DE102014016519B3

DE102014016519B3 - Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Messswertaufnehmern

Info

Publication number: DE102014016519B3
Application number: DE102014016519.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Drescher
Original assignee: TDK Micronas GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2034-11-11
Also published as: US9720031B2; US20160131698A1

Abstract

Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Messwertaufnehmern, mit einem ersten IC (C1) und einen zweiten IC (C2), wobei die beiden ICs (C1, C2) die gleichen monolithisch integrierte Schaltkreiskomponenten mit jeweils einem Sensor und einem für eine bidirektionale Datenübertragung ausgebildeten Signalkontakt (S1, S2) und einem Referenzkontakt (GND) und einem Versorgungsspannungskontakt (VSUP) aufweisen und der Referenzkontakt (GND) auf beiden ICs (C1, C2) jeweils mittels eines steuerbaren Schalters (T1, T2) mit dem Signalkontakt (S1, S2) verbunden oder getrennt wird, und an den Signalkontakt (S1, S2) jeweils ein in Abhängigkeit der von dem jeweiligen Sensor erfassten physikalischen Größe erzeugtes Signal angelegt wird und die beiden ICs (C1, C2) zusammen mit einer Überwachungseinheit (UW) und einer Freigabeeinheit (FR) in einem gemeinsamen IC-Gehäuse (GEH1) integriert werden, oder die Überwachungseinheit (UW) und einer Freigabeeinheit (FR) in einem eigenen IC-Gehäuse ausgebildet werden, und der Versorgungsspannungskontakt (VSUP1) des ersten ICs (C1) und der Versorgungsspannungskontakt (VSUP2) des zweiten ICs (C2) mit der Steuereinheit (ECU) verschaltet wird, und der Referenzkontakt (GND1) des ersten ICs (C1) und der Referenzkontakt (GND2) des zweiten ICs (C2) mit der Steuereinheit (ECU) verschaltet wird, und das Signal des ersten ICs (C1) mit dem Signal des zweiten ICs (C2) mittels einer Überwachungseinrichtung (UW) verglichen wird und anschließend das Ergebnis des Vergleichs an eine Freigabeeinrichtung übermittelt wird und das Signal des ersten IC (C1) mittels einer Freigabeeinrichtung (FR) an die Steuereinheit (ECU) gesendet wird, sofern die beiden Signale in einem vorgegebenen Nutzband liegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Messwertaufnehmern.
Aus der DE 20 2009 017 430 U1 und der US 2004/0015282 A1 ist jeweils ein Sensorgehäuse mit zwei Sensoren und einer ersten integrierten Schaltung und einer zweiten integrierten Schaltung bekannt.
Ferner ist aus der DE 10 2011 075 679 A1 eine Anordnung mit zwei Sensoren bekannt. Des Weiteren offenbaren die beiden Druckschriften jeweils ein Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Messwertaufnehmern, insbesondere von Sensoren.
Aus der WO 2012/082207 A1 ist ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einer Steuereinheit und einem Sensor-IC mittels des Singe Edge Nibble Transmission (SENT) Protokolls bekannt.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Messwertaufnehmern anzugeben, das den Stand der Technik weiterbildet.
Gemäß dem Gegenstand der Erfindung wird ein Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Messwertaufnehmern bereitgestellt, mit Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Messwertaufnehmern, mit einem ersten IC und einen zweiten IC, wobei die beiden ICs genau die gleichen oder überwiegend die gleichen monolithisch integrierte Schaltkreiskomponenten mit jeweils einem Sensor und einem für eine bidirektionale Datenübertragung ausgebildeten Signalkontakt und einem Referenzkontakt und einem Versorgungsspannungskontakt aufweisen und der Referenzkontakt auf beiden ICs jeweils mittels eines steuerbaren Schalters mit dem Signalkontakt verbunden oder getrennt wird, und an den Signalkontakt jeweils ein in Abhängigkeit der von dem jeweiligen Sensor erfassten physikalischen Größe erzeugtes Signal angelegt wird und die beiden ICs zusammen mit einer Überwachungseinheit und einer Freigabeeinheit in einem gemeinsamen IC-Gehäuse integriert werden, oder die Überwachungseinheit und einer Freigabeeinheit in einem eigenen IC-Gehäuse ausgebildet werden, und der Versorgungsspannungskontakt des ersten ICs und der Versorgungsspannungskontakt des zweiten ICs mit der Steuereinheit verschaltet wird, und der Referenzkontakt des ersten ICs und der Referenzkontakt des zweiten ICs mit der Steuereinheit verschaltet wird, und das Signal des ersten ICs mit dem Signal des zweiten ICs mittels einer Überwachungseinrichtung verglichen wird und anschließend das Ergebnis des Vergleichs an eine Freigabeeinrichtung übermittelt wird und das Signal des ersten IC mittels einer Freigabeeinrichtung an die Steuereinheit gesendet wird, sofern die beiden Signale in einem vorgegebenen Nutzband liegen.
