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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Auswertung von Sensorsignalen mit einem Steuergerät, das eine Anzahl an Anschlusskontakten umfasst, an die eine Anzahl an Sensoren angeschlossen ist, wobei ein jeweiliger Sensor einen ersten Sensoranschluss aufweist, an dem ein, einen Messwert repräsentierendes, Messsignal ermittelbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zur Auswertung von Sensorsignalen für eine Anordnung der oben genannten Art sowie einen Sensor zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Anordnung.
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Der Funktionsumfang von Steuergeräten, welche beispielsweise in Fahrzeugen eingesetzt werden, nimmt zunehmend zu. Eine Teilfunktion eines Steuergeräts betrifft die Auswertung von Sensorsignalen. Mit zunehmendem Funktionsumfang ist es erforderlich, immer mehr Sensoren an ein jeweiliges Steuergerät anzuschließen. In einer bekannten Ausführung wird jeder Sensor parallel ausgewertet. Dies bedeutet, jedes von einem Sensor gelieferte Messsignal wird über einen einzelnen Steckeranschlusskontakt in dem Steuergerät eingelesen. Für jeden zusätzlich an das Steuergerät anzuschließenden Sensor wird deshalb ein weiterer Steckeranschlusskontakt benötigt.
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4 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung zur Auswertung von Sensorsignalen mit einem Steuergerät 10. Das Steuergerät 10 weist eine Anzahl an Anschlusskontakten BP, Sig1, Sig2, Sign auf, an die eine Anzahl n Sensoren S1, S2, S3, ..., Sn angeschlossen ist. Jeder der Sensoren S1, Sn stellt einen passiven Sensor dar, der aus einem, an den Messwert angepassten, Widerstand R besteht. Bei Sensoren dieser Art ist die zeitliche Auswertung der Signale nicht kritisch und geschieht daher langsam. Jeder der Sensoren S1, S2, Sn weist einen ersten Sensoranschluss 31 auf, an dem ein, einen Messwert repräsentierendes, Messsignal ermittelbar ist. Ein jeweiliger zweiter Sensoranschluss 32 stellt einen Anschlusskontakt für Bezugspotential BP dar. Die Anschlusskontakte 32 sind gemeinschaftlich mit dem Bezugspotentialanschluss BP des Steuergeräts 10 gekoppelt. Ein jeweiliger erster Sensoranschluss 31 der Sensoren S1, ..., Sn ist mit einem jeweils ihm zugeordneten Anschlusskontakt Sig1, ..., Sign für das ermittelte Messsignal verbunden.
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Jeder der Sensoren S1, ..., Sn wird parallel ausgewertet. Dies bedeutet, der an einem jeweiligen ersten Sensoranschluss 31 zur Verfügung stehende Messwert wird über dem ihm zugeordneten Anschlusskontakt Sig1, ..., Sign des Steuergeräts 10 eingelesen.
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Die Auswertung jeweiliger Messwerte erfolgt in einem Mikrocontroller 11 des Steuergeräts 10. Die Messsignale werden typischerweise mittels eines Spannungsteilers von dem Mikrocontroller 11 des Steuergeräts 10 erfasst und ausgewertet. Der Spannungsteiler wird durch einen in dem Steuergerät 10 ausgebildeten Widerstand, einem sog. Pull-up-Widerstand, und einen jeweiligen Widerstand R der Sensoren S1, ..., Sn ausgebildet. Für jeden der Widerstände R der Sensoren S1, ..., Sn ist ein jeweiliger Pull-up-Widerstand in dem Steuergerät 10 vorgesehen, die optional über einen Multiplexer mit dem Mikrocontroller zur Auswertung verbunden sind. Die Anschlusskontakte Sig1, ..., Sign stellen damit den Knotenpunkt eines jeweiligen Spannungsteilers dar, an welchem das, einen Messwert repräsentierende Messsignal ermittelbar ist.
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Wie aus der Anordnung der 4 ohne Weiteres ersichtlich ist, wird für jeden weiteren Sensor ein weiterer Anschlusskontakt für die Messgröße benötigt. Hierdurch steigen unter Umständen die geometrischen Abmaße des Steuergeräts 10, insbesondere eines in der Figur nicht dargestellten Steckers. Hierdurch bedingt steigen ebenfalls Kosten und Gewicht des Steuergeräts an. Größe und Kosten des Steuergeräts bzw. des zur Herstellung der Verbindung zu den Sensoren notwendigen Steckers sind jedoch in der Regel vorgegeben.
