DE102009001370B4

DE102009001370B4 - Empfangseinrichtung zum Aufnehmen von Stromsignalen, Schaltungsanordnung mit einer Empfangseinrichtung und Verfahren zum Übertragen von Stromsignalen über ein Bussystem

Info

Publication number: DE102009001370B4
Application number: DE102009001370.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Oechtering; Steffen Walker; Matthias Siemss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2029-03-07
Also published as: JP2010213272A; JP5704824B2; DE102009001370A1; ITMI20100315A1; IT1398318B1

Abstract

Empfangseinrichtung (2) zum Aufnehmen von Stromsignalen (S1a, S1b, S1c, S1d) mehrerer Sender (6a, 6b, 6c, 6d), wobei die Empfangseinrichtung (2) aufweist:
mindestens zwei Bus-Anschlusseinrichtungen (7a, 7b, 7c, 7d), wobei jede Bus-Anschlusseinrichtung (7a, 7b, 7c, 7d) zum Anschluss an jeweils mindestens eine Bus-Verbindung (6a, 6b, 6c, 6d) und zur Aufnahme von Stromsignalen (S1a, S1b, S1c, S1d) von mindestens einem Sender (6a, b, c, d) über die Bus-Verbindung (6a, b, c, d) ausgebildet ist, und
eine Steuereinrichtung (14) zur Ausgabe von Synchronisationspulsen (16a, 16b, 16c, 16d) an die Bus-Anschlusseinrichtungen (7a, b, c, d) zur Synchronisierung der Sender (3a, b, c, d), wobei die Bus-Anschlusseinrichtungen (7a, b, c, d) die Synchronisationspulse (16a, 16b, 16c, 16d) an die mehreren Sender (6a, 6b, 6c, 6d) mit mindestens einem Zeitversatz (td) zueinander ausgeben.

Description

Stand der Technik
Zum Übertragen von Daten peripherer Sensoren an eine zentrale Steuereinrichtung (ECU) wird in einigen Sensorsystemen, insbesondere Insassenschutzsystemen von Fahrzeugen, eine Stromschnittstelle verwendet, die grundsätzlich unidirektional oder bidirektional sein kann.
Die DE 10 2004 013 597 A1 zeigt ein derartiges Sensorsystem mit einer Steuereinrichtung und einem über eine undirektionale Stromschnittstelle verbundenen Sensor, der auch unter der Bezeichnung PAS3 oder PAS4 bekannt ist. Bei neueren Systemen wird z.T. durch Bidirektionalität und Synchronisierung ein Busbetrieb mit mehreren Sensoren an einem Empfänger ermöglicht.
Die Funktion der Bidirektionalität wird erreicht, indem der Empfänger einen Spannungspuls als Synchronisationspuls an die Sensoren sendet, welche synchron in bestimmter zeitlicher Abhängigkeit ihre Daten an den Empfänger senden. Hierbei werden im allgemeinen unterschiedliche Reaktionszeiten bzw. Antwortzeiten der Sensoren programmiert, um die Synchronisierung zu ermöglichen.
Die Sensoren im Bussystem bekommen somit den als Trigger dienenden Synchronisationspuls gleichzeitig. Somit ist es erforderlich, auch trotz großer Lasten durch viele Sensoren am Bus eine recht große Flankensteilheit des Synchronisationspulses zu erreichen.
