DE102013012957A1

DE102013012957A1 - Sensorbauelement und Sensorschnittstelle

Info

Publication number: DE102013012957A1
Application number: DE102013012957.5A
Authority: DE
Inventors: Masahisa Niwa; Kunitaka OKADA; Rudolf Hajek; Jiri Kutej; Timothy J. WARNECK
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2014-02-06
Also published as: US20140035558A1; US8878518B2; JP2014052999A; JP6247470B2

Abstract

Ein Modusdetektor in einer Sensorschnittstelle ist konfiguriert zum Detektieren eines durch ein Modussignal spezifizierten Modus, wenn ein von einer Seite eines ersten Anschlusses empfangenes Eingangssignal das Modussignal ist. Ein Kommunikationsabschnitt in der Schnittstelle überträgt ein von einer Sensorschaltung erhaltenes elektrisches Signal zu einer Seite eines zweiten Anschlusses, wenn ein mit dem Detektor detektierter Modus ein Sensorausgangsmodus ist. der Kommunikationsabschnitt empfängt ein Eingangssignal von der Seite des ersten Anschlusses, während ein Ausgangssignal zur Seite des zweiten Anschlusses übertragen wird, wenn ein mit dem Detektor detektierter Modus ein Kommunikationsmodus ist.

Description

Erfindungsgebiet
Die Erfindung betrifft allgemein Sensorbauelemente und Sensorschnittstellen und insbesondere ein Sensorbauelement, das eine Sensorschnittstelle umfasst, die zwischen einem Ausgang einer Sensorschaltung und einem Anschlussabschnitt angeordnet ist, und die Sensorschnittstelle.
Allgemeiner Stand der Technik
Das US-Patent Nummer 5,805,466 (im Folgenden als ein „Dokument 1” bezeichnet) offenbart ein Elektronikbauelement, das Folgendes enthält: ein Drucksensorelement; eine Stromversorgung, einen Ausgangs- und Masseanschluss; und eine dazwischen angeordnete Schaltung. Die Schaltung enthält einen Signalprozessor, einen Ausgangstreiber, einen Datenspeicher und einen Kalibrierungscontroller. Der Kalibrierungscontroller enthält einen Kalibrierungsmodusdetektor und eine E/A-Steuerung.
Bei normaler Verwendung empfängt der Signalprozessor ein Eingangssignal, das eine Kalibrierung erfordert, von dem Drucksensorelement und erzeugt dann ein kalibriertes Signal durch den Ausgangstreiber und an dem Ausgangsanschluss.
Wenn andererseits der Kalibrierungsmodusdetektor ein an den Ausgangsanschluss geliefertes Kalibrierungsmodussignal empfängt, deaktiviert der Detektor den Ausgangstreiber und aktiviert die E/A-Steuerung. Nachdem die E/A-Steuerung aktiviert ist, wird gestattet, dass Kalibrierungsdaten zu dem Datenspeicherbauelement an dem Ausgangsanschluss geschrieben werden.
Das Dokument 1 offenbart eine Konfiguration, dass der Stromversorgungsanschluss weiterhin für einen Signaleingang verwendet wird. Selbst in dieser Konfiguration können Kalibrierungsdaten zu dem Datenspeicherbauelement an dem Ausgangsanschluss geschrieben werden.
Kurz gesagt überträgt das Elektronikbauelement ein kalibriertes Signal nach außen durch den Ausgangsanschluss und empfängt auch Kalibrierungsdaten durch den Ausgangsanschluss.
Da das Elektronikbauelement jedoch einen Ausgangsanschluss als einen Eingangs- und Ausgangsanschluss verwendet, muss eine Eingangszeit als der Eingangsanschluss und eine Ausgangszeit als der Ausgangsanschluss getrennt werden.
Kurze Darstellung der Erfindung
Es ist wünschenswert, ein Eingangssignal und ein Ausgangssignal jeweils zur gleichen Zeit zu empfangen und zu übertragen, ohne die Anzahl an Anschlüssen eines Anschlussabschnitts zu erhöhen.
Ein Sensorbauelement der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Sensorschaltung (SC); einen Anschlussabschnitt (T), der einen ersten Anschluss (T1) und einen zweiten Anschluss (T2) umfasst; und eine Sensorschnittstelle (10), die sich zwischen einem Ausgang der Sensorschaltung (SC) und dem Anschlussabschnitt (T) befindet. Die Sensorschnittstelle (10) umfasst einen Modusdetektor (20), der konfiguriert ist zum Detektieren eines durch ein Modussignal spezifizierten Modus, wenn ein von einer Seite des ersten Anschlusses (T1) empfangenes Eingangssignal (S_T1) das Modussignal ist. Die Sensorschnittstelle (10) ist konfiguriert zum: Übertragen eines von der Sensorschaltung (SC) erhaltenen elektrischen Signals zu einer Seite des zweiten Anschlusses (T2), wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus ein Sensorausgangsmodus ist; und auch Empfangen eines Eingangssignals (S_T1) von der Seite des ersten Anschlusses (T1), während ein Ausgangssignal (S_T2) zu der Seite des zweiten Anschlusses (T2) übertragen wird, wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus ein Kommunikationsmodus ist.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Anschlussabschnitt (T) weiterhin einen dritten Anschluss (T3). Der erste, zweite und dritte Anschluss (T1, T2 und T3) sind Strom-, Ausgangs- bzw. Masseanschlüsse und sind ausgelegt zum Verbinden mit einem externen Bauelement (ED). Die Sensorschnittstelle (10) umfasst weiterhin einen Kommunikationsabschnitt (30) und eine Speicherschaltung (40). Die Sensorschnittstelle (10) ist konfiguriert zum Übertragen des elektrischen Signals entsprechend einer von der Sensorschaltung (SC) erhaltenen physischen Größe eines Zielobjekts zu einer Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus der Sensorausgangsmodus ist. Der Kommunikationsabschnitt (30) ist konfiguriert zum Speichern von von einem seriellen Eingangssignal erhaltenen Daten in der Speicherschaltung (40), während ein serielles Ausgangssignal durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED) übertragen wird, falls ein serielles Eingangssignal empfangen wird, wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus der Kommunikationsmodus ist, wobei das serielle Eingangssignal das von dem externen Bauelement (ED) übertragene und von einer Seite des Stromanschlusses (T1) empfangene Eingangssignal (S_T1) ist.
Bei einer Ausführungsform ist die Sensorschnittstelle (10) konfiguriert zum Übertragen eines Stromsignals als das serielle Ausgangssignal zu dem externen Bauelement (ED) durch den Ausgangsanschluss (T2) durch Liefern eines dem seriellen Ausgangssignal entsprechenden elektrischen Stroms durch den Ausgangsanschluss (T2) gemäß einem Taktsignal.
Bei einer Ausführungsform ist der Modusdetektor (20) konfiguriert zum Detektieren eines Kommunikationsmodus, falls im Sensorausgangsmodus ein durch ein von der Seite des ersten Anschlusses (T1) empfangenes Modussignal bezeichneter Modus zu einem Übergangsmodus wechselt und dann zum Kommunikationsmodus wechselt. Das Modussignal des von dem Sensorausgangsmodus gewechselten Übergangsmodus differiert von dem von dem Kommunikationsmodus geänderten Modussignal.
Bei einer Ausführungsform ist ein Modussignal eines von dem Sensorausgangsmodus und/oder Kommunikationsmodus gewechselten Übergangsmodus ein Spannungssignal, das höher ist als ein Modussignalpegel eines Modus vor dem Wechsel zum Übergangsmodus.
Bei einer Ausführungsform wird ein vorgeschriebenes digitales Signal an den Stromanschluss (T1) angelegt, um zu dem Modussignal des von dem Sensorausgangsmodus gewechselten Übergangsmodus und/oder dem von dem Kommunikationswechsel gewechselten Modussignal hinzugefügt zu werden.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Speicherschaltung (40) einen nichtflüchtigen Speicher.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Sensorbauelement einen monolithischen IC, der mit der Sensorschaltung (SC) und der Sensorschnittstelle (10) ausgestattet ist.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Sensorschnittstelle (10) weiterhin eine Signalverarbeitungsschaltung (50) und eine Ausgangsschaltung (60). Die Signalverarbeitungsschaltung (50) ist konfiguriert zum Kalibrieren des elektrischen Signals von der Sensorschaltung (SC) auf der Basis der in der Speicherschaltung (40) gespeicherten Daten. Die Ausgangsschaltung (60) ist zwischen den Ausgangsanschluss (T2) und sowohl dem Kommunikationsabschnitt (30) als auch der Signalverarbeitungsschaltung (50) angeordnet. Die Ausgangsschaltung (60) ist konfiguriert zum Ausgeben des mit der Signalverarbeitungsschaltung (50) kalibrierten elektrischen Signals (S_SC5) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2) und auch zum Ausgeben des seriellen Ausgangssignals von dem Kommunikationsabschnitt (30) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2).
Bei einer Ausführungsform umfasst der Kommunikationsabschnitt (30) eine Kommunikationsschaltung (301), die konfiguriert ist zum Übertragen des Ausgangssignals (S_T2) zu der Seite des zweiten Anschlusses (T2). Die Ausgangsschaltung (60) ist konfiguriert zum: Ausgeben des elektrischen Signals von der Signalverarbeitungsschaltung (50) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus der Sensorausgangsmodus ist; und auch Ausgeben des Ausgangssignals von der Kommunikationsschaltung (301) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus der Kommunikationsmodus ist.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Sensorbauelement als die Sensorschaltung (SC) eine erste und zweite Sensorschaltung (SC1 und SC2), die konfiguriert sind zum Detektieren der gleichen physikalischen Größe. Das Sensorbauelement umfasst als die Sensorschnittstelle (10) eine erste und zweiten Sensorschnittstelle (11 und 12). Als der Modusdetektor (20), der Kommunikationsabschnitt (30) und die Speicherschaltung (40) umfasst die erste Sensorschnittstelle (11) einen ersten Modusdetektor (21), einen ersten Kommunikationsabschnitt (31) bzw. eine erste Speicherschaltung (41), während die zweite Sensorschnittstelle (12) einen zweiten Modusdetektor (22), einen zweiten Kommunikationsabschnitt (32) bzw. eine zweite Speicherschaltung (42) umfasst. Die erste Sensorschnittstelle (11) ist zwischen einem Ausgang der ersten Sensorschaltung (SC1) und dem Anschlussabschnitt (T) angeordnet. Die zweite Sensorschnittstelle (12) ist zwischen einem Ausgang der zweiten Sensorschaltung (SC2) und dem Anschlussabschnitt (T) angeordnet. Die erste und zweite Sensorschnittstelle (11 und 12) umfassen eine erste bzw. zweite Transferschaltung (TC1 und TC2).
Eine einer ersten oder zweiten Transferschaltung (TC1 oder TC2) ist konfiguriert zum Empfangen eines seriellen Transfersignals (S_ST), und die andere (TC2 oder TC1) ist konfiguriert zum Übertragen des seriellen Transfersignals (S_ST) zu der einen einer ersten oder zweiten Transferschaltung (TC1 oder TC2). Bevorzugt ist die zweite Transferschaltung (TC2) konfiguriert zum Übertragen des seriellen Transfersignals (S_ST) zu der ersten Transferschaltung (TC1) und ist die erste Transferschaltung (TC1) konfiguriert zum Empfangen des seriellen Transfersignals (S_ST).
Bei einer Ausführungsform ist die zweite Sensorschnittstelle (12) elektrisch mit dem Ausgang der zweiten Sensorschaltung (SC2) verbunden, während sie elektrisch nur mit dem Strom- und Masseanschluss (T1 und T3) des Anschlussabschnitts (T) verbunden ist.
Bei einer Ausführungsform ist die zweite Sensorschnittstelle (12) konfiguriert zum: Übertragen eines ersten seriellen Transfersignals zu der ersten Sensorschnittstelle (11) durch die zweite Transferschaltung (TC2) auf der Basis eines zweiten elektrischen Signals entsprechend einer von der zweite Sensorschaltung (SC2) erhaltenen physikalischen Größe des Zielobjekts, wenn der mit dem zweiten Modusdetektor (22) detektierte Modus der Sensorausgangsmodus ist; und auch Speichern von von einem zweiten seriellen Eingangssignal erhaltenen zweiten Daten in der zweiten Speicherschaltung (42), während ein zweites serielles Transfersignal durch die zweite Transferschaltung (TC2) zu der ersten Sensorschnittstelle (11) übertragen wird, falls das zweite seriellen Eingangssignal durch den Stromanschluss (T1) empfangen wird, wenn der mit dem zweiten Modusdetektor (22) detektierte Modus der Kommunikationsmodus ist, wobei das zweite serielle Eingangssignal ein von dem externen Bauelement (ED) an die zweite Sensorschnittstelle (12) adressiertes Eingangssignal (S_T1), das zweite serielle Transfersignal für ein zweites serielles Ausgangssignal als das Ausgangssignal (S_T2) zu dem externen Bauelement (ED) bestimmt ist. Die erste Sensorschnittstelle (11) ist konfiguriert zum: wenn der mit dem ersten Modusdetektor (21) detektierte Modus der Kommunikationsmodus ist, Speichern von von einem ersten seriellen Eingangssignal erhaltenen ersten Daten in der ersten Speicherschaltung (41), falls durch den Stromanschluss (T1) ein erstes serielles Eingangssignal empfangen wird, wobei das erste serielle Eingangssignal ein an die erste Sensorschnittstelle (11) adressiertes, von dem externen Bauelement (ED) übertragenes und von der Seite des Stromanschlusses (T1) empfangenes Eingangssignal (S_T1) ist; und auch Übertragen eines ersten seriellen Ausgangssignals als das Ausgangssignal (S_T2) durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED), und auch, falls das zweite serielle Transfersignal durch die erste Transferschaltung (TC1) empfangen wird, Übertragen des zweiten seriellen Ausgangssignals auf der Basis des zweiten seriellen Transfersignals durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED).
