DE102006023307A1 - Accelerometer device for passenger protection system of motor vehicle, has two acceleration sensors with respective output channels connected with multiplexer, where output of multiplexer is connected with digital-to-analog converter - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung mit mindestens zwei Sensoren gemäß Anspruch 1, insbesondere für eine Applikation in einem Fahrzeug wie beispielsweise für den Einsatz als Assistenzsensor in einem Fahrzeug-Insassenschutzsystem.The The invention relates to a sensor device having at least two sensors according to claim 1, in particular for an application in a vehicle such as for use as an assistance sensor in a vehicle occupant protection system.
Häufig werden
bei Sicherheitssystemen, insbesondere bei Insassenschutzsystemen,
so genannte Assistenzsensoren, beispielsweise Seiten- oder Up-Front-Sensoren
eingesetzt, um möglichst
frühzeitig
und exakt eine bestimmte Crashsituation zu erkennen. Zunehmend werden
als Assistenzsensoren so genannte mehrdimensionale Beschleunigungssensoren
(im Folgenden auch als Beschleunigungsaufnehmervorrichtungen bezeichnet)
eingesetzt, die eine richtungsabhängige Beschleunigungserfassung und
damit genauere Crashartbestimmung ermöglichen. Ein Beispiel einer
Sensoranordnung für
ein Kraftfahrzeug mit mehrdimensionalen Beschleunigungsaufnehmervorrichtungen
mit unterschiedlich gerichteten Empfindlichkeitsachsen, um eine
richtungsabhängige
Aufprallerkennung zu ermöglichen, ist
in der
Eine herkömmliche Sensorvorrichtung enthält meist neben einem Sensorelement, das eine physikalische Größe wie beispielsweise die Beschleunigung erfasst und einen digitalen Sensorausgang besitzt, eine Signalverarbeitungselektronik, die das Sensorausgangssignal digitalisiert für eine nachfolgende analoge Signalverarbeitung, wie eine Filterung und Verstärkung für die Übertragung zur Weiterverarbeitung in einem zentralen Steuergerät eines Insassenschutzsystems. Der schaltungstechnische Aufwand für die Verarbeitung der von mehreren in einer Sensorvorrichtung eingesetzten Sensorelementen erzeugten Signale ist wesentlich höher als bei einer einfachen, d.h. eindimensionalen Sensorvorrichtung, da für jeden Kanal, d.h. jedes Sensorelementausgangssignal eine eigene Signalverarbeitungselektronik benötigt wird. Da die Signalverarbeitungselektronik in der Regel auf einem Halbleiterbauelement integriert wird, führt dies insgesamt auch zu einem erhöhten Flächenbedarf der Sensorvorrichtung.A conventional Sensor device contains usually next to a sensor element that has a physical size such as detects the acceleration and has a digital sensor output, a signal processing electronics, the sensor output signal digitized for a subsequent analog signal processing, such as filtering and reinforcement for the transmission for further processing in a central control unit of a Occupant protection system. The circuit complexity for the processing that of several sensor elements used in a sensor device generated signals is much higher than a simple, i.e. one-dimensional sensor device, because for each channel, i. each sensor element output signal own signal processing electronics is needed. As the signal processing electronics usually integrated on a semiconductor device, this leads altogether also increased space requirements the sensor device.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Sensorvorrichtung mit mindestens zwei Sensoren anzugeben, welche weniger schaltungstechnisch aufwendige Schaltungselemente mit einem wesentlich geringeren Flächenbedarf als eine eingangs geschilderte herkömmliche Sensorvorrichtung benötigt.task The present invention is therefore a sensor device specify with at least two sensors, which less circuitry complex circuit elements with a much smaller space requirement as an input conventional sensor device required.
