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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Messvorrichtung in einem mobilen Endgerät und ein mobiles Endgerät mit einer im betriebsbereiten Zustand kalibrierbaren Messvorrichtung.
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Es ist ein bekanntes Verfahren anhand von zwei Temperatursensoren, die an verschiedenen Orten in einem mobilen Endgerät angeordnet sind, auf die Umgebungstemperatur des mobilen Endgeräts zu schließen. Solch ein Verfahren ist beispielsweise aus der Druckschrift
EP 1 301 014 A1 bekannt und soll dazu dienen, die Umgebungstemperatur messen zu können, auch wenn die Eigenwärme des mobilen Endgeräts eine direkte Messung der Umgebungstemperatur verhindert. Typischerweise entwickeln nämlich einzelne Komponenten des mobilen Endgerätes im Betrieb Wärme, die vom Temperatursensor registriert wird. Da der Temperatursensor nicht beliebig weit von der Wärmequelle entfernt werden kann, um den Einfluss der Wärmequelle vernachlässigen zu können, hat es sich etabliert, den Temperaturgradienten zwischen zwei Temperatursensoren zu ermitteln und auf die Umgebungstemperatur zu extrapolieren, wobei typischerweise ein erster Tempertatursensor im Inneren des mobilen Endgeräts angeordnet ist, während ein zweiter Temperatursensor an exponierter Stelle am mobilen Endgerät angeordnet ist. Um die Genauigkeit der Messvorrichtung mit den beiden Temperatursensoren zu verbessern, werden die eingebauten Temperatursensoren während des Fertigungsprozesses des mobilen Endgeräts kalibriert. Damit der Kalibrierungsprozess in einem Zeitrahmen erfolgen kann, der für den Fertigungsprozess des mobilen Endgeräts verantwortet werden kann, beschränkt man sich dabei auf die Kalibrierung bei zwei Temperaturen, ohne die thermischen Einschwingzeiten zu berücksichtigen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Kalibrierung der Messvorrichtung mit mindestens zwei Temperatursensoren in einem mobilen Endgerät zu verbessern, um die Genauigkeit der Umgebungstemperaturbestimmung weiter zu verbessern.
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Offenbarung der Erfindung
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In der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Kalibrierung einer Messvorrichtung in einem mobilen Endgerät, wie beispielsweise in einem Mobiltelefon oder einem Tablet, vorgesehen. Insbesondere handelt es sich bei der Messvorrichtung um eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Umgebungstemperatur des mobilen Endgeräts. Für die Messvorrichtung umfasst das mobile Endgerät einen ersten Temperatursensor und einen zweiten Temperatursensor. Beispielsweise handelt es sich bei den Temperatursensoren um temperaturabhängige Widerstände und/oder Temperaturdioden. Zusätzlich umfasst das mobile Endgerät erfindungsgemäß ein Mittel zur Bestimmung des Energieverbrauchs, das den Energieverbrauch des mobilen Endgeräts ermittelt, und eine Speichervorrichtung. Beispielsweise handelt es sich bei dem Mittel zur Bestimmung des Energieverbrauchs um ein Leistungsmessgerät, insbesondere um eine solches, das die elektrische Leistung innerhalb des mobilen Endgeräts misst. Erfindungsgemäß ist es in einem ersten Verfahrensschritt vorgesehen, dass während eines Abgleichzeitraums eine Mehrzahl erster Messwerte am ersten Temperatursensor und eine Mehrzahl zweiter Messwerte am zweiten Temperatursensor gemessen werden. Außerdem werden eine Mehrzahl Energieverbrauchswerte am Mittel zur Bestimmung des Energieverbrauchs gemessen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein erster Maximalwert, ein erster Minimalwert und eine erster Temperaturwert aus den ersten Messwerten gebildet werden und/oder dass ein zweiter Maximalwert, ein zweiter Minimalwert und ein zweiter Temperaturwert aus den zweiten Messwerten gebildet werden. Die Menge aller im Abgleichzeitraum gemessenen ersten Messwerte kann beispielshafterweise ein Ensemble mit einem ersten Maximalwert und einem ersten Minimalwert und die Menge aller im Abgleichzeitraum gemessenen zweiten Messwerte ein zweites Ensemble mit einem zweiten Minimalwert und einem zweiten Maximalwert bilden. Alternativ ist auch vorstellbar, dass ein neu ermittelter Maximalwert den vorangegangenen Maximalwertersetzt bzw. ein erneut ermittelter Minimalwert den vorangegangenen Maximalwert ersetzt und speichert. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass durch die Mehrzahl der gemessenen Energieverbrauchswerte ein dritter Maximalwert gebildet wird. Der erste Abgleichzeitraum und der zweite Abgleichzeitraum enden erfindungsgemäß im Wesentlichen gleichzeitig und beenden in der Regel damit den ersten Verfahrensschritt. Die während des ersten Verfahrensschritts aufgenommenen ersten, zweiten und dritten Messwerte bestimmen, ob der zweite Verfahrensschritt stattfindet. Es ist dabei vorgesehen, dass in einem zweiten Verfahrensschritt der erste Temperaturwert für die Mehrzahl erster Messwerte und der zweite Temperaturwert für die Mehrzahl zweiter Messwerte in der Speichervorrichtung gespeichert wird. Unter ersten und zweiten Temperaturwert sind beispielsweise Mittelwerte und/oder Median der Mehrzahl erster oder zweiter Messwerte gemeint. Es kann aber auch unter einem ersten oder einem zweiten Temperaturwerten ein einzelnes Element der Mehrzahl erster Messwerte oder zweiter Messwerte, insbesondere der zuletzt aufgenommene erste und zweite Messwert, gemeint sein. Erfindungsgemäß ist es Voraussetzung für die Speicherung, dass sowohl die Differenz zwischen dem ersten Maximalwert und dem ersten Minimalwert und die Differenz zwischen dem zweiten Maximalwert und dem zweiten Minimalwert kleiner ist als ein Schwellenwert als auch der dritte Maximalwert kleiner ist als ein weiterer Schwellenwert. Insbesondere ist der erste Schwellwert eine Schwelltemperatur und/oder der weitere Schwellenwert eine Schwellleistung. Beispielsweise könnte der Schwellwert 1°C betragen und der weitere Schwellwert dem Produkt aus einem thermischen Widerstands des mobilen Endgeräts gegenüber der Umgebung und der elektrischen Leistung des mobilen Endgeräts über die Zeit entsprechen. Der Begriff Kalibrationsmesswert soll im Folgenden als Oberbegriff für den ersten Temperaturwert und den zweiten Temperaturwert verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Kalibrierung bzw. ein Teil der Kalibrierung auch noch nach dem Fertigungsprozess vollzogen werden kann. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine Vielzahl von Kalibrationsmesswerten für verschiedenste Bedingungen aufgenommen werden, wodurch in vorteilhafter Weise zunächst die Genauigkeit der Messvorrichtung bestehend aus den Temperatursensoren und damit das Abschätzen der Umgebungstemperatur verbessert wird im Vergleich zur Kalibration während des Fertigungsprozesses, bei der in der Regel nur zwei Temperaturen zur Kalibration herangezogen werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass in Abhängigkeit des ersten und zweiten Temperaturwerts ein Offsetwert bezüglich des ersten Temperaturwerts gebildet wird, wobei zur Bestimmung der Umgebungstemperatur der um den Offsetwert geänderte erste Temperaturwert genutzt wird. Die gemessenen Messwerte können dann in vorteilhafter Weise mit Hilfe des Offsetwerts korrigiert werden. Der Offsetwert ist insbesondere konstant oder von der Temperatur abhängig. Insbesondere wird der Offsetwert durch eine Korrekturformel, beispielsweise mittels eines Polynoms, bestimmt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der erste Verfahrensschritt oder der zweite Verfahrensschritt während eines betriebsbereiten Zustands des mobilen Endgerätes durchgeführt wird. Als betriebsbereiter Zustand wird beispielsweise ein Standby-Betrieb verstanden. Auf diese Weise lässt sich in vorteilhafter Weise über die Lebensdauer des mobilen Endgeräts die Kalibrierung verbessern und/oder erneuern. Insbesondere lässt sich das Verfahren zur Kalibration der Messvorrichtung mehrfach während eines Standby-Betriebs messen. Es ist aber auch vorstellbar, dass während des Standby-Betriebs die Messungen mit vergleichsweise niedriger bzw. geringerer Häufigkeit durchgeführt werden, um den Energieverbrauch des mobilen Endgeräts niedrig zu halten. Auf diese Weise wird auf eine zu häufige Kalibration verzichtet und damit der Energieverbrauch in vorteilhafte Weise gesenkt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Abgleichzeitraum und der weitere Abgleichzeitraum so gewählt werden, dass der Abgleichzeitraum und der weitere Abgleichzeitraum gleich lang andauern. Auf diese wird das Kalibrationsverfahren um einen einstellbaren und zu speichernden Parameter reduziert und dadurch in vorteilhafter Weise vereinfacht.