Es sei angemerkt, dass die Sensoren sich insbesondere als Magnetfeldsensoren und/oder als Temperatursensoren und/oder als Drucksensoren ausbilden lassen. An den Signalkontakten werden die in Abhängigkeit von der Art des Sensors ermittelten Signale angelegt. Vorzugsweise sind in beiden ICs die gleichen Schaltkreiskomponenten ausgebildet und monolithisch integriert.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass das Signal des ersten ICs mittels einer Überwachungseinrichtung geprüft wird und im Fehlerfall eine Nachricht an die Steuereinheit übersendet wird.
Hierdurch wird auf eine vorteilhafte Weise eine Redundanz geschaffen. Insbesondere in einer Single Edge Nibble Transmission Konfiguration d. h. SENT Konfiguration lässt sich ein IC-Gehäuse, welches bisher lediglich ein einzelnes IC indem IC-Gehäuse aufweist, erfindungsgemäß nun durch ein IC-Gehäuse mit zwei ICs ersetzen. Die Zuverlässigkeit bei der Überwachung des physikalischen Parameters signifikant erhöht. Sofern ein IC in dem IC-Gehäuse ausfällt, lassen sich ein kostenintensiver und aufwändiger Eingriff in eine bestehende Baugruppe reduzieren. Derartige Baugruppen sind vor allem in Kraftfahrzeugen verbaut, beispielsweise zur Detektion des Lenkwinkels oder zur Detektion der Position des Gaspedals.
In einer Weiterbildung werden der Versorgungsspannungskontakt des ersten ICs und der Versorgungsspannungskontakt des zweiten ICs gemeinsam mit einem ersten Gehäusekontakt des IC-Gehäuses verschaltet, sowie der Referenzkontakt des ersten ICs und der Referenzkontakt des zweiten ICs mit einem zweiten Gehäusekontakt des IC-Gehäuses verschaltet, oder in einer alternativen Ausführungsform wird der Versorgungsspannungskontakt des zweiten ICs mit einem vierten Gehäusekontakt des IC-Gehäuses verschaltet und/oder der Referenzkontakt des zweiten ICs mit einem fünften Gehäusekontakt des IC-Gehäuses verschaltet. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn jeweils die Gehäusekontakte des IC-Gehäuses jeweils mit einem Anschlusskontakt der Steuereinheit verschaltet werden.
In einer anderen Weiterbildung wird in dem ersten IC und in dem zweiten IC das Signal jeweils als ein pulsweitenmoduliertes Signal mittels eines offenen Drain Ausgangs erzeugt.
In einer Weiterbildung werden die beiden ICs in einer SENT gemäßen Konfiguration verschaltet. Insbesondere werden hierbei in einer ersten Ausführungsform in einem ersten Teil des SENT Protokolls Signale des ersten ICs an die Steuereinheit übertragen.
Es ist vorteilhaft, wenn die Überwachungseinheit und die Freigabeeinrichtung in das zweite IC monolithisch integriert sind. Alternativ sind dem IC-Gehäuse insgesamt drei Dies angeordnet, wobei das erste Die und das zweite Die immer einem Gehäuse angeordnet sind.
In einer Ausführungsform wird das Signal des ersten ICs durch das des Signal des zweiten ICs überschrieben, sofern das ersten Signal von dem zweiten Signal abweicht und außerhalb des Nutzbandes liegt und in einer ersten Alternative in einer PWM Periode der Steuereinheit ein Fehler signalisiert wird oder in einer zweiten Alternative eine PWM Periode wesentlich verkürzt wird und die Steuereinheit einen Fehler detektiert Vorteilhaft ist, wenn in beiden ICs Hallsensoren ausgebildet sind und in den beiden ICs die Signale jeweils in Abhängigkeit der Hallspannung erzeugt und an dem Signalkontakt des jeweiligen IC angelegt werden. Es sei angemerkt, dass die Signale beispielweise sogenannte Ortsinformationen enthalten. Die Ortsinformationen enthalten beispielsweise Winkelinformationen eines Gebers.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei werden gleichartige Teile mit identischen Bezeichnungen beschriftet. Die dargestellten Ausführungsformen sind stark schematisiert, d. h. die Abstände und die lateralen und die vertikalen Erstreckungen sind nicht maßstäblich und weisen, sofern nicht anders angegeben, auch keine ableitbaren geometrischen Relationen zueinander auf. Darin zeigt:
1 eine erste Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine zweite Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Abbildung der 1 zeigt eine Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem ersten IC C1 und einen zweiten IC C2, wobei die beiden ICs C1, C2 die gleichen monolithisch integrierten Schaltkreiskomponenten mit jeweils einem Sensor aufweisen – nicht dargestellt. Vorzugsweise sind die beiden Sensoren als Magnetfeldsensoren, insbesondere als Hallsensoren ausgebildet. Die beiden ICs C1, C2 sind in einem gemeinsamen IC-Gehäuse GEH1 integriert.