Diese Aufgabe wird durch eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These Task is by a sensor device with the features after Claim 1 solved. preferred Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, die interne Signalverarbeitung einer Sensorvorrichtung, beispielsweise einer Beschleunigungsaufnehmervorrichtung, mit mindestens zwei Sensoren, beispielsweise Beschleunigungssensoren, flächenoptimiert zu realisieren bzw. herzustellen, indem einzelne Schaltungskomponenten der internen Signalverarbeitung zumindest zum Teil gemeinsam von allen Sensoren genutzt werden können. Dadurch werden nicht alle Schaltungskomponenten in der Anzahl der Sensoren benötigt. Dies ermöglicht eine Implementierung einer Sensorvorrichtung, die eine möglichst geringe Fläche benötigt und daher kostengünstiger implementiert werden kann.One The essential idea of the invention is the internal signal processing a sensor device, for example an acceleration pickup device, with at least two sensors, for example acceleration sensors, surface optimized to realize or manufacture by individual circuit components the internal signal processing at least partially shared by all sensors can be used. As a result, not all circuit components in the number of Sensors needed. This allows a Implementation of a sensor device, the one possible small area needed and therefore cheaper can be implemented.
Der Ausdruck „mindestens zwei Sensoren" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung so zu verstehen, dass er auch zwei oder mehrere Sensoren umfassen kann, welche in ein gemeinsames Gehäuse integriert sind. In diesem Fall entspricht jeder der Sensoren einem Ausgangskanal der Sensorvorrichtung.Of the Expression "at least two sensors "is in the context of the present invention to be understood that he also may comprise two or more sensors, which in a common casing are integrated. In this case, each of the sensors corresponds to one Output channel of the sensor device.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Sensorvorrichtung mindestens zwei Sensoren mit jeweiligen Ausgangskanälen sowie einen D/A (Digital/Analog)-Wandler. Die Ausgangskanäle der mindestens zwei Sensoren sind mit einer Multiplexereinrichtung verbunden, wobei die Multiplexereinrichtung einen Ausgang aufweist, der mit dem D/A-Wandler verbunden ist. Durch den Einsatz eines Multiplexers wird es ermöglicht, die Anzahl der benötigten D/A-Wandler auf eins zu reduzieren. Da es sich bei einem D/A-Wandler um ein aufwändiges Bauteil mit relativ großer Ausdehnung insbesondere bei einer Integration auf einem Halbleiterbauelement handelt, kann die Sensorvorrichtung gegenüber denjenigen des Standes der Technik mit geringerem Flächenbedarf hergestellt werden. Dies ist insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug von Vorteil, da die dort verbauten Komponenten in der Regel Massenbauelemente sind, die entsprechend kostengünstig sein müssen. Jede Flächenersparnis wirkt sich daher unmittelbar auf die Kosten für eine derartige Sensorvorrichtung aus.According to one embodiment According to the invention, the sensor device comprises at least two sensors with respective output channels and a D / A (digital / analog) converter. The output channels of at least two sensors are connected to a multiplexer device, wherein the multiplexer device has an output connected to the D / A converter connected is. The use of a multiplexer makes it possible the number of needed D / A converter to reduce to one. As is the case with a D / A converter an elaborate one Component with relatively large Expansion in particular in an integration on a semiconductor device the sensor device can be compared to those of the prior art the technology with a smaller footprint getting produced. This is especially for use in a motor vehicle advantageous because the components installed there usually mass components are that correspondingly inexpensive have to be. Every space savings therefore directly affects the cost of such a sensor device out.
Gemäß einer Ausführungsform weist der D/A-Wandler einen Ausgang auf, über welchen er mit einem Eingang einer Demultiplexereinrichtung verbunden ist. Hierdurch werden die Ausgangssignale der zwei oder mehr Sensoren nach ihrer Umwandlung in analoge Signale demultiplext, und können auf übliche Weise getrennt voneinander nachgeschalteten Signalverarbeitungselementen wie z.B. Tiefpassfiltern und Verstärkern zugeführt werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die nachgeschalteten Signalverarbeitungselemente bezüglich ihrer Anordnung und Schaltung gegenüber dem Stand der Technik nicht verändert werden müssen, so dass eine leichte Adaptierung bestehender Vorrichtungen möglich ist.According to one embodiment, the D / A converter has an output via which it is connected to an input of a demultiplexer device. As a result, the output signals of the two or more sensors are demultiplexed after being converted into analog signals, and may be supplied in a conventional manner to downstream signal processing elements such as low-pass filters and amplifiers in a conventional manner. This off Guidance form has the advantage that the downstream signal processing elements with respect to their arrangement and circuit over the prior art need not be changed, so that an easy adaptation of existing devices is possible.
