DE102014113456B4

DE102014113456B4 - Sensorvorrichtung und sensoranordnung

Info

Publication number: DE102014113456B4
Application number: DE102014113456.7A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2034-09-19
Also published as: KR101828652B1; DE102014113456A1; CN205232222U; US20160087672A1; US9647716B2; KR20160033642A; JP3201242U

Abstract

Integrierte Sensorvorrichtung, die Folgendes umfasst:
ein Abtastelement; und
eine Kommunikationsschnittstelle, um mit einer externen Steuervorrichtung mittels eines drahtgebundenen Übertragungsschemas zu kommunizieren, wobei die Kommunikationsschnittstelle eine Empfängerschaltung zum Aufnehmen eines Signals aus einer externen Vorrichtung, das eine Anforderung zum Ändern eines Übertragungsmodus angibt, und eine Senderschaltung zum Ändern des Übertragungsmodus auf Basis des aufgenommenen Signals umfasst.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Ausführungsformen beziehen sich auf eine integrierte Sensorvorrichtung, eine Steuereinheit und ein Verfahren.
HINTERGRUND
In vielen technischen Gebieten sind aus unterschiedlichen Gründen physikalische, chemische und andere Größen zu detektieren oder zu überwachen. Zum Detektieren dieser Größen werden möglicherweise Sensoren verwendet. Eine Position, an der diese Größen detektiert werden, unterscheidet sich häufig von einer Position, an der die entsprechenden Daten gesammelt, vorverarbeitet oder verarbeitet werden. Als Folge werden sensorbezogene Daten von einem Sensor zu einer Einheit übertragen, wo die Daten wenigstens gesammelt werden.
Während in vielen technischen Gebieten und Anwendungen sensorbezogene Daten möglicherweise vom Sensor zur anderen Einheit unter Verwendung von hochentwickelten Übertragungsschemata übertragen werden, gibt es eine Tendenz, die zum Übertragen dieser Daten verwendete Infrastruktur zu vereinfachen. Bei wenigstens einigen dieser Gebiete und Anwendungen liegen möglicherweise relativ raue Betriebsbedingungen vor, die zum Beispiel Störungen in den Übertragungen der Sensoren bewirken. Allerdings ist auch unter diesen schwierigeren Betriebsbedingungen die Verfügbarkeit der bezogenen Daten möglicherweise wichtig oder sogar entscheidend für den Betrieb einer Maschine oder eines Systems.
Während hochentwickelte Übertragungsschemata einschließlich ihrer Infrastrukturen möglicherweise in der Lage sind, einen Sensor sogar unter härteren Betriebsbedingungen zu betreiben, gibt es eine Tendenz, eine Umsetzung der zum Übertragen von sensorbezogenen Daten von den Sensoren zu einer Steuereinheit oder Ähnlichem benötigten Infrastruktur zu vereinfachen. Zum Beispiel sind die Verfügbarkeit von Abschirmung, verfügbarer Platz, Rechenleistung, Energieaufnahme und andere Randbedingungen möglicherweise eingeschränkt. Dennoch sind ein robuster Betrieb solch eines Systems, eine einfache Umsetzung oder Architektur und ein robustes Protokoll zur Datenübertragung möglicherweise wünschenswert. Gleichzeitig ist der Wunsch vorhanden, eine Bandbreite oder einen verfügbaren Durchsatz von Daten über die resultierende Infrastruktur zu erhöhen, um zur Bereitstellung einer großen Menge sensorbezogener Daten für die andere Einheit und/oder zum Verkoppeln von so vielen Sensoren wie möglich mit der anderen Einheit fähig zu sein.
Zum Beispiel ist es auf dem Gebiet von Architekturen für hohe Datenvolumina und bei kostengünstigen Umsetzungen möglicherweise wichtiger als auf anderen Technikgebieten, eine Lösung für diese Herausforderung zu finden. Zum Beispiel sind sensorbezogene Anwendungen in motorisierten oder nicht motorisierten Fahrzeugen möglicherweise einer großen Vielfalt schwieriger Betriebsbedingungen und einer großen Anzahl von Verzerrungen unterschiedlicher Art ausgesetzt. Verzerrungen rühren zum Beispiel von zum Betrieb von Systemen des Fahrzeugs verwendeten elektrischen Impulsen her, die sich möglicherweise kapazitiv oder induktiv in eine Übertragungsverknüpfung einkoppeln, die zur Übertragung von Daten von einem solchen Sensor zu einer anderen Einheit verwendet wird. Die Situation wird möglicherweise durch Umgebungsbedingungen weiter verschärft, die möglicherweise zu einer Signalverschlechterung führen, zum Beispiel aufgrund von großen Schwankungen der Temperatur oder einer Beeinflussung durch Wasser. Weiterhin ist eine solche Infrastruktur möglicherweise mechanischer Beanspruchung ausgesetzt, einschließlich zum Beispiel Stößen und Vibrationen.
Obwohl diese Beeinflussungen möglicherweise im Fall von elektrischen Systemen und Signalübertragungsschemata signifikanter als bei anderen Übertragungsschemata sind, treten ähnliche Herausforderungen nicht nur auf, wenn elektrische Signale verwendet werden, sondern auch bei Verwendung von magnetischen Signalen, optischen Signalen oder anderen Signalen zur Übertragung oder zum Austausch von Daten. Außerdem existieren möglicherweise auch auf anderen Technikgebieten vergleichbare Situationen, einschließlich bei Architekturen für nicht hohe Datenvolumina und/oder bei nicht kostengünstigen Anwendungen.
Das Dokument „SIMOSP: A Simple Mode Switch Protocol for Wireless Sensor Networks - Technical Report TR10_09“ von C.V. Ngo et al. bezieht sich auf ein Protokoll für kabellose Sensornetzwerke zum Schalten zwischen verschiedenen Betriebsmodi. Das Lehrbuch „Low-Power Wireless Sensor Networks - Protocols, Services and Applications“ von J. Suhonen et al. stellt eine Einführung in die Technologie der kabellosen Sensornetzwerke dar. Das Lehrbuch „Wireless Sensor Networks and Ecological Monitoring“ von S.C. Mukhopadhyay et al. enthält Veröffentlichungen von Experten aus dem technischen Gebiet der kabellosen Sensornetzwerke. Die Veröffentlichung „Proactive Reconfiguration of Wireless Sensor Networks“ von M. Steine et al. beschreibt im Zusammenhang mit kabellosen Sensornetzwerken ein Verfahren, bei dem basierend auf Informationen während des Designs eines solchen Systems eine proaktive Rekonfiguration während des Betriebs möglich ist.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Demzufolge besteht Bedarf, einen Kompromiss zwischen einer Robustheit eines Systems, das einen Sensor umfasst, der Vereinfachung einer solchen Umsetzung oder Architektur, seiner Energieaufnahme und einer Bandbreite der Infrastruktur sogar unter ungünstigen Betriebsbedingungen zu verbessern.
Dieser Bedarf wird möglicherweise durch eine integrierte Sensorvorrichtung, eine Steuereinheit und ein Verfahren nach einem der unabhängigen Ansprüche befriedigt.
Eine integrierte Sensorvorrichtung umfasst ein Abtastelement und eine Kommunikationsschnittstelle, um mit einer externen Steuervorrichtung zu kommunizieren. Die Kommunikationsschnittstelle umfasst eine Empfängerschaltung, um aus der externen Vorrichtung ein Signal aufzunehmen, das eine Anforderung zum Ändern eines Übertragungsmodus angibt, und eine Senderschaltung, um den Übertragungsmodus auf Basis des aufgenommenen Signals zu ändern.
Möglicherweise ist es möglich, den vorher erwähnten Kompromiss zwischen der Betriebsrobustheit sogar unter ungünstigen Bedingungen, einer einfachen Umsetzung oder Architektur, der Energieaufnahme und der verfügbaren Bandbreite zu verbessern, indem es einer externen Steuervorrichtung gestattet wird, den Übertragungsmodus der integrierten Sensorvorrichtung zu ändern.
Optional ist die Senderschaltung in einer integrierten Sensorvorrichtung möglicherweise dazu ausgelegt, ein Signal in einem von mehreren Übertragungsmodi zu übertragen, wobei die mehreren Übertragungsmodi einen Standardübertragungsmodus und wenigstens einen weiteren Übertragungsmodus umfassen, der im Vergleich zum Standardübertragungsmodus die Übertragung des Signals mit einer größeren Robustheit gegenüber Verzerrungen gestattet. Optional ist die Senderschaltung in einer integrierten Sensorvorrichtung möglicherweise dazu ausgelegt, nach wenigstens einem von Folgenden in einem vorbestimmten Übertragungsmodus zu übertragen: einem Hochlaufen der integrierten Sensorvorrichtung, einer Initialisierung der integrierten Sensorvorrichtung oder beim Fehlen eines Signals, das eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus, der sich vom Übertragungsmodus unterscheidet, angibt. Möglicherweise wird es durch irgendeine dieser Maßnahmen möglich, die Robustheit gegenüber Verzerrungen zu verbessern oder einen Datendurchsatz durch Schalten vom vorbestimmten Übertragungsmodus in wenigstens einen weiteren Übertragungsmodus bzw. den Standardübertragungsmodus zu verbessern.