Bei einer Ausführungsform ist die zweite Sensorschnittstelle (12) konfiguriert zum Übertragen eines ersten seriellen Transfersignals auf der Basis eines zweiten elektrischen Signals entsprechend einer von der zweiten Sensorschaltung (SC2) erhaltenen physikalischen Größe eines Zielobjekts durch die zweite Transferschaltung (TC2) zu der ersten Sensorschnittstelle (11), wenn der mit dem zweiten Modusdetektor (22) detektierte Modus der Sensorausgangsmodus ist. Die erste Sensorschnittstelle (11) ist konfiguriert: wenn der mit dem ersten Modusdetektor (21) detektierte Modus der Sensorausgangsmodus ist, Übertragen eines ersten elektrischen Signals zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wobei das erste elektrische Signal einer von der ersten Sensorschaltung (SC1) erhaltenen physikalischen Größe eines Zielobjekts entspricht; und auch Übertragen eines zweiten elektrischen Signals zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2) auf der Basis des ersten seriellen Transfersignals, falls das erste serielle Transfersignal durch die erste Transferschaltung (TC1) empfangen wird.
Bei einer Ausführungsform ist die erste Sensorschnittstelle (11) konfiguriert zum Übertragen eines des ersten und zweiten elektrischen Signals zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2) gemäß einem in der ersten Speicherschaltung (41) gespeicherten Konfigurationsparameters.
Bei einer Ausführungsform umfasst die erste Sensorschnittstelle (11) weiterhin eine Ausfalldetektionsschaltung (81), die konfiguriert ist zum, falls eine Differenz zwischen einer physikalischen Größe eines ersten elektrischen Signals entsprechend einer von der ersten Sensorschaltung (SC1) erhaltenen physikalischen Größe eines Zielobjekts und einer physikalischen Größe des zweiten elektrischen Signals einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, Übertragen eines Fehlersignals, das darstellt, dass die Differenz den Schwellwert übersteigt, durch den Ausgangsanschluss (T2) zum dem externen Bauelement (ED).
Bei einer Ausführungsform wird ein Eingangssignal (S_T1) von der Seite des ersten Anschlusses (T1) empfangen, während ein Ausgangssignal (S_T2) zu der Seite des zweiten Ausgangsanschlusses (T2) übertragen wird. Es ist dementsprechend möglich, ein Eingangssignal und ein Ausgangssignal jeweils zur gleichen Zeit zu empfangen bzw. zu übertragen, die Anzahl an Anschlüssen eines Anschlussabschnitts (T) zu erhöhen.
Kurze Beschreibung von Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun ausführlicher beschrieben. Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich bezüglich der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen besser verstehen. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Sensorbauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Übergangsdiagramm eines Sensorausgangsmodus, eines Übergangsmodus und eines Kommunikationsmodus, die von dem Sensorbauelement verwendet werden;
3 ein erläuterndes Diagramm eines Eingangssignals und eines Ausgangssignals, die mit dem Sensorbauelement empfangen bzw. übertragen werden;
4 einen Teil einer digitalen Ausgangsschaltung des Sensorbauelements und einen Teil einer digitalen Eingangsschaltung eines externen Bauelements;
5 einen Schaltplan einer Ausgangsschaltung in dem Sensorbauelement;
6 ein Blockdiagramm eines Sensorbauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ein Beispiel einer Ausgangsschaltung in dem Sensorbauelement;
8 ein Blockdiagramm eines Sensorbauelements gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
9 ein Blockdiagramm eines Sensorbauelements gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt ein Sensorbauelement gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Sensorbauelement enthält eine Sensorschaltung (SC); einen Anschlussabschnitt (T), der elektrisch mit einem externen Bauelement (ED) verbunden ist; und eine Sensorschnittstelle 10, die sich zwischen einem Ausgang der Sensorschaltung (SC) und dem Anschlussabschnitt (T) befindet. Die Ausführungsform enthält einen monolithischen IC, der mit der Sensorschaltung (SC) und der Sensorschnittstelle 10 ausgestattet ist.
Die Sensorschaltung (SC) ist konfiguriert zum Generieren eines elektrischen Signals (S_SC) entsprechend einer physikalischen Größe eines Zielobjekts wie etwa eines Sensors wie etwa beispielsweise eines Fotodetektors, eines Temperatursensors, eines Drucksensors, eines magnetischen Sensors, eines Beschleunigungssensors oder dergleichen. Bei der Ausführungsform ist das elektrische Signal ein analoges Signal. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein elektrisches Signal der Sensorschaltung ein digitales Signal sein.
Der Anschlussabschnitt (T) enthält mindestens einen ersten und zweiten Anschluss (T1 und T2). Beispielsweise sind, wie in 1 gezeigt, der erste und zweite Anschluss (T1 und T2) Strom-(Versorgungs-) bzw. Ausgangsanschlüsse, und der Anschlussabschnitt (T) enthält weiterhin einen Masseanschluss (GND-Ground) als einen dritten Anschluss (T3).
Die Sensorschnittstelle 10 enthält einen Modusdetektor 20, einen Kommunikationsabschnitt 30, eine Speicherschaltung 40, eine Signalverarbeitungsschaltung 50, eine Ausgangsschaltung 60 und eine Stromversorgungsschaltung 70. Die Stromversorgungsschaltung 70 ist konfiguriert zum Liefern eines elektrischen Stroms (z. B. einer oder mehrerer Gleichspannungen) an Zielkomponenten. Bei den Zielkomponenten handelt es sich mindestens um den Modusdetektor 20, den Kommunikationsabschnitt 30, die Speicherschaltung 40, die Signalverarbeitungsschaltung 50 und die Ausgangsschaltung 60 der Sensorschaltung (SC) und Komponenten der Sensorschnittstelle 10. Bei der Ausführungsform ist die Stromversorgungsschaltung 70 konfiguriert zum Heraufsetzen/Herabsetzen oder Stabilisieren einer Spannung (z. B. einer Gleichspannung) von dem Stromanschluss (T1) zur Lieferung an die Zielkomponenten.
Der Modusdetektor 20 ist konfiguriert zum Detektieren eines Modus, der durch ein Modussignal spezifiziert wird, wenn ein von einer Seite des ersten Anschlusses (T1) empfangenes Eingangssignal (S_T1) das Modussignal ist. Insbesondere ist das Modussignal ein analoges Signal. Das externe Bauelement (ED) ist konfiguriert zum Übertragen eines analogen Signals als ein Eingangssignal (S_T1) an den Stromanschluss (T1) und auch zum Übertragen eines seriellen Eingangssignals (eines digitalen Signals) als ein analoges Signal (S_T1) an den Stromanschluss (T1).
Das Sensorbauelement in der Ausführungsform ist konfiguriert zum Verwenden eines Sensorausgangs-, Kommunikations- und Übergangsmodus. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Sensorbauelement kann beispielsweise konfiguriert sein zum Verwenden mindestens eines Sensorausgangs- und Kommunikationsmodus.
Ein Modussignal ist ein Signal zum Darstellen eines beliebigen Modus des Sensorausgangs-, Kommunikations- und Übergangsmodus. Der Sensorausgangsmodus ist ein Modus zum Übertragen eines von der Sensorschaltung (SC) erhaltenen elektrischen Signals (S_SC5) zu einer Seite des Ausgangsanschlusses (T2). Der Kommunikationsmodus ist ein Modus zum Empfangen eines Eingangssignals (S_T1) von einer Seite des Stromanschlusses (T1) und auch zum Übertragen eines Ausgangssignals (S_T2) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2). Der Übergangsmodus wird später beschrieben.
Die Sensorschnittstelle 10 ist konfiguriert zum Übertragen eines von der Sensorschaltung (SC) erhaltenen elektrischen Signals (S_SC5) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn ein mit dem Modusdetektor 20 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist, und auch zum Empfangen eines Eingangssignals (S_T1) von der Seite des Stromanschlusses (T1), während ein Ausgangssignal (S_T2) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2) übertragen wird, wenn der mit einem Modusdetektor 20 detektierte Modus der Kommunikationsmodus ist. Bei dem Beispiel von 1 wird das elektrische Signal (S_SC5) von der Sensorschaltung (SC) durch die Signalverarbeitungsschaltung 50 erhalten und wird dann durch die Ausgangsschaltung 60 zu dem externen Bauelement (ED) auf der Seite des Ausgangsanschlusses (T2) übertragen.
Aus diesem Grund enthält der Kommunikationsabschnitt 30 eine Kommunikationsschaltung 301. Die Kommunikationsschaltung 301 ist konfiguriert zum Übertragen eines seriellen Ausgangssignals (eines digitalen Signals) als ein Ausgangssignal (S_T2) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn ein mit dem Modusdetektor 20 detektierter Modus der Kommunikationsmodus ist. Wenn bei der Ausführungsform ein mit dem Modusdetektor 20 detektierter Modus der Kommunikationsmodus ist, ist die Kommunikationsschaltung 301 konfiguriert zum Speichern von von einem seriellen Eingangssignal erhaltenen Daten in der Speicherschaltung 40, während ein serielles Ausgangssignal, das aus der Speicherschaltung 40 ausgelesene Daten oder aus einem seriellen Eingangssignal erhaltene Daten enthält, durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED) übertragen wird, falls das serielle Eingangssignal durch den Stromanschluss (T1) von dem externen Bauelement (ED) empfangen wird.
Die Speicherschaltung 40 enthält beispielsweise einen nichtflüchtigen Speicher und ist konfiguriert zum Speichern von von einem Eingangssignal (einem seriellen Eingangssignal) durch die Kommunikationsschaltung 301 erhaltenen Daten und auch zum Versorgen der Signalverarbeitungsschaltung 50 mit den in der Speicherschaltung 40 gespeicherten Daten gemäß der Steuerung der Signalverarbeitungsschaltung 50. Die in der Speicherschaltung 40 gespeicherten Daten können weiter zur Verifikation der Daten durch die Kommunikationsschaltung 301 zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2) übertragen werden.
Die Signalverarbeitungsschaltung 50 ist konfiguriert zum Auslesen von in der Speicherschaltung 40 gespeicherten Daten und dann zum Kalibrieren eines Ausgangssignals (S_SC) der Sensorschaltung (SC) auf der Basis der Daten, um ein elektrisches Signal (S_SC5), das ein kalibriertes Signal ist, zu der Ausgangsschaltung 60 zu übertragen. Die Signalverarbeitungsschaltung 50 enthält beispielsweise einen nicht gezeigten D/A-Wandler und ist konfiguriert zum Erzeugen eines analogen Kalibrierungssignals für einen Verstärkungsfaktor, einen Offset oder dergleichen durch Auslesen der Daten aus der Speicherschaltung 40 durch den D/A-Wandler, um ein Ausgangssignal (S_SC) der Sensorschaltung (SC) auf der Basis des analogen Kalibrierungssignals zu kalibrieren.
Die Ausgangsschaltung 60 ist zwischen dem Ausgangsanschluss (T2) und beiden Ausgängen der Signalverarbeitungsschaltung 50 und der Kommunikationsschaltung 301 angeordnet. Die Ausgangsschaltung 60 ist konfiguriert zum Ausgeben eines Signals einer der Schaltungen 50 und 301 zu einer Seite des Ausgangsanschlusses (T2) gemäß einem mit dem Modusdetektor 20 detektierten Modus. Bei der Ausführungsform ist die Ausgangsschaltung 60 konfiguriert zum: Ausgeben eines elektrischen Signals von der Signalverarbeitungsschaltung 50 zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn ein mit dem Modusdetektor 20 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist, und auch zum Ausgeben eines Ausgangssignals von der Kommunikationsschaltung 301 zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn ein mit dem Modusdetektor 20 detektierter Modus der Kommunikationsmodus ist.
Beispielsweise enthält die Ausgangsschaltung 60 einen Spannungsfolger, der in dem Sensorausgangsmodus aktiviert ist und in dem Übergangs- und Kommunikationsmodus deaktiviert ist. Beispielsweise ist der Modusdetektor 20 konfiguriert zum Aktivieren des Spannungsfolgers der Ausgangsschaltung 60, wenn ein mit dem Modusdetektor 20 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist, und auch zum Deaktivieren des Spannungsfolgers der Ausgangsschaltung 60, wenn ein mit dem Modusdetektor 20 detektierter Modus ein Übergangs- oder Kommunikationsmodus ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Kommunikationsabschnitt (oder die Kommunikationsschaltung) konfiguriert sein zum Aktivieren des Spannungsfolgers der Ausgangsschaltung 60, falls der Sensorausgangsmodus von einem Eingangssignal erhalten wird, und auch zum Deaktivieren des Spannungsfolgers der Ausgangsschaltung 60, falls ein Übergangs- oder Kommunikationsmodus von einem Eingangssignal erhalten wird.
Falls der Spannungsfolger der Ausgangsschaltung 60 deaktiviert ist, erhält ein Ausgang der Ausgangsschaltung 60 eine niedrige Impedanz. Falls der Spannungsfolger der Ausgangsschaltung 60 deaktiviert ist, erhält der Ausgang der Ausgangsschaltung 60 eine hohe Impedanz. Falls der Spannungsfolger aktiviert ist, wird deshalb ein Eingangssignal der Ausgangsschaltung 60 (ein von der Sensorschaltung (Sensorschaltung (SC) erhaltenes elektrisches Signal (S_SC5)) von der Ausgangsschaltung 60 aus übertragen, dessen Ausgang eine niedrige Impedanz aufweist.
Wie in 2 und 3 gezeigt, ist das Sensorbauelement konfiguriert zum Verwenden des Sensorausgangs-, Übergangs- und Kommunikationsmodus, die in der Reihenfolge des Sensorausgangsmodus, des Übergangsmodus, des Kommunikationsmodus und des Sensorausgangsmodus periodisch umgeschaltet werden. Das heißt, der Modusdetektor 20 ist konfiguriert zum Detektieren des Kommunikationsmodus, falls im Sensorausgangsmodus ein durch ein von der Seite des Stromanschlusses (T1) empfangenes Modussignal bezeichneter Modus zu dem Übergangsmodus wechselt (umschaltet) und dann zum Kommunikationsmodus wechselt. Ein Modussignal eines von dem Sensorausgangsmodus gewechselten Übergangsmodus differiert von einem von dem Kommunikationsmodus gewechselten Modussignal.
Ein Modussignal eines von dem Sensorausgangsmodus gewechselten Übergangsmodus ist ein Spannungssignal, das höher ist als der Modussignalpegel eines Modus (d. h. des Sensorausgangsmodus) vor dem Wechsel zu dem Übergangsmodus. Ein vorgeschriebenes digitales Signal wird weiter an den Stromanschluss (T1) angelegt, um zu einem Modussignal des von dem Sensorausgangsmodus gewechselten Übergangsmodus hinzugefügt zu werden. Das vorgeschriebene digitale Signal ist beispielsweise ein Startrahmen eines seriellen Eingangssignals.