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass in einem dem Verfahren zeitlich vorgelagerten nullten Verfahrensschritt weitere Temperaturwerte während des Fertigungsprozesses des mobilen Endgerätes in die Speichervorrichtung gespeichert werden. Auf diese Weise lässt sich bereit ein Grundstock an Kalibrationswerten bzw. Temperaturwerten in der Speichereinrichtung speichern, sodass in vorteilhafter Weise schneller eine bestimmte Vielzahl von Kalibrationswerten bzw. Temperaturwerten erreicht wird im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Speichereinrichtung vor den ersten Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens leer ist. Dabei können die Kalibrationswerte bei einer Kalibration während des Herstellungsprozesses oder als typische Sensordaten vom Temperatursensor gespeichert werden. Insbesondere kann es sich bei den Kalibrationswerten bei dem Herstellungsverfahren um Messwerte handeln, die bei Temperaturen aufgenommen werden, die üblicherweise im betriebsbereiten Zustand des mobilen Endgeräts selten oder gar nicht erreicht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass in einem dritten Verfahrensschritt eine Korrekturvorschrift zur Abschätzung der Umgebungstemperatur anhand des ersten Temperaturwerts und des zweiten Temperaturwerts erstellt wird. Mit einer Korrekturvorschrift kann beispielsweise eine Interpolation zwischen zwei oder mehreren Kalibrationsmesswerten oder eine Dynamikmodellierung gemeint sein. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Korrekturvorschrift nach jeder Aufnahme eines Kalibrationsmesswertes bzw. einer vorbestimmten Anzahl an Kalibrationsmesswerten gemäß dem zweiten Verfahrensschritt wiederholt wird. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine möglichst genaue und aktuelle Korrekturvorschrift zu realisieren, die der Kalibration der Messvorrichtung dient.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass in einem vierten Verfahrensschritt die Umgebungstemperatur mit Hilfe der Korrekturvorschrift abgeschätzt wird. Mit der möglichst genauen und aktuellen Korrekturvorschrift wird das Abschätzen der Umgebungstemperatur verbessert im Vergleich zu den Abschätzungen der Umgebungstemperatur, die mit einer Messvorrichtung gemacht wurden, für deren Kalibration nur zwei Temperaturen herangezogen wurde. Insbesondere betrifft dies das Abschätzen von Temperaturen, die sich signifikant von den beiden Temperaturen unterscheiden, für die die Kalibration durchgeführt wurde.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Dauer des Abgleichzeitraums im Wesentlichen einem 1/9-fachen bis 9-fachen, bevorzugt einem 1/6-fachen bis 6-fachen, ganz besonders bevorzugt einem 1/3-fachen bis 3-fachen, einer Temperaturänderungszeitkonstante des mobilen Endgerätes entspricht. Auf diese Weise kann der Abgleichzeitraum vorteilhafter Weise auf das mobile Endgerät abgestimmt werden, wodurch die Kalibration möglichst schnell und genau durchführbar ist. Beispielsweise beträgt die Dauer des Abgleichzeitraums der Hälfte der Temperaturzeitkonstante.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein mobiles Endgerät mit zwei Temperaturmessvorrichtungen zur Bestimmung der Umgebungstemperatur wobei die zwei Temperaturmessvorrichtungen mit einem oben beschriebenen Verfahren kalibriert wurden. Dank der verbesserten Kalibration der Messvorrichtung kann das mobile Gerät in vorteilhafter Weise die Umgebungstemperatur abhängig von der Anzahl der Kalibrationswerte möglichst genau abschätzen.
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In einer weiteren Ausführungsform für das mobile Endgeräts ist vorgesehen, dass eine Temperaturmessvorrichtung am Rand des Mobiltelefons angeordnet ist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Temperatursensor an eine möglichst exponierte Position am mobilen Endgerät angeordnet. An dieser Stelle ist den Temperatursensor der Umgebungstemperatur am nächsten und die Abschätzung der Umgebungstemperatur wird verbessert.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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2 zeigt in einem Flussdiagramm das Abspeichern von Messwerten gemäß einem ersten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens und gemäß einem nullten Verfahrensschritt in einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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3 zeigt in einem Flussdiagramm die Bestimmung der Umgebungstemperatur durch einen zweiten und dritten Verfahrensschritt.
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Ausführungsformen der Erfindung,
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines mobilen Geräts. Das mobile Endgerät 100 umfasst einen ersten Temperatursensor 110, einen zweiten Temperatursensor 120, ein Mittel zur Bestimmung des Energieverbrauchs 130 und einen Speicher 20.