Zusätzlich oder alternativ umfasst in einer integrierten Sensorvorrichtung der wenigstens eine weitere Übertragungsmodus, verglichen mit dem Standardübertragungsmodus, wenigstens eines von Folgenden: eine reduzierte Übertragungsgeschwindigkeit eines zu übertragenden Signals, eine größere Amplitude des zu übertragenden Signals, das Verwenden eines Fehlerdetektions-Codes, der eine Fehlerdetektion gestattet, das Verwenden eines Fehlerdetektions-Codes, der eine verbesserte Fehlerdetektion gestattet, und das Wiederholen einer Meldung, die einen durch das Abtastelement detektierten Wert einer Größe umfasst. Durch Umsetzen einer oder mehrerer dieser Maßnahmen ist es möglicherweise möglich, eine zum Übertragen einer spezifischen Information verwendete Energiemenge zu erhöhen. Als Folge ist eine Empfängerschaltung möglicherweise in der Lage, sogar unter ungünstigen Betriebsbedingungen das Signal zuverlässiger zu detektieren, das den durch das Abtastelement detektierten Wert der Größe umfasst. Zum Beispiel bringt das Verwenden eines Fehlerdetektions-Codes möglicherweise zusätzliche Redundanz ein, so dass eine zum Übertragen des Wertes der Größe verwendete Gesamtenergie erhöht wird und die Wahrscheinlichkeit von nicht detektierten Fehlern signifikant reduziert wird. Gleichermaßen erhöht möglicherweise auch das Reduzieren der Übertragungsgeschwindigkeit, das Verwenden einer höheren Amplitude und/oder das Wiederholen der Meldung die zum Übertragen des Wertes der Größe verwendete Energie.
Zusätzlich oder alternativ umfassen in einer integrierten Sensorvorrichtung die mehreren Übertragungsmodi möglicherweise mehrere weitere Übertragungsmodi. Dies gestattet es der externen Steuervorrichtung möglicherweise, die integrierte Sensorvorrichtung vom Standardübertragungsmodus in einen der wenigstens zwei anderen weiteren Übertragungsmodi zu schalten, die im Vergleich zum Standardübertragungsmodus eine größere Robustheit gegenüber Verzerrungen bereitstellen. Zum Beispiel wählt die externe Steuereinheit, abhängig von der Art der Verzerrung, möglicherweise den vielversprechendsten weiteren Übertragungsmodus von den mehreren Übertragungsmodi aus. Möglicherweise bieten die mehreren Übertragungsmodi die Möglichkeit, unterschiedlichen Arten von Verzerrungen entgegen zu wirken, und/oder stellen die Chance zum Übertragen eines Signals bereit, das den vom Abtastelement detektierten Wert der Größe, abhängig von den vorliegenden Verzerrungen, zuverlässiger anzeigt. Die mehreren weiteren Übertragungsmodi umfassen möglicherweise zusätzlich oder alternativ weitere Übertragungsmodi, die im Vergleich zu einem oder mehreren der weiteren Übertragungsmodi eine robustere Übertragung bieten. Daher ist es möglicherweise möglich, eine Hierarchie von Übertragungsmodi umzusetzen, die in dem Fall verwendet werden kann, dass sich die Anzahl der Verzerrungen oder die Stärke der Verzerrungen erhöht.
Zusätzlich oder alternativ ist die integrierte Sensorvorrichtung möglicherweise dazu ausgelegt, mit einer Energieversorgung verkoppelt zu werden, wobei die integrierte Sensorvorrichtung möglicherweise zu wenigstens einem von Folgenden ausgelegt ist: dem Erhöhen einer Amplitude des übertragenen Signals als Reaktion auf eine höhere, von der Leistungsversorgung bereitgestellte elektrische Leistung und dem Verbessern des Versorgungsspannungsdurchgriffs (PSRR, Power Supply Rejection Ratio) des integrierten Sensors als Reaktion auf eine höhere, von der Leistungsversorgung bereitgestellte elektrische Leistung.
Zusätzlich oder alternativ ist die integrierte Sensorvorrichtung möglicherweise dazu ausgelegt, wahrzunehmen, dass die Versorgung von der ECU erhöht worden ist, und dies als eine Angabe für den Wechsel in eine zuverlässigere Protokolloption zu werten, um die Daten mit mehr Energie, Redundanz oder Zeit pro Information von der integrierten Sensorvorrichtung zur externen Vorrichtung zu übertragen und somit in einer verzerrten Umgebung zuverlässiger zu arbeiten.
Zusätzlich oder alternativ ist das Abtastelement in einer integrierten Sensorvorrichtung möglicherweise dazu ausgelegt, einen Wert der Größe zu detektieren, wobei das Abtastelement möglicherweise mit der Kommunikationsschnittstelle verkoppelt ist und wobei die Kommunikationsschnittstelle möglicherweise dazu ausgelegt ist, ein Signal zu übertragen, das den detektierten Wert der Größe angibt. Optional umfasst die integrierte Sensorvorrichtung möglicherweise weiterhin eine Verarbeitungsschaltung, die zwischen dem Abtastelement und der Kommunikationsschnittstelle verkoppelt ist, wobei die Verarbeitungsschaltung möglicherweise dazu ausgelegt ist, den detektierten Wert der Größe zu verarbeiten und der Kommunikationsschnittstelle den verarbeiteten Wert der Größe bereitzustellen, und wobei die Kommunikationsschnittstelle möglicherweise dazu ausgelegt ist, das Signal, das den verarbeiteten Wert angibt, zu übertragen. Zum Beispiel ist die integrierte Sensorvorrichtung daher möglicherweise in der Lage, Kalibrierdaten auf ein vom Abtastelement bereitgestelltes Sensorsignal anzuwenden. Allerdings werden möglicherweise auch komplexere Signalverarbeitungsalgorithmen und/oder -manipulationen angewandt, zum Beispiel auf Basis einer Nachschlagetabelle oder anderer Datenverarbeitungsalgorithmen.
Zusätzlich oder alternativ umfasst eine integrierte Sensorvorrichtung möglicherweise eine Überwachungsschaltung, um eine Qualität des aufgenommenen Signals zu überwachen und den Übertragungsmodus in einen Übertragungsmodus zu ändern, der das Übertragen eines Signals mit einer größeren Robustheit gegenüber Verzerrungen gestattet, wenn die Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals angibt. Eine integrierte Sensorvorrichtung gestattet daher möglicherweise weiterhin, die Qualität der aufgenommenen Signale selbst zu überwachen und Maßnahmen durchzuführen, falls eine Verschlechterung der aufgenommenen Signale beobachtet wird. Dies verbessert möglicherweise ebenfalls die Robustheit des Betriebs unter ungünstigen Betriebsbedingungen, ohne den Einfluss einer externen Steuereinheit. Die aufgenommenen Signale umfassen zum Beispiel möglicherweise Signale, die eine Anforderung an die integrierte Sensorvorrichtung, Statusmeldungen und Anforderungen an andere Vorrichtungen oder Ähnliches angeben. Zum Beispiel ist die Überwachungsschaltung in einer integrierten Sensorvorrichtung möglicherweise dazu ausgelegt, die Qualität des aufgenommenen Signals auf Basis einer statistischen Analyse zu überwachen.
Zusätzlich oder alternativ ist die Überwachungsschaltung in einer integrierten Sensorvorrichtung möglicherweise dazu ausgelegt, eine Angabe einer elektrischen Verzerrung elektrisch zu detektieren. Zum Beispiel ist die Überwachungsschaltung möglicherweise dazu ausgelegt, eine erhöhte Versorgungsspannungswelligkeit zu detektieren. Die Senderschaltung ist möglicherweise dazu ausgelegt, in diesem Fall den Übertragungsmodus in einen mehr Übertragungsmodus auf Basis eines zuverlässigeren Protokolls zu ändern. Zum Beispiel ist die Senderschaltung möglicherweise dazu ausgelegt, in einen Übertragungsmodus zu ändern, der wenigstens eines von beiden, eine reduzierte Geschwindigkeit oder erhöhte Signalpegel, umfasst. Als Folge ist die integrierte Sensorvorrichtung möglicherweise fähig, Problemen der Elektrizitätsversorgung entgegen zu wirken.
Zusätzlich oder alternativ ist die Kommunikationsschnittstelle in einer integrierten Sensorvorrichtung möglicherweise dazu ausgelegt, ein Signal asynchron zu übertragen. Bei Verwendung eines asynchronen Übertragungsprotokolls wird eine Umsetzung der integrierten Sensorvorrichtung in einem größeren System möglicherweise vereinfacht, indem vermieden wird, ein gemeinsames Taktsignal bereitzustellen, das zum Übertragen eines zu übertragenden Signals verwendet wird.