Wie oben angemerkt, ist das Sensorbauelement konfiguriert zum Empfangen eines Modussignals oder eines seriellen Eingangssignals als ein Eingangssignal (S_T1) von dem externen Bauelement und auch zum Übertragen eines seriellen Ausgangssignals als ein Ausgangssignal (S_T2). Jedes des seriellen Eingangssignals und des seriellen Ausgangssignals enthält einen Startrahmen und mindestens einen Rahmen, der Start-, Adress-, Befehls-, Daten- und Stoppfelder enthält, die 1-Bit, 5-Bit, 2-Bit, 12-Bit bzw. 1-Bit sind. Die Adresse ist eine Adresse des Speichers (der Speicherschaltung 40). Der Befehl ist ein Lese-, Schreib- oder Löschbefehl bezüglich der Speicherschaltung 40. Der Start und das Stopp stellen den Start bzw. das Ende ihres eigenen Rahmens dar. Das Modussignal ist ein analoges Eingangssignal, dessen Gleichspannung zu einer erste Spannung (z. B. 5 V) oder einer zweiten Spannung (z. B. 8 V) über der ersten Spannung geändert ist.
Insbesondere wird, wie in 2 und 3 gezeigt, der Sensorausgangsmodus durch einen Pegel einer an den Stromanschluss (T1) angelegten Spannung, nämlich einer ersten Spannung, eingestellt. Der Modusdetektor 20 detektiert, dass ein aktueller Modus der Sensorausgangsmodus ist, falls eine Spannung des Stromanschlusses (T1) unter einer Schwellwertspannung (z. B. 6 V) liegt. Mit anderen Worten stellt das externe Bauelement (ED) durch Anlegen der ersten Spannung an den Stromanschluss (T1) den aktuellen Modus (einen Arbeitsmodus des Sensorbauelements) auf den Sensorausgangsmodus ein. Ein von der Sensorschaltung (SC) erhaltenes elektrisches Signal befindet sich in einem vorbestimmten Spannungsbereich (z. B. 0,5 V–4,5 V) und wird in dem Sensorausgangsmodus durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED) übertragen. In diesem Fall erhält der Ausgang der Ausgangsschaltung 60 eine niedrige Impedanz.
Falls eine Spannung des Stromanschlusses (T1) über der Schwellwertspannung liegt, detektiert der Modusdetektor 20, dass ein aktueller Modus der Übergangsmodus ist. Mit anderen Worten stellt das externe Bauelement (ED) durch Anlegen der zweiten Spannung an den Stromanschluss (T1) den aktuellen Modus auf den Übergangsmodus ein.
Falls das vorgeschriebene digitale Signal, nämlich der Startrahmen (z. B. '10011010'), durch den Stromanschluss (T1) empfangen wird, detektiert der Modusdetektor 20, dass ein aktueller Modus der Kommunikationsmodus ist. Insbesondere detektiert der Modusdetektor 20, dass ein aktueller Modus der Kommunikationsmodus ist, zu einem Zeitpunkt, wenn ein finales Bit des Startrahmens empfangen wird. Mit anderen Worten stellt das externe Bauelement (ED) durch Anlegen eines den Startrahmen enthaltenden seriellen Eingangssignals an den Stromanschluss (T1) den aktuellen Modus auf den Kommunikationsmodus ein, während die zweite Spannung an den Stromanschluss (T1) angelegt wird. Das serielle Eingangssignal in dem Kommunikationsmodus ist ein digitales Signal, dessen Pegel sich in einem Bereich zwischen der zweiten Spannung und einer dritten Spannung (z. B. 12 V) über der zweiten Spannung ändert. Die Kommunikationsschaltung 301 enthält dementsprechend eine nicht gezeigte Referenzquelle, die konfiguriert ist zum Generieren einer Schwellwertspannung (z. B. 10 V) zwischen der zweiten und dritten Spannung, und einen Vergleicher, von dem ein erster und zweiter Eingang mit der Schwellwertspannung bzw. einem seriellen Eingangssignal versorgt werden. Die Kommunikationsschaltung 301 ist konfiguriert zum Umwandeln des seriellen Eingangssignals in ein digitales Signal durch Vergleichen des seriellen Eingangssignals mit der Schwellwertspannung.
Ein durch den Ausgangsanschluss (T2) an das externe Bauelement (ED) übertragenes serielles Ausgangssignal ist ein digitales Signal, dessen Pegel sich in einem Bereich zwischen der zweiten und dritten Spannung verändert, wie das serielle Eingangssignal, wie in 3 gezeigt.
Die Sensorschnittstelle 10 (die Kommunikationsschaltung 301) ist konfiguriert zum Übertragen eines aktuellen Signals als ein serielles Ausgangssignal zu dem externen Bauelement (ED) durch den Ausgangsanschluss (T2) durch Liefern eines elektrischen Stroms (eines konstanten Stroms), entsprechend einem seriellen Ausgangssignal, der gemäß einem Taktsignal durch den Ausgangsanschluss (T2) fließt. Beispielsweise enthält die Sensorschnittstelle 10 (z. B. die Kommunikationsschaltung 301) einen Taktgeber zum Generieren des Taktsignals. Bei der Ausführungsform enthält, wie in 4 gezeigt, die Sensorschnittstelle 10 eine Konstantstromschaltung 602 und ein Schaltbauelement 602, die zwischen den Ausgangs- und Masseanschluss (T2 und T3) in Serie geschaltet sind. Die Kommunikationsschaltung 301 ist konfiguriert zum Ein- und Ausschalten des Schaltbauelements 603 gemäß dem Taktsignal und einem seriellen Ausgangssignal.
Bei der Ausführungsform enthält die Ausgangsschaltung 60 zusätzlich zu dem Schaltbauelement 603 sowohl den Spannungsfolger als auch die Konstantstromschaltung.
Beispielsweise besteht, wie in 5 gezeigt, der in der Ausgangsschaltung 60 enthaltene Spannungsfolger 601 aus Schaltbauelementen (SW1–SW5) und einem Operationsverstärker 600. Der Operationsverstärker 600 besteht aus Stromquellen (CS1 und CS2), Transistoren (Tr1–Tr7), Dioden (D1 und D2) und einem Kondensator (C1). Eine Basis des Transistors (Tr1) ist ein erster Eingangsanschluss (ein nicht-invertierender Eingangsanschluss) des Operationsverstärkers 600, eine Basis des Transistors (Tr2) ist ein zweiter Eingangsanschluss (ein invertierender Eingangsanschluss) des Operationsverstärkers 600, und eine Grenzschicht der Transistoren (Tr6 und Tr7) ist ein Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 600. Der zweite Eingangsanschluss ist mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 600 verbunden. Falls die Schaltbauelemente (SW1–SW5) eingeschaltet werden, fungiert die Ausgangsschaltung 60 als der Spannungsfolger 601. Das heißt, der Spannungsfolger 601 wird aktiviert, falls die Schaltbauelemente (SW1–SW5) eingeschaltet werden, und auch deaktiviert, falls die Schaltbauelemente (SW1–SW5) ausgeschaltet werden. Falls die Schaltbauelemente (SW1–SW5) ausgeschaltet werden, erhält der Ausgang der Ausgangsschaltung 60 deshalb eine hohe Impedanz. Beispielsweise wird das Schaltbauelement 603 eingeschaltet, wenn ein mit dem Modusdetektor 20 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist.
Die in der Ausgangsschaltung 60 enthaltene Konstantstromquelle 602 besteht aus Schaltbauelementen (SW6–SW9), einer Referenzquelle (Vref), einem Widerstand (R) und einem Teil des Operationsverstärkers 600. Bei dem Teil des Operationsverstärkers 600 handelt es sich um andere Komponenten als einen Teil einer Verstärkerstufe (D2) und einen Teil einer Ausgangsstufe (Tr7) in dem Operationsverstärker 600, nämlich die Stromquellen (S1 und CS2), die Transistoren (Tr1–Tr6), der Diode (D1) und den Kondensator (C1). Falls die Schaltbauelemente (SW1, SW2 und SW6–SW9) bei deaktiviertem Spannungsfolger 601 eingeschaltet werden, fungiert die Ausgangsschaltung 60 als die Konstantstromschaltung 602. Der konstante Strom (Icom) kann durch Vref/R berechnet werden, wobei Vref eine Spannung der Referenzquelle ist und R ein Widerstandswert des Widerstands (R) ist. Bei einem Beispiel enthält die Ausgangsschaltung 60 weiterhin ein Schaltbauelement, das in Reihe zu einem Eingangsende der Signalverarbeitungsschaltung 50 geschaltet (eingefügt) ist, und der Modusdetektor 20 ist konfiguriert zum Einschalten des Schaltbauelements, falls ein durch ein Modussignal bezeichneter Modus der Sensorausgangsmodus ist, und auch zum Ausschalten des Schaltbauelements, falls ein durch ein Modussignal bezeichneter Modus der Kommunikationsmodus ist.
Kurz gesagt: Falls die Schaltbauelemente (SW1–SW5) eingeschaltet werden und die Schaltbauelemente (SW6–SW9) ausgeschaltet werden, fungiert die Ausgangsschaltung 60 als der Spannungsfolger 601. Falls die Schaltbauelemente (SW1–SW9) ausgeschaltet werden, wird der Spannungsfolger 601 deaktiviert und der Ausgang der Ausgangsschaltung 60 erhält eine hohe Impedanz. Falls die Schaltbauelemente (SW1, SW2 und SW6–SW9) eingeschaltet werden und die Schaltbauelemente (SW3–SW5) ausgeschaltet werden, fungiert die Ausgangsschaltung 60 als die Konstantstromquelle 602. Bei einer Ausführungsform werden die Schaltbauelemente (SW1–SW9) durch den Modusdetektor 20 ein- oder ausgeschaltet, und das Schaltbauelement 603 wird von der Kommunikationsschaltung 301 gemäß einem seriellen Ausgangssignal ein- und ausgeschaltet. Da sich in der Ausgangsschaltung 60 der Spannungsfolger und die Konstantstromquelle 602 viele Transistoren teilen, kann ein kompaktes Sensorbauelement zu einem geringen Preis hergestellt werden als in dem Fall, dass individuelle Schaltungsblöcke um die Modi hergestellt werden.
Wie in 4 gezeigt, ist das externe Bauelement (ED) konfiguriert zum Empfangen eines seriellen Ausgangssignal (S_T2) durch eine aus einem Vergleicher 101, Widerstanden 102–104 und einer Referenzquelle 105 gebildeten digitalen Eingangsschaltung. Der Widerstand 102 und die Referenzquelle 105 sind in Reihe geschaltet, während die Reihenkombination (102 und 105) parallel zu der Reihenschaltung aus der Konstantstromschaltung 602 und dem Schaltbauelement 603 geschaltet ist. Die Widerstände 103 und 104 (ein Spannungsteiler) sind in Reihe geschaltet, während die Reihenkombination (103 und 104) parallel zu der Referenzquelle 105 geschaltet ist. Der Vergleicher 101 weist einen ersten und zweiten Eingangsanschluss auf. Der erste Eingangsanschluss ist zwischen den Ausgangsanschluss (T2) und den Widerstand 102 geschaltet, während der zweite Eingangsanschluss mit einem Verbindungspunkt der Widerstände 103 und 104 verbunden ist. Das externe Bauelement (ED) enthält auch ein Schaltbauelement 110 und eine analoge Eingangsanschluss 111 und ist konfiguriert zum Verbinden der digitalen Eingangsschaltung mit einer Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn ein serielles Ausgangssignal (S_T2) empfangen wird, und auch zum Verbinden der analogen Eingangsschaltung 111 mit der Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn ein von der Sensorschaltung (SC) erhaltenes elektrisches Signal empfangen wird. Das externe Bauelement (ED) enthält weiterhin einen Treiber mit hoher Fähigkeit, dessen Kommunikationsgeschwindigkeit durch einen mit dem Stromanschluss (T1) verbundenen Bypasskondensator (C1) wenig beeinflusst wird.
Andererseits weist das Sensorbauelement keinen Treiber wie den des externen Bauelements (ED) auf. Aus diesem Grund wird, wenngleich eine Kapazität eines mit dem Ausgangsanschluss (T2) verbundenen Bypasskondensators (C2) kleiner ist als die des mit dem Stromanschluss (T1) verbundenen Bypasskondensators (C1), eine Kommunikationsgeschwindigkeit des Sensorbauelements durch den Bypasskondensator (C2) beeinflusst. Falls in diesem Fall ein serielles Ausgangssignal ein Spannungssignal ist, muss ein großer Strom zu einem Übertragungspfad des Ausgangsanschlusses (T2) bereitgestellt werden, um den Kondensator zu entladen und zu laden. Falls der Strom abnimmt, wird die Kommunikationsgeschwindigkeit gesenkt und dementsprechend ist ein Treiber mit hoher Fähigkeit wie der Treiber des externen Bauelements (ED) erforderlich, um die Kommunikationsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Deshalb enthält bei der Ausführungsform eine digitale Eingangsschaltung in dem externen Bauelement (ED) den Widerstand 102, nämliche einen Stromerfassungswiderstand. Der Vergleicher 101 vergleicht, ob ein Spannungsabfall an dem Stromerfassungswiderstand 102 größer ist als der am Spannungsteiler (103 und 104) oder nicht, wodurch ein serielles Ausgangssignal in digitale Werte umgewandelt wird.
Beispielsweise wird, falls das Schaltbauelement 603 ausgeschaltet wird, wenn ein serielles Ausgangssignal auf H ist, jeder Komponentenparameter der digitalen Eingangsschaltung so eingestellt, dass eine Spannung an dem Widerstand 102, durch den ein durch den Übertragungsweg des Ausgangsanschlusses (T2) fließender konstanter Strom (I_com) fließt, größer ist als der des Widerstands 103. In dieser Konfiguration kann die Kommunikationsgeschwindigkeit durch Senken eines Widerstandswerts des Stromerfassungswiderstands 102 erhöht werden.
Es wird eine Operation der Ausführungsform erläutert. Wie in 1 und 3 gezeigt, falls das externe Bauelement (ED) ein Modussignal der ersten Spannung zu der Seite des Stromanschlusses (T1) überträgt, detektiert der Modusdetektor 20, dass ein aktueller Modus der Sensorausgangsmodus ist. In diesem Fall aktiviert der Modusdetektor 20 den Spannungsfolger 601 der Ausgangsschaltung 60, und die Ausgangsschaltung 60 gibt ein elektrisches Signal von der Signalverarbeitungsschaltung 50 zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2) aus. Folglich wird ein von der Sensorschaltung (SC) erhaltenes elektrisches Signal (S_SC5) durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED) übertragen.