Andererseits sollte beim Einschalten des Synchronisationspulses die Versorgungsspannung nur begrenzt belastet werden, damit es nicht zu Spannungseinbrüchen und somit zur Beeinträchtigung anderer Funktionen kommt. Des weiteren verursacht ein schneller Spannungsanstieg auf den Bus eine gewisse EMV (elektromagnetische Verträglichkeit)-Belastung, die bei einigen Systemen aufwändig abgeschirmt wird.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden auf den mehreren Bus-Verbindungen bzw. Bus- Kanälen Synchronisationspulse mit Zeitversatz ausgegeben. Dieser Zeitversatz bzw. die Verzögerung kann insbesondere kleiner als die Pulsdauer des Synchronisationspulses sein; sie kann z. B. im Bereich der Flankenbreite oder auch unterhalb der Flankenbreite liegen. Hierbei kann ein zentral ausgegebener Synchronisationspuls über die mehreren Bus-Verbindungen bzw. Bus-Kanäle durch die zeitlichen Verzögerungen versetzt ausgegeben werden.
Hierbei werden einige Vorteile erreicht. Erfindungsgemäß wird erkannt, dass bei genau zeitgleich ausgegebenen Synchronisationspulsen jeweils entsprechend ein Vielfaches der Belastung der Spannungsversorgung und eine entsprechende Erhöhung der EMV-Belastung auftritt, wohingegen erfindungsgemäß bereits kleine Zeitversatze bzw. Verzögerungen zwischen den Synchronisationspulsen, auch z. B. Verzögerungen unterhalb einer Flankenbreite, zu einer deutlichen Verringerung der Störungen der Spannungsversorgung und weiterhin zu deutlich kleineren EMV-Abstrahlungen führen können.
Der schaltungstechnische Aufwand zur Ausgabe der verzögerten Synchronisationspulse ist hierbei gering bis vernachlässigbar; dennoch wird mit einem geringen Aufwand eine deutliche Verbesserung sowohl in der Spannungsversorgung als auch in der EMV-Abstrahlung erreicht, die sonst nur mit deutlich höherem Aufwand erreichbar wären.
Die Zeitversätze bzw. die Verzögerungen zwischen den einzelnen Synchronisationspulsen können gleich oder auch unterschiedlich sein. Die Funktionalität der Synchronisierung wird durch diese Zeitversätze nicht beeinträchtigt. Insbesondere kann der Zeitversatz deutlich geringer als der Unterschied in den Reaktionszeiten bzw. Antwortzeiten der verschiedenen Sender sein. Hierbei kann ein gemeinsames Ausgangs-Signal zur Erzeugung der versetzten Synchronisationspulse ausgegeben werden.
Erfindungsgemäß kann in der digitalen Ablaufsteuerung für den Synchronisationspuls und in der darauf folgenden Ablaufsteuerung des Datenempfangs bzw. Signalempfangs die definierte Verzögerung für jeden adaptiven Kanal generiert werden.
Die Erfindung ist insbesondere für Sensorsysteme einsetzbar, bei denen mehrere Sensoren über ein Bussystem mit einer gemeinsamen Empfangseinrichtung verbunden sind; die Empfangseinrichtung kann insbesondere Teil einer zentralen Steuereinrichtung (ECU) sein. Hierbei können auch Stromschnittstellen mit höheren Strömen ausgebildet sein, die gleichzeitig zur Stromversorgung bzw. Energieversorgung der angeschlossenen Sensoren dienen, so dass diese autark bzw. ohne eigene Energieversorgung ausgebildet werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Bussystems;
2 ein Signaldiagramm mit den Signalverläufen der ausgegebenen Synchronisationspulse.

Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt eine Schaltungsanordnung 1 mit einer Empfangseinrichtung 2 und Sendern 3a, 3b, 3c, 3d. Die Sender 3a, 3b, 3c, 3d können insbesondere Sensoren sein, wobei die Schaltungsanordnung 1 z. B. Teil eines Insassenschutzsystems, insbesondere einer Airbagsteuerung eines Fahrzeugs sein kann.
Die Sender 3a, 3b, 3c, 3d sind mit der Empfangseinrichtung 2 über ein Bussystem 4 verbunden. Die Sender 3a, 3b, 3c, 3d weisen jeweils eine Bus- Anschlusseinrichtung 5a, 5b, 5c, 5d auf, an die jeweils eine Bus-Verbindung 6a, 6b, 6c, 6d angeschlossen ist. Entsprechend weist die Empfangseinrichtung 2 Bus- Anschlusseinrichtungen 7a, 7b, 7c, 7d auf, die jeweils an eine Bus-Verbindung 6a, 6b, 6c, 6d angeschlossen sind. Somit bilden die Bus-Verbindungen 6a, 6b, 6c, 6d vier Buskanäle des gemeinsamen Bussystems 4. Die Bus-Verbindungen 6a, 6b, 6c, 6d können insbesondere als Zwei-Draht-Bus-Verbindungen mit jeweils zwei Leitungen 10, 11 ausgebildet sein.
Das Bussystem 4 bildet eine Stromschnittstelle aus, über die die Sender 3a, 3b, 3c, 3d Stromsignale S1a, S1b, S1c, S1d durch Modulation des jeweiligen Schnittstellenstroms Ia, Ib, Ic, Id übertragen. Die Sender 3a, 3b, 3c, 3d können insbesondere auch ohne eigene Energieversorgung ausgebildet sein und nur über den Schnittstellenstrom gespeist werden. Die Modulation der Schnittstellenströme kann in den Sendern 3a,b,c,d jeweils z. B. durch Schalten eines großen Widerstandes, z. B. einer Stromsenke, zwischen den jeweiligen Leitungen 10, 11 erfolgen. Derartige Stromschnittstellen mit einer Übertragung von strommodulierten Signalen sind als solche bekannt.
Die Bus-Anschlusseinrichtungen 7a, b, c, d weisen jeweils eine Stromquelle zur Erzeugung der jeweiligen Schnittstellenströme Ia, Ib, Ic, Id sowie z. B. eine Detektionseinrichtung zur Detektion der Stromsignale S1a, S1b, S1c, S1d auf, wobei die Detektionseinrichtung z. B. die strommodulierten Stromsignale S1a, S1b, S1c, S1d als Spannungsabfall an einem Messwiderstand misst; auch derartige Ausbildungen sind als solche hinreichend bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben. Die Bus-Anschlusseinrichtungen 7a, 7b, 7c, 7d wandeln die Stromsignale S1a, S1b, S1c, S1d in Spannungssignale S2a, S2b, S2c, S2d um und geben sie an eine Steuereinrichtung 14 der Empfangseinrichtung 2 aus.
Das erfindungsgemäße Bussystem 4 ist grundsätzlich nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt; insbesondere können auch mehrere Sender an einer gemeinsamen Busverbindung angeschlossen sein.
Die Sender 3a, 3b, 3c, 3d senden synchron in bestimmter zeitlicher Abhängigkeit ihre Stromsignale S1a, S1b, S1c, S1d an die Empfangseinrichtung 2.
Zur Synchronisierung sendet die Empfangseinrichtung 2 Synchronisationspulse 16a, 16b, 16c, 16d an die Sender 3a, 3b, 3c, 3d. Die Synchronisationspulse werden als Spannungspulse über die Bus- Anschlusseinrichtungen 7a, b, c, d und die Bus-Verbindungen 6 a, b, c, d ausgegeben. Somit können die Sender 3a, 3b, 3c, 3d nachfolgend - entsprechend ihrer Programmierung bzw. Einstellung - mit unterschiedlichen Antwortzeiten bzw. Reaktionszeiten reagieren, z. B. der erste Sender 3a mit einer Reaktionszeit von 100 ms, der zweite Sender mit einer Reaktionszeit von 200 ms, usw. In der gezeigten Ausführungsform werden die Synchronisationspulse 16a, b, c, d von der Steuereinrichtung 14 an die Bus-Anschlusseinrichtungen 7a, b, c, d ausgegeben, so dass die Steuereinrichtung 14 sowohl die Spannungssignale S2a, b, c, d aufnimmt als auch die Synchronisationspulse 16a, b, c, d ausgibt; alternativ hierzu können jedoch z. B. die Spannungssignale S2a, b, c, d auch von einer anderen Einrichtung aufgenommen werden.
Erfindungsgemäß werden die Synchronisationspulse 16a, 16b 16c, 16d mit einem zeitlichen Versatz bzw. Zeitversatz td zueinander ausgegeben. 2 zeigt die Synchronisationspulse 16 a, b, c, d auf den jeweiligen Kanälen bzw. Bus-Verbindungen 6a, b, c, d sowie die Zeit t. Die Synchronisationspulse 16a, b, c, d weisen z. B. jeweils eine Pulsbreite tp von 40 µs auf, mit einer Flankenbreite tf von z. B. 5 bis 6 µs sowohl an der steigenden als auch an der fallenden Flanke. Der Zeitversatz td zwischen zwei aufeinander folgenden Synchronisationspulsen, z. B. den Pulsen 16a und 16b, entsprechend auch zwischen 16b und 16c sowie zwischen 16c und 16d beträgt z. B. jeweils 2 µs. Der Zeitversatz td kann somit auch unterhalb der Flankenbreite tf liegen; erfindungsgemäß wird hierbei erkannt, dass insbesondere relevant ist, dass die Flanke nicht genau gleichzeitig anfangen bzw. enden und sich somit nicht überdecken. Die Zeitversätze td zwischen den Synchronisationspulsen 16a, b, c, d können grundsätzlich auch unterschiedlich sein.
Indem der Zeitversatz td deutlich kleiner als die Reaktionszeiten bzw. Unterschiede der Reaktionszeiten der Sender sind, kann die erfindungsgemäße zeitlich versetzte Aussendung der Synchronisationspulse 16a, b, c, d grundsätzlich auch ohne Neuprogrammierung der Sender 3a, 3b, 3c, 3d in einem bestehenden System durchgeführt werden.