Zusätzlich oder alternativ ist die Kommunikationsschnittstelle in einer integrierten Sensorvorrichtung möglicherweise dazu ausgelegt, unter Verwendung wenigstens eines der Folgenden zu übertragen: eines Pulsweitenmodulationsschemas, eines Amplitudenmodulationsschemas, eines Übertragungsschemas auf Basis von Modulation eines Strompegels eines zu übertragenden Signals und eines Übertragungsschemas auf Basis von Modulation eines Spannungspegels eines zu übertragenden Signals. Zusätzlich oder alternativ ist die Kommunikationsschnittstelle in einer integrierten Sensorvorrichtung möglicherweise dazu ausgelegt, wenigstens eines der Folgenden zu verwenden: ein PSIx- (Peripheral Sensor Interface, Version x) Kommunikationsprotokoll, ein SPC- (Short PWM Code; PWM = Pulsweitenmodulation) Kommunikationsprotokoll, ein SENT- (Single Edge Nibble Transmission) Kommunikationsprotokoll, ein LIN- (Local Interconnect Network) Kommunikationsprotokoll oder ein DSIx- (Digital Serial Interface, Version x) Kommunikationsprotokoll. In jedem dieser Fälle ist x möglicherweise eine ganze Zahl oder eine andere Versionsangabe.
Eine Steuereinheit umfasst eine Empfängerschaltung zur Aufnahme eines Signals, das einen von einer Sensorvorrichtung abgetasteten Wert angibt, eine Überwachungsschaltung zum Überwachen einer Qualität des aufgenommenen Signals und eine Senderschaltung zum Übertragen eines Signals, das eine Anforderung zum Ändern eines Übertragungsmodus angibt, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals wenigstens eines von Folgenden angibt: eine Verschlechterung des aufgenommenen Signals, eine Verbesserung der Qualität des aufgenommenen Signals oder eine gleichbleibende Qualität des aufgenommenen Signals.
Bei Verwendung einer solchen Steuereinheit ist es möglicherweise möglich, den vorher erwähnten Kompromiss zwischen der Betriebsrobustheit, einer einfachen Umsetzung oder Architektur, der Energieaufnahme und der verfügbaren Bandbreite zu verbessern, indem es der Steuereinheit gestattet wird, den Übertragungsmodus einer Sensorvorrichtung zu ändern.
Optional ist in einer Steuereinheit die Überwachungsschaltung möglicherweise dazu ausgelegt, die Qualität des aufgenommenen Signals auf Basis einer statistischen Analyse zu überwachen. Dies gestattet es der Steuereinheit möglicherweise, eine langfristige Verschlechterung zu detektieren und nur kurzzeitige Störungen zu ignorieren, die möglicherweise isoliert auftreten. Indem solche isolierten Beispiele von Störungen ignoriert werden, ist es möglicherweise möglich, einen Gesamtdurchsatz zu erhöhen und den Betrieb der Sensorvorrichtungen mit einer höheren Frequenz zu gestatten.
Zusätzlich oder alternativ ist die Überwachungsschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise dazu ausgelegt, die Qualität des aufgenommenen Signals auf Basis wenigstens eines von Folgenden zu überwachen: einer Verifikation eines Fehlerdetektions-Codes, des Überwachens einer zeitlichen Schwankung des aufgenommenen Signals, des Überwachens eines im aufgenommenen Signal umfassten Meldungszählers oder des Detektierens einer fehlenden Nachricht oder eines Teils davon. Die Überwachungsschaltung verwendet daher möglicherweise eine oder mehrere aus einer großen Vielfalt von Techniken, um Verschlechterung des aufgenommenen Signals zu detektieren.
Zusätzlich oder alternativ ist die Senderschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise dazu ausgelegt, das Signal zu übertragen, das die Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus der Sensorvorrichtung angibt, um das Signal mit einer größeren Robustheit gegenüber Verzerrungen im Vergleich zu einem Standardübertragungsmodus nach wenigstens einem von Folgenden zu übertragen: einem Hochlaufen der Sensorvorrichtung, einer Initialisierung der Sensorvorrichtung oder beim Fehlen eines Signals, das die Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus angibt. Optional gestattet der durch das Signal angegebene Übertragungsmodus in einer Steuereinheit, im Vergleich zum Standardübertragungsmodus der Sensorvorrichtung, möglicherweise wenigstens eines von Folgenden: das Übertragen eines Signals mit einer reduzierten Übertragungsgeschwindigkeit des Signals, das Übertragen eines Signals mit einer größeren Amplitude des Signals, das Übertragen eines Signals unter Verwendung eines Fehlerdetektions-Codes, der eine Fehlerdetektion gestattet, das Übertragen eines Signals unter Verwendung eines Fehlerdetektions-Codes, der eine verbesserte Fehlerdetektion gestattet oder das Übertragen eines Signals, das das Wiederholen einer Meldung umfasst, die einen von der Sensorvorrichtung detektierten Wert einer Größe umfasst. Die Steuereinheit bewirkt daher möglicherweise, dass die Sensorvorrichtung in einen Übertragungsmodus schaltet, der eine höhere Energie pro übertragener Information hat. Zum Beispiel wird möglicherweise bei Verwendung eines Fehlerdetektions-Codes oder eines verbesserten Fehlerdetektions-Codes (zusätzliche) Redundanz eingebracht, so dass mehr Energie pro Information übertragen wird.
Gleichermaßen wird durch Reduzieren der Übertragungsgeschwindigkeit, durch Verwenden einer größeren Amplitude oder Wiederholen einer Meldung die übertragene Energiemenge möglicherweise erhöht, was es der Steuereinheit gestattet, die Informationen sogar unter ungünstigen Betriebsbedingungen leichter zu detektieren.
Zusätzlich oder alternativ ist die Senderschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise dazu ausgelegt, das Signal zu übertragen, das die Anforderung zum Ändern in einen Übertragungsmodus der Sensorvorrichtung von mehreren Übertragungsmodi der Sensorvorrichtung angibt, wobei die mehreren Übertragungsmodi möglicherweise den Standardübertragungsmodus und mehrere weitere Übertragungsmodi umfassen. Dies gestattet es möglicherweise der Steuereinheit, zwischen wenigstens zwei weiteren Übertragungsmodi zu wählen, die im Vergleich zum Standardübertragungsmodus eine größere Robustheit gegenüber Verzerrungen bieten, zum Beispiel abhängig von der Art der von der Überwachungsschaltung detektierten Verzerrungen. Die Steuereinheit wendet daher möglicherweise selektive Maßnahmen an, um den Einflüssen von durch die Überwachungsschaltung überwachten Verzerrungen entgegen zu wirken. Wie oben umrissen wird, ist es möglicherweise auch möglich, eine Hierarchie von Übertragungsmodi umzusetzen, um unterschiedlichen Verzerrungsgraden entgegen zu wirken.
Zusätzlich oder alternativ ist die Senderschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise dazu ausgelegt, das Signal zu übertragen, das eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus in einen Übertragungsmodus mit einer größeren Robustheit gegenüber Verzerrungen angibt, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung des aufgenommenen Signals angibt. Zusätzlich oder alternativ ist die Senderschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise dazu ausgelegt, das Signal zu übertragen, das eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus in einen Übertragungsmodus mit einer geringeren Robustheit gegenüber Verzerrungen angibt, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals wenigstens eines von Folgenden angibt: eine Verbesserung der Qualität des aufgenommenen Signals oder eine gleichbleibende Qualität des aufgenommenen Signals. Die erste Option gestattet es möglicherweise, einer sich in Hinsicht auf die Verzerrungen verschlechternden Situation entgegen zu wirken, während die zweite Option möglicherweise das Erhöhen eines Datendurchsatzes gestattet, wenn die Situation gestattet, die Vorsichtsmaßnahmen gegenüber Verzerrungen zu lockern.
Zusätzlich oder alternativ ist die Senderschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise dazu ausgelegt, das Signal zu übertragen, das die Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus der Sensorvorrichtung angibt, um das Übertragen des Signals mit einer im Vergleich zum aktiven Übertragungsmodus geringeren Robustheit gegenüber Verzerrungen zu gestatten, wenn die überwachte Qualität des Signals wenigstens eines von Folgenden angibt: eine Verbesserung der Qualität des aufgenommenen Signals oder eine gleichbleibende Qualität des aufgenommenen Signals. Dies gestattet es der Steuereinheit möglicherweise, die Sensorvorrichtung zurück in einen Übertragungsmodus mit einer geringeren Robustheit gegenüber Verzerrungen zu schalten. Dies gestattet es möglicherweise, einen Kompromiss zwischen einer höheren Übertragungsgeschwindigkeit und einer geringeren Energieaufnahme zu verbessern. Wenn daher die Anzahl der Verzerrungen oder das Ausmaß der Verzerrungen es möglicherweise gestattet, in einen Übertragungsmodus mit einer geringeren Robustheit gegenüber Verzerrungen zu schalten, bewirkt die Steuereinheit möglicherweise, dass die Sensorvorrichtung das tut. Zum Beispiel verifiziert die Steuereinheit möglicherweise durch Zurückschalten sogar bei einer gleichbleibenden Qualität des aufgenommenen Signals, ob der vorliegende Übertragungsmodus immer noch geeignet ist.