Falls das externe Bauelement (ED) ein Modussignal der zweiten Spannung zu der Seite des Stromanschlusses (T1) überträgt, detektiert der Modusdetektor 20, dass ein aktueller Modus der Übergangsmodus ist. In diesem Fall deaktiviert der Modusdetektor 20 den Spannungsfolger 601 der Ausgangsschaltung 60. Bei einem Beispiel kann der Modusdetektor 20 den aktivierte Zustand des Spannungsfolger 601 aufrechterhalten, und die Ausgangsschaltung 60 kann die Verbindung zwischen dem Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung 50 und dem Ausgangsanschluss (T2) aufrechterhalten.
Falls das externe Bauelement (ED) ein serielles Eingangssignal, das den Startrahmen enthält, zu der Seite des Ausganganschlusses (T1) überträgt, wenn die zweite Spannung an die Seite des Ausgangsanschlusses (T1) angelegt wird, detektiert der Modusdetektor 20, dass ein aktueller Modus der Kommunikationsmodus ist. In diesem Fall aktiviert der Modusdetektor 20 die Konstantstromquelle 602 der Ausgangsschaltung 60, und die Ausgangsschaltung 60 gibt ein serielles Ausgangssignal von der Kommunikationsschaltung 301 zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) aus. Bei der Ausführungsform empfängt, wie in 3 gezeigt, die Sensorschnittstelle 10 ein serielles Eingangssignal von der Seite des Stromanschlusses (T1), während ein serielles Ausgangssignal zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2) übertragen wird. Beispielsweise sind die Daten eines Rahmens 1, die Daten eines Rahmens 2 und die Daten eines Rahmens 3 in dem seriellen Eingangssignal in dem Datenfeld eines Rahmens 1, dem Datenfeld eines Rahmens 2 bzw. dem Datenfeld eines Rahmens 3 in dem seriellen Ausgangssignal enthalten. Außerdem wird jeder Rahmen des seriellen Ausgangssignals im Vergleich zu jedem Rahmen des seriellen Eingangssignals einen Rahmen weiter hinten übertragen.
Bei der Ausführungsform wird ein Eingangssignal (S_T1) durch den Stromanschluss (T1) von dem externen Bauelement (ED) empfangen, während ein Ausgangssignal (S_T2) durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED) übertragen wird. Es ist entsprechend möglich, ein Eingangssignal bzw. ein Ausgangssignal zur gleichen Zeit zu empfangen und zu übertragen, ohne die Anzahl der Anschlüsse des Anschlussabschnitts (T) zu erhöhen.
Die Sensorschnittstelle 10 überträgt ein Stromsignal als ein serielles Ausgangssignal durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED). Es ist entsprechend möglich, eine durch den mit dem Ausgangsanschluss (T2) verbundenen Bypasskondensator (C2) verursachte Abnahme bei der Kommunikationsgeschwindigkeit eines seriellen Ausgangssignals zu verhindern.
Ein zweistufiger Übergang erfolgt durch einen Übergangsmodus zwischen dem Übergang von dem Sensorausgangsmodus zu dem Kommunikationsmodus, und es ist entsprechend möglich, eine Änderung des Sensorausgangsmodus zu dem Kommunikationsmodus aufgrund eines Anstiegs oder eines Rauschens ohne Ermessen zu verhindern. Ein Schwellwert wird für ein Eingangssignal in dem Übergangsmodus eingestellt, und es ist dementsprechend möglich, das Sensorbauelement selbst dann leicht anzuwenden, falls ein Bitmuster eines Modussignals zum Verschieben zum Kommunikationsmodus von dem Übergangsmodus komplizierter ist als das eines Modussignals zum Verschieben zu dem Übergangsmodus von dem Sensorausgangsmodus. Es ist deshalb möglich, eine Sorge über den Übergang vom Übergangsmodus zum Kommunikationsmodus ohne Ermessen zu reduzieren.
Ein Modussignal eines von dem Sensorausgangsmodus gewechselten Übergangsmodus ist ein Spannungssignal, das höher ist als ein Modussignalpegel eines Modus (des Sensorausgangsmodus) vor dem Wechsel zum Übergangsmodus, und dementsprechend kann der Übergangsmodus leicht eingestellt werden.
Das vorgeschriebene digitale Signal (der Startrahmen) wird an den Stromanschluss (T1) angelegt, um zu dem Modussignal des von dem Sensorausgangsmodus gewechselten Übergangsmodus hinzugefügt werden, und dementsprechend kann der Kommunikationsmodus leicht eingestellt werden.
Die Speicherschaltung 40 enthält einen nichtflüchtigen Speicher, und falls Daten zum Justieren von Charakteristika der Sensorschaltung (SC) in der Speicherschaltung 40 gespeichert werden, kann dementsprechend eine auf den Daten basierende Sensorausgabe selbst dann erhalten werden, falls der Strom zu dem Stromanschluss (T1) ein- und ausgeschaltet wird.
Da der monolithische IC mit der Sensorschaltung (SC) und der Sensorschnittstelle 10 ausgestattet ist, kann das Sensorbauelement kompakt ausgeführt und zu geringen Kosten produziert werden.
Bei einer Ausführungsform ist das Sensorbauelement konfiguriert zum Verwenden des Kommunikations-, Übergangs- und Sensorausgangsmodus, die in der Reihenfolge des Kommunikationsmodus, des Übergangsmodus, des Sensorausgangsmodus und des Kommunikationsmodus periodisch umgeschaltet werden. In diesem Fall ist ein Modussignal eines von dem Kommunikationsmodus gewechselten Übergangsmodus ein Spannungssignal, das über einem Modussignalpegel eines Modus (d. h. des Kommunikationsmodus) vor dem Wechsel zu dem Übergangsmodus liegt. Das vorgeschriebene digitale Signal (der Startrahmen) wird an den Stromanschluss (T1) angelegt, um zu dem von dem Kommunikationsmodus gewechselten Modussignal hinzugefügt zu werden.
Bei einer Ausführungsform ist das Sensorbauelement konfiguriert zum Verwenden des Sensorausgangs-, Übergangs- und Kommunikationsmodus, die in der Reihenfolge des Sensorausgangsmodus, des Übergangsmodus, des Kommunikationsmodus, des Übergangsmodus, des Sensorausgangsmodus und des Übergangsmodus periodisch umgeschaltet zu werden. In diesem Fall ist ein Modussignal eines von dem Sensorausgangsmodus gewechselten Übergangsmodus ein Spannungssignal, das über einem Modussignalpegel eines Modus (d. h. der Sensorausgangsmodus) vor dem Wechsel zu dem Übergangsmodus liegt, und ein Modussignal eines von dem Kommunikationsmodus gewechselten Übergangsmodus ist ein Spannungssignal, das über einem Modussignalpegel eines Modus (d. h. des Kommunikationsmodus) vor dem Wechsel zu dem Übergangsmodus liegt. Das vorgeschriebene digitale Signal (der Startrahmen) wird an den Stromanschluss (T1) angelegt, um zu einem Modussignal des von dem Sensorausgangsmodus gewechselten Übergangsmodus hinzugefügt zu werden, und wird auch an den Stromanschluss (T1) angelegt, um zu dem von dem Kommunikationsmodus gewechselten Modussignal hinzugefügt zu werden.
Ein Sensorbauelement gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird erläutert. Die Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der ersten Ausführungsform, dass, wenn ein mit einem Modusdetektor 20 detektierter Modus der Kommunikationsmodus ist, eine Ausgangsschaltung 60 konfiguriert ist zum Ausgeben eines Signals von einer Signalverarbeitungsschaltung 50 oder einer Kommunikationsschaltung (301) zu einer Seite eines Ausgangsanschlusses (T2) als Reaktion auf eine Phase des Kommunikationsmodus. Zum Zweck der Klarheit sind gleichen Elementen die gleichen Referenzzahlen zugewiesen, wie in der ersten Ausführungsform dargestellt.
Bei der Ausführungsform enthält der Kommunikationsmodus eine Eingangsphase, eine Ausgangsphase und eine Eingangs-und-Ausgangsphase, über die jeweils durch ein externes Bauelement (ED) entschieden wird und die zwischen dem externen Bauelement (ED) und den Sensorbauelement verwendet werden. Die Eingangsphase ist eine für den Fall verwendete Phase, dass das externe Bauelement (ED) ein serielles Eingangssignal zu einer Seite eines Stromanschlusses (T1) übertragen muss, aber kein serielles Ausgangssignal von dem Sensorbauelement benötigt. Die Ausgangsphase ist eine für den Fall verwendete Phase, dass das externe Bauelement (ED) ein serielles Ausgangssignal von dem Sensorbauelement benötigt, aber kein serielles Eingangssignal zur Seite des Stromanschlusses (T1) übertragen muss. Die Eingangs-und-Ausgangsphase ist eine für den Fall verwendete Phase, dass das externe Bauelement (ED) ein serielles Eingangssignal zur Seite des Stromanschlusses (T1) übertragen muss und auch ein serielles Ausgangssignal von dem Sensorbauelement benötigt, wie der Kommunikationsmodus in der ersten Ausführungsform.
Beispielsweise sind eine beliebige Phase der oben erwähnten Phasen darstellende Daten in einem Rahmen nach dem Startrahmen in einem seriellen Eingangssignal durch das externe Bauelement (ED) enthalten.
Die Ausgangsschaltung 60 ist deshalb gemäß einer Steuerung des Modusdetektors 20 konfiguriert, zusammen mit der Kommunikationsschaltung 301 zu arbeiten, um ein elektrisches Signal von der Signalverarbeitungsschaltung 50 zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) zu übertragen, falls eine Phase des Kommunikationsmodus die Eingangsphase ist, und auch ein serielles Ausgangssignal von der Kommunikationsschaltung 301 zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) zu übertragen, falls eine Phase des Kommunikationsmodus die Ausgangsphase oder die Eingangs-und-Ausgangsphase ist. Das heißt, die Kommunikationsschaltung 301 ist konfiguriert zum Übertragen einer Phase des Kommunikationsmodus zu dem Modusdetektor 20.
Es wird nun eine Operation der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Eine Operation in der Eingangsphase wird zuerst erläutert. Falls im Kommunikationsmodus die Eingangsphase darstellende Daten in einem beliebigen Rahmen nach dem Startrahmen enthalten sind, gibt die Ausgangsschaltung 60 von der Signalverarbeitungsschaltung 50 ein elektrisches Signal (S_SC5) zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) aus, und die Kommunikationsschaltung 301 speichert auch von einem seriellen Eingangssignal erhaltene Daten in einer Speicherschaltung 40, falls das serielle Eingangssignal von der Seite des Stromanschlusses (T1) empfangen wird. Bei einem Beispiel kann der Ausgang der Ausgangsschaltung 60 auf eine hohe Impedanz in der Eingangsphase eingestellt werden (d. h., der Spannungsfolger 601 kann deaktiviert werden).
Als nächstes wird eine Operation in der Ausgangsphase erläutert. Falls im Kommunikationsmodus die Ausgangsphase darstellende Daten in einem beliebigen Rahmen nach dem Startrahmen eines seriellen Eingangssignals enthalten sind, gibt die Ausgangsschaltung 60 ein serielles Ausgangssignal von der Kommunikationsschaltung 301 zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) aus. Die Kommunikationsschaltung 301 liest in der Speicherschaltung 40 gespeicherte Daten gemäß einem Befehl und dergleichen, die in dem seriellen Eingangssignal enthalten sind, aus, um ein die Daten enthaltendes serielles Ausgangssignal zu einer Seite eines Ausgangsanschlusses (T2) zu übertragen. Bei einem Beispiel können spezifizierte Daten ausgelesen werden, um übertragen zu werden, oder jedes Datenelement kann sequentiell ausgelesen werden, um übertragen zu werden.
Eine Operation in der Eingangs-und-Ausgangsphase wird schließlich erläutert. Falls im Kommunikationsmodus die Eingangs-und-Ausgangsphase darstellende Daten in einem beliebigen Rahmen nach dem Startrahmen eines seriellen Eingangssignals enthalten sind, gibt die Ausgangsschaltung 60 ein serielles Ausgangssignal von der Kommunikationsschaltung 301 zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) aus. Die Kommunikationsschaltung 301 empfängt ein serielles Eingangssignal von der Seite des Stromanschlusses (T1), um von dem seriellen Eingangssignal erhaltene Daten in einer Speicherschaltung 40 zu speichern. Die Kommunikationsschaltung 301 liest auch in der Speicherschaltung 40 gespeicherte Daten gemäß einem Befehl und dergleichen, die in dem seriellen Eingangssignal enthalten sind, aus, um ein die Daten enthaltendes serielles Ausgangssignal zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) zu übertragen. Bei einem Beispiel können spezifizierte Daten immer ausgelesen werden, um übertragen zu werden, oder jedes Datenelement kann sequentiell ausgelesen werden, um übertragen zu werden.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform eine Phase im Kommunikationsmodus die Eingangsphase ist, kann ein elektrisches Signal (S_SC5) von der Signalverarbeitungsschaltung 50 zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) übertragen werden, weil ein serielles Ausgangssignal nicht zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) ausgesendet wird. Kurz gesagt ist es möglich, ein serielles Eingangssignal durch den Stromanschluss (T1) von dem externen Bauelement (ED) zu empfangen, während ein von einer Sensorschaltung (SC) erhaltenes elektrisches Signal (S_SC) durch den Ausgangsanschluss (T2) zum externen Bauelement (ED) übertragen wird.
Bei einer Ausführungsform enthält das Sensorbauelement Sensorschaltungen und Sensorschnittstellen, und jeder Ausgang ihrer Ausgangsschaltungen 60 ist auf eine hohe Impedanz (d. h., jeder Spannungsfolger 601 ist deaktiviert) in der Eingangsphase eingestellt, was zur Verfügung steht, falls jede Sensorschnittstelle gemeinsame Daten überträgt.
6 zeigt ein Sensorbauelement gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Sensorbauelement enthält, als die oben erwähnte Sensorschaltung (SC), eine erste und zweite Sensorschaltung (SC1 und SC2), die konfiguriert sind zum Detektieren der gleichen physikalischen Größe, und enthält weiterhin, als die oben erwähnte Sensorschnittstelle 10, eine erste und zweite Sensorschnittstelle 11 und 12.