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2 zeigt in einem Flussdiagramm das Abspeichern von Messwerten 21 und 25 in einer Speichereinrichtung 20 gemäß einem ersten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens und gemäß einem nullten Verfahrensschritt in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren zielt dabei erfindungsgemäß darauf ab, die Voraussetzungen zur Bestimmung der Umgebungstemperatur eines mobilen Endgeräts, wie beispielsweise einem Mobiltelefon, zu verbessen bzw. dadurch eine genauere Bestimmung der Umgebungstemperatur zu realisieren. Die Speichereinrichtung 20 ist vorzugsweise innerhalb des mobilen Endgeräts angeordnet und entweder direkt oder indirekt mit einem ersten und einem zweiten Temperatursensor derart verbunden, dass entweder die Messwerte des ersten und/oder des zweiten Temperatursensors in der Speichereinrichtung abspeicherbar sind. Dazu wird mindestens ein Messwert in einem Datenfluss 15 (beispielsweise über einen elektrischen Leitungspfad oder Ähnliches) von mindestens einem Temperatursensor an die Speichervorrichtung 20 übermittelt. Es ist auch vorstellbar, dass eine Verarbeitungsvorrichtung im Datenfluss zwischen den Temperatursensoren und der Speichereinrichtung 20 angeordnet ist, wobei in der Verarbeitungsvorrichtung die Messwerte 21 vom ersten und zweiten Temperatursensor zu einem zusammenfassenden Messwert, meist zur Differenz der beiden Messwerte, verarbeitet werden und dann der Speichervorrichtung 20 zugeführt werden. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass genau dann die Messwerte durch den ersten Temperatursensor und durch den zweiten Temperatursensor bestimmt werden, wenn eine erste Voraussetzung 2 und eine zweite Voraussetzung 3 erfüllt sind. Die erste Voraussetzung 2 verlangt, dass sich während des Abgleichzeitraums der Energieverbrauch um weniger als einen dritten Schwellenwert ändert. Mit einem geringen Energieverbrauch kann davon ausgegangen werden, dass die beispielsweise durch den Stromverbrauch erhöhte Eigenerwärmung des mobilen Endgeräts niedrig ist. Eine solche Situation kann beispielsweise dann auftreten, wenn das mobile Endgerät in einem betriebsbereiten Zustand ist, aber keine seiner Funktionen genutzt werden. Die zweite Voraussetzung 3 verlangt, dass sich die Messtemperatur an dem ersten Temperatursensor und an dem zweiten Temperatursensor nicht mehr als um einen ersten und einen zweiten Schwellenwert ändert. Sind beide Voraussetzung erfüllt wird ein thermisch stabiler Zustand 5 angenommen, d. h. es wird angenommen, dass kein Gradient zwischen der ersten Temperatursensoren und der zweiten Temperatursensoren existiert. Diese Annahme rechtfertigt ein Abgleichen der ersten und der zweiten Temperatursensoren während des betriebsbereiten Zustands des mobilen Endgeräts, d. h. die Aufnahme des an der ersten Temperatursensoren ersten Messwerts und des an der zweiten Temperatursensoren zweiten Messwerts bzw. der Differenz zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert. Insbesondere lässt sich ein solches Abgleichen gemäß des ersten Verfahrensschritts für eine Vielzahl von Temperaturen wiederholen. Dadurch wird eine Vielzahl von gespeicherten Messwerten 21 und 25 in der Speichervorrichtung 20 bereitgestellt. Darüber hinaus ist es vorstellbar, dass in einem dem ersten Verfahrensschritt vorangehenden nulltem Verfahrensschritt ursprünglichen Messwerte zur Kalibrierung in die Speichervorrichtung 20 gespeichert wurde, wobei diese ursprünglichen Messwerte zur Kalibrierung durch die im ersten Verfahrensschritt erhaltenen Messwert ergänzt werden. Die ursprüngliche Messwerte können dabei über einen weiteren Datenfluss 16 der Speichervorrichtung insbesondere durch einen Abgleich während des Fertigungsprozesses 10‘ des mobilen Endgeräts zugeführt werden. Alternativ können auch über den weiteren Datenfluss 16 typische Daten 10‘‘ der Temperatursensoren dem Speicher übermittelt werden. Um ein möglichst großes Ensemble an Messwerten zu erhalten, reicht es aber aus Messwert mittels des ersten Verfahrensschritts zu generieren. Die Aufnahme von ursprünglichen Messwerten ist nicht erforderlich und deshalb ist es auch vorstellbar, dass über den weiteren Datenfluss keine weiteren Messwerte an die Speichervorrichtung übermittelt werden.
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In 3 wird in einem Flussdiagramm gezeigt, wie die gespeicherten Messwerte bzw. die Differenzen der Messwerte genutzt werden können, um die Abschätzung der Umgebungstemperatur vom mobilen Endgerät zu verbessern. Es ist dabei vorgesehen, dass anhand der gespeicherten Messwerte eine Korrekturformel 30 erstellt wird. Bei der Korrekturformel 30 kann es sich beispielsweise um ein Polynom oder eine Interpolation handeln, Mit Hilfe des Polynoms bzw. der Interpolation ist es möglich die Messwerte 40 an der ersten und der zweiten Temperatur Vorrichtung, die zu Bestimmung der Umgebungstemperatur aufgenommen wurden, zunächst einmal zu korrigieren. Die erhaltenen korrigierten Messwerte 40‘ können dann zur Bestimmung der Außentemperatur 50 genutzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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