Damit es nicht zu einer Fehlzuordnung der einzelnen Ausgangskanäle der jeweiligen Sensoren kommt, sollte eine Synchronisation zwischen der Multiplexereinrichtung und der Demultiplexereinrichtung erfolgen. Um dies zu gewährleisten wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass die Multiplexereinrichtung mit der Demultiplexereinrichtung direkt über eine Synchronisationsleitung verbunden ist.In order to It does not lead to a misallocation of the individual output channels of the respective Sensors comes, should be a synchronization between the multiplexer device and the demultiplexer device. To ensure this is according to a another embodiment the invention proposed that the multiplexer with the demultiplexer device directly via a synchronization line connected is.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein weiterer Ausgang der Multiplexereinrichtung mit einem Offsetgenerator verbunden ist, wobei ein Ausgang des Offsetgenerators an einen ersten Eingang einer Addierschaltung und der zweite Eingang der Addierschaltung mit einem Ausgang des D/A-Wandlers verbunden ist. Mittels des Offsetgenerators und der Addierschaltung können die Signale der verschiedenen Sensoren so aufbereitet werden, dass sie in unterschiedliche Spannungs- oder Strombereiche verschoben werden. Auf diese Weise ist eine einfache Unterscheidung bzw. Zuordnung der jeweiligen Signale möglich. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass die nachgeschalteten Bauteile zur Signalverarbeitung innerhalb der Sensorvorrichtung lediglich einfach vorhanden sein und in Reihe an den Ausgang der Addierschaltung angeschlossen werden müssen.According to one alternative embodiment of the Invention is provided that another output of the multiplexer device is connected to an offset generator, wherein an output of the offset generator to a first input of an adder and the second input the adder connected to an output of the D / A converter is. By means of the offset generator and the adder, the Signals of the various sensors are processed so that they be moved into different voltage or current ranges. In this way, a simple distinction or assignment the respective signals possible. This embodiment has the particular advantage that the downstream components for signal processing merely be present within the sensor device and connected in series to the output of the adder circuit have to.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Ausgang der Multiplexereinrichtung auf eine Signalinformationsleitung geführt. Dies bedeutet, dass die Ausgangssignale, welche einem Ausgangskanal der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung anliegen, synchronisiert abgegriffen werden können. Die Zuordnung der einzelnen Signale zu den jeweiligen Sensoren muss somit nicht mehr von der auswertenden Einheit auf der Basis der vorstehend erwähnten unterschiedlichen Spannungsbereiche vorgenommen werden.According to one another embodiment The invention is an output of the multiplexer device to a Signal information line out. This means that the output signals which are an output channel the sensor device according to the invention present, synchronized can be tapped. The assignment of the individual Signals to the respective sensors must therefore no longer of the evaluating Unit made on the basis of the above-mentioned different voltage ranges become.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Ausgang der Multiplexereinrichtung auf eine Signalinformationsleitung geführt sein, ohne dass die vorstehend erwähnte Kombination aus Offsetgenerator und Addiereinrichtung vorhanden ist. Der Grund hierfür liegt darin, dass aufgrund der eindeutigen Zuordenbarkeit der Signale der jeweiligen Sensoren am Ausgangskanal der Sensorvorrichtung keine Verschiebung der Signale in unterschiedliche Spannungs- oder Strombereiche mehr nötig ist. Neben der besonderen Kostenersparnis durch Bauteilreduzierung zeichnet sich diese Lösung auch durch eine verbesserte Kanalauflösung aus, da der gesamte Bandbereich des Kanals nun für jedes der Signale zur Verfügung steht.at an embodiment The invention may provide an output of the multiplexer device for a signal information line guided be without the above-mentioned combination of offset generator and adder is present. The reason is in that, due to the unique assignability of the signals the respective sensors on the output channel of the sensor device no Shifting the signals into different voltage or current ranges more necessary is. In addition to the special cost savings through component reduction This solution stands out also by an improved channel resolution, since the entire band range of the channel now for each of the signals available stands.