Mit anderen Worten wird eine gemeinsame Sensorschaltung (im Folgenden als eine „Sensorschaltung (SC)” bezeichnet) für jede der ersten und zweiten Sensorschaltung (SC1 und SC2) verwendet, während eine gemeinsame Sensorschnittstelle (im Folgenden als eine „Sensorschnittstelle 10” bezeichnet) für jede der ersten und zweiten Sensorschnittstelle 11 und 12 verwendet wird.
Bei der Ausführungsform sind eine Sensorschaltung (SC) und eine Sensorschnittstelle 10 in einem gemeinsamen monolithischen IC wie bei der ersten Ausführungsform enthalten, der bevorzugt einen ersten bis sechsten Pin (P1–P6) enthält.
In einem Beispiel von 6 ist die erste Sensorschnittstelle 11 elektrisch mit einem Ausgang der ersten Sensorschaltung (SC1) verbunden und ist auch elektrisch mit Strom-, Ausgangs- und Masseanschlüssen (T1, T2 und T3) eines Anschlussabschnitts (T) verbunden, wie bei der ersten Ausführungsform. Andererseits ist die zweite Sensorschnittstelle 12 elektrisch mit einem Ausgang der zweiten Sensorschaltung (SC2) und auch elektrisch nur mit dem Strom- und Masseanschluss (T1 und T3) des Anschlussabschnitts (T) verbunden.
Beispielsweise sind ein erster und zweiter monolithischer IC und der Anschlussabschnitt (T) auf einer Leiterplatte montiert. Pins (P1, P2 und P3) des ersten monolithischen IC sind elektrisch mit dem Strom-, Ausgangs- bzw. Masseanschluss (T1, T2 und T3) verbunden. Die Pins (P1 und P3) des zweiten monolithischen IC sind elektrisch mit dem Strom- bzw. Masseanschluss (T1 und T3) verbunden. Der Pin (P5) der ersten Sensorschnittstelle 11 ist elektrisch mit dem Pin (P6) der zweiten Sensorschnittstelle 12 verbunden.
Die erste Sensorschnittstelle 11 enthält, als der oben erwähnt Modusdetektor 20, einen Kommunikationsabschnitt 30 und eine Speicherschaltung 40, einen ersten Modusdetektor 21, einen ersten Kommunikationsabschnitt 31 bzw. eine erste Speicherschaltung 41, und ist zwischen dem Ausgang der ersten Sensorschaltung (SC1) und dem Anschlussabschnitt (T) angeordnet. In 6 enthält die erste Sensorschnittstelle 11, als der Modusdetektor 20, einen Kommunikationsabschnitt 30, eine Speicherschaltung 40, eine Signalverarbeitungsschaltung 50, eine Ausgangsschaltung 60 und eine Stromversorgungsschaltung 70, den ersten Modusdetektor 21, den ersten Kommunikationsabschnitt 31, die erste Speicherschaltung 41, eine erste Verarbeitungsschaltung 51, eine erste Ausgangsschaltung 61 bzw. eine erste Stromversorgungsschaltung 71.
Die zweite Sensorschnittstelle 12 enthält, als der Modusdetektor 20, einen Kommunikationsabschnitt 30 und eine Speicherschaltung 40, einen zweiten Modusdetektor 22, einen zweiten Kommunikationsabschnitt 32 bzw. eine zweite Speicherschaltung 42 und ist zwischen dem Ausgang der zweiten Sensorschaltung (SC2) und dem Anschlussabschnitt (T) angeordnet. In 6 enthält die zweite Sensorschnittstelle 12, als der Modusdetektor 20, einen Kommunikationsabschnitt 30, eine Speicherschaltung 40, eine Signalverarbeitungsschaltung 50, eine Ausgangsschaltung 60 und eine Stromversorgungsschaltung 70, den zweiten Modusdetektor 22, den zweiten Kommunikationsabschnitt 32, die zweite Speicherschaltung 42, eine zweite Verarbeitungsschaltung 52, eine zweite Ausgangsschaltung 62 bzw. eine zweite Stromversorgungsschaltung 72.
Bei der Ausführungsform enthält die erste Sensorschnittstelle 11 weiterhin eine erste Ausfalldetektionsschaltung 81 und einen ersten Master-Slave-Schalter 91, und die zweite Sensorschnittstelle 12 enthält weiterhin eine zweite Ausfalldetektionsschaltung 82 und einen zweiten Master-Slave-Schalter 92. Die erste und zweite Ausfalldetektionsschaltung 81 und 82 werden später beschrieben.
Jeder des ersten und zweiten Master-Slave-Schalters 91 und 92 ist ein Schalter zum Einstellen seiner eigenen Sensorschnittstelle auf einen beliebigen eines Master oder eines Slave.
Falls eine Sensorschnittstelle 10 durch ihren eigenen Master-Slave-Schalter auf den Master eingestellt ist, fungiert die Sensorschnittstelle 10 als der Master, nämlich die erste Sensorschnittstelle 11. Falls eine weitere Sensorschnittstelle 10 durch ihren eigenen Master-Slave-Schalter auf den Slave eingestellt ist, fungiert die Sensorschnittstelle 10 als der Slave, nämlich die zweite Sensorschnittstelle 12.
Beispielsweise fungiert eine Sensorschnittstelle 10 als der Master, falls ihr eigener Master-Slave-Schalter elektrisch mit irgend einem eines Strom- oder Masseanschlusses verbunden ist, und fungiert auch als der Slave, falls ihr eigener Master-Slave-Schalter elektrisch mit dem anderen verbunden ist. In 6 ist der erste Master-Slave-Schalter 91 durch den Pin (P4) der ersten Sensorschnittstelle 11 elektrisch mit dem Masseanschluss (T3) verbunden, und dadurch fungiert die Schnittstelle 11 als der Master. Der zweite Master-Slave-Schalter 92 ist durch den Pin (P4) der zweiten Sensorschnittstelle 12 elektrisch mit dem Stromanschluss (T1) verbunden, und dadurch fungiert die Schnittstelle 12 als der Slave. Kurz gesagt wird die erste Sensorschnittstelle 11 durch den ersten Master-Slave-Schalter 91 auf den Master eingestellt, und die zweite Sensorschnittstelle 12 wird durch den zweiten Master-Slave-Schalter 92 auf den Slave eingestellt.
Der erste und zweite Kommunikationsabschnitt 31 und 32 weisen weiterhin eine erste bzw. zweite Transferschaltung (TC1 und TC2) auf. In 6 sind die erste und zweite Transferschaltung (TC1 und TC2) in der ersten und zweiten Kommunikationsschaltung 311 und 321 des ersten und zweiten Kommunikationsabschnitts 31 bzw. 32 enthalten und durch den Pin (P5) der Schnittstelle 11 und den Pin (P6) der Schnittstelle 12 elektrisch miteinander verbunden.
Bei der Ausführungsform ist die Signalverarbeitungsschaltung 50 der Sensorschnittstelle 10 konfiguriert zum Kalibrieren eines elektrischen Signals von der Sensorschaltung (SC) auf der Basis von Daten von der Speicherschaltung 40, um ein elektrisches Signal, das das kalibrierte Signal ist, zur Ausgangsschaltung 60 auszugeben. Bei der Ausführungsform ist das elektrische Signal (das kalibrierte Signal) ein digitales Signal.
In dieser Konfiguration sind nur für den Spannungsfolger verwendete Komponenten (D2, Tr7 und SW5–SW9) entfernt (siehe 5), und die Ausgangsschaltung 50 enthält die Schaltbauelemente (SW1–SW3), die Konstantstromschaltung 602 und das Schaltbauelement 603, Die Konstantstromschaltung 602 enthält die Referenzquelle (Vref), die Stromquellen (CS1 und CS2), die Transistoren (Tr1–Tr6), die Diode (D1), den Kondensator (C1) und den Widerstand (R), und jeder Teil der Schaltbauelemente (SW6, SW8 und SW9) und der Diode (D2) ist durch eine Verbindungsleitung (Strukturdraht) ersetzt.
Außerdem ist die Transferschaltung der Sensorschnittstelle 10 konfiguriert zum Übertragen eines von der Signalverarbeitungsschaltung 50 erhaltenen elektrischen Signals (eines kalibrierten Signals) zu einer Seite des Pins (P6) der Schnittstelle 10 oder zum Empfangen eines elektrischen Signals von dem Pin (P5) der Schnittstelle 10. Die Transferschaltung der Sensorschnittstelle 10 ist auch konfiguriert, falls sie ein elektrisches Signal von dem Pin (P5) der Schnittstelle 10 empfängt, das elektrische Signal zu der Ausfalldetektionsschaltung der Sensorschnittstelle 10 zu transferieren.
Das heißt, die Transferschaltung des Slave, d. h. die zweite Transferschaltung (TC2), ist konfiguriert zum Übertragen eines seriellen Transfersignals (S_ST), das ein zweites elektrisches Signal von der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 52 ist, durch den Pin (P6) der zweiten Sensorschnittstelle 12 zu der ersten Sensorschnittstelle 11 (der ersten Transferschaltung (TC1)). Die Transferschaltung des Master, d. h. die erste Transferschaltung (TC1), ist konfiguriert zum Empfangen des zweiten elektrischen Signals durch den Pin (P5) der ersten Sensorschnittstelle 11 von der zweiten Transferschaltung (TC2). Das zweite elektrische Signal wird zu der ersten Ausfalldetektionsschaltung 81 übertragen. In dieser Konfiguration sind das Schaltbauelement 110 und die analoge Eingangsschaltung 111 von dem externen Bauelement (ED) entfernt (siehe 4). Bei einem Beispiel kann die erste Transferschaltung (TC1) konfiguriert sein zum Übertragen eines ersten elektrischen Signals durch die erste Ausgangsschaltung 61 zum externen Bauelement (ED), falls das erste elektrische Signal von der ersten Signalverarbeitungsschaltung 51 empfangen wird, und auch zum Übertragen eines zweiten elektrischen Signals durch die erste Ausgangsschaltung 61 zu dem externen Bauelement (ED), falls das zweite elektrische Signal durch den Pin (P5) der ersten Sensorschnittstelle 11 empfangen wird.
Kurz gesagt ist die zweite Sensorschnittstelle 12 konfiguriert zum Übertragen eines ersten seriellen Transfersignals durch die zweite Transferschaltung (TC2) zu der ersten Sensorschnittstelle 11 auf der Basis eines zweiten elektrischen Signals entsprechend einer von der zweiten Sensorschaltung (SC2) erhaltenen physikalischen Größe eines Zielobjekts, wenn ein mit dem zweiten Modusdetektor 22 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist. Bei der Ausführungsform wird das zweite elektrische Signal (digitale Signal) als ein erstes serielles Transfersignal ohne Änderung an der ersten Sensorschnittstelle 11 übertragen.
Die Transferschaltung der zweiten Schnittstelle 10 ist ebenfalls konfiguriert zum Transferieren eines zweiten seriellen Transfersignals zu einer Seite des Pins (P6) der Schnittstelle 10, wenn ein mit dem zweiten Modusdetektor 22 detektierter Modus der Kommunikationsmodus ist. Das heißt, die zweite Sensorschnittstelle 12 ist ebenfalls konfiguriert zum Speichern von von einem zweiten seriellen Eingangssignal erhaltenen zweiten Daten in der zweiten Speicherschaltung 42, während ein zweites serielles Transfersignal durch die zweite Transferschaltung (TC2) zur ersten Sensorschnittstelle 11 übertragen wird, falls das zweite serielle Eingangssignal durch den Stromanschluss (T1) empfangen wird, wenn ein mit dem zweiten Modusdetektor 22 detektierter Modus der Kommunikationsmodus ist. Das zweite serielle Eingangssignal ist ein von dem externen Bauelement (ED) an die zweite Sensorschnittstelle 12 adressiertes Eingangssignal (S_T1), und das zweite serielle Transfersignal ist ein Signal für ein zweites serielles Ausgangssignal als ein Ausgangssignal (S_T2) zum externen Bauelement (ED). Beispielsweise enthält das externe Bauelement (ED) Identifikationsdaten der zweiten Sensorschnittstelle 12 in einem Datenfeld eines zweiten seriellen Eingangssignals zur zweiten Sensorschnittstelle 12.
Wenn ein mit dem ersten Modusdetektor 21 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist, ist die erste Sensorschnittstelle 11 konfiguriert zum Übertragen eines ersten elektrischen Signals zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) und auch zum Übertragen eines zweiten elektrischen Signals zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) auf der Basis eines ersten seriellen Transfersignals, falls das erste serielle Transfersignal durch die erste Transferschaltung (TC1) empfangen wird. Das erste elektrische Signal entspricht der von der ersten Sensorschaltung (SC1) erhaltenen physikalischen Größe eines Zielobjekts. Bei der Ausführungsform transferieren gemäß einem von dem oben erwähnten Takt erhaltenen Signal die erste Signalverarbeitungsschaltung 51 und die erste Transferschaltung (TC1) alternativ das erste bzw. zweite elektrische Signal durch die erste Ausgangsschaltung 61 zu dem externen Bauelement (ED).
Die erste Sensorschnittstelle 11 ist auch konfiguriert zum Speichern von von einem ersten seriellen Eingangssignal erhaltenen ersten Daten in der ersten Speicherschaltung (41), falls das erste serielle Eingangssignal durch den Stromanschluss (T1) empfangen wird, wenn ein mit dem ersten Modusdetektor 21 detektierter Modus der Kommunikationsmodus ist. Das erste serielle Eingangssignal ist ein an die erste Sensorschnittstelle 11 adressiertes, von dem externen Bauelement (ED) übertragenes und von der Seite des Stromanschlusses (T1) empfangenes Eingangssignal (S_T1). Beispielsweise enthält das externe Bauelement (ED) Identifikationsdaten der ersten Sensorschnittstelle 11 in einem Datenfeld eines ersten seriellen Eingangssignals zu der ersten Sensorschnittstelle 11. Wenn ein mit dem ersten Modusdetektor 21 detektierter Modus der Kommunikationsmodus ist, ist die erste Sensorschnittstelle 11 auch konfiguriert zum: Übertragen, als das Ausgangssignal (S_T2), eines ersten seriellen Ausgangssignals durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED) und auch zum Übertragen eines zweiten seriellen Ausgangssignals durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED) auf der Basis eines zweiten seriellen Transfersignals, falls das zweite serielle Transfersignal durch die erste Transferschaltung (TC1) empfangen wird.