Zusätzlich oder alternativ umfasst die Empfängerschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise einen Eingangsfilter, der eine Filtercharakteristik umfasst, die auf einer veränderbaren Eckfrequenz basiert. Die Empfängerschaltung ist möglicherweise dazu ausgelegt, die Eckfrequenz zu verringern, wenn das Signal eine Anforderung zum Ändern in einen Übertragungsmodus angibt, der gestattet, ein Signal mit einer reduzierten Übertragungsgeschwindigkeit zu übertragen. Dies gestattet es möglicherweise, Störungen mit einer höheren Frequenz einfacher heraus zu filtern.
Zusätzlich oder alternativ umfasst die Empfängerschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise einen Störspitzenfilter, der eine Filtercharakteristik umfasst, die auf einer veränderbaren Maximalzeit basiert, wobei die Empfängerschaltung möglicherweise dazu ausgelegt ist, die Maximalzeit zu erhöhen, wenn das Signal eine Anforderung zum Ändern in einen Übertragungsmodus angibt, der gestattet, ein Signal mit einer reduzierten Übertragungsgeschwindigkeit zu übertragen. Durch Umsetzen eines Störspitzenfilters mit einer veränderbaren Maximalzeit und durch Erhöhen der Maximalzeit als Reaktion auf das Signal, das das Ändern in einen Übertragungsmodus mit einer reduzierten Übertragungsgeschwindigkeit anfordert, ist es möglicherweise möglich, eine große Anzahl von störspitzenähnlichen Störungen heraus zu filtern.
Zusätzlich oder alternativ ist eine Steuereinheit möglicherweise dazu ausgelegt, der Sensorvorrichtung elektrische Leistung bereitzustellen und die der Sensorvorrichtung bereitgestellte elektrische Leistung zu erhöhen, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals angibt. Mit anderen Worten: Die Steuereinheit stellt möglicherweise nicht nur ein Signal für die Sensorvorrichtung bereit, das eine Änderung des Übertragungsmodus angibt, sondern sie unterstützt die Sensorvorrichtung möglicherweise auch durch Bereitstellen von mehr elektrischer Leistung, zum Beispiel in Form einer erhöhten Versorgungsspannung und/oder eines erhöhten Versorgungsstroms, um die Robustheit gegenüber Verzerrungen zu verbessern.
Zusätzlich oder alternativ ist die Empfängerschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise dazu ausgelegt, Signale von mehreren Sensorvorrichtungen aufzunehmen, wobei die Überwachungsschaltung möglicherweise dazu ausgelegt ist, die Qualität der mehreren aufgenommenen Signale zu überwachen und wobei die Senderschaltung möglicherweise dazu ausgelegt ist, das Signal, das die Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus angibt, an wenigstens eines von Folgenden zu übertragen: an eine der Sensorvorrichtungen der mehreren Sensorvorrichtungen, an eine Gruppe von Sensorvorrichtungen, die wenigstens zwei unterschiedliche Sensorvorrichtungen der mehreren Sensorvorrichtungen umfasst, oder an alle Sensorvorrichtungen der mehreren Sensorvorrichtungen. Abhängig von der Umsetzung und den vorliegenden Störungen ändert die Steuereinheit möglicherweise den Übertragungsmodus einer einzelnen Sensorvorrichtung, einer Gruppe von Sensorvorrichtungen oder sogar von allen Sensorvorrichtungen zeitgleich.
Zusätzlich oder alternativ ist die Empfängerschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise dazu ausgelegt, ein Signal asynchron zu aufzunehmen. Dies gestattet möglicherweise eine einfachere Umsetzung einer Architektur, die die Steuereinheit umfasst, weil die Steuereinheit möglicherweise nicht die Zeitbasis in Form eines Taktsignals für das Übertragen von Daten von der Sensorvorrichtung zur Steuereinheit bereitstellen muss.
Zusätzlich oder alternativ ist die Empfängerschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise dazu ausgelegt, das Signal unter Verwendung wenigstens eines der Folgenden aufzunehmen: eines Pulsweitenmodulationsschemas, eines Amplitudenmodulationsschemas, eines Übertragungsschemas auf Basis von Modulation eines Strompegels des aufgenommenen Signals und eines Übertragungsschemas auf Basis von Modulation eines Spannungspegels des aufgenommenen Signals. Zusätzlich oder alternativ ist die Empfängerschaltung in einer Steuereinheit möglicherweise dazu ausgelegt, wenigstens eines der Folgenden zu verwenden: ein PSIx-Kommunikationsprotokoll, ein SPC-Kommunikationsprotokoll, ein SENT-Kommunikationsprotokoll, ein LIN-Kommunikationsprotokoll oder ein DSIx-Kommunikationsprotokoll. Hier ist x möglicherweise wiederum eine ganze Zahl oder eine andere Versionsangabe, wie vorher erwähnt.
Eine Steuereinheit gemäß einem zusätzlichen oder alternativen Beispiel umfasst eine Empfängerschaltung, um ein Signal aufzunehmen, das einen Wert einer Größe aus einer Sensorvorrichtung angibt, und eine Überwachungsschaltung, um eine Qualität des aufgenommenen Signals zu überwachen, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, für die Sensorvorrichtung elektrische Leistung bereitzustellen und die elektrische Leistung zu erhöhen, zum Beispiel in Form einer erhöhten Versorgungsspannung und/oder eines erhöhten Versorgungsstroms, die für die Sensorvorrichtung bereitgestellt werden, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals angibt.
Dies gestattet es der Steuereinheit möglicherweise, die Sensorvorrichtung beim Bereitstellen eines Signals mit mehr Energie zu unterstützen, das den Wert der Größe umfasst, um den Einflüssen der Störungen durch Bereitstellen von zusätzlicher Energie für die Sensorvorrichtung entgegen zu wirken. Daher gestattet eine Steuereinheit möglicherweise eine Signalübertragung einer Sensorvorrichtung mit einer höheren Energie pro Information durch Bereitstellen von zusätzlicher Energie für die Sensorvorrichtung. Durch das Bereitstellen von zusätzlicher Energie ist der Einfluss von Verzerrungen möglicherweise weniger stark und eine Zuverlässigkeit des Detektierens des im Signal umfassten Wertes, das von der Steuereinheit aufgenommen wird, wird möglicherweise verbessert.
Ein Verfahren, das möglicherweise von einer integrierten Sensorvorrichtung oder einer Sensorvorrichtung durchgeführt wird, umfasst gemäß einem Übertragungsmodus das Übertragen eines Signals, das einen von einem Abtastelement detektierten Wert einer Größe angibt, das Aufnehmen eines Signals, das eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus angibt, und das Ändern des Übertragungsmodus auf Basis des aufgenommenen Signals.
Ein Verfahren, das möglicherweise von einer Steuereinheit durchgeführt wird, umfasst das Aufnehmen eines Signals von einer Sensorvorrichtung, das einen Wert einer Größe angibt, das Überwachen einer Qualität des aufgenommenen Signals und das Übertragen eines Signals, das eine Anforderung zum Ändern eines Übertragungsmodus der Sensorvorrichtung angibt, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals wenigstens eines der Folgenden angibt: eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals, eine Verbesserung der Qualität des aufgenommenen Signals oder eine gleichbleibende Qualität des aufgenommenen Signals.
Ein Verfahren, das möglicherweise von einer Steuereinheit durchgeführt wird, umfasst das Bereitstellen von elektrischer Leistung für eine Sensorvorrichtung, das Aufnehmen eines Signals von der Sensorvorrichtung, das einen Wert einer Größe angibt, das Überwachen einer Qualität des aufgenommenen Signals und das Erhöhen der elektrischen Leistung, die für die Sensorvorrichtung bereitgestellt wird, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals angibt.
Es ist bei Weitem nicht erforderlich, die vorher erwähnten Prozesse der Verfahren in der erwähnten Reihenfolge durchzuführen. Die unterschiedlichen Prozesse werden möglicherweise in einer anderen Reihenfolge durchgeführt, außer es ist explizit etwas anderes angegeben. Außerdem werden die Prozesse möglicherweise wenigstens zum Teil zur gleichen Zeit durchgeführt, schließlich sogar zeitgleich. Zum Beispiel werden sie möglicherweise durch eine einzelne Aktion durchgeführt. Somit ist es möglicherweise möglich, dass mehr als nur ein Prozess von einer oder mehreren Aktionen durchgeführt wird. Die Prozesse umfassen möglicherweise auch Unterprozesse, die nicht erwähnt werden. Ebenfalls werden möglicherweise zusätzliche Prozesse umgesetzt. Die Verfahren umfassen möglicherweise das wiederholte Durchführen eines, einiger oder sogar aller Prozesse, zum Beispiel bis eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Jedes dieser Verfahren wird zum Beispiel möglicherweise auf Basis eines Programms mit einem Programm-Code umgesetzt, der, wenn er auf einer programmierbaren Hardware läuft, das oder die jeweilige(n) Verfahren durchführt. Eine programmierbare Hardware umfasst möglicherweise zum Beispiel einen Prozessor, einen Hauptprozessor (CPU, Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU, Graphics Processing Unit), ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, Application Specific Integrated Circuit), ein System-on-Chip (SOC) oder irgendeine andere programmierbare Hardware. Zum Beispiel wird das Programm zum Durchführen irgendeines dieser Verfahren möglicherweise in Form einer Firmware umgesetzt. Es ist möglicherweise in einem Programmträger umfasst, wie zum Beispiel einem Speicher, einem nichtflüchtigen Speicher oder Ähnlichem.
