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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslesen und/oder Speichern
von injektorspezifischen Daten gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs
des Patentanspruchs 1 sowie einen diesbezüglich ansteuerbaren Datenträger.
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Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
zum Betrieb einer Brennkraftmaschine sind generell seit vielen Jahren
bekannt. Bei einem sogenannten Common-Rail Einspritzsystem erfolgt
die Kraftstoffzuführung
in den jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine durch Injektoren,
insbesondere durch Piezoinjektoren. Dabei ist die Güte der Verbrennung
unter anderem von der Einspritzgenauigkeit der Injektoren abhängig. Um
die Anforderungen, wie z. B. geringere Mengentoleranzen einhalten
zu können,
ist es erforderlich, jeden einzelnen Injektor bei der Fertigung
zu vermessen. Mit den dabei ermittelten Kalibrierdaten, die in einer
Steuereinheit abgelegt werden, kann dann der Injektor entsprechend
angesteuert werden. Bei der Erstmontage und vor allem beim Tauschen der
Injektoren und/oder der Steuereinheit in einer Werkstatt müssen die
Kalibrierdaten von den Injektoren in die Steuereinheit erneut übertragen
werden. Dazu muss eine Kommunikationsmöglichkeit zwischen den Injektoren
und der Steuereinheit sichergestellt werden.
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Aus
der
DE 10 2005
001 425 A1 ist ein Verfahren zum Speichern und/oder Auslesen
von injektorspezifischen Daten zur Steuerung eines Einspritzsystems
einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem eine bidirektionale Datenübertragung
zwischen einem Steuergerät
und einem Injektor zur Kraftstoffeinspritzung durch einen elektrischen
Schwingkreis vorgenommen wird. Hierdurch soll eine Übertragung
der Daten über
Eigenschaften des Injektors zu dem Steuergerät und umgekehrt eine Übertragung von
Daten vom Steuergerät
zu den Datenspeicherelementen des Injektors auf optimale Weise realisierbar
sein.
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Ein ähnliches
Verfahren ist aus der
DE
10 2006 029 083 B3 bekannt. Hierbei erfolgt während der
Einspritzphase das Auffüllen
eines Energiespeichers. Mit Deaktivierung des Injektors wird die
Energieübertragung
beendet. Während
der Einspritzpause wird ein elektronischer Baustein aus dem Energiespeicher
mit Energie versorgt, so dass auch in der Einspritzpause eine bidirektionale
Kommunikation erfolgen kann. Beispielsweise kann ein elektronisches
Motorsteuergerät
Daten aus der Speichereinheit auslesen.
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Bei
einem aus der
WO
2007/045550 A1 bekannten Verfahren wird ein an einem Brennstoffeinspritzventil
befestigter RFID-Chip im Lauf des Herstellungsprozesses mit spezifischen
Daten beschrieben, die im weiteren Verlauf des Herstellungsprozesses
von einer Schreib- und Leseeinheit gelesen und ausgewertet werden.
Anhand der ausgewerteten spezifischen Daten werden während des
Herstellungsprozesses bestimmte Schritte unternommen.
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Aus
der
DE 101 17 809
A1 sind ein System und Verfahren zum Erfassen von Informationen über Injektoren
zur Einspritzung von Kraftstoff bekannt, bei denen über Spannungspulse
eine Codierung von Daten und Adressen über nur eine Leitung verwirklicht
wird. In Richtung der den Injektoren zugeordneten Speicher werden
die Adressen der Injektorspeicher übertragen.
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Gemäß dem in
der
DE 102 44 091
A1 beschriebenen Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
wird zur Definition des Kommunikationsbeginnes für eine vorgegebene Zeitdauer
ein bestimmter Spannungspegel an eine Datenleitung gelegt.
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Aus
der Druckschrift
DE
100 07 691 B4 ist ein Verfahren zum Speichern und/oder
Auslesen von Daten eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine
bekannt, bei dem in einem Datenträger hinterlegte injektorspezifische
Daten zur Steuerung des Kraftstoffeinspritzsystems verwendet werden.