Claims

Empfangseinrichtung (2) zum Aufnehmen von Stromsignalen (S1a, S1b, S1c, S1d) mehrerer Sender (6a, 6b, 6c, 6d), wobei die Empfangseinrichtung (2) aufweist: mindestens zwei Bus-Anschlusseinrichtungen (7a, 7b, 7c, 7d), wobei jede Bus-Anschlusseinrichtung (7a, 7b, 7c, 7d) zum Anschluss an jeweils mindestens eine Bus-Verbindung (6a, 6b, 6c, 6d) und zur Aufnahme von Stromsignalen (S1a, S1b, S1c, S1d) von mindestens einem Sender (6a, b, c, d) über die Bus-Verbindung (6a, b, c, d) ausgebildet ist, und eine Steuereinrichtung (14) zur Ausgabe von Synchronisationspulsen (16a, 16b, 16c, 16d) an die Bus-Anschlusseinrichtungen (7a, b, c, d) zur Synchronisierung der Sender (3a, b, c, d), wobei die Bus-Anschlusseinrichtungen (7a, b, c, d) die Synchronisationspulse (16a, 16b, 16c, 16d) an die mehreren Sender (6a, 6b, 6c, 6d) mit mindestens einem Zeitversatz (td) zueinander ausgeben.
Empfangseinrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der verschiedenen, zueinander jeweils zeitlich versetzten Synchronisationspulse (16a, 16b, 16c, 16d) der Anzahl der Sender (3a, 3b, 3c, 3d) entspricht.
Empfangseinrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlich versetzten Synchronisationspulse (16a, 16b, 16c, 16d) über verschiedene Bus-Verbindungen (6a, b, c, d) ausgegeben werden.
Empfangseinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung die Synchronisationspulse (16a, 16b, 16c, 16d) bereits mit dem mindestens einen Zeitversatz (td) an die Bus-Anschlusseinrichtungen (7a, b, c, d) ausgibt.
Empfangseinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitversatz (td) kleiner als die Pulsdauer (tp) der Synchronisationspulse (16a, 16b, 16c, 16d) ist.
Empfangseinrichtung (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitversatz (td) kleiner oder gleich der Flankenbreite (tf) der Pulsflanken der Synchronisationspulse (16a, 16b, 16c, 16d) ist.
Empfangseinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bus-Anschlusseinrichtungen (7a, 7b, 7c, 7d) die Synchronisationspulse (16a, 16b, 16c, 16d) als Spannungsimpulse an die angeschlossenen Bus-Verbindungen (6a, 6b, 6c, 6d) ausgeben.
Empfangseinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bus-Anschlusseinrichtungen (7a, 7b, 7c, 7d) die über die Bus-Verbindungen (6a, 6b, 6c, 6d) aufgenommenen Stromsignale (S1a, S1b, S1c, S1d) in Spannungssignale (S2a, S2b, S2c, S2d) wandeln und an die Steuereinrichtung (14) ausgeben.
Schaltungsanordnung (1), die eine Empfangseinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens zwei Sender (3a, 3b, 3c, 3d) aufweist, die jeweils über eine Bus-Verbindung (6a, 6b, 6c, 6d) mit jeweils einer Bus-Anschlusseinrichtung (7a, 7b, 7c, 7d) der Empfangseinrichtung (2) verbunden sind, wobei die Sender (3a, 3b, 3c, 3d) über die jeweilige Bus-Verbindung (6a, 6b, 6c, 6d) Stromsignale (S1a, S1b, S1c, S1d) aussenden und durch Empfang von Synchronisationspulsen (16a, 16b, 16c, 16d) über die Bus- Verbindungen (6a, 6b, 6c, 6d) synchronisiert sind zur Aussendung der Stromsignale (S1a, S1b, S1c, S1d) mit unterschiedlicher Reaktionszeit.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender (3a, 3b, 3c, 3d) ohne eigene Energieversorgung ausgebildet sind, über die Bus-Verbindungen (6a, 6b, 6c, 6d) mit Energie versorgt sind und die Stromsignale (S1a, S1b, S1c, S1d) durch Strommodulation der Schnittstellenströme (Ia, Ib, Ic, Id) ausbilden.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender Sensoren (3a, 3b, 3c, 3d) sind, die Mess-Signale oder aus den Mess-Signalen abgeleitete Signale als Stromsignale (S1a, S1b, S1c, S1d) aussenden, und die Empfangseinrichtung (2) Teil einer zentralen Steuereinrichtung ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie Teil eines Fahrzeugsystems, insbesondere eines Insassenschutzsystems eines Fahrzeugs, z. B. eines Airbagsystems ist.
Verfahren zum Übertragen von Stromsignalen (S1a, S1b, S1c, S1d) über ein Bussystem (4), bei dem von einer gemeinsamen Empfangseinrichtung (2) Synchronisationspulse (16a, 16b, 16c, 16d) über mindestens zwei Bus-Verbindungen (6a, 6b, 6c, 6d) an mindestens zwei Sender (3a, 3b, 3c, 3d) ausgegeben werden, und die mindestens zwei Sender (3a, 3b, 3c, 3d) mit unterschiedlicher Reaktionszeit über die Bus-Verbindungen (6a, b, c, d) Stromsignale (S1a, b, c, d) an die Empfangseinrichtung (3) übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (2) die Synchronisationspulse (16a, 16b, 16c, 16d) mit mindestens einem Zeitversatz (tb) zueinander über die verschiedenen Bus-Verbindungen (6a, 6b, 6c, 6d) ausgibt.