Zum Beispiel werden eine integrierte Sensorvorrichtung und eine Steuereinheit, wie sie oben beschrieben werden, möglicherweise zusammen in einem Sensorsystem oder einer Sensoranordnung umgesetzt.
Figurenliste
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den beiliegenden Figuren beschrieben.

1 zeigt eine schematische Übersicht einer Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Sensorsystems, das eine integrierte Sensorvorrichtung und eine Steuereinheit umfasst;
2 zeigt ein Blockschaltbild einer anderen Steuereinheit;
3 zeigt ein Blockschaltbild eines anderen Sensorsystems;
4 zeigt ein Blockschaltbild eines Sensorsystems, das mehrere Sensorvorrichtungen umfasst;
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das möglicherweise zum Beispiel von einer Sensorvorrichtung durchgeführt wird;
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das möglicherweise zum Beispiel von einer Steuereinheit durchgeführt wird; und
7 zeigt ein Flussdiagramm eines anderen Verfahrens, das möglicherweise zum Beispiel von einer Steuereinheit durchgeführt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben werden. In diesem Kontext werden zusammenfassende Bezugszeichen verwendet werden, um mehrere Objekte zeitgleich zu beschreiben oder gemeinsame Merkmale, Abmaße, Charakteristika oder Ähnliches dieser Objekte zu beschreiben. Die zusammenfassenden Bezugszeichen basieren auf ihren einzelnen Bezugszeichen. Außerdem werden Objekte, die in mehreren Ausführungsformen oder mehreren Figuren auftauchen, die aber identisch oder wenigstens hinsichtlich wenigstens einiger ihrer Funktionen oder strukturellen Merkmale ähnlich sind, mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, beziehen sich Teile der Beschreibung, die sich auf solche Objekte beziehen, ebenfalls auf die entsprechenden Objekte der anderen Ausführungsformen oder der anderen Figuren, es sei denn, es wird explizit oder - unter Berücksichtigung des Kontextes der Beschreibung und der Figuren - implizit etwas anderes angegeben. Daher werden möglicherweise ähnliche oder in Beziehung stehende Objekte mit wenigstens einigen identischen oder ähnlichen Merkmalen, Abmaßen und Charakteristika umgesetzt, aber werden möglicherweise auch mit sich unterscheidenden Eigenschaften umgesetzt.
Wie vorher erwähnt wurde, werden in vielen Anwendungsgebieten Sensorvorrichtungen, die auch als Sensoren bezeichnet werden, verwendet, um einen Wert einer physikalischen, chemischen und anderen Größe zu bestimmen. Allerdings unterscheidet sich ein Ort oder eine Position, an der die Größe detektiert wird, möglicherweise von einem Ort oder einer Position, an der der jeweilige Wert erfasst, aufgenommen, vorverarbeitet oder sogar verarbeitet wird. Daher ist es möglicherweise nötig, den detektierten, die Größe betreffenden Wert zu einer Steuereinheit oder einer anderen Einheit zu übertragen.
Um solch einen Wert zu übertragen, werden möglicherweise unterschiedliche Ansätze, Techniken und Protokolle verwendet. Zum Beispiel ist es möglicherweise möglich, die entsprechenden Daten durch Codieren des zu übertragenden Wertes in ein Analogsignal, das möglicherweise sowohl bezüglich seiner zeitlichen Auflösung als auch der übertragbaren Werte kontinuierlich ist, zu übertragen. Allerdings werden möglicherweise auch andere Übertragungsprotokolle verwendet, die zum Beispiel gestatten, die Werte digital codiert zu übertragen. In solch einem Fall werden die übertragenen Werte möglicherweise sowohl in ihrer zeitlichen Auflösung als auch in ihrem Wertebereich quantisiert. Bei anderen Umsetzungen umfasst eine Übertragung möglicherweise auch irgendeine Kombination dieser Übertragungsschemata, zum Beispiel das Verwenden einer kontinuierlichen Übertragung bezüglich der zeitlichen Auflösung, aber einer quantisierten Übertragung der Werte oder umgekehrt.
Abhängig vom verwendeten Übertragungsschema ist es möglicherweise nötig, im Fall eines elektrischen Übertragungsschemas für jede einzelne Sensorvorrichtung einen oder sogar mehrere Drähte oder Leitungen bereitzustellen. Wenn die Anzahl der Sensorvorrichtungen ansteigt, führt dies möglicherweise zu ziemlich komplexen Sensorsystemen. Zum Beispiel besteht in Architekturen für hohe Datenvolumina und/oder bei kostengünstigen Architekturen die Tendenz, die Infrastruktur, die zum Bereitstellen der erfassten Daten aus einer oder mehreren Sensorvorrichtungen für eine Zentraleinheit, wie zum Beispiel eine Steuereinheit, benötigt wird, zu reduzieren. Im Folgenden werden Beispiele beschrieben werden, die aus dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik stammen. Allerdings sind Beispiele bei Weitem nicht auf dieses Technikgebiet beschränkt.
Im Kraftfahrzeugsektor werden möglicherweise unterschiedliche Protokolle verwendet, um Sensorvorrichtungen, die entsprechende Sensorschnittstellen oder Kommunikationsschnittstellen umfassen, das Kommunizieren mit solch einer Zentraleinheit, wie zum Beispiel einer Steuereinheit, zu gestatten. Bei einigen dieser Protokolle wird möglicherweise eine Kommunikations- oder Übertragungsverknüpfung auf Basis eines Bussystems eingesetzt, die es gestattet, die Verdrahtung und das Verbinden der Sensorvorrichtungen mit einer Zentraleinheit zu vereinfachen. Beispiele für unterschiedliche Sensorschnittstellen und -protokolle umfassen zum Beispiel: ein SENT- (Single Edge Nibble Transmission) Protokoll, ein SPC- (Short PWM Code; PWM = Pulsweitenmodulation) Protokoll, ein LIN- (Local Interconnect Network) Protokoll, ein PSIx- (Peripheral Sensor Interface, Version x) Protokoll, wie zum Beispiel das PSI5-Protokoll, und das DSI- (Digital Serial Interface) Protokoll, um einige mögliche Protokolle und Übertragungstechniken zu nennen.
Sensorschnittstellen, wie die vorher erwähnten, werden häufig rund um einen Kompromiss zwischen einer Datenrate und der Übertragungsqualität entwickelt. Häufig werden sie in Umgebungen verwendet, wie zum Beispiel in einer Kraftfahrzeugumgebung eines motorisierten oder eines nicht motorisierten Fahrzeugs, die möglicherweise im Fall von elektrischen Sensorschnittstellen die Übertragung aufgrund von elektromagnetischer Kopplung (EMC-electromagnetic coupling) stören. Die Spezifikationen dieser Schnittstellen sind häufig dazu entwickelt, in dem Fall korrekt zu arbeiten, dass die elektromagnetische Kopplung bei normalen oder spezifizierten Fahrzeugoperationen in einem erwarteten Bereich bleibt. Allerdings werden diese Spezifikationen möglicherweise in außergewöhnlichen Situationen überschritten, wenn zum Beispiel ein anderes System eines Fahrzeugs gestört ist, was zu einer gestörten Übertragung der Signale führt, die von diesen Kommunikationsschnittstellen übertragen werden. Typischerweise wird bei diesen Schnittstellen ein Mechanismus für eine herabgesetzte Arbeitsweise nicht umgesetzt und fehlt.
Übertragungsprotokolle, die zum Übertragen von Daten von oder zu einer Sensorvorrichtung von einer Zentraleinheit verwendet werden, wie zum Beispiel einer Steuereinheit, werden typischerweise bei zum Teil sehr widersprüchlichen Entwicklungszielen betrieben. Auf der einen Seite sollen die Übertragungsprotokolle Daten so effizient wie möglich übertragen, was zu einem hohen Datendurchsatz führt, so dass eine einzelne Sensorvorrichtung oder eine geringe Anzahl von Sensorvorrichtungen in der Lage ist, detektierte Größen mit einer sehr hohen Rate zu übertragen. Es ist möglicherweise auch möglich, eine große Anzahl von Sensorvorrichtungen an solch eine Kommunikationsverknüpfung zu koppeln, was gestattet, dass die Sensorvorrichtungen die vom Kommunikationsprotokoll und der entsprechenden Kommunikationsverknüpfung gebotene Bandbreite gemeinsam nutzen und immer noch ein ausreichend hoher Datendurchsatz für jede Sensorvorrichtung ermöglicht wird, um der Zentraleinheit die Datenmenge zur Erfüllung ihrer Aufgabe bereitzustellen.