Dabei wird der Datenträger
in einem ersten Zeitabschnitt mit der Steuereinheit verbunden und
während
eines zweiten Zeitabschnitts, vor einer Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine,
elektrisch und/oder mechanisch von der Steuereinheit getrennt.
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Dabei
besteht aber die Gefahr, dass aufgrund eines menschlichen Versagens
bei der Montage der Datenträger
ein Datenträger
dem falschen Injektor zugeordnet wird, oder aufgrund einer fehlerhaften
Montage die Daten nicht ausgelesen werden können.
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Die
der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun
darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art hinsichtlich des
Speicherns und Auslesens injektorspezifischer Daten zu optimieren,
sowie einen Datenträger
zum Speichern und/oder Auslesen von injektorspezifischen Daten bereitzustellen,
der nur einmal montiert werden muss, und bei dem eine elektrische
Verbindung zwischen der Steuereinheit und dem Datenträger nicht getrennt
werden muss.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des
Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, sowie durch
einen Datenträger
gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 13 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass keine zusätzlichen schaltungstechnischen
Maßnahmen,
wie z. B. Verkabelungen oder Steckerpins, und/oder keine zusätzlichen
Bauteile, wie z. B. Schreibgeräte
und Lesegeräte,
notwendig sind, um eine Kommunikation zwischen der Steuereinheit
und dem Datenträger
sicherzustellen. Es ist nur eine geänderte Software auf der Steuereinheit
notwendig, die von einer Messeinheit Daten zugesandt bekommt und
die Daten an den Datenträger
sendet. Die Übermittlung
der Datenmenge zwischen dem Datenträger und der Steuereinheit erfolgt
dabei auf den Leitungen, an denen der Injektor angeschlossen ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
dass der Datenträger
baugleich mit dem bisher bereits im Injektor verwendeten Ableitwiderstand
ist. Die Funktionalität
des Ableitwiderstands wird in den Datenträger integriert. Daher müssen bei
der Produktion der Injektoren die Einstellungen der Fertigungsmaschinen
nicht umgestellt werden, da nun anstelle eines Ableitwiderstandes
ein baugleicher Datenträger
eingesetzt wird. Ferner kann auch ein zum Ableitwiderstand nicht
baugleicher Datenträger
eingesetzt werden, wobei sich hier eine Kostenersparnis bei der
Fertigung bei hohen Stückzahlen
ergibt.
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Ferner
befindet sich eine Leistungseinheit zum Entladen der Injektoren
während
des normalen Einspritzbetriebs vollständig innerhalb des Datenträgers. Dies
bietet den Vorteil, dass sich die Verlustleistung in der Steuereinheit
reduzieren lässt.
Weiterhin verringern sich dadurch auch die injektorspezifischen elektromagnetischen
Störungen.
Einen besonderen Vorteil bietet dies bei sich überlappenden Vielfacheinspritzungen.
Diese können
so nun wesentlich flexibler gestaltet werden.
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Als
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich,
dass eine direkte Zuordnung von injektorspezifischen Daten, die
auf dem Datenträger
gespeichert sind, und den Injektoren stets gewährleistet ist, da jedem Injektor
jeweils ein Datenträger
zugeordnet ist. Ferner lassen sich dadurch zukünftige, vom Gesetzgeber verlangte,
Plausibilitätsanforderungen
erfüllen.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung ist es, dass eine vorgebbare
Datenmenge vor oder während
oder nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine ausgelesen oder
gespeichert wird. Dadurch sinken die Anforderungen an die Bauelemente
des Datenträgers
und/oder die Anzahl der Bauelemente des Datenträgers kann reduziert werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
dass der Datenträger
direkt an die am Injektor angeschlossene Hochspannungsleitung angeklemmt
werden kann. Eine sich auf dem Datenträger befindliche Stromversorgungseinheit
ist dabei derart ausgelegt, dass sie einerseits den Injektor mit
der notwendigen Spannung, wie z. B. 3,3 V, versorgt und andererseits
mit einer injektorspezifischen Ansteuerspannung, wie z. B. 350 V
beaufschlagt werden kann.