Anstelle des Verbindens einer Signalinformationsleitung mit einem Ausgang der Multiplexereinrichtung kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Multiplexereinrichtung auch einen Steuerungseingang aufweisen, welcher mit einer Synchronisationsleitung verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Steuerung des Multiplexers mittels externer Steuerungsinformation, welche über die Synchronisationsleitung übertragen wird. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass ein gezielter Zugriff auf einen Kanal eines bestimmten Sensors von außen für eine extern vorgebbare Zeit möglich ist.Instead of connecting a signal information line to an output the multiplexer may according to another embodiment According to the invention, the multiplexer device also has a control input which is connected to a synchronization line. In this embodiment the control of the multiplexer takes place by means of external control information, which over transmit the synchronization line becomes. This offers the particular advantage that a targeted access to a channel of a particular sensor from the outside for an externally definable time is possible.
Alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen Merkmalen kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zwischen die jeweiligen Ausgangskanäle der mindestens zwei Sensoren und die Multiplexereinrichtung je ein Pufferspeicher gesetzt sein. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Informationen der mindestens zwei Sensoren zeitgleich erfasst und sequentiell weitergeleitet werden können. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn beispielsweise im Falle von Beschleunigungssensoren auf der Basis der gerichteten Beschleunigungsinformationen eine Richtungsbestimmung der einwirkenden Kraft bzw. des Aufpralls, beispielsweise mittels Vektorberechnung, vorgenommen werden soll. Gerade bei modernen Insassenschutzsystemen für Kraftfahrzeuge, die über mehrere Schutzmittel, z.B. Front-, Seiten-, Kopf- und Fenster-Airbags, verfügen, ist eine solche Richtungsbestimmung für den gezielten Einsatz von Schutzmitteln vorteilhaft.alternative or in addition to the features described above can according to a embodiment the invention between the respective output channels of at least two sensors and the multiplexer each a buffer memory be set. This can be guaranteed be that the information of at least two sensors at the same time captured and forwarded sequentially. This is special then advantageous if, for example, in the case of acceleration sensors on the basis of the directed acceleration information Direction determination of the applied force or impact, for example by vector calculation, to be made. Especially with modern ones Occupant protection systems for Motor vehicles passing over several protective agents, e.g. Front, side, head and window airbags, feature, is such a determination of direction for the targeted use of Protective means advantageous.
Bei jeder der erwähnten Ausführungsformen kann der Ausgang des D/A-Wandlers mittelbar oder unmittelbar mit mindestens einem Tiefpassfilter und mindestens einem Verstärker in Reihe geschaltet sein, um die übliche Signalverarbeitung zu gewährleisten. Der Tiefpassfilter dient dazu, die obere Grenzfrequenz eines Sensors zu bestimmen, während durch den Verstärker eine Signalimpedanzanpassung sowie gegebenenfalls eine Signalverstärkung ermöglicht wird.at everyone mentioned Embodiments may the output of the D / A converter directly or indirectly with at least one low-pass filter and at least an amplifier be connected in series to the usual signal processing too guarantee. The low-pass filter is used to the upper limit frequency of a sensor to determine while through the amplifier a signal impedance adjustment and optionally a signal amplification is possible.
Neben den genannten Bauteilen können weitere vorhanden sein, wie z.B. Hochpassfilter zur Kompensation von Offsetfehlern, programmierbare Einrichtungen zur Kompensation von Fertigungstoleranzen der elektronischen Bauteile usw.Next the mentioned components can further be present, such as High-pass filter to compensate for offset errors, programmable devices for compensation of manufacturing tolerances the electronic components etc.
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung kann in ihrer Gesamtheit in ein geeignetes Gehäuse aufgenommen sein, dessen Ausgänge ein oder mehrere Signalausgänge sowie gegebenenfalls einen Ausgang für die genannte Signalinformationsleitung aufweisen. Die Eingänge des Gehäuses weisen dementsprechend die Sensoreingangsleitungen sowie gegebenenfalls die erwähnte Signalinformationsleitung auf.The sensor device according to the invention can be accommodated in its entirety in a suitable housing whose outputs on or meh Rere signal outputs and optionally have an output for said signal information line. The inputs of the housing accordingly have the sensor input lines and optionally the aforementioned signal information line.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further Advantages and applications The present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.In the description, in the claims, in the abstract and in the drawings are those in the listed below List of reference symbols used terms and associated reference numerals used.