Allerdings steht, abhängig von der Anwendung, eine solche Kommunikationsverknüpfung möglicherweise einer großen Anzahl von Verzerrungen gegenüber, zum Beispiel einschließlich von anderen Komponenten verursachten Störungen, Umgebungsfaktoren und Ähnlichem. Zum Beispiel koppeln sich Störungen im Fall eines drahtgebundenen Übertragungsschemas möglicherweise kapazitiv und/oder induktiv in die Kommunikationsverknüpfung ein. Zum Beispiel koppeln sich im Fall eines Verbrennungsmotor-Steuerungssystems, das ein Pulsweitenmodulationsschema zum Steuern einer Komponente einsetzt, hochfrequente Störspitzen möglicherweise kapazitiv in die Kommunikationsverknüpfung ein. Weiterhin wird die Qualität der Verbindung möglicherweise von der Qualität der Kontakte im Inneren von Steckverbindern beeinflusst. Die Situation wird möglicherweise durch Umgebungsfaktoren verschärft, einschließlich zum Beispiel Feuchtigkeit, stark schwankende Temperaturen, mechanische Vibrationen und Stöße, um einige Beispiele zu nennen.
Um mit diesen Störungen zurecht zu kommen, stellt die Kommunikations- oder Übertragungsverknüpfung möglicherweise physische Komponenten bereit, einschließlich zum Beispiel einer Abschirmung, jedoch auch logische Sicherheitsvorkehrungen, die möglicherweise als Teil eines zugrunde liegenden Protokolls umgesetzt werden.
Allerdings führen alle diese Maßnahmen zu komplexeren Umsetzungen und zu komplexeren Infrastrukturen, die nötig sind, um Daten von den Sensorvorrichtungen zur Zentraleinheit zu übertragen. Zum Beispiel sind diese Maßnahmen möglicherweise in Architekturen für hohe Datenvolumina und bei kostengünstigen Umsetzungsformen nicht durchführbar.
Daher besteht die Herausforderung, einen Kompromiss zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit oder einem hohen Datendurchsatz, robustem Betrieb sogar unter ungünstigen Bedingungen, einer einfachen Umsetzung und der Energieaufnahme zu verbessern. Abhängig von der Anzahl der Sensorvorrichtungen ist das Reduzieren der erwarteten Energieaufnahmeanzahl möglicherweise ein anderer Aspekt, um eine Gesamtenergieaufnahme eines Sensorsystems einschließlich des Systems, in dem es umfasst ist, zu reduzieren.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Sensorsystems 100, das eine Steuereinheit 110 und eine Sensorvorrichtung 120, die möglicherweise als eine integrierte Sensorvorrichtung 130 umgesetzt ist, umfasst. Im Folgenden wird die Sensorvorrichtung 120 als eine integrierte Sensorvorrichtung 130 beschrieben werden. Allerdings ist dies bei Weitem nicht nötig.
Die integrierte Sensorvorrichtung 130 umfasst ein Abtastelement 140, das auch als ein Sensorelement bezeichnet wird und das dazu ausgelegt ist, einen Wert einer physikalischen, einer chemischen oder einer anderen Größe zu detektieren. Das Abtastelement 140 ist mit einer Kommunikationsschnittstelle 150 verkoppelt, um ein Signal, das den Wert angibt, für die Kommunikationsschnittstelle 150 bereitzustellen. Zum Beispiel ist das Abtastelement möglicherweise ein Magnetfeld-Abtastelement, das möglicherweise empfindlich gegenüber Folgenden ist: einer magnetischen Feldstärke, einer Ausrichtung oder Ähnlichem eines Magnetfeldes, das auf das Abtastelement 140 einwirkt, oder irgendeiner der räumlichen Komponenten des Magnetfeldes. Allerdings ist das Abtastelement 140 möglicherweise auch ein Abtastelement, das gegenüber einer optischen Größe empfindlich ist, wie zum Beispiel einer Intensität, einer Wellenlänge oder einer Strahlungsfrequenz, die auf das Abtastelement 140 einwirkt, ein elektrisches Abtastelement, das gegenüber einer elektrischen Feldstärke, einem Strom oder Ähnlichem empfindlich ist, oder ein Abtastelement, das gegenüber einer Temperatur, Feuchte oder einer anderen physikalischen oder chemischen Größe empfindlich ist. Zum Beispiel umfasst das Abtastelement möglicherweise einen Widerstand, einen Halbleiterübergang oder eine andere Struktur, die gegenüber einer Änderung einer Umgebungseigenschaft empfindlich ist, auf die die jeweilige Struktur anspricht, zum Beispiel mit einer Änderung ihres Widerstandswerts.
Die Kommunikationsschnittstelle ist möglicherweise zur Kommunikation mit einer externen Steuervorrichtung entwickelt und ausgelegt, die möglicherweise im in der 1 als die Steuereinheit 110 gezeigten Sensorsystem 100 umgesetzt ist. Die Kommunikationsschnittstelle 150 umfasst eine Empfängerschaltung 160, die dazu ausgelegt ist, ein Signal aufzunehmen, das eine Anforderung zum Ändern eines Übertragungsmodus angibt. Die Kommunikationsschnittstelle 150 umfasst weiterhin eine Senderschaltung 170, die dazu ausgelegt ist, den Übertragungsmodus auf Basis des aufgenommenen Signals zu ändern. Um dies in dem in 1 aufgezeigten Beispiel zu ermöglichen, sind die Empfängerschaltung 160 und die Senderschaltung 170 miteinander verkoppelt.
Es sei angemerkt, dass, obwohl in dem in 1 aufgezeigten Beispiel die Empfängerschaltung 160 und die Senderschaltung 170 als einzelne Schaltungen aufgezeigt werden, möglicherweise die Senderschaltung und die Empfängerschaltung eine oder mehrere elektrische Komponenten gemeinsam nutzen. Außerdem sind die Empfängerschaltung 160 und die Senderschaltung 170 möglicherweise als eine Sendeempfängerschaltung umgesetzt, die in der Lage und dazu ausgelegt ist, beides auszuführen, das Empfangen und das Senden von Signalen. Beispiele, die Sendeempfängerschaltungen umfassen, werden ausführlicher im Kontext von 3 und 4 beschrieben werden.
Die Senderschaltung 170 überträgt möglicherweise zum Beispiel das Signal, das den vom Abtastelement 140 detektierten Wert angibt, unter Verwendung eines asynchronen Übertragungsschemas. Dies gestattet möglicherweise eine einfachere Umsetzung des Sensorsystems 100, weil das Bereitstellen eines gemeinsamen Taktsignals oder einer gemeinsamen Zeitbasis für das Sensorsystem 100 möglicherweise vermeidbar ist. Abhängig vom Übertragungsprotokoll und der verwendeten Übertragungstechnik verwendet die Kommunikationsschnittstelle 150 zum Übertragen und/oder Empfangen entsprechender Signale durch die Senderschaltung 170 bzw. die Empfängerschaltung 160 möglicherweise irgendein Übertragungsschema, einschließlich zum Beispiel eines Pulsweitenmodulationsschemas (PWM-Schema) und/oder eines Amplitudenmodulationsschemas. Im Fall eines Amplitudenmodulationsschemas wird das zu codierende Signal möglicherweise in wenigstens zwei unterschiedliche Signalpegel codiert. Im Fall eines elektrischen Kommunikationssystems basiert das Übertragungsschema möglicherweise auf dem Modulieren eines Strompegels und/oder auf dem Modulieren eines Spannungspegels des zu übertragenden Signals.
Zum Beispiel ist ein SENT- oder SPC-basiertes Übertragungsschema möglicherweise ein spannungsmoduliertes Pulsweitenmodulationsschema. Zum Beispiel sind im Fall eines LIN-basierten Übertragungsschemas die Informationen in einer Amplitude einer Spannung aufgewiesen. Gleichermaßen werden in einem DSIx-basierten Übertragungsschema die zu übertragenden Informationen möglicherweise auch in einem Strompegel codiert. Im Fall eines PSIx-basierten Übertragungsschemas werden die Informationen möglicherweise in einem verwendeten Strompegel codiert. Hier wird möglicherweise ein Manchester-Codierschema verwendet, um die Daten zu übertragen.
Die Senderschaltung 170 ist dazu ausgelegt, in mehr als nur einem Übertragungsmodus betrieben zu werden. Um genauer zu sein: Die Senderschaltung 170 kann in mehreren Übertragungsmodi betrieben werden, die möglicherweise die Folgenden umfassen: einen Standardübertragungsmodus, der möglicherweise die höchste Datenrate bietet, und wenigstens einen weiteren Übertragungsmodus, der im Vergleich zum Standardübertragungsmodus das Übertragen eines Signals mit einer größeren Robustheit gegenüber Verzerrungen gestattet. Der Standardübertragungsmodus wird möglicherweise zum Beispiel, nach einem Hochlaufen der integrierten Sensorvorrichtung 130, einer Initialisierung der integrierten Sensorvorrichtung 130 oder beim Fehlen eines vorherigen Signals, das eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus angibt, gewählt. Allerdings wird die integrierte Sensorvorrichtung 130 möglicherweise nach dem Hochlaufen der integrierten Sensorvorrichtung 130, der Initialisierung der integrierten Sensorvorrichtung 130 oder beim Fehlen eines vorherigen Signals, das eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus angibt, auch in einem anderen vorbestimmten Betriebsmodus betrieben. Der Standardbetriebsmodus ist möglicherweise eine Möglichkeit des vorbestimmten Übertragungsmodus, der unter den oben erwähnten Umständen verwendet wird.