Jede Ausfalldetektionsschaltung ist aktiviert, falls ihre eigene Sensorschnittstelle 10 auf den Master eingestellt ist, und ist deaktiviert, falls ihre eigene Sensorschnittstelle 10 auf den Slave eingestellt ist.
Die aktivierte Ausfalldetektionsschaltung, nämlich die erste Ausfalldetektionsschaltung 81, ist konfiguriert, falls eine Differenz zwischen einer physikalischen Größe des ersten elektrischen Signals und einer physikalischen Größe des zweiten elektrischen Signals einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, zum Übertragen eines Fehlersignals, das darstellt, dass die Differenz den Schwellwert übersteigt, durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED). Bei der Ausführungsform ist das Fehlersignal ein digitales Signal. Bei einem Beispiel ist ein Bitsignal von „00000000” als das Fehlersignal reserviert, und ein Bitsignal in einem Bereich von „00000001” bis „11111111” ist einem elektrischen Signal (einem kalibrierten Signal) gemäß einem Pegel des elektrischen Signals zugewiesen.
Eine Operation der Ausführungsform wird erläutert. Falls das externe Bauelement (ED) ein Modussignal der ersten Spannung zu der Seite des Stromanschlusses (T1) überträgt, detektiert jeder des ersten und zweiten Modusdetektors 21 und 22, das ein aktueller Modus der Sensorausgangsmodus ist.
In diesem Fall aktiviert der erste Modusdetektor 21 die Konstantstromschaltung der ersten Ausgangsschaltung 61. Der zweite Modusdetektor 22 kann die zweite Ausgangsschaltung 62 aktivieren oder deaktivieren, weil ein Ausgang der zweiten Ausgangsschaltung 62 nicht mit dem Anschlussabschnitt (T) verbunden ist. Die zweite Sensorschnittstelle 12 überträgt ein erstes serielles Transfersignal durch die zweite Transferschaltung (TC2) zu der ersten Sensorschnittstelle 11 auf der Basis eines zweiten elektrischen Signals von der Sensorschaltung (SC2). Die erste Sensorschnittstelle 11 überträgt ein erstes elektrisches Signal von der ersten Sensorschaltung (SC1) zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) durch die erste Ausgangsschaltung 61 und überträgt auch ein zweites elektrisches Signal zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) durch die erste Ausgangsschaltung 61 auf der Basis eines ersten seriellen Transfersignals, falls das erste serielle Transfersignal durch die erste Transferschaltung (TC1) empfangen wird. Bei der Ausführungsform werden das erste und zweite elektrische Signal (digitale Signale) abwechselnd übertragen. Bei einem Beispiel können das erste und zweite elektrische Signal (digitale Signale) als ein TDMA-Signal (Time Division Multiple Access – Zeitmultiplexzugriff) übertragen werden.
Falls im Sensorausgangsmodus eine Differenz zwischen dem ersten elektrischen Signal und dem zweiten elektrischen Signal (dem ersten seriellen Transfersignal) den Schwellwert übersteigt, wird ein Fehlersignal von der ersten Ausfalldetektionsschaltung 81 zur ersten Ausgangsschaltung 61 zum Übertragen durch den Ausgangsanschluss (T2) zum externen Bauelement (ED) ausgegeben.
Falls das externe Bauelement (ED) ein Modussignal der zweiten Spannung zur Seite des Stromanschlusses (T1) überträgt, detektiert jeder des ersten und zweiten Modusdetektors 21 und 22, dass ein aktueller Modus der Übergangsmodus ist.
In diesem Fall schaltet der erste Modusdetektor 21 die Schaltbauelemente (SW1–SW3) aus, so dass der Ausgang der ersten Ausgangsschaltung 61 eine hohe Impedanz erhält (siehe 5). Das Schaltbauelement 603 der ersten Ausgangsschaltung 61 wird ebenfalls abgeschaltet.
Falls das externe Bauelement (ED) ein den Startrahmen enthaltendes serielles Eingangssignal zur Seite des Ausgangsanschlusses (T1) überträgt, wenn die zweite Spannung an die Seite des Ausgangsanschlusses (T1) angelegt ist, detektiert jeder des ersten und zweiten Modusdetektors 21 und 22, dass ein aktueller Modus der Kommunikationsmodus ist. Beispielsweise überträgt das externe Bauelement (ED) ein an die erste Sensorschnittstelle 11 adressiertes erstes serielles Eingangssignal zur Seite des Stromanschlusses (T1) oder überträgt ein an die zweite Sensorschnittstelle 12 adressiertes zweites serielles Eingangssignal zur Seite des Stromanschlusses (T1).
In diesem Fall aktiviert der erste Modusdetektor 21 die Konstantstromschaltung der ersten Ausgangsschaltung 61. Die zweite Sensorschnittstelle 12 speichert von einem zweiten seriellen Eingangssignal erhaltene zweite Daten in der zweiten Speicherschaltung 42, falls das zweite serielle Eingangssignal durch den Stromanschluss (T1) empfangen wird, während das zweite serielle Transfersignal durch die zweite Transferschaltung (TC2) zur ersten Sensorschnittstelle 11 übertragen wird. Beispielsweise enthält das zweite serielle Transfersignal aus der zweiten Speicherschaltung 42 ausgelesene Daten.
Falls andererseits ein erstes serielles Eingangssignal durch den Stromanschluss (T1) empfangen wird, speichert die erste Sensorschnittstelle 11 von dem ersten seriellen Eingangssignal erhaltene erste Daten in der ersten Speicherschaltung 41. Die erste Sensorschnittstelle 11 überträgt auch ein erstes serielles Ausgangssignal durch den Ausgangsanschluss (T2) zum externen Bauelement (ED) und überträgt ein zweites serielles Ausgangssignal durch den Ausgangsanschluss (T2) zum externen Bauelement (ED) auf der Basis eines zweiten seriellen Transfersignals, falls das zweite serielle Transfersignal durch die erste Transferschaltung (TC1) empfangen wird. Beispielsweise enthält das erste serielle Ausgangssignal aus der ersten Speicherschaltung 41 ausgelesen Daten, und das zweite serielle Ausgangssignal enthält in dem zweiten seriellen Transfersignal enthaltene Daten (z. B. aus der zweiten Speicherschaltung 42 ausgelesene Daten).
Bei der Ausführungsform ist ein üblicher monolithischer IC mit einer Sensorschaltung (SC) und einer Sensorschnittstelle 10 wie bei der ersten Ausführungsform ausgestattet, und entsprechend können verschiedene Vorteile wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform erhalten werden.
Da bei der Ausführungsform der zweite Kommunikationsabschnitt 32 ein erstes oder zweites serielles Transfersignal (S_ST) zur ersten Sensorschnittstelle 11 überträgt und der erste Kommunikationsabschnitt 31 das erste oder zweite serielle Transfersignal (S_ST) empfängt, kann die ersten Sensorschnittstelle 11 ein erstes oder zweites serielles Ausgangssignal auf der Basis des ersten oder zweiten seriellen Transfersignals (S_ST) von der zweiten Sensorschnittstelle 12 zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) übertragen. Das heißt, jede der ersten und zweiten Schnittstelle 11 und 12 kann ein Eingangssignal von dem externen Bauelement (ED) empfangen und auch ein Ausgangssignal durch den Anschlussabschnitt (T) übertragen, ohne die Anzahl von Anschlüssen des Anschlussabschnitts (T) zu vergrößern.
Bei der Ausführungsform ist die zweite Sensorschnittstelle 12 elektrisch nur mit dem Strom- und Masseanschluss (T1 und T3) des Anschlussabschnitts (T) verbunden. Selbst in dieser Konfiguration kann die erste Sensorschnittstelle 11 ein erstes oder zweites serielles Ausgangssignal auf der Basis eines ersten oder zweiten seriellen Transfersignals (S_ST) von der zweiten Sensorschnittstelle 12, die nicht mit dem Ausgangsanschluss (T2) verbunden ist, zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) übertragen. Beispielsweise kann das externe Bauelement (ED) in jeder der ersten und zweiten Speicherschaltung 41 und 42 gespeicherte Daten verifizieren.
Falls bei der Ausführungsform eine Differenz zwischen einer physikalischen Größe eines ersten elektrischen Signals und einer physikalischen Größe eines zweiten elektrischen Signals den vorbestimmten Schwellwert übersteigt, die erste Ausfalldetektionsschaltung 81 ein Fehlersignal überträgt, das darstellt, dass die Differenz den Schwellwert übersteigt, durch den Ausgangsanschluss zu dem externen Bauelement (ED), ist es möglich, eine Fehlfunktion einer ersten oder zweiten Sensorschaltung (SC1 oder SC2) zu detektieren.
Bei einer Ausführungsform ist die erste Sensorschnittstelle 11 konfiguriert zum Übertragen eines beliebigen eines ersten oder zweiten elektrischen Signals zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) gemäß einem in der ersten Speicherschaltung 41 gespeicherten Konfigurationsparameters. Das heißt, der Konfigurationsparameter ist ein Parameter, der ein beliebiges eines ersten oder zweiten elektrischen Signals bezeichnet. In diesem Fall wird das andere nur für eine Fehlfunktionsbeurteilung durch den Master-IC verwendet. Da bei dieser Ausführungsform ein beliebiges Ausgangssignal (elektrisches Signal) einer ersten oder zweiten Sensorschaltung (SC1 oder SC2) zu dem externen Bauelement (ED) übertragen werden kann, kann die Laufleistung der ersten und zweiten Sensorschaltung (SC1 und SC2) vergrößert werden. In jedem Fall wird die gleiche Kommunikationsschaltung (Transferschaltung) in dem Sensorausgangsmodus und dem Kommunikationsmodus verwendet, und eine serielle Kommunikation von dem Slave zu dem Master wird durchgeführt. Durch gemeinsame Nutzung von Schaltungen wird die Effizienz gesteigert. Mit anderen Worten kann eine Multiplexkommunikation zu geringen Kosten realisiert werden.
Bei einer Ausführungsform, wie in 7 gezeigt, enthält die Ausgangsschaltung 60 der Sensorschnittstelle 10 ein durch das Schaltbauelement (SW6) ersetztes Schaltbauelement 603, eine Referenzquelle (Vref), einen Transistor (Tr1) und ein in Reihe mit dem Ausgangsanschluss (T2) geschaltetes Schaltbauelement (SW1), was eine Konstantstromquelle darstellen. Das Schaltbauelement (SW1) wird durch den Modusdetektor 20 eingeschaltet (aktiviert) oder ausgeschaltet (deaktiviert). Bei dieser Ausführungsform kann die Ausgangsschaltung 60 leicht konfiguriert werden.
8 zeigt ein Sensorbauelement gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Sensorbauelement differiert dadurch von der dritten Ausführungsform, dass jedes des ersten und zweiten elektrischen Signals ein analoges Signal wie bei der ersten Ausführungsform ist. Zu dem Zweck der Klarheit sind Elementen gleicher Art die gleichen Bezugszahlen zugewiesen, wie in der dritten Ausführungsform dargestellt.
Aus diesem Grund ist eine Transferschaltung einer Sensorschnittstelle 10 in der vierten Ausführungsform direkt mit einem Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung 50 verbunden. Eine Ausgangsschaltung 60 der Sensorschnittstelle 10 ist wie die in der ersten Ausführungsform (siehe 5) konfiguriert. Das heißt, eine erste Transferschaltung (TC1) einer Sensorschnittstelle 11 ist direkt mit einem Ausgang der ersten Signalverarbeitungsschaltung 51 verbunden. Eine zweite Transferschaltung (TC2) einer zweiten Sensorschnittstelle 12 ist direkt mit einem Ausgang der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 52 verbunden.
Die Transferschaltung der Sensorschnittstelle 10 ist ebenfalls konfiguriert zum Übertragen eines von der Signalverarbeitungsschaltung 50 erhaltenen elektrischen Signals (eines kalibrierten Signals) zu einer Seite eines Pins (P6) der Sensorschnittstelle 10 oder zum Empfangen eines elektrischen Signals von einem Pin (P5) der Sensorschnittstelle 10, wenn ein mit einem Modusdetektor 20 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist.
Eine Transferschaltung eines Slave, nämlich die zweite Transferschaltung (TC2), ist konfiguriert zum Übertragen eines zweiten elektrischen Signals (eines kalibrierten Signals) von der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 52 durch einen Pin (P6) der zweiten Sensorschnittstelle 12 zur ersten Sensorschnittstelle 11 (der ersten Transferschaltung (TC1)), wenn ein mit einem zweiten Modusdetektor 22 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist. Eine Transferschaltung eines Masters, nämlich die erste Transferschaltung (TC1), ist konfiguriert zum Empfangen eines zweiten elektrischen Signals (eines kalibrierten Signals) durch einen Pin (P5) der ersten Sensorschnittstelle 11 von der zweiten Transferschaltung (TC2), wenn ein mit einem ersten Modusdetektor 21 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist.
Wenn ein mit dem ersten Modusdetektor 21 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist, ist außerdem die erste Transferschaltung (TC1) konfiguriert zum Übertragen eines ersten elektrischen Signals (eines kalibrierten Signals) von der ersten Signalverarbeitungsschaltung 51 und eines zweiten elektrischen Signals (eines kalibrierten Signals) von der zweiten Transferschaltung (TC2) zu einer ersten Ausfalldetektionsschaltung 81 und auch alternativ zum Übertragen des ersten und zweiten elektrischen Signals zu einer ersten Ausgangsschaltung 61. Ein Fehlersignal der ersten Ausfalldetektionsschaltung 81 ist ein analoges Signal und ist bei einer Ausführungsform beispielsweise ein H-Signal. Falls beispielsweise die Spannung eines Stromanschlusses (T1) 5 V beträgt, ist das H-Signal auf 4,8 V oder mehrere eingestellt. Ein externes Bauelement (ED) empfängt ein H-Signal von einem Ausgangsanschluss (T2) als ein Fehlersignal der ersten Ausfalldetektionsschaltung 81.