Das erste IC C1 weist einem für eine bidirektionale Datenübertragung ausgebildeten Signalkontakt S1 und das zweite IC C2 weist einen für eine bidirektionale Datenübertragung ausgebildeten Signalkontakt S2 auf. Das erste IC C1 weist einen Referenzkontakt GND1 und einen Versorgungsspannungskontakt VSUP1 auf. Das zweite IC C2 weist einen Referenzkontakt GND2 und einen Versorgungsspannungskontakt VSUP2 auf. Der jeweilige Referenzkontakt GND1 bzw. GND2 ist bei beiden ICs C1, C2 jeweils mittels eines steuerbaren Schalters T1, T2 mit dem Signalkontakt S1, S2 verschaltet. Mittels einer Ansteuerung an dem Steuereingang lässt sich der jeweilige Signalkontakt S1, S2 mit dem jeweiligen Referenzkontakt GND1 bzw. GND2 kurzschließen und hierdurch an den Signalkontakten S1, S2 sogenannte „open drain” pulsweiten-modulierte Signale erzeugen.
An dem jeweiligen Signalkontakt S1, S2 liegt das in Abhängigkeit der von dem jeweiligen Sensor erfassten physikalischen Größe erzeugte pulsweiten-modulierte Signal an.
Der Versorgungsspannungskontakt VSUP1 des ersten ICs C1 ist mit einem ersten Gehäusekontakt GK1 des IC-Gehäuses GEH1 verschaltet. Der Referenzkontakt GND1 des ersten ICs C1 ist mit einem zweiten Gehäusekontakt GK2 des IC-Gehäuses GEH1 verschaltet. Der Signalkontakt S1 des ersten ICs C1 und der Signalkontakt S2 des ersten ICs C2 sind mit einer Überwachungseinheit UW verschaltet. Ferner ist der Signalkontakt S1 des ersten ICs C1 und die Überwachungseinheit UW mit einer Freigabeeinheit FR verschaltet. Die Freigabeeinheit FR ist mit einem dritten Gehäusekontakt GK3 des IC-Gehäuses GEH1 verschaltet.
In einer ersten Alternative ist der Versorgungsspannungskontakt VSUP2 des zweiten ICs C2 mit einer Leitung ZV mit dem Versorgungsspannungskontakt VSUP1 des ersten ICs C1 verschaltet. In einer zweiten Alternative ist der Versorgungsspannungskontakt VSUP2 des zweiten ICs C2 mit einem vierten Gehäusekontakt GK4 verschaltet.
In einer ersten Alternative ist der Referenzkontakt GND2 des zweiten ICs C2 mit einer Leitung ZG mit dem Referenzkontakt VSUP1 des zweiten ICs C1 verschaltet. In einer zweiten Alternative ist der Referenzkontakt GND2 des zweiten ICs C2 mit einem fünften Gehäusekontakt GK5 verschaltet.
Der erste Gehäusekontakt GK1 ist mit einem ersten Anschluss AN1 einer Steuereinheit ECU und der zweite Gehäusekontakt GK2 ist mit einem zweiten Anschluss AN2 der Steuereinheit ECU verschaltet.
Der dritte Gehäusekontakt GK3 ist mit einem dritten Anschluss AN3 der Steuereinheit ECU und der vierte Gehäusekontakt GK4 ist mit einem vierten Anschluss AN4 einer Steuereinheit ECU und der fünfte Gehäusekontakt GK5 ist mit einem fünften Anschluss AN5 einer Steuereinheit ECU verschaltet.
Die Überwachungseinheit UW und die Freigabeeinheit FR sind in dem IC-Gehäuse gemeinsam mit dem ersten IC C1 und dem zweiten IC C2 angeordnet.
Sofern die physikalische Repräsentation des Signals des ersten ICs C1 mit der physikalischen Repräsentation des Signals des zweiten ICs C2 übereinstimmt und in einem Nutzband liegt wird mittels der Freigabeeinheit FR das Signal SIG1 des ersten ICs C1 an den dritten Gehäusekontakt GK3 angelegt. Weisen die beiden Signale eine größere Abweichung auf, sodass wenigstens eines der Signale nicht mehr im Nutzband liegt, wird mittels der Freigabeeinheit FR ein Fehlersignal an den dritten Gehäusekontakt GK3 angelegt.