Zum Beispiel ist der vorbestimmte Betriebsmodus möglicherweise ein Übertragungsmodus, der eine größere Robustheit gegenüber Verzerrungen als der Standardübertragungsmodus bietet. Dieser gestattet es möglicherweise, den Ausfall der ersten Kommunikation bei Inbetriebnahme sogar dann zu verhindern, wenn in diesem Moment schwerwiegende Verzerrung vorhanden ist. Mit anderen Worten: Er stellt möglicherweise sicher, dass die Kommunikation bei Inbetriebnahme sogar unter schwierigen Bedingungen eingerichtet werden kann. Er gestattet möglicherweise weiterhin, durch ein Einschalt-Rücksetzen zu einer robusteren Einstellung zurückzukommen, wenn zum Beispiel ein Versuch, die Datenrate zu erhöhen, fehlschlägt.
Um die Robustheit des durch die Senderschaltung 170 übertragenen Signals gegenüber Verzerrungen zu erhöhen, wird möglicherweise eine pro Information oder Datum übertragene Energiemenge im Vergleich zum Standardübertragungsmodus erhöht. Eine Information ist möglicherweise ein einzelnes Bit, ein Halb-Byte (4 Bits), ein Byte (8 Bits) oder irgendein anderes Datum. Zum Beispiel umfasst der wenigstens eine weitere Übertragungsmodus möglicherweise das Übertragen eines Signals mit, im Vergleich zum Standardübertragungsmodus, reduzierter Übertragungsgeschwindigkeit. Aufgrund der reduzierten Übertragungsgeschwindigkeit erhöht sich die Zeit pro Information, die über das Signal übertragen wird, so dass ein Integral der Energie pro Zeiteinheit x für die Dauer des Übertragens der Information größer als im Standardübertragungsmodus ist.
Gleichermaßen wird möglicherweise eine größere Amplitude zum Übertragen des Signals verwendet, was möglicherweise ebenfalls die Energie pro übertragener Information erhöht. Ähnlich wie beim Reduzieren der Übertragungsgeschwindigkeit wird eine Meldung, die den vom Abtastelement 140 detektierten Wert der Größe umfasst, möglicherweise wiederholt, was ebenfalls zu einem größeren Zeitraum führt, während dem die Information übertragen wird.
Ein Fehlerdetektions-Code oder ein verbesserter Fehlerdetektions-Code, die das Detektieren oder sogar das Korrigieren eines Fehlers im übertragenen Signal gestatten, werden möglicherweise ebenfalls verwendet, was Redundanz in das Signal oder zusätzliche Redundanz in das Signal einbringt, so dass auch die zum Übertragen einer einzelnen Information verwendete Energiemenge wenigstens im Durchschnitt erhöht wird. Zum Beispiel werden als Fehlerdetektions-Codes möglicherweise Folgende verwendet: Paritätsbits, Prüfsummen, Hamming-Codes oder zyklische Redundanzprüfungen (CRC, Cyclic Redundancy Checks) unterschiedlicher Länge. Ein Fehlerdetektions-Code umfasst möglicherweise auch das Verwenden eines Fehlerkorrektur-Codes, der in der Lage ist, wenigstens einige Fehler, zum Beispiel 1-Bit-Fehler, zu korrigieren.
Im Vergleich zum Standardübertragungsmodus verwendet der wenigstens eine weitere Übertragungsmodus möglicherweise eine oder mehrere vorher erwähnte Maßnahmen, um die während der Übertragung einer einzelnen Information übertragene Energiemenge zu erhöhen. Mit anderen Worten: Nicht nur die vorher erwähnten Maßnahmen werden möglicherweise umgesetzt, sondern auch irgendeine Kombination daraus im spezifischen weiteren Übertragungsmodus, der eine größere Robustheit gegenüber Verzerrungen bietet.
Anstatt lediglich zwei Übertragungsmodi umzusetzen, nämlich den Standardübertragungsmodus und einen einzelnen weiteren Übertragungsmodus, der eine größere Robustheit gegenüber Verzerrungen bietet, ist die Senderschaltung 170 möglicherweise dazu ausgelegt, in mehr als nur einem weiteren Übertragungsmodus betrieben zu werden. Zum Beispiel wird möglicherweise irgendein Übertragungsmodus aus mehreren weiteren Übertragungsmodi von der Steuereinheit 110 ausgewählt, indem die entsprechende Anforderung an die integrierte Sensorvorrichtung 130 übertragen wird.
Wie vorher umrissen wurde, ist das Abtastelement 140 mit der Kommunikationsschnittstelle 150 verkoppelt, um Kommunikationsschnittstelle 150 bereitzustellen, was den vom Abtastelement 140 detektierten Wert der Größe angibt. Die Senderschaltung 170 der Kommunikationsschnittstelle 150 ist möglicherweise in der Lage, den Wert über eine Übertragungsverknüpfung 180 zur Steuereinheit 110 oder zu einer ähnlichen externen Vorrichtung zu übertragen. Die Übertragungsleitung 180 umfasst möglicherweise eine elektrische Verbindung, die jede einzelne Sensorvorrichtung 120 mit der Steuereinheit 110 verkoppelt. Allerdings wird die Übertragungsverknüpfung 180 möglicherweise auch als ein Bus oder eine ähnliche elektrische Kommunikationsverknüpfung umgesetzt, die in der Lage ist, mehr als nur eine Sensorvorrichtung 120 mit einer entsprechenden Steuereinheit 110 oder einer ähnlichen externen Vorrichtung zu verkoppeln. Abgesehen von elektrischen Verbindungen ist die Übertragungsverknüpfung 180 möglicherweise auch als eine optische Übertragungsverknüpfung, eine magnetische Übertragungsverknüpfung oder Ähnliches umgesetzt.
Abhängig von der von der Senderschaltung 170 und der Übertragungsverknüpfung 180 verwendeten Übertragungstechnik, ist die Senderschaltung 170 möglicherweise dazu ausgelegt, ein Signal unter Verwendung der jeweiligen Codierung zu generieren, um den vom Abtastelement 140 detektierten Wert zu übertragen. Die Übertragungsverknüpfung 180 wird möglicherweise verwendet, um die Signale vom integrierten Sensor 130 zur Steuereinheit 110 zu übertragen. Sie wird möglicherweise weiterhin verwendet, um auch das Signal zu übertragen, das zum Beispiel die Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus von der Steuereinheit 110 zur integrierten Sensorvorrichtung 130 angibt.
Als optionale Umsetzung umfasst die integrierte Sensorvorrichtung 130 möglicherweise eine Verarbeitungsschaltung 190, die zwischen dem Abtastelement 140 und der Kommunikationsschnittstelle 150 verkoppelt ist, um den detektierten Wert der Größe zu verarbeiten und der Kommunikationsschnittstelle 150 den verarbeiteten Wert einer Größe bereitzustellen. Die Senderschaltung 170 oder die Kommunikationsschnittstelle 150 sind dazu ausgelegt, in diesem Fall das entsprechende Signal zu generieren, das den verarbeiteten Wert angibt. Zum Beispiel umfasst der verarbeitete Wert möglicherweise einen Mittelwert aus mehreren Werten, die vom Abtastelement 140 detektiert worden sind, um ein Beispiel zu nennen. Allerdings werden möglicherweise auch andere Signalmanipulationen verwendet, einschließlich zum Beispiel eines Vor-Diskretisierens des jeweiligen Wertes. Zum Beispiel wird die Verarbeitungsschaltung 190 möglicherweise verwendet, um auszuwerten, ob der vom Abtastelement 140 detektierte Wert größer oder kleiner als ein einstellbarer, programmierbarer, fester oder anders vorbestimmter Schwellenwert ist. Zum Beispiel umfasst die Verarbeitungsschaltung 190 möglicherweise einen Komparator. Die Verarbeitungsschaltung 190 wird möglicherweise auch verwendet, um Kalibrierdaten auf den die Größe betreffenden, vom Abtastelement 140 detektierten Wert anzuwenden.
Die integrierte Sensorvorrichtung 130 umfasst möglicherweise weiterhin eine Überwachungsschaltung 200, die mit der Empfängerschaltung 160 verkoppelt ist und die in der Lage und dazu ausgelegt ist, eine Qualität eines Leistungsversorgungssignals zu überwachen. Auf Basis einer Bewertung durch die Überwachungsschaltung 200 ändert sie möglicherweise weiterhin den Übertragungsmodus der Senderschaltung 170 in einen Übertragungsmodus, der eine höhere Robustheit gegenüber Verzerrungen umfasst, oder - falls möglich - in einen Übertragungsmodus, der eine höhere Robustheit gegenüber Verzerrungen umfasst, wenn die Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung des aufgenommenen Signals, eine gleichbleibende Qualität oder sogar eine sich verbessernde Qualität des aufgenommenen Signals angibt.