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Es besteht deshalb die Notwendigkeit, dem steigenden Funktionsumfang bei gleicher Größe bzw. gleichen Kosten des Steuergeräts gerecht zu werden.
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Um die Anzahl der Anschlusskontakte eines Steuergeräts trotz steigender Anzahl an anzuschließenden Sensoren gering zu halten, könnte vorgesehen sein, die Ansteuerung der Sensoren nicht mehr parallel vorzunehmen, sondern durch ein seriell paralleles Interface (SPI). Hierdurch würde die Verwendung einer Logik in den Sensoren erforderlich. Allerdings ist bei der Realisierung mittels SPI für jeden Sensor ein sog. ”Select”-Signal über eine eigene, an das Steuergerät anzuschließende Leitung erforderlich, um einen auszulesenden Sensor ansteuern zu können. Eine Reduktion der Anzahl der Anschlusskontakte ist deshalb hierdurch nicht möglich.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung anzugeben, welche die Auswertung von Sensorsignalen einer Anzahl von Sensoren mit einer möglichst geringen Anzahl an Anschlusskontakten eines Steckergeräts ermöglicht. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuergerät anzugeben, mit dem Sensorsignale einer Anzahl an Sensoren auswertbar sind, wobei das Steuergerät eine von der Anzahl an Sensoren unabhängige Anzahl an Anschlusskontakten aufweist. Schließlich soll ein Sensor angegeben werden, welcher in einer erfindungsgemäßen Anordnung sowie in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät einsetzbar ist.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Anordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Steuergerät gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 12 sowie einen Sensor gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die Erfindung schafft eine Anordnung zur Auswertung von Sensorsignalen mit einem Steuergerät, das eine Anzahl an Anschlusskontakten umfasst, an die eine Anzahl an Sensoren angeschlossen ist, wobei ein jeweiliger Sensor einen ersten Sensoranschluss aufweist, an dem ein, einen Messwert repräsentierendes, Messsignal ermittelbar ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten Anschlüsse sämtlicher an das Steuergerät angeschlossenen Sensoren an einem gemeinsamen Anschlusskontakt des Steuergeräts angeschlossen sind.
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Ferner weist die Anzahl an Sensoren jeweils einen Auswahl-Eingang und einen Auswahl-Ausgang auf, die nach Art einer Kette verschaltet sind. Dies bedeutet, ein jeweiliger Auswahl-Eingang eines Sensors ist mit einem jeweiligen Auswahl-Ausgang eines in Richtung des Steuergeräts zuvor verschalteten Sensors gekoppelt. Der Auswahl-Ausgang eines Sensors ist in entsprechender Weise mit dem Auswahl-Eingang eines nächsten (von dem Steuergerät logisch weiter entfernten) Sensors der Sensor-Kette gekoppelt. Dabei ist der Auswahl-Eingang eines ersten Sensors mit einem Daten-Anschlusskontakt des Steuergeräts gekoppelt.
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Schließlich ist das Steuergerät dazu ausgebildet, ein Datensignal zu erzeugen und an den Daten-Anschlusskontakt zu legen, so dass durch die Kettenverschaltung der Sensoren eine vorgegebene Abfolge der Ansteuerung jeweils genau eines Sensors der Anzahl an Sensoren erzeugt wird, durch die das an dem gemeinsamen Anschlusskontakt anliegende Messsignal dem gerade angesteuerten Sensor durch das Steuergerät zuordenbar ist. Dies bedeutet, die Messsignale der Sensoren werden dezentral an den einzelnen Sensoren, d. h. außerhalb des Steuergeräts, gemultiplext.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass das Steuergerät unabhängig von der Anzahl der Sensoren mit einer identischen Anzahl an Anschlusskontakten ausgebildet werden kann. Die Hinzunahme weiterer Sensoren führt demnach nicht zu einer Erhöhung der Anzahl der Anschlusskontakte. Die Anzahl der an ein Steuergerät anschließbaren Sensoren ist dabei physikalisch nicht begrenzt.