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Ferner
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das vorliegende Verfahren
für alle
Systeme anwendbar ist, bei denen ein energiespeicherndes Element
mit einer Steuereinheit verbunden ist. Insbesondere auch bei magnetischen
Bauelementen, beispielsweise magnetischen Injektoren oder Magnetventilen,
wenn nach dem Dualitätsprinzip
Spannung mit Strom und damit alle Spannungssignale mit Stromsignalen,
Parallel- mit Reihenschaltung und der kapazitive Piezo mit der induktiven
Spule vertauscht wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
dass die Übertragungssicherheit
der Daten durch Fehlerkorrekturverfahren, insbesondere Paritätsprüfungen,
Prüfsummen,
oder Mehrfachübertragungen
erhöht
wird.
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Als
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich,
dass im Datenträger
auch Betriebsdaten abgespeichert werden können, die dann bei Rückläufern, Rückrufaktionen
oder Austauschprogrammen analysiert werden können und abhängig von
diesen Betriebsdaten Qualitätsverbesserungsmaßnahmen
eingeleitet werden können.
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Einzelheiten
der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
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1:
eine Schaltanordnung mit einem Datenträger und einem Injektor in einer
ersten Ausführungsform,
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2:
eine Schaltanordnung mit einem Datenträger und einem Injektor gemäß 1 in
einer zweiten Ausführungsform,
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3:
eine detaillierte Ausgestaltung der Schaltanordnung gemäß 1,
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4:
einen Spannungsverlauf, mittels dessen ein Abspeichern oder ein
Auslesen einer Datenmenge erfolgt,
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5:
ein Flussdiagramm zum Auslesen einer Datenmenge aus dem Datenträger,
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6:
ein Flussdiagramm zum Speichern einer Datenmenge in den Datenträger.
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1 zeigt
eine Schaltanordnung eines Datenträgers 2 und eines Injektors 1.
Die Schaltanordnung beinhaltet einen Injektor 1, der auf
einen Spannungswert von 0 V bis 30 V durch eine nicht dargestellte
Steuereinheit aufgeladen werden kann. Die Entladung des Injektors 1 erfolgt
dabei durch eine sich im Datenträger 2 befindliche
Leistungseinheit oder durch die Steuereinheit, wobei der Datenträger 2 parallel
zum Injektor 1 geschaltet ist. Der Datenträger 2 ist
vorteilhaft als ASIC ausgebildet. Bei der Injektorentladung durch
die Leistungseinheit wird die Injektorspannung mittels einer Messeinheit 3 gemessen.
Der Datenträger 2 und
der Injektor 1 sind mittels Verbindungsleitungen 4 mit
der nicht dargestellten Steuereinheit verbunden.
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2 eine
Schaltanordnung mit einem Datenträger und einem Injektor gemäß 1 in
einer zweiten Ausführungsform.
Der Datenträger 2 weist hier
noch zusätzliche
Anschlüsse
auf. So kann der Datenträger 2 dabei
einen Anschluss für
eine zusätzliche
Energieversorgungsleitung 8 aufweisen. Des weiteren sind
am Datenträger 2 weitere
Anschlüsse vorgesehen, über die Messwerte
von mindestens einer Messeinheit 6 empfangen werden können. Weitere
Anschlüsse
am Datenträger 2 dienen
zur Ansteuerung von Aktoren 7 und/oder zum Datenaustausch
mit einer Dateneinheit 5. Für den Datenaustausch wird dabei
bevorzugt eine Busleitung verwendet.
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3 zeigt
eine Schaltungsanordnung mit einem Injektor 1 und den einzelnen
Bauelementen des Datenträgers 2.