In der 2 ist eine zweite Ausführungsform dargestellt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der Ausführungsform, dargestellt in der 1, erläutert. Vorliegend sind die Überwachungseinheit UW und die Freigabeeinheit monolithisch mit dem zweiten IC C2 integriert.
Das Signal SIG1 des ersten ICs C1 wird nunmehr intern in dem zweiten IC C2 mit dem eigenen Signal Sig2 des zweiten ICs C2 in dem zweiten IC C2 verglichen und bei einem positiven Ergebnis des Vergleich das Signal Sig1 des ersten ICs C1 an den Gehäusekontakt A1 angelegt werden

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Messwertaufnehmern, mit einem ersten IC (C1) und einem zweiten IC (C2), wobei die beiden ICs (C1, C2) die gleichen monolithisch integrierten Schaltkreiskomponenten mit jeweils einem Sensor und einem für eine bidirektionale Datenübertragung ausgebildeten Signalkontakt (S1, S2) und einem Referenzkontakt (GND) und einem Versorgungsspannungskontakt (VSUP) aufweisen und der Referenzkontakt (GND) auf beiden ICs (C1, C2) jeweils mittels eines steuerbaren Schalters (T1, T2) mit dem Signalkontakt (S1, S2) verbunden oder getrennt wird, und an den Signalkontakt (S1, S2) jeweils ein in Abhängigkeit einer von dem jeweiligen Sensor erfassten physikalischen Größe erzeugtes Signal angelegt wird und die beiden ICs (C1, C2) zusammen mit einer Überwachungseinheit (UW) und einer Freigabeeinheit (FR) in einem gemeinsamen IC-Gehäuse (GEH1) integriert werden, oder die Überwachungseinheit (UW) und die Freigabeeinheit (FR) in einem eigenen IC-Gehäuse ausgebildet werden, und der Versorgungsspannungskontakt (VSUP1) des ersten ICs (C1) und der Versorgungsspannungskontakt (VSUP2) des zweiten ICs (C2) mit der Steuereinheit (ECU) verschaltet wird, und der Referenzkontakt (GND1) des ersten ICs (C1) und der Referenzkontakt (GND2) des zweiten ICs (C2) mit der Steuereinheit (ECU) verschaltet wird, und das Signal des ersten ICs (C1) mit dem Signal des zweiten ICs (C2) mittels der Überwachungseinheit (UW) verglichen wird und anschließend das Ergebnis des Vergleichs an die Freigabeeinheit (FR) übermittelt wird und das Signal des ersten IC (C1) mittels der Freigabeeinheit (FR) an die Steuereinheit (ECU) gesendet wird, sofern die beiden Signale in einem vorgegebenen Nutzband liegen.
Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsspannungskontakt (VSUP1) des ersten ICs (C1) und der Versorgungsspannungskontakt (VSUP2) des zweiten ICs (C2) gemeinsam mit einem ersten Gehäusekontakt (GK1) des IC-Gehäuses (GEH1) verschaltet werden, und der Referenzkontakt (GND1) des ersten ICs (C1) und der Referenzkontakt (GND2) des zweiten ICs (C2) mit einem zweiten Gehäusekontakt (GK2) des IC-Gehäuses (GEH1) verschaltet werden, oder der Versorgungsspannungskontakt (VSUP2) des zweiten ICs (C2) mit einem vierten Gehäusekontakt (GK4) des IC-Gehäuses (GEH1) verschaltet wird, und/oder der Referenzkontakt (GND2) des zweiten ICs (C2) mit einem fünften Gehäusekontakt (GK5) des IC-Gehäuses (GEH1) verschaltet wird, und die Gehäusekontakte (GK1, GK2, GK3, GK4, GK5) jeweils mit einem Anschlusskontakt (AN1, AN2, AN3, AN4, AN5) verschaltet werden.
Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten IC (C1) und in dem zweiten IC (C2) das Signal jeweils als ein pulsweitenmoduliertes Signal mittels eines offenen Drain Ausgangs erzeugt wird.
Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste IC (C1) gegenüber dem zweiten IC (C2) bevorrechtigt wird.
Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ICs (C1, C2) in einer SENT Konfiguration verschaltet werden.
Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden ICs (C1, C2) Hallsensoren ausgebildet sind und in den jeweiligen ICs (C1, C2) die Signale in Abhängigkeit der Hallspannung erzeugt werden.
Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (UW) und die Freigabeeinheit (FR) in das zweite IC (C2) monolithisch integriert sind.
Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des ersten ICs (C1) durch das Signal des zweiten ICs überschrieben wird, sofern das erste Signal von dem zweiten Signal abweicht und außerhalb des Nutzbandes liegt.