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Insbesondere ist das Steuergerät dazu ausgebildet, das Datensignal in Abhängigkeit der Anzahl der Sensoren zu erzeugen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Steuergerät dazu ausgebildet ist, das Datensignal in Abhängigkeit der dem Steuergerät bekannten, sequentiellen Verarbeitung durch die Anzahl an Sensoren zu erzeugen. Die erfindungsgemäße Ansteuerung der Kettenverschaltung der Sensoren hat zur Folge, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt jeweils nur genau ein Sensor angesteuert ist und das Messsignal dieses Sensors an dem gemeinsamen Anschlusskontakt des Steuergeräts auswertbar ist. Ist dem Steuergerät bekannt, wie groß die Anzahl der Sensoren ist und auf welche Weise das von dem Steuergerät erzeugte Datensignal durch diese verarbeitet wird, so kann das Steuergerät zu jedem Zeitpunkt ermitteln, welcher Sensor gerade angesteuert wird und somit diesem das Messsignal zuordnen.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Sensoren zumindest teilweise passive Sensoren. Bei solchen Sensoren ist die zeitliche Auswertung der Messsignale nicht kritisch und geschieht langsam. In der Regel bestehen passive Sensoren aus einem, dem Messwert entsprechenden, Widerstand.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Anzahl an Sensoren jeweils eine Logik auf, welche das von dem Steuergerät erzeugte und von Sensor zu Sensor verschobene Datensignal verarbeitet, um bei einem vorgegebenen Zustand des Datensignals ein jeweiliges Messsignal an seinem ersten Sensoranschluss bereitzustellen. Die Logik umfasst gemäß einer konkreten Ausgestaltung ein D-Flipflop und ein steuerbares Schaltelement. Die Logik eines jeweiligen Sensors ist im Falle einer Ansteuerung dazu ausgebildet, eine Messvorrichtung des Sensors mit einem Bezugspotential zu verbinden. Es wäre alternativ möglich, die Versorgungsspannung schaltbar zu machen. In diesem Fall kann an dem ersten Sensoranschluss ein durch die Messvorrichtung erfasstes Messsignal bereitgestellt werden, welches durch das Steuergerät auswertbar ist.
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Gemäß einer weiteren konkreten Ausgestaltung umfasst die Anzahl an Sensoren einen Anschlusskontakt für ein Uhrensignal, welcher jeweils mit einem Anschlusskontakt für ein Uhrensignal des Steuergeräts verbunden ist. Hierdurch wird die Synchronität der Anzahl an Sensoren zueinander und mit dem Steuergerät hergestellt. Im Betrieb der Anordnung ist jeder der Sensoren für die Zeit einer Uhrenperiode aktiv.
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In einer weiteren konkreten Ausgestaltung umfasst die Anzahl an Sensoren einen Anschlusskontakt für eine Versorgungsspannung und einen Anschlusskontakt für ein Bezugspotential. Insgesamt weist somit jeder der Sensoren insgesamt sechs Anschlusskontakte auf, welche zur Durchführung der erfindungsgemäßen Ansteuerung erforderlich sind. Unabhängig von der Anzahl der an das Steuergerät angeschlossenen Sensoren weist ein erfindungsgemäßes Steuergerät insgesamt fünf Anschlusskontakte auf. Es ist deshalb zweckmäßig, wenn die Anzahl an Sensoren in einer erfindungsgemäßen Anordnung größer als vier ist.
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Die Erfindung schafft weiter ein Steuergerät zur Auswertung von Sensorsignalen, das eine Anzahl an Anschlusskontakten umfasst, an die eine Anzahl an Sensoren mit einem jeweiligen ersten Sensoranschluss, an dem ein, einen Messwert repräsentierendes, Messsignal ermittelbar ist, anschließbar ist.
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Das erfindungsgemäße Steuergerät zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten Sensoranschlüsse sämtlicher Sensoren an einem gemeinsamen Anschlusskontakt des Steuergeräts anschließbar sind. Das Steuergerät weist einen Daten-Anschlusskontakt auf, an den ein Auswahl-Eingang eines ersten Sensors anschließbar ist, an dessen Daten-Ausgang die Anzahl an identischen Sensoren nach Art einer Kette anschließbar ist. Das Steuergerät ist dazu ausgebildet, ein Datensignal zu erzeugen und an den Daten-Anschlusskontakt zu legen, so dass durch die Kettenverschaltung der Sensoren eine vorgegebene Abfolge der Ansteuerung jeweils genau eines Sensors der Anzahl an Sensoren erzeugt wird, durch die das an dem gemeinsamen Anschlusskontakt anliegende Messsignal dem gerade angesteuerten Sensor durch das Steuergerät zuordenbar ist.