Der Datenträger 2 weist
eine Leistungseinheit 23 auf, mittels der der Injektor 1 entladen
wird. Steuersignale 25 einer der Leistungseinheit 23 vorgeschalteten
Speichereinheit 22 bestimmen den Zeitpunkt und die Zeitdauer
für die
Entladung des Injektors 1. Der Datenträger umfasst weiterhin optional
einen parallel zum Injektor 1 geschalteten Aktivator 20,
der erst beim Vorliegen eines hinterlegten Injektorspannungsmusters
eine Stromversorgungseinheit 21 aktiviert. Diese Stromversorgungseinheit 21 ist
dabei an die am Injektor 1 anliegende Leitung angeschlossen
und versorgt die Speichereinheit 22 mit Energie. In der
Speichereinheit 22 sind beispielsweise die überschreibbaren
Kalibrierdaten des Injektors 1 hinterlegt.
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Der
Datenaustausch zwischen der Speichereinheit 22 und der
nicht dargestellten Steuereinheit erfolgt über die gleichen Leitungen,
wie die Energieversorgung des Datenträgers. So wird der Speichereinheit 22 vor
einem Datenaustausch mit der nicht dargestellten Steuereinheit mittels
eines Signals über eine
Leitung 24 übermittelt,
ob Kalibrierdaten des Injektors 1 ausgelesen oder gespeichert
werden. Die Leitung 24 entspricht dabei einer Abzweigung
der an der Leistungseinheit 23 anliegenden Leitung.
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4 zeigt
einen zeitlichen Spannungsverlauf Sp bei einem Speicher- bzw. einem
Auslesevorgang einer Datenmenge. Durch einen oberen Schwellwert
Uo und einen unteren Schwellwert Uu wird ein Grenzbereich beispielsweise
zwischen 0 V und 30 V definiert. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
dass folgende Beziehung gilt: 0 V < Uu < Uo < 30 V
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Dieser
Grenzbereich wird so gewählt,
dass einerseits der Injektor noch nicht einspritzt, andererseits
die Steuereinheit den Injektor aufladen sowie seine Spannung messen
kann.
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Dem
Datenträger
wird durch die Steuereinheit anhand des am Injektor gemessenen Spannungsverlaufs
mitgeteilt, ob eine Datenmenge ausgelesen oder abgespeichert werden
soll. Der Spannungsverlauf am Injektor wird dabei durch die Aufladung
und/oder die Entladung des Injektors bestimmt. Die Aufladung des
Injektors erfolgt immer durch die Steuereinheit, während die
Entladung des Injektors bei einem Speichern der Datenmenge durch
die Steuereinheit und bei einem Auslesen der Datenmenge durch die
Leistungseinheit erfolgt. Ferner erfolgt die Entladung des Injektors
in dem Zeitraum zwischen t2 und t3, als auch während der Synchronisierung
durch die Steuereinheit.
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Ein
Auslesen der Datenmenge wird durch den Datenträger dann erkannt, wenn der
durch die beiden Zeitpunkte t1 und t2 definierte erste Zeitraum größer ist
als ein hinterlegter erster Sollzeitraum, und der am Injektor gemessene
Spannungsverlauf größer ist
als der obere Schwellwert Uo. Weiterhin muss sich der Spannungsverlauf
Sp für
einen zweiten Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 unterhalb des
durch den unteren Schwellwert Uu definierten Grenzbereichs befinden.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der erste Sollzeitraum,
bei dem der Spannungsverlauf größer ist
als ein oberer Schwellwert Uo, 5 ms beträgt und der zweite Zeitraum,
bei dem sich der Spannungsverlauf unterhalb des unteren Schwellwerts
Uu befindet, 1 ms beträgt.
