz, während
die Sensoren im KHz-Bereich Daten übertragen. Das Ausgangssignal
des Tiefpasses ist damit proportional zu einem Mittelwert des durch
den Ohmschen Widerstand 7 fließenden Stromes. Ist das Verhältnis zwischen
der Zeit, in der ein Sendestrom eingeschaltet ist, und der Zeit,
in der nur der Ruhestrom fließt,
ungefähr
gleich, so kann die Ausgangsspannung des Tiefpasses unmittelbar
als ein Schwellwert verwendet werden. Denn der Mittelwert muss nun zwischen
dem Ruhestrom und der Summe aus Ruhestrom und Sendestrom liegen.
Der Schwellwert wird nun einem zweiten Eingang 25 eines
Komparators 24 zugeführt.
An den ersten Eingang 26 des Komparators 24 wird
unmittelbar die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 21 geführt. Ist
das Signal an dem ersten Eingang 26 größer als das Signal an dem zweiten
Eingang 25 so wird an einen Ausgang 27 des Komparators
ein Signal „High" angelegt. Ist das
Signal an dem ersten Eingang 26 des Komparators kleiner
als das Signal an dem zweiten Eingang 25, so wird an den
Ausgang 27 des Komparators ein Signal „Low" angelegt. Das Ausgangssignal 27 des Komparators
wird über
den Ausgang 18 der Auswerteschaltung 10 an die
Recheneinheit 19 weitergeleitet.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird der von den Sensoren beeinflusste Strom zwischen zwei Niveaus
umgeschaltet. Gegebenfalls wäre
es auch möglich,
den durch die Sensoren den fließenden
Strom z.B. durch eine Erhöhung
eines in dem Sensor in den Stromkreis geschalteten Ohmschen Widerstands
abzusenken, um Informationen zu übermitteln.
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In
einer weiteren Ausführungsform
bei einem anderen Datenprotokoll kann aber auch das Verhältnis zwischen
den Zeiten, in denen nur der Ruhestrom fließt und in denen Ruhestrom und
Sendestrom fließen
von einer Gleichverteilung abweichen. So kann es z.B. möglich sein,
dass der Sendestrom minimal ein Drittel der Gesamtzeit eingeschaltet
ist, maximal aber die Hälfte
der Gesamtzeit eingeschaltet ist. Somit entspricht der gemittelte
Strom der Summe aus dem Ruhestrom sowie einem 5/12-fachen des Sendestromes.
Um den Schwellwert genau in die Mitte zwischen dem Ruhestrom und
der Summe aus Ruhestrom und Sendestrom zu legen, ist nun zu dem gemittelten
Strom noch 1/1:2 des Sendestromes hinzuzuaddieren. Der Sendestrom
kann dabei zuvor rechnerisch aus dem Wert der angelegten Spannung der
Spannungsquelle 6 sowie unter Berücksichtigung der Größe der Stromsenke 17 und
gegebenenfalls unter Berücksichtigung
eines geschätzten
Gesamtwiderstandes bestimmt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist hierzu ein Addierer 28 zwischen dem Ausgang des Tiefpasses 23 und
dem zweiten Eingang 25 des Komparators 24 vorgesehen. Über den
Addierer wird eine Spannung einer Spannungsquelle 29, die
1/12 des Sendestromes entspricht, zu dem Ausgangssignal des Tiefpasses 23 hinzuaddiert.
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In
der 4 sind Beispiele für übertragene Signale dargestellt.
Auf einer Y-Achse 40 ist der Gesamtstrom durch den ohmschen
Widerstand 7 und die Sensoren 3, 4, 5 über einer
Zeitachse 41 aufgetragen. In einer ersten Messdarstellung 42 schwankt ein
Messsignal 43 dabei zwischen dem Ruhestrom 44 und
der Summe aus Ruhestrom und Sendestrom 45. Der Schwellwert 46 ist
in die Mitte zwischen dem Ruhestrom 44 und der Summe aus
Ruhestrom und Sendestrom 45 gelegt. Zu einem späteren Zeitpunkt hat
sich das Signal in einer zweiten Darstellung 47 verändert. Der
Ruhestrom einerseits sowie auch die Summe aus Ruhestrom und Sendestrom
andererseits haben sich erhöht,
so dass der Ruhestrom nun ein Niveau 48 erreicht hat, während für die Summe aus
Ruhestrom und Sendestrom ein Niveau 49 erreicht ist. Eine
solche Erhöhung
kann z.B. durch einen Temperaturabfall eintreten. Durch eine erfindungsgemäße Integration
des fließenden
Stromes wird der Schwellwert von seinem Niveau 46 nun auf ein
neues Niveau 50, das strichpunktartig in der 4 dargestellt
ist, nachgeregelt. Hierdurch ist wieder ein maximaler Störabstand
zu dem Ruhestrom 48 einerseits, als auch zu der neuen Summe
aus Ruhestrom und Sendestrom 49 andererseits sichergestellt.
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Weiterhin
kann eine entsprechende Schaltung auch dafür verwendet werden, um flexibel
verschiedene Sensorkonfiguration ohne Hardwareänderungen oder Umprogrammierung
zu implementieren. Verschiedene Sensorekonfiguration in der Messanordnung
ergeben auch in Summe verschiedene Ruheströme ergebene, die bei einer
erfindunsggemäßen Ausgestaltung
der Messanordnung erkannt werden.