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Das erfindungsgemäße Steuergerät weist die gleichen Vorteile auf, wie sie vorstehend in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung erläutert wurden.
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Das erfindungsgemäße Steuergerät umfasst zur Auswertung der Sensorsignale der Anzahl an Sensoren zusätzlich höchstens folgende Anschlusskontakte: einen Anschlusskontakt für eine Versorgungsspannung, einen Anschlusskontakt für ein Bezugspotential sowie einen Anschlusskontakt für ein Uhrensignal.
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Die Erfindung schafft weiter einen Sensor zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Anordnung der oben beschriebenen Art. Der erfindungsgemäße Sensor zeichnet sich dadurch aus, dass dieser einen ersten Sensoranschluss umfasst, an dem ein, einen Messwert repräsentierendes, Messsignal ermittelbar ist. Der Sensor umfasst weiter einen Auswahl-Eingang und einen Auswahl-Ausgang, wobei der Auswahl-Eingang entweder mit einem Daten-Anschlusskontakt des Steuergeräts oder mit einem Auswahl-Ausgang eines anderen Sensors gekoppelt ist. Der Sensor ist dazu ausgebildet, ein Datensignal des Steuergeräts, welches im Betrieb der Anordnung von Sensor zu Sensor geschoben wird, zu empfangen und in Reaktion hierauf ein an dem ersten Sensoranschluss anliegendes Messsignal zu erzeugen.
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Von den erfindungsgemäß ausgebildeten Sensoren kann eine beliebige Anzahl an ein erfindungsgemäßes Steuergerät angeschlossen werden, ohne dass hierdurch die Anzahl der Anschlusskontakte des Steuergeräts verändert werden müsste.
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Der erfindungsgemäße Sensor umfasst zusätzlich höchstens folgende Anschlusskontakte: einen Anschlusskontakt für eine Versorgungsspannung, einen Anschlusskontakt für ein Bezugspotential sowie einen Anschlusskontakt für ein Uhrensignal.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Anordnung zur Auswertung von Sensorsignalen,
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2 eine konkrete Realisierung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Auswertung von Sensorsignalen einer Anzahl an Sensoren,
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3 eine Simulation der in 2 gezeigten Anordnung, und
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4 eine Anordnung zur Auswertung von Sensorsignalen einer Anzahl an Sensoren gemäß dem Stand der Technik.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zur Auswertung von Sensorsignalen mit einem Steuergerät 10, in dem ein Mikrocontroller 11 vorgesehen ist. Das Steuergerät 10 umfasst einen als gemeinsamen Anschlusskontakt Sig bezeichneten Anschlusskontakt für ein jeweiliges Messsignal eines der an das Steuergerät 10 angeschlossenen Sensoren S1, S2, S3, ..., Sn. Als weitere Anschlusskontakte weist das Steuergerät 10 einen Anschlusskontakt VCC für eine Versorgungsspannung, einen Anschlusskontakt D für ein Datensignal, das zur definierten Ansteuerung der Sensoren S1, ..., Sn dient, einen Anschlusskontakt C für ein Uhrensignal sowie einen Anschlusskontakt BP für ein Bezugspotential auf. Insgesamt weist das Steuergerät 10, unabhängig von der Anzahl der an das Steuergerät 10 angeschlossenen Sensoren n, höchstens die fünf genannten Anschlusskontakte auf.
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Die an das Steuergerät 10 angeschlossenen Sensoren S1, ..., Sn sind jeweils identisch aufgebaut und weisen als Messvorrichtung jeweils einen Widerstand individueller Größe auf. Nachdem die Sensoren S1, ..., Sn identisch aufgebaut sind, ist der Übersichtlichkeit halber lediglich der Sensor S1 mit Bezugszeichen bezüglich seiner weiteren Ausgestaltung versehen. Der Widerstand R ist mit einem ersten Sensoranschluss 31 sowie einem Anschlusskontakt 32 für ein Bezugspotential verbunden. Der erste Sensoranschluss 31 ist mit dem gemeinsamen Anschlusskontakt Sig verbunden. Der Anschlusskontakt 32 ist mit dem Anschlusskontakt BP für das Bezugspotential des Steuergeräts 10 verbunden. Über einen Anschluss 33 ist dem Sensor S1 eine Versorgungsspannung zuführbar. An einem Anschlusskontakt 34 wird dem Sensor S1 ein Uhrensignal CLK zugeführt. Weiterhin weist der Sensor S1 einen Auswahl-Eingang 35i und einen Auswahl-Ausgang 35o auf.