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Ferner
erkennt der Datenträger,
dass eine Datenmenge abgespeichert werden soll, wenn der erste Zeitraum
zwischen den beiden Zeitpunkten t1 und t2 größer ist als ein hinterlegter
zweiter Sollzeitraum. Zusätzlich
muss sich der Spannungsverlauf Sp für den zweiten Zeitraum zwischen
den vorgebbaren Zeitpunkten t3 und t4 unterhalb des unteren Schwellwerts
Uu befinden. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der
erste Sollzeitraum, bei dem der Spannungsverlauf größer ist
als ein oberer Schwellwert Uo, 8 ms beträgt und der zweite Zeitraum,
bei der sich der Spannungsverlauf unterhalb des unteren Schwellwerts
Uu befindet, 1 ms beträgt.
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Der
Spannungsabfall zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 bzw. zwischen
den Zeitpunkten t3 und t4 ist auf die Entladung des Injektors durch
die Stromversorgungseinheit 21 des Datenträgers zurückzuführen.
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Ab
dem Zeitpunkt t4, bei dem sich der Spannungsverlauf unterhalb des
unteren Schwellwerts Uu befindet, wird der Injektor durch die Steuereinheit aufgeladen
und der Spannungsverlauf Sp steigt daher erneut über den oberen Schwellwert
Uo. Nachdem im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t1 und t4 ermittelt
wird, ob ein Auslesen oder ein Abspeichern einer Datenmenge erfolgt,
muss diese Datenmenge in den folgenden Schritten ausgelesen oder
gespeichert werden.
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Für einen
vorgebbaren dritten Zeitraum wird nach der Ermittlung, ob ein Auslesen
oder ein Speichern erfolgt, jeweils eine vorgebbare Datenmenge ausgelesen
oder gespeichert. Bei der Datenmenge, die ausgelesen oder gespeichert
wird, handelt es sich beispielsweise um Pakete von jeweils fünf Bits, wobei
jeweils das fünfte
Bit als Stoppbit zum Synchronisieren der Daten verwendet wird. Weiterhin
ist auch vorstellbar, dass die Datensynchronisation ohne Stoppbit,
anhand eines hinterlegten Codes, wie z. B. des Manchester-Codes,
durchgeführt
wird.
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In 4 ist
das Auslesen oder Speichern von jeweils einem Bit im Zeitraum zwischen
den Zeitpunkten t4 und t6 und für
den Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t6 und t8 dargestellt. Das
gespeicherte oder ausgelesene Bit beinhaltet dabei lediglich zwei mögliche Informationen.
Der im Bit enthaltene Wert kann nur einen 0-Wert oder einen 1-Wert
einnehmen, wobei der Zeitraum, der für das Auslesen oder Speichern
eines einzelnen Bits benötigt
wird, vorgebbar ist.
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Anhand
des gemessenen Injektorspannungsverlaufs kann nun erkannt werden,
ob ein Bit einen 0-Wert oder ein 1-Wert beinhaltet. Dabei wird ein
1-Wert dadurch erkannt, dass zum Zeitpunkt t5 der Spannungswert
unterhalb des unteren Spannungswerts liegt. Außerdem ist der zeitliche Abstand zwischen
den Zeitpunkten t4 und t5 vorgebbar und kleiner als der Zeitraum
zwischen den Zeitpunkten t4 und t6, der für das Auslesen oder Speichern
eines Bits zur Verfügung
steht. Ausgehend vom Zeitpunkt t6, bei dem der Injektor aufgeladen
wird, befindet sich zum Zeitpunkt t7 der Spannungswert oberhalb
des oberen Spannungswerts. Dadurch erkennt der Datenträger, dass
ein 0-bit ausgelesen oder gespeichert werden soll. Dabei entspricht
der zeitliche Abstand zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 dem zeitlichen Abstand
zwischen den Zeitpunkten t4 und t5. Der zeitliche Abstand zwischen
den Zeitpunkten t6 und t7 ist wiederum kleiner als der zeitliche
Abstand zwischen den Zeitpunkten t6 und t8, der zum Auslesen oder
Abspeichern eines Bits zur Verfügung
steht. Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, dass der Zeitraum
zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 80% des Zeitraums zwischen den
Zeitpunkten t4 und t6 einimmt.