Die Transferschaltung der Sensorschnittstelle 10 ist konfiguriert, wenn ein mit dem Modusdetektor 20 detektierter Modus der Kommunikationsmodus ist, zum Übertragen eines zweiten seriellen Transfersignals zu einer Seite des Pins (P6) der Sensorschnittstelle 10 oder zum Transferieren eines zweiten seriellen Ausgangssignals zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2). Das heißt, ein zweiter Kommunikationsabschnitt 32 ist konfiguriert zum Übertragen eines zweiten seriellen Transfersignals zur ersten Sensorschnittstelle 11 (der ersten Transferschaltung (TC1)) durch die zweite Transferschaltung (TC2), wenn ein mit dem zweiten Modusdetektor 22 detektierter Modus der Kommunikationsmodus ist. Das zweite serielle Transfersignal ist ein Signal für ein zweites serielles Ausgangssignal als ein Ausgangssignal (S_T2) zum externen Bauelement (ED). Ein erster Kommunikationsabschnitt 31 ist konfiguriert zum Übertragen eines zweiten seriellen Ausgangssignals durch die erste Ausgangsschaltung 61 und den Ausgangsanschluss (T2) zum externen Bauelement (ED) auf der Basis eines zweiten seriellen Transfersignals, falls das zweite serielle Transfersignal durch die erste Transferschaltung (TC1) empfangen wird, wenn ein mit dem ersten Modusdetektor 21 detektierter Modus der Kommunikationsmodus ist.
Es wird eine Operation der Ausführungsform erläutert. Falls das externe Bauelement (ED) ein Modussignal der ersten Spannung zur Seite des Stromanschlusses (T1) überträgt, detektiert jeder des ersten und zweiten Modusdetektors 21 und 22, dass ein aktueller Modus der Sensorausgangsmodus ist.
In diesem Fall überträgt die zweite Transferschaltung (TC2) ein zweites elektrisches Signal (ein kalibriertes Signal) von der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 52 durch den Pin (P6) der zweiten Sensorschnittstelle 12 zur ersten Sensorschnittstelle 11 (der ersten Transferschaltung (TC1)), während die erste Transferschaltung (TC1) das zweite elektrische Signal (das kalibrierte Signal) von der zweiten Transferschaltung (TC2) durch den Pin (P5) der ersten Sensorschnittstelle 11 empfängt. Die erste Transferschaltung (TC1) überträgt auch ein erstes elektrisches Signal von der ersten Signalverarbeitungsschaltung 51 und das zweite elektrische Signal von der zweiten Transferschaltung (TC2) zur ersten Ausfalldetektionsschaltung 81 und überträgt auch alternativ das erste und zweite elektrische Signal zur ersten Ausgangsschaltung 61.
Die erste Ausgangsschaltung 61 überträgt alternativ das erste und zweite elektrische Signal von der ersten Transferschaltung (TC1) zur Seite der Ausgangsanschlüsse (T2). Falls eine Differenz zwischen einer physikalischen Größe des ersten elektrischen Signals und einer physikalischen Größe des zweiten elektrischen Signals einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, überträgt außerdem die erste Ausfalldetektionsschaltung 81 ein Fehlersignal (ein H-Signal), das darstellt, dass die Differenz den Schwellwert übersteigt, durch den Ausgangsanschluss (T2) zum externen Bauelement (ED).
Falls das externe Bauelement (ED) ein Modussignal der zweiten Spannung zur Seite des Stromanschlusses (T1) überträgt, detektiert jeder des ersten und zweiten Modusdetektors 21 und 22, dass ein aktueller Modus der Übergangsmodus ist. In diesem Fall deaktiviert der erste Modusdetektor 21 einen Spannungsfolger der ersten Ausgangsschaltung 61.
Falls das externe Bauelement (ED) ein den Startrahmen enthaltendes serielles Eingangssignal zur Seite des Ausgangsanschlusses (T1) überträgt, wenn die zweite Spannung an die Seite des Ausgangsanschlusses (T1) angelegt wird, detektiert jeder des ersten und zweiten Modusdetektors 21 und 22, dass ein aktueller Modus der Kommunikationsmodus ist. Beispielsweise überträgt das externe Bauelement (ED) ein an die erste Sensorschnittstelle 11 adressiertes erstes serielles Eingangssignal zur Seite des Stromanschlusses (T1) oder überträgt ein an die zweite Sensorschnittstelle 12 adressiertes zweites serielles Eingangssignal zur Seite des Stromanschlusses (T1).
In diesem Fall aktiviert der erste Modusdetektor 21 eine Konstantstromschaltung der ersten Ausgangsschaltung 61. Die zweite Sensorschnittstelle 12 speichert von einem zweiten seriellen Eingangssignal erhaltene zweite Daten in einer zweiten Speicherschaltung 42, falls das zweite serielle Eingangssignal durch den Stromanschluss (T1) empfangen wird, während ein zweites serielles Transfersignal durch die zweite Transferschaltung (TC2) zur ersten Sensorschnittstelle 11 (dem ersten Kommunikationsabschnitt 31) übertragen wird. Das zweite serielle Transfersignal enthält aus der zweiten Speicherschaltung 42 ausgelesene Daten
Falls andererseits ein erstes serielles Eingangssignal durch den Stromanschluss (T1) empfangen wird, speichert die ersten Sensorschnittstelle 11 von dem ersten seriellen Eingangssignal erhaltene erste Daten in einer ersten Speicherschaltung 41. Die erste Sensorschnittstelle 11 überträgt auch ein erstes serielles Ausgangssignal durch den Ausgangsanschluss (T2) an das externe Bauelement (ED) und überträgt ein zweites serielles Ausgangssignal durch den Ausgangsanschluss (T2) auf der Basis eines zweiten seriellen Transfersignals zum externen Bauelement (ED), falls das zweite serielle Transfersignal durch die erste Transferschaltung (TC1) empfangen wird. Beispielsweise enthält das erste serielle Ausgangssignal aus der ersten Speicherschaltung 41 ausgelesene Daten, und das zweite serielle Ausgangssignal enthält in dem zweiten Transfersignal enthaltene Daten (z. B. aus der zweiten Speicherschaltung 42 ausgelesene Daten).
Außerdem kann bei der Ausführungsform jede der ersten und zweiten Schnittstelle 11 und 12 ein Eingangssignal von dem externen Bauelement (ED) empfangen und auch ein Ausgangssignal durch den Anschlussabschnitt (T) übertragen, ohne die Anzahl von Anschlüssen des Anschlussabschnitts (T) zu vergrößern.
Bei einer Ausführungsform ist die erste Signalverarbeitungsschaltung 51 konfiguriert zum Übertragen eines beliebigen eines ersten oder zweiten elektrischen Signals (eines analogen Signals) zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2) gemäß einem in der ersten Speicherschaltung 41 gespeicherten Konfigurationsparameter. In diesem Fall kann eine Fehlfunktion einer ersten oder zweiten Sensorschaltung (SC1 oder SC2) detektiert werden.
9 zeigt ein Sensorbauelement gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Sensorbauelement differiert dadurch von der vierten Ausführungsform, dass ein Pin (P2) einer zweiten Sensorschnittstelle 12 weiter elektrisch mit einem Ausgangsanschluss (T2) verbunden ist und auf der Basis von jedem in der ersten und zweiten Speicherschaltung 41 und 42 gespeicherten Datenelement in mindestens einem Sensorausgangsmodus eine beliebige der ersten und zweiten Ausgangsschaltung 61 und 62 aktiviert wird und die andere deaktiviert wird. Beim Übergangs- und Kommunikationsmodus arbeiten die erste und zweite Ausgangsschaltung 61 und 62 wie die vierte Ausführungsform. Bei einem Beispiel kann jede der ersten und zweiten Ausgangsschaltung 61 und 62 durch Daten, die im Kommunikationsmodus in einem an ihre eigene Sensorschnittstelle adressierten seriellen Eingangssignal enthalten sind, aktiviert oder deaktiviert werden. Zu Zwecken der Klarheit werden hier Elementen gleicher Art gleiche Bezugszahlen zugewiesen, wie in der vierten Ausführungsform dargestellt.
Bei der Ausführungsform enthält jeder des ersten und zweiten monolithischen IC mindestens einen ersten bis fünften Pin (P1–P5), und die Pins (P5 und P5) sind elektrisch miteinander verbunden.
Eine Transferschaltung einer Sensorschnittstelle 10 befindet sich auf einer Seite eines Ausgangs einer Signalverarbeitungsschaltung 50, und der Ausgang der Schaltung 50 ist elektrisch mit der Transferschaltung, einer Ausgangsschaltung und einer Ausfalldetektionsschaltung in der Sensorschnittstelle 10 verbunden. Wenn ein mit einem Modusdetektor 20 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist, ist die Transferschaltung konfiguriert zum Übertragen eines von einer Sensorschaltung (SC) durch die Signalverarbeitungsschaltung 50 erhaltenen elektrischen Signals (eines kalibrierten Signals) zu einer Seite eines Pins (P5) der Sensorschnittstelle 10 oder zum Übertragen eines von dem Pin (P5) erhaltenen elektrischen Signals (eines kalibrierten Signals) zur Ausfalldetektionsschaltung der Sensorschnittstelle 10. Beispielsweise ist die Transferschaltung konfiguriert zum Übertragen eines von dem Pin (P5) der Sensorschnittstelle 10 erhaltenen elektrischen Signals (eines kalibrierten Signals) zur Ausfalldetektionsschaltung der Sensorschnittstelle 10, falls eine entsprechende Ausgangsschaltung aktiviert ist, und auch zum Übertragen eines von der Sensorschaltung (SC) durch die Signalverarbeitungsschaltung 50 erhaltenen elektrischen Signals (eines kalibrierten Signals) zur Seite des Pins (P5) der Sensorschnittstelle 10, falls eine entsprechende Ausgangsschaltung deaktiviert ist.
Das heißt, eine erste Transferschaltung (TC1) befindet sich auf einer Seite eines Ausgangs einer ersten Signalverarbeitungsschaltung 51, und der Ausgang der Schaltung 51 ist elektrisch mit der ersten Transferschaltung (TC1), einer ersten Ausgangsschaltung 61 und einer ersten Ausfalldetektionsschaltung 81 verbunden. Wenn ein mit einem ersten Modusdetektor 21 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist, ist die erste Transferschaltung (TC1) konfiguriert zum Übertragen eines von der zweiten Sensorschnittstelle 12 (einer zweiten Transferschaltung (TC2)) durch die Pins (P5 und P5) erhaltenen elektrischen Signals (eines zweiten elektrischen Signals) zur ersten Ausfalldetektionsschaltung 81, falls die erste Ausgangsschaltung 61 aktiviert ist, und auch zum Übertragen eines von einer ersten Sensorschaltung (SC1) durch die erste Signalverarbeitungsschaltung 51 erhaltenen elektrischen Signals (eines ersten elektrischen Signals) durch die Pins (P5 und P5) zur zweiten Sensorschnittstelle 12 (der zweiten Transferschaltung (TC2)), falls die Ausgangsschaltung 61 deaktiviert ist.
Die zweite Transferschaltung (TC2) befindet sich an einer Seite eines Ausgangs einer zweiten Signalverarbeitungsschaltung 52, und der Ausgang der Schaltung 52 ist elektrisch mit der zweiten Transferschaltung (TC2), der zweiten Ausgangsschaltung 62 und einer zweiten Ausfalldetektionsschaltung 82 verbunden. Wenn ein mit einem zweiten Modusdetektor 22 detektierter Modus der Sensorausgangsmodus ist, ist die zweite Transferschaltung (TC2) konfiguriert zum Übertragen eines von der ersten Sensorschnittstelle 11 (der ersten Transferschaltung (TC1)) durch die Pins (P5 und P5) erhaltenen ersten elektrischen Signals zur zweiten Ausfalldetektionsschaltung 82, falls die zweite Ausgangsschaltung 62 aktiviert ist, und auch zum Übertragen eines von einer zweiten Sensorschaltung (SC2) durch die zweite Signalverarbeitungsschaltung 52 erhaltenen zweiten elektrischen Signals (eines kalibrierten Signals) zur ersten Sensorschnittstelle 11 (der ersten Transferschaltung (TC1)) durch die Pins (P5 und P5), falls die zweite Ausgangsschaltung 62 deaktiviert ist.
Es wird eine Operation der Ausführungsform erläutert. Falls das externe Bauelement (ED) ein Modussignal der ersten Spannung zur Seite des Stromanschlusses (T1) überträgt, detektiert jeder des ersten und zweiten Modusdetektors 21 und 22, dass ein aktueller Modus der Sensorausgangsmodus ist.
Falls in diesem Fall die erste Ausgangsschaltung 61 aktiviert ist und die zweite Ausgangsschaltung 62 deaktiviert ist, überträgt die erste Ausgangsschaltung 61 ein elektrisches Signal von der ersten Signalverarbeitungsschaltung 51 zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2). Die zweite Transferschaltung (T2) überträgt ein zweites elektrisches Signal von der zweiten Sensorschaltung (SC2) zur ersten Transferschaltung (TC1) durch die Pins (P5 und P5), während die erste Transferschaltung (TC1) ein von der zweiten Transferschaltung (TC2) erhaltenes zweites elektrisches Signal zur ersten Ausfalldetektionsschaltung 81 überträgt. Falls eine Differenz zwischen einer physikalischen Größe des ersten elektrischen Signals und einer physikalischen Größe des zweiten elektrischen Signals den Schwellwert übersteigt, überträgt die Ausfalldetektionsschaltung 81 dadurch ein Fehlersignal durch die erste Ausgangsschaltung 61 und den Ausgangsanschluss (T2) zum externen Bauelement (ED).
Falls die erste Ausgangsschaltung 61 deaktiviert ist und die zweite Ausgangsschaltung 62 aktiviert ist, überträgt die zweite Ausgangsschaltung 62 ein elektrisches Signal von der zweiten Signalverarbeitungsschaltung 52 zur Seite des Ausgangsanschlusses (T2). Die erste Transferschaltung (TC1) überträgt auch ein erstes elektrisches Signal von der ersten Sensorschaltung (SC1) durch die Pins (P5 und P5) zur zweiten Transferschaltung (TC2), während die zweite Transferschaltung (TC2) ein von der ersten Transferschaltung (TC1) erhaltenes erstes elektrisches Signal zur zweiten Ausfalldetektionsschaltung 82 überträgt. Falls eine Differenz zwischen einer physikalischen Größe des ersten elektrischen Signals und einer physikalischen Größe des zweiten elektrischen Signals den Schwellwert übersteigt, überträgt die zweite Ausfalldetektionsschaltung 82 dadurch ein Fehlersignal durch die zweite Ausgangsschaltung 62 und den Ausgangsanschluss (T2) zum externen Bauelement (ED).