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Die ersten Sensoranschlüsse 31 sämtlicher der an das Steuergerät 10 angeschlossener Sensoren S1, ..., Sn sind an den gemeinsamen Anschlusskontakt Sig des Steuergeräts 10 angeschlossen. Ferner sind die Anschlüsse 33 mit dem Anschlusskontakt VCC für Versorgungsspannung des Steuergeräts 10 gekoppelt. In entsprechender Weise sind die Anschlusskontakte 34 für das Uhrensignal mit dem Anschlusskontakt C des Steuergeräts 10 verbunden. Der Anschlusskontakt BP für das Bezugspotential ist mit den jeweiligen Anschlusskontakten 32 für das Bezugspotential der Sensoren S1, ..., Sn verbunden.
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Ein jeweiliger Auswahl-Eingang 35i eines Sensors ist mit einem jeweiligen Auswahl-Ausgang 35o eines in Richtung des Steuergeräts zuvor verschalteten Sensors gekoppelt. Dabei ist der Auswahl-Eingang des Sensors S1 mit dem Daten-Anschlusskontakt D des Steuergeräts gekoppelt. Die Sensoren S1, ..., Sn sind somit nach Art einer Kette miteinander verschaltet, so dass ein durch das Steuergerät 10 erzeugtes Datensignal, das an den Daten-Anschlusskontakt D gelegt wird, durch die Kettenverschaltung der Sensoren S1, ..., Sn nach Art eines Schieberegisters verschoben wird. Hieraus ergibt sich eine vorgegebene Abfolge der Ansteuerung jeweils genau eines Sensors der Sensoren S1, ..., Sn. Aufgrund der dem Steuergerät bekannten vorgegebenen Abfolge der Ansteuerung eines Sensors ist das an dem gemeinsamen Anschlusskontakt Sig anliegende Messsignal dem gerade angesteuerten Sensor S1, ..., Sn durch das Steuergerät 10 zuordenbar.
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Die Ansteuerung der Sensoren S1, ..., Sn erfolgt dabei sequentiell ausgehend von dem direkt mit dem Steuergerät 10 verbundenen Sensor S1. Anschließend wird der Sensor S2 angesteuert und das an seinem ersten Sensoranschluss 31 anliegende Messsignal an den gemeinsamen Anschlusskontakt Sig angelegt. Nach Beendigung der Ansteuerung des Sensors S2 wird der Sensor S3 angesteuert, wodurch das an seinem ersten Sensoranschluss 31 anliegende Messsignal dem gemeinsamen Anschlusskontakt Sig des Steuergeräts 10 zugeführt wird. Die Ansteuerung erfolgt in entsprechender Weise für die weiteren Sensoren, bis der Sensor Sn angesteuert ist. Anschließend erfolgt die erneute Ansteuerung des Sensors S1, dann des Sensors S2, usw. Die an dem gemeinsamen Anschlusskontakt Sig anliegenden Messsignale werden somit nicht zentral in dem Steuergerät 10, sondern dezentral in den einzelnen Sensoren S1, ..., Sn gemultiplext.
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Da in dem Steuergerät die Abfolge der Ansteuerung der kettenartig verschalteten Sensoren S1, ..., Sn bekannt ist, kann das Steuergerät das am gemeinsamen Anschlusskontakt anliegende Messsignal dem gerade angesteuerten Sensor zuordnen. Beispielsweise erfolgt eine Ansteuerung eines jeweiligen Sensors für 10 ms, so dass bei beispielsweise zehn Sensoren der jeweilige Wert eines Sensors alle 100 ms ausgelesen wird.
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2 zeigt eine konkrete Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Anordnung zur Auswertung von Sensorsignalen. Dabei sind beispielhaft drei Sensoren S1, S2, S3 dargestellt. Die Sensoren S1, S2, S3 sind in der in Verbindung mit 1 beschriebenen Weise mit dem Steuergerät 10 verbunden.