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5 zeigt
ein Flussdiagramm zum Auslesen einer Datenmenge aus dem Datenträger. Dabei wird
im Schritt S1 der Aktivator und damit die Spannungsseinheit aktiviert,
wenn ein bestimmtes Spannungsmuster am Injektor gemessen wird. Im
Schritt S2 wird solange gewartet, bis sich der Spannungsverlauf
für eine
vorgebbare Zeitdauer oberhalb des oberen Schwellwerts befindet.
Ferner wird im Schritt S3 überprüft, ob ein
Zählerwert
kleiner ist als ein hinterlegter Wert. Dabei hängt der Zählerwert von der Anzahl der
gelesenen Bits ab. Er wird bei jedem Auslesen eines Bits erhöht. Mittels
des Zählerwerts
kann im Folgenden erkannt werden, wann ein Stoppbit zur Synchronisation
gesendet wird. Dies erfolgt, sobald der Zählerwert größer ist als ein hinterlegter
Wert. In diesem Fall wird im Schritt S4' ein Stoppbit zum Synchronisieren der
Datenmenge ausgelesen und der Zählerwert
wieder auf einen Ausgangswert zurückgesetzt.
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Sollte
der Zählerwert
kleiner sein als der hinterlegte Wert, so wird im Schritt S4 überprüft, ob der Spannungsverlauf
unterhalb des vorgegebenen oberen Schwellwerts liegt. Falls der
Spannungsverlauf größer ist,
als der obere Schwellwert, so wird im Schritt S5 ein Bit mit dem
zugeordneten 0-Wert ausgelesen, ansonsten wird im Schritt S5' ein Bit mit dem zugeordneten
1-Wert ausgelesen. Schließlich
wird im Schritt S7 der Zählerwert
aus dem Schritt S4 um einen Wert erhöht.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm zum Speichern einer Datenmenge in den Datenträger. Dabei wird
im Schritt S10 der Aktivator und damit die Stromversorgungseinheit
aktiviert. Im Schritt S20 wird solange gewartet, bis sich der Spannungsverlauf
für eine
vorgebbare Zeitdauer oberhalb des oberen Schwellwerts befindet.
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Weiterhin
wird im Schritt S30 überprüft, ob ein
Zählerwert
kleiner ist als ein hinterlegter Wert. Dabei hängt der Zählerwert von der Anzahl der
gelesenen Bits ab. Er wird bei jedem Abspeichern eines Bits erhöht. Mittels
des Zählerwerts
kann daher erkannt werden, wann ein Stoppbit zur Synchronisation gesendet
wird. Sollte dabei der Zählerwert
größer sein
als der hinterlegte Wert, so wird im Schritt S40' solange gewartet, bis der gemessene
Spannungsverlauf unter den vorgebbaren unteren Schwellwert gefallen
ist. Ferner wird im Schritt S400 der Zählerwert auf seinen Ausgangspunkt
zurückgesetzt.
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Wenn
der Zählerwert
kleiner ist als der hinterlegte Wert, so wird im Schritt S40 für eine vorgebbare
Zeitdauer gewartet, bis im Schritt S50 überprüft wird, ob der gemessene Spannungsverlauf
unterhalb des oberen Schwellwerts gefallen ist.
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Sollte
der Spannungsverlauf unter den oberen Schwellwert gefallen sein,
so wird im Datenträger im
Schritt S60 ein Bit mit zugeordnetem 1-Wert abgespeichert. Wenn
der gemessene Spannungsverlauf aber nicht unter den oberen Schwellwert
gefallen ist, wird im Datenträger
im Schritt S60 ein Bit mit dem zugeordneten 0-Wert abgespeichert.
Schließlich
wird im Schritt S80 der Zählerwert
aus dem Schritt S30 erhöht.