Operationen im Übergangs- und Kommunikationsmodus sind fast die gleichen wie jene in der vierten Ausführungsform.
Außerdem kann bei der Ausführungsform jede der ersten und zweiten Schnittstelle 11 und 12 ein Eingangssignal von dem externen Bauelement (ED) empfangen und auch ein Ausgangssignal durch den Anschlussabschnitt (T) übertragen, ohne die Anzahl von Anschlüssen des Anschlussabschnitts (T) zu erhöhen.
Wenngleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf gewisse bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, können vom Fachmann zahlreiche Modifikationen und Variationen vorgenommen werden, ohne von dem wahren Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5805466 [0002]

Claims

Sensorbauelement, das Folgendes umfasst: eine Sensorschaltung (SC); einen Anschlussabschnitt (T), der einen ersten Anschluss (T1) und einen zweiten Anschluss (T2) umfasst; und eine Sensorschnittstelle (10), die sich zwischen einem Ausgang der Sensorschaltung (SC) und dem Anschlussabschnitt (T) befindet, wobei die Sensorschnittstelle (10) einen Modusdetektor (20) umfasst, der konfiguriert ist zum Detektieren eines durch ein Modussignal spezifizierten Modus, wenn ein von einer Seite des ersten Anschlusses (T1) empfangenes Eingangssignal (S_T1) das Modussignal ist, wobei die Sensorschnittstelle (10) konfiguriert ist zum: Übertragen eines von der Sensorschaltung (SC) erhaltenen elektrischen Signals zu einer Seite des zweiten Anschlusses (T2), wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus ein Sensorausgangsmodus ist; und auch Empfangen eines Eingangssignals (S_T1) von der Seite des ersten Anschlusses (T1), während ein Ausgangssignal (S_T2) zu der Seite des zweiten Anschlusses (T2) übertragen wird, wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus ein Kommunikationsmodus ist.
Sensorbauelement nach Anspruch 1, wobei der Anschlussabschnitt (T) weiterhin einen dritten Anschluss (T3) umfasst, wobei der erste, zweite und dritte Anschluss (T1, T2 und T3) ein Strom, Ausgangs- bzw. Masseanschluss sind und ausgelegt sind zum Verbinden mit einem externen Bauelement (ED), und wobei die Sensorschnittstelle (10) weiterhin einen Kommunikationsabschnitt (30) und eine Speicherschaltung (40) umfasst, wobei die Sensorschnittstelle (10) konfiguriert ist zum Übertragen des elektrischen Signals entsprechend einer von der Sensorschaltung (SC) erhaltenen physikalischen Größe eines Zielobjekts zu einer Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus der Sensorausgangsmodus ist, wobei der Kommunikationsabschnitt (30) konfiguriert ist zum Speichern von von einem seriellen Eingangssignal erhaltenen Daten in der Speicherschaltung (40), während ein serielles Ausgangssignal, das das Ausgangssignal (S_T2) ist, durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED) übertragen wird, falls ein serielles Eingangssignal empfangen wird, wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus der Kommunikationsmodus ist, wobei das serielle Eingangssignal das von dem externen Bauelement (ED) übertragene und von einer Seite des Stromanschlusses (T1) empfangene Eingangssignal (S_T1) ist.
Sensorbauelement nach Anspruch 2, wobei die Sensorschnittstelle (10) konfiguriert ist zum Übertragen eines Stromsignals als das seriellen Ausgangssignal durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED) durch Liefern eines dem seriellen Ausgangssignal entsprechenden elektrischen Stroms durch den Ausgangsanschluss (T2) gemäß einem Taktsignal.
Sensorbauelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Modusdetektor (20) konfiguriert ist zum Detektieren eines Kommunikationsmodus, falls im Sensorausgangsmodus ein durch ein von der Seite des ersten Anschlusses (T1) empfangenes Modussignal bezeichneter Modus zu einem Übergangsmodus wechselt und dann zum Kommunikationsmodus wechselt, und wobei das Modussignal des von dem Sensorausgangsmodus gewechselten Übergangsmodus von dem von dem Kommunikationsmodus gewechselten Modussignal differiert.
Sensorbauelement nach Anspruch 4, wobei ein Modussignal eines von mindestens einem des Sensorausgangsmodus und des Kommunikationsmodus gewechselten Übergangsmodus ein Spannungssignal ist, das höher ist als ein Modussignalpegel eines Modus vor dem Wechsel zu dem Übergangsmodus.
Sensorbauelement nach Anspruch 5, wobei ein vorgeschriebenes digitales Signal an den Stromanschluss (T1) angelegt wird zum Hinzufügen zu dem Modussignal des von dem Sensorausgangsmodus gewechselten Übergangsmodus und/oder des von dem Kommunikationsmodus gewechselten Modussignal.
Sensorbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Speicherschaltung (40) einen nichtflüchtigen Speicher umfasst.
Sensorbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen monolithischen IC, der mit der Sensorschaltung (SC) und der Sensorschnittstelle (10) ausgestattet ist.
Sensorbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Sensorschnittstelle (10) weiterhin Folgendes umfasst: eine Signalverarbeitungsschaltung (50), die konfiguriert ist zum Kalibrieren des elektrischen Signals von der Sensorschaltung (SC) auf der Basis der in der Speicherschaltung (40) gespeicherten Daten; und einer Ausgangsschaltung (60), die zwischen dem Ausgangsanschluss (T2) und sowohl dem Kommunikationsabschnitt (30) als auch der Signalverarbeitungsschaltung (50) angeordnet ist und konfiguriert ist zum Ausgeben des mit der Signalverarbeitungsschaltung (50) kalibrierten elektrischen Signals (S_SC5) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2) und auch zum Ausgeben des seriellen Ausgangssignals von dem Kommunikationsabschnitt (30) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2).
Sensorbauelement nach Anspruch 9, wobei der Kommunikationsabschnitt (30) eine Kommunikationsschaltung (301) umfasst, die konfiguriert ist zum Übertragen des Ausgangssignals (S_T2) zu der Seite des zweiten Anschlusses (T2), wobei die Ausgangsschaltung (60) konfiguriert ist zum: Ausgeben des elektrischen Signals von der Signalverarbeitungsschaltung (50) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus der Sensorausgangsmodus ist; und auch Ausgeben des Ausgangssignals von der Kommunikationsschaltung (301) zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus der Kommunikationsmodus ist.
Sensorbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 10, umfassend als die Sensorschaltung (SC) eine erste und zweite Sensorschaltung (SC1 und SC2), die konfiguriert sind zum Detektieren der gleichen physikalischen Größe, wobei das Sensorbauelement als die Sensorschnittstelle (10) eine erste und zweite Sensorschnittstelle (11 und 12) umfasst, wobei, als der Modusdetektor (20), der Kommunikationsabschnitt (30) und die Speicherschaltung (40), die erste Sensorschnittstelle (11) einen ersten Modusdetektor (21), einen ersten Kommunikationsabschnitt (31) bzw. eine erste Speicherschaltung (41) umfasst, während die zweite Sensorschnittstelle (12) einen zweiten Modusdetektor (22), einen zweiten Kommunikationsabschnitt (32) bzw. eine zweite Speicherschaltung (42) umfasst, wobei die erste Sensorschnittstelle (11) zwischen einem Ausgang der ersten Sensorschaltung (SC1) und dem Anschlussabschnitt (T) angeordnet ist, wobei die zweite Sensorschnittstelle (12) zwischen einem Ausgang der zweiten Sensorschaltung (SC2) und dem Anschlussabschnitt (T) angeordnet ist, wobei die erste und zweite Sensorschnittstelle (11 und 12) eine erste bzw. zweite Transferschaltung (TC1 und TC2) umfassen, und wobei eine einer ersten oder zweiten Transferschaltung (TC1 oder TC2) konfiguriert ist zum Empfangen eines seriellen Transfersignals (S_ST) und die andere (TC2 oder TC1) konfiguriert ist zum Übertragen des seriellen Transfersignals (S_ST) zu der einen einer ersten oder zweiten Transferschaltung (TC1 oder TC2).
Sensorbauelement nach Anspruch 11, wobei die zweite Transferschaltung (TC2) konfiguriert ist zum Übertragen des seriellen Transfersignals (S_ST) zu der ersten Transferschaltung (TC1) und wobei die erste Transferschaltung (TC1) konfiguriert ist zum Empfangen des seriellen Transfersignals (S_ST).
Sensorbauelement nach Anspruch 12, wobei die zweite Sensorschnittstelle (12) elektrisch mit dem Ausgang der zweiten Sensorschaltung (SC2) verbunden ist, während sie elektrisch nur mit dem Strom- und Masseanschluss (T1 und T3) des Anschlussabschnitts (T) verbunden ist.
Sensorbauelement nach Anspruch 13, wobei die zweite Sensorschnittstelle (12) konfiguriert ist zum: Übertragen eines ersten seriellen Transfersignals zu der ersten Sensorschnittstelle (11) durch die zweite Transferschaltung (TC2) auf der Basis eines zweiten elektrischen Signals entsprechend einer von der zweiten Sensorschaltung (SC2) erhaltenen physikalischen Größe eines Zielobjekts, wenn der mit dem zweiten Modusdetektor (22) detektierte Modus der Sensorausgangsmodus ist; und auch Speichern von von einem zweiten seriellen Eingangssignal erhaltenen zweiten Daten in der zweiten Speicherschaltung (42), während ein zweites serielles Transfersignal durch die zweite Transferschaltung (TC2) zu der ersten Sensorschnittstelle (11) übertragen wird, falls das zweite seriellen Eingangssignal durch den Stromanschluss (T1) empfangen wird, wenn der mit dem zweiten Modusdetektor (22) detektierte Modus der Kommunikationsmodus ist, wobei das zweite serielle Eingangssignal ein von dem externen Bauelement (ED) an die zweite Sensorschnittstelle (12) adressiertes Eingangssignal (S_T1) ist, das zweite serielle Transfersignal für ein zweites serielles Ausgangssignal als das Ausgangssignal (S_T2) zu dem externen Bauelement (ED) bestimmt ist, und wobei die erste Sensorschnittstelle (11) konfiguriert ist zum: wenn der mit dem ersten Modusdetektor (21) detektierte Modus der Kommunikationsmodus ist, Speichern von von einem ersten seriellen Eingangssignal erhaltenen ersten Daten in der ersten Speicherschaltung (41), falls durch den Stromanschluss (T1) ein erstes serielles Eingangssignal empfangen wird, wobei das erste serielle Eingangssignal ein an die erste Sensorschnittstelle (11) adressiertes, von dem externen Bauelement (ED) übertragenes und von der Seite des Stromanschlusses (T1) empfangenes Eingangssignal (S_T1) ist; und auch Übertragen eines ersten seriellen Ausgangssignals als das Ausgangssignal (S_T2) durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED), und auch, falls das zweite serielle Transfersignal durch die erste Transferschaltung (TC1) empfangen wird, Übertragen des zweiten seriellen Ausgangssignals auf der Basis des zweiten seriellen Transfersignals durch den Ausgangsanschluss (T2) zu dem externen Bauelement (ED).
Sensorbauelement nach Anspruch 13, wobei die zweite Sensorschnittstelle (12) konfiguriert ist zum Übertragen eines ersten seriellen Transfersignals auf der Basis eines zweiten elektrischen Signals entsprechend einer von der zweiten Sensorschaltung (SC2) erhaltenen physikalischen Größe eines Zielobjekts durch die zweite Transferschaltung (TC2) zu der ersten Sensorschnittstelle (11), wenn der mit dem zweiten Modusdetektor (22) detektierte Modus der Sensorausgangsmodus ist, und wobei die erste Sensorschnittstelle (11) konfiguriert ist zum: wenn der mit dem ersten Modusdetektor (21) detektierte Modus der Sensorausgangsmodus ist, Übertragen eines ersten elektrischen Signals zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2), wobei das erste elektrische Signal einer von der ersten Sensorschaltung (SC1) erhaltenen physikalischen Größe eines Zielobjekts entspricht; und auch Übertragen eines zweiten elektrischen Signals zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2) auf der Basis des ersten seriellen Transfersignals, falls das erste serielle Transfersignal durch die erste Transferschaltung (TC1) empfangen wird.
Sensorbauelement nach Anspruch 15, wobei die erste Sensorschnittstelle (11) konfiguriert ist zum Übertragen eines des ersten und zweiten elektrischen Signals zu der Seite des Ausgangsanschlusses (T2) gemäß einem in der ersten Speicherschaltung (41) gespeicherten Konfigurationsparameters.
Sensorbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die erste Sensorschnittstelle (11) weiterhin eine Ausfalldetektionsschaltung (81) umfasst, die konfiguriert ist zum, falls eine Differenz zwischen einer physikalischen Größe eines ersten elektrischen Signals entsprechend einer von der ersten Sensorschaltung (SC1) erhaltenen physikalischen Größe eines Zielobjekts und einer physikalischen Größe des zweiten elektrischen Signals einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, Übertragen eines Fehlersignals, das darstellt, dass die Differenz den Schwellwert übersteigt, durch den Ausgangsanschluss (T2) zum dem externen Bauelement (ED).
Sensorschnittstelle (10), die sich zwischen einem Ausgang einer Sensorschaltung (SC) und einem Anschlussabschnitt (T), der einen ersten Anschluss (T1) und einen zweiten Anschluss (T2) umfasst, befindet, wobei die Sensorschnittstelle (10) einen Modusdetektor (20) umfasst, der konfiguriert ist zum Detektieren eines durch ein Modussignal spezifizierten Modus, wenn ein von einer Seite des ersten Anschlusses (T1) empfangenes Eingangssignal (S_T1) das Modussignal ist, wobei die Sensorschnittstelle (10) konfiguriert ist zum: Übertragen eines von der Sensorschaltung (SC) erhaltenen elektrischen Signals zu einer Seite des zweiten Anschlusses (T2), wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus ein Sensorausgangsmodus ist; und auch Empfangen eines Eingangssignals (S_T1) von der Seite des ersten Anschlusses (T1), während ein Ausgangssignal (S_T2) zu der Seite des zweiten Anschlusses (T2) übertragen wird, wenn der mit dem Modusdetektor (20) detektierte Modus ein Kommunikationsmodus ist.