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Um das Multiplexing der an den jeweiligen ersten Sensoranschlüssen 31 anliegenden Messsignale zu realisieren, weist jeder der Sensoren S1, S2, S3 ein D-Flipflop DFF und einen Bipolartransistor Q1 bzw. Q2 bzw. Q3 mit jeweiligen Ansteuerwiderständen R10, R11 bzw. R9, 12 bzw. R8, R13 auf. Die Messvorrichtung eines jeweiligen Sensors S1, S2, S3 ist durch einen Widerstand R5 bzw. R6 bzw. R7 gebildet.
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Die interne Verschaltung eines jeweiligen der Sensoren S1, S2, S3 ist identisch, so dass nachfolgend lediglich auf die Verschaltung des Sensors S1 Bezug genommen wird.
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Der D-Eingang des D-Flipflops DFF ist mit dem Auswahl-Eingang 35i verbunden. Nachdem der Sensor S1 der erste Sensor in der Kette an Sensoren ist, ist der Auswahl-Eingang 35i mit dem Anschlusskontakt D für Daten des Steuergeräts 10 verbunden. An diesen wird ein Datensignal D_IN angelegt, das später im Detail beschrieben werden wird. Der CL-Eingang des D-Flipflops DFF ist mit dem Anschlusskontakt für das Uhrensignal CLK verbunden. Das Uhrensignal CLK wird an dem Anschlusskontakt C des Steuergeräts 10 bereitgestellt. Das D-Flipflop DFF ist ferner über den Anschluss 33 mit dem Anschlusskontakt für die Versorgungsspannung VCC gekoppelt. Über den Anschlusskontakt 32 ist das D-Flipflop DFF ferner mit dem Anschlusskontakt für das Bezugspotential BP des Steuergeräts 10 gekoppelt.
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Der Q-Ausgang des D-Flipflops DFF ist über den Strombegrenzungswiderstand R10 mit dem Steueranschluss des Bipolartransistors Q1 verbunden. Zwischen dem Steueranschluss des Bipolartransistors Q1 und dessen Emitter ist der Widerstand R11 verschaltet, welcher für einen sicheren Aus-Zustand des Bipolartransistors Q1 im Fall einer Nicht-Ansteuerung sorgt. Der Kollektor des Bipolartransistors Q1 ist über den Messwiderstand R5 mit dem ersten Sensoranschluss 31 verbunden. Der Q-Ausgang des D-Flipflops DFF des Sensors S1 stellt den Auswahl-Ausgang 35o des Sensors S1 dar, welcher – wie in 1 beschrieben – mit dem Auswahl-Eingang des nachfolgenden Sensors, hier Sensor S2, verbunden ist. Dies ist in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
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Das von dem D-Flipflop DFF des Sensors S1 am Auswahl-Ausgang 35o zur Verfügung gestellte Datensignal wird als D1 bezeichnet, welches am Auswahl-Eingang 35i dem D-Flipflop des Sensors S2 zur Verfügung gestellt wird. In entsprechender Weise wird das am Auswahl-Ausgang 35o vom D-Flipflop DFF des Sensors S2 bereitgestellte Datensignal als D_2 bezeichnet, welches dem D-Flipflop DFF des Sensors S3 an seinem Auswahl-Eingang 35i zur Verfügung gestellt wird.
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Das Steuergerät 10 weist einen sog. Pull-up-Widerstand R1 auf, der zwischen dem gemeinsamen Anschlusskontakt Sig und dem Anschlusskontakt für die Versorgungsspannung VCC gekoppelt ist. Der Pull-up-Widerstand R1 bildet zusammen mit dem Messwiderstand R5, R6, R7 des gerade angesteuerten Sensors S1, S2 oder S3 einen Spannungsteiler, wobei die an dem gemeinsamen Anschlusskontakt Sig (Knotenpunkt des Spannungsteilers) anliegende Spannung durch das Steuergerät 10 ausgewertet wird, um einen entsprechenden Messwert des Sensors zu ermitteln.