Die Zeichnungen zeigen in:The Drawings show in:
Im Folgenden können gleiche und/oder funktional gleiche Elemente mit den selben Bezugszeichen versehen sein. Absolute Größenangaben sind nur beispielhaft zu verstehen und schränken die Erfindung nicht ein. Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand einer Beschleunigungsaufnehmervorrichtung als Sensorvorrichtung beschrieben, obwohl sie nicht darauf beschränkt ist, sondern grundsätzlich für jede beliebige Sensorvorrichtung mit mehreren Sensorelementen geeignet ist.in the Following can identical and / or functionally identical elements with the same reference numerals be provided. Absolute size information are exemplary only and do not limit the invention. The invention will now be described below with reference to an acceleration pickup device described as a sensor device, although not limited thereto, but basically for any Sensor device with multiple sensor elements is suitable.
Im
Gegensatz zu der in
Bei
dem in
Wie
aus
Die
in
In
Die
in
Gemäß der Ausführungsform,
welche in
In
Es ist anzumerken, dass, obgleich in den gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils zwei Beschleunigungssensoren eingesetzt sind, deren Zahl im Rahmen der speziellen Anforderungen erhöht werden kann. Beispielsweise können drei, vier oder auch mehr Beschleunigungssensoren verwendet werden.It It should be noted that, although in the illustrated and described Each embodiment two acceleration sensors are used, their number in the frame of special requirements can be. For example, three, four or more acceleration sensors are used.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine kostengünstige Beschleunigungsaufnehmervorrichtung zur Verfügung gestellt, welche im Vergleich zum Stand der Technik mit verringertem Flächen- und Platzbedarf verwirklicht werden kann.With The present invention provides a low cost accelerometer device disposal which, compared to the prior art with reduced area- and space requirements can be realized.
- 11
- BeschleunigungsaufnehmervorrichtungBeschleunigungsaufnehmervorrichtung
- 1.1.11.1.1
- erster Sensor (Kanal 1)first Sensor (channel 1)
- 1.1.21.1.2
- zweiter Sensor (Kanal 2)second Sensor (channel 2)
- 1.21.2
- D/A WandlerTHERE converter
- 1.2.11.2.1
- erster D/A Wandlerfirst D / A converter
- 1.2.21.2.2
- zweiter D/A Wandlersecond D / A converter
- 1.41.4
- TiefpassfilterLow Pass Filter
- 1.4.11.4.1
- erster Tiefpassfilter (Kanal 1)first Low pass filter (channel 1)
- 1.4.21.4.2
- zweiter Tiefpassfilter (Kanal 2)second Low pass filter (channel 2)
- 1.6.11.6.1
- Multiplexer (MUX)multiplexer (MUX)
- 1.6.21.6.2
- Demultiplexer (DEMUX)demultiplexer (DEMUX)
- 1.71.7
- Verstärkeramplifier
- 1.7.11.7.1
- erster Verstärker (Kanal 1)first amplifier (Channel 1)
- 1.7.21.7.2
- zweiter Verstärker (Kanal 2)second amplifier (Channel 2)
- 1.8.11.8.1
- Offset-GeneratorOffset generator
- 1.8.21.8.2
- Addierschaltungadder
- 1.9.11.9.1
- Pufferspeicher (Kanal 1)buffer memory (Channel 1)
- 1.9.21.9.2
- Pufferspeicher (Kanal 2)buffer memory (Channel 2)
- 3.23.2
- Ausgangskanaloutput channel
- 3.2.13.2.1
- erster Ausgangskanalfirst output channel
- 3.2.23.2.2
- zweiten Ausgangskanalsecond output channel
- 4.14.1
- SignalinformationsleitungSignal information line
- 4.24.2
- KanalauswahlleitungChannel selection line
Claims (8)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20111201 |