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Die Funktion der Anordnung beruht darauf, das über das von dem Steuergerät 10 erzeugte Datensignal D_IN, welches nach Art eines Schieberegisters von Sensor zu Sensor durchgeschoben wird, das Bezugspotential des angesteuerten Sensors durch das D-Flipflop zuzuschalten und dadurch eine Auswertung des Messsignals am ersten Sensoranschluss mittels des Spannungsteilers (aus Pull-up-Widerstand R1 und dem Widerstand des angesteuerten Sensors) vorzunehmen. Das Steuergerät 10 ist aufgrund der ihm bekannten Anzahl der daran angeschlossenen Sensoren sowie der ihm bekannten, sequentiellen Verarbeitung des Datensignals in der Lage zu ermitteln, welcher der Sensoren S1, S2, S3 gerade aktiv geschaltet ist. Hierdurch nimmt das Steuergerät 10 die Zuordnung des an dem gemeinsamen Anschlusskontakt anliegenden Messsignals zu dem gerade angesteuerten Sensor vor. Es versteht sich, dass die Ansteuerung derart ist, dass lediglich ein einziger Sensor zu einem bestimmten Zeitpunkt angesteuert ist, d. h. aktiv sein kann.
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Über das von dem Steuergerät 10 erzeugte Datensignal D_IN und die Arbeitsweise der flankengesteuerten D-Flipflops DFF der jeweiligen Sensoren S1, ..., Sn wird somit festgelegt, welcher der Sensoren S1, ..., Sn gerade aktiv ist. Das Datensignal D_IN wird von D-Flipflop zu D-Flipflop DFF durchgereicht. Die Frequenz des Datensignals D_IN bemisst sich nach der Anzahl der Sensoren und ist im Falle der beispielhaft drei dargestellten Sensoren S1, S2, S3 dreimal so langsam, wie das von dem Steuergerät erzeugte Uhrensignal CLK.
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3 zeigt eine Simulation der an dem gemeinsamen Anschlusskontakt Sig anliegenden Spannung in Volt in Abhängigkeit des Datensignals D_IN und des Uhrensignals CLK. Der Simulation wurde zugrunde gelegt, dass der Widerstandswert des Pull-up-Widerstands R1 des Steuergeräts 2 kΩ, der Widerstandswert des Messwiderstands R5 10 kΩ, der Widerstandswert des Messwiderstands R6 2 kΩ und der Widerstandswert des Messwiderstands R7 500 Ω beträgt. Die Strombegrenzungswiderstände R10, R9 und R8 haben Widerstandswerte von jeweils 100 Ω. Die Widerstände R11, R12 und R13 weisen einen Widerstandswert von jeweils 10 kΩ auf. Die Versorgungsspannung VCC beträgt 5 V.
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Das Datensignal D_IN weist eine Taktfrequenz auf, die aufgrund der Anzahl n = 3 der an das Steuergerät 10 angeschlossenen Sensoren dreimal so lang wie das Uhrensignal CLK ist. Der erste Wert wird entsprechend der vorangegangenen Funktionsweise der Anordnung für den Sensor S1 ausgelesen. Dies erfolgt dann, wenn am CL-Eingang des D-Flipflops DFF des Sensors S1 eine steigende Flanke des Uhrensignals CLK und gleichzeitig eine logische „1” des Datensignals D_IN gegeben ist. In diesem Fall schaltet das D-Flipflop DFF am Ausgang den Bipolartransistor Q1 aktiv, so dass dieser den Messwiderstand R5 mit Bezugspotential BP verbindet. Am gemeinsamen Signaleingang Sig stellt sich eine Spannung von 10 kΩ/(2 kΩ + 10 kΩ)·5 V = 4,6 V ein. Dieser Wert ist zwischen 25 und 35 ms am gemeinsamen Anschlusskontakt Sig durch das Steuergerät auslesbar. Durch das Durchschieben des Datensignals D_IN vom ersten Sensor S1 zum D-Flipflop des zweiten Sensors S2 wird zum Zeitpunkt 35 ms der zweite Sensor S2 aktiv und zugleich der Sensor S1 inaktiv. Aufgrund der Dimensionierung ergibt sich am gemeinsamen Anschlusskontakt Sig eine Spannung von 2 kΩ/(2 kΩ + 2 kΩ)·5 V = 2,5 V. Zum Zeitpunkt 45 ms sperrt das D-Flipflop den zweiten Sensor S2 und das D-Flipflop DFF des dritten Sensors S3 verbindet den Messwiderstand R7 mit Bezugspotential BP. Hierdurch ergibt sich zwischen 45 und 55 ms am gemeinsamen Anschlusskontakt Sig eine Spannung von: 2 kΩ/(2 kΩ + 500 Ω)·5 V = 1 V. Anschließend wird wiederum der erste Sensor S1 durch das Datensignal D_IN angesteuert usw.