Solch ein Verzerrungswächter auf der Sensorseite beobachtet möglicherweise eine physikalische Änderung des Signals, zum Beispiel durch Überwachen von Spannungsspitzen oder Stromspitzen, das Messen einer Außerbandenergie oder das Prüfen einer Schwankung eingehender Spannungspegel und Strompegel während eines oder mehrerer Ruhefenster des Kommunikationsprotokolls. Er führt möglicherweise sogar eine FFT- (Fast Fourier Transformation, schnelle Fourier-Transformations-) Analyse des Spektrums des physikalischen Versorgungssignals in Ruhezeiten zwischen den Übertragungen durch. Weiterhin wird möglicherweise die Überwachung einer absichtlichen Erhöhung der Versorgungsspannung durch die Steuereinheit 110 auf Basis ihrer Kanalüberwachung detektiert und führt möglicherweise zu zusätzlichen Aktionen des Sensors, wie zum Beispiel dem Erhöhen des Modulationsstroms über die höhere Versorgung hinaus.
Allerdings ist die Überwachungsschaltung 200 möglicherweise auch dazu ausgelegt, eine Qualität des aufgenommenen Signals zum Beispiel durch statistische Analyse zu überwachen. Durch das Umsetzen der Überwachungsschaltung 200 auf diese Weise verifiziert die integrierte Sensorvorrichtung 130 möglicherweise zusätzlich, ob die Qualität der aufgenommenen Signale auf die Möglichkeit einer Verschlechterung der Signalqualität hinweist und somit auf ein Einsetzen von Verzerrungen in der Übertragungsverknüpfung 180. Sogar falls diese Verzerrungen von der Steuereinheit 110 nicht bemerkt werden, ist die integrierte Sensorvorrichtung 130 möglicherweise in der Lage solch ein Einsetzen von Verzerrungen zu detektieren und geeignete Aktionen durch die Überwachungsschaltung 200 vorzunehmen. Wenn zum Beispiel die Modulationsprinzipien für Kommunikation beim Senden und Kommunikation beim Empfangen unterschiedlich sind, wie zum Beispiel im Fall von DSI3 mit einer 3-Pegel-Stromamplitudenmodulation vom Sensor zur ECU und einer Manchester-Modulation der Versorgungsspannung oder BPSK-Modulation von der ECU zum Sensor. In diesem Fall stören unterschiedliche Kopplungseffekte möglicherweise einen, aber nicht den anderen Kanal. Weiterhin ist dies möglicherweise auch dann möglich, wenn beide Richtungen bei unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden und somit auch empfindlich gegenüber unterschiedlichen Verzerrungsspektren sind. Die Überwachungsschaltung 200 verwendet möglicherweise statistische Analyse, um die Qualität des aufgenommenen Signals zu bestimmen. Dies gestattet es der Überwachungsschaltung 200 möglicherweise, isolierte einzelne Ereignisse einer Verzerrung außer Acht zu lassen und die Übertragungslast nur in dem Fall zu ändern, dass eine starke oder bemerkbare Verschlechterung in der Übertragungsverknüpfung 180 bemerkbar ist. Wie vorher umrissen wurde, gestatten die weiteren Übertragungsmodi möglicherweise ein Erhöhen der pro Information zu übertragenden Energiemenge. Abhängig von der Umsetzung des Übertragungsmodus ist es möglicherweise möglich, diesen Übertragungsmodus durch Bereitstellen von zusätzlicher elektrischer Energie zu unterstützen. Zum Beispiel ist die integrierte Sensorvorrichtung 130 möglicherweise mit einer Leistungsversorgung verkoppelt. Die integrierte Sensorvorrichtung 130 ist dann möglicherweise dazu ausgelegt, eine Amplitude des übertragenen Signals als Reaktion auf eine von der Leistungsversorgung bereitgestellte höhere elektrische Leistung zu erhöhen. Die integrierte Sensorvorrichtung 130 reagiert möglicherweise allerdings, ohne die Signalamplitude des von der integrierten Sensorvorrichtung 130 generierten Signals zu erhöhen. Möglicherweise ist es zum Beispiel möglich, durch ein Erhöhen der Versorgung eines Rail-to-Rail-Ausgangstreibers (Schiene-zu-Schiene-Ausgangstreiber) die Aussteuerungsreserve für den Versorgungsspannungsregler des Sensors zu erhöhen, um seinen Versorgungsspannungsdurchgriff (PSRR) zu verbessern. Dies hilft möglicherweise, Verzerrungen entgegen zu wirken, die zum Beispiel durch eine elektromagnetische Kopplung in die Versorgungleitung bewirkt werden. Es erhöht möglicherweise auch direkt die übertragene Signalenergie, zum Beispiel für eine digitale dreiadrige Spannungsschnittstelle wie SENT oder SPC. Dies ist möglicherweise eine Anwendung, bei der die Sensorvorrichtung möglicherweise unverändert bleibt. Sie ist daher möglicherweise für Systeme interessant, die konventionelle Sensorvorrichtungen umfassen.
Die Übertragungsverknüpfung 180 wird möglicherweise auch verwendet, um der integrierten Sensorvorrichtung 130 die elektrische Energie bereitzustellen. Allerdings wird die elektrische Energie in anderen Beispielen möglicherweise über eine andere elektrische Verbindung bereitgestellt.
Die Steuereinheit 110 umfasst eine Empfängerschaltung 210, um ein Signal aus der in 1 gezeigten integrierten Sensorvorrichtung 130 aufzunehmen, das einen von der integrierten Sensorvorrichtung 130 abgetasteten Wert angibt. Sie umfasst weiterhin eine Überwachungsschaltung 220, die mit der Empfängerschaltung 210 verkoppelt ist und die dazu ausgelegt ist, eine Übertragungsqualität des aufgenommenen Signals zu überwachen. Die Steuereinheit 110 umfasst weiterhin eine Senderschaltung 230, um ein Signal zu übertragen, das eine Anforderung zum Ändern eines Übertragungsmodus angibt, wenn die überwachte Übertragungsqualität des aufgenommenen Signals Folgendes angibt: eine Verschlechterung des aufgenommenen Signals, eine Verbesserung der Qualität des aufgenommenen Signals und/oder eine gleichbleibende Qualität des aufgenommenen Signals zum Beispiel über einen festen, einen programmierbaren oder einen veränderbaren Zeitraum. Um eine geeignete Angabe aufzunehmen, ist die Überwachungsschaltung 220 mit der Senderschaltung 230 verkoppelt.
Wie vorher im Kontext der Überwachungsschaltung 200 der integrierten Sensorvorrichtung 130 umrissen worden ist, überwacht die Überwachungsschaltung 220 möglicherweise auch die Qualität des aufgenommenen Signals auf Basis einer statistischen Analyse. Zum Beispiel überwacht die Überwachungsschaltung 220 möglicherweise die Qualität des Signals auf Basis von Folgenden: einer Verifikation eines Fehlerdetektions-Codes, dem Überwachen von zeitlichen Schwankungen des aufgenommenen Signals, dem Überwachen eines im aufgenommenen Signal umfassten Meldungszählers und/oder dem Detektieren einer erwarteten, aber fehlenden Nachricht oder eines Teils davon. Im Prinzip verwenden die Überwachungsschaltung 220 und die Überwachungsschaltung 200 der Steuereinheit 110 bzw. der integrierten Sensorvorrichtung 130 möglicherweise identische Algorithmen und Schemata, um die Qualität der aufgenommenen Signale zu bestimmen.
Die Senderschaltung 230 sendet möglicherweise ein entsprechendes Signal, das eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus zur integrierten Sensorvorrichtung 130 mit größerer Robustheit umfasst, wenn die Überwachungsschaltung 220 die vorher erwähnte Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals angibt. Wie vorher umrissen wurde, wählt die Steuereinheit 110, abhängig von den Fähigkeiten der Steuereinheit 110 und der mit der Steuereinheit 110 verkoppelten integrierten Sensorvorrichtungen 130 oder Sensorvorrichtungen 120, möglicherweise irgendeinen Übertragungsmodus, der für die vorliegenden Verzerrungen tauglich ist und von der jeweiligen Sensorvorrichtung 120, 130 unterstützt wird.
Wenn die Überwachungsschaltung 220 detektiert, dass die Qualität des aufgenommenen Signals gleichbleibend bleibt und aktuell ein Übertragungsmodus mit einer größeren Robustheit gegenüber Verzerrungen von der entsprechenden integrierten Sensorvorrichtung 130 verwendet wird, oder wenn die Überwachungsschaltung 220 eine Verbesserung der Qualität des aufgenommenen Signals detektiert, während die entsprechende integrierte Sensorvorrichtung 130 immer noch ein Übertragungsschema mit einer größeren Robustheit gegenüber Verzerrungen verwendet, bewirkt die Steuereinheit 110 möglicherweise, dass die Senderschaltung 230 ein Signal überträgt, das eine Anforderung umfasst, zurück in den Standardübertragungsmodus zu ändern, was möglicherweise eine höhere Signalübertragungsgeschwindigkeit und/oder eine geringere Energieaufnahme gestattet. Mit anderen Worten: Wenn sich der Verzerrungspegel reduziert, gestattet die Steuereinheit 110 möglicherweise, dass die integrierte Sensorvorrichtung 130 in einen entspannteren Übertragungsmodus zurückschaltet. Anstatt sofort in den Standardübertragungsmodus zurückzuschalten, generiert die Senderschaltung 230 möglicherweise ein entsprechendes Signal, das eine Anforderung zum Umschalten in einen anderen Übertragungsmodus mit einer geringeren Robustheit gegenüber Verzerrungen, aber im Vergleich zum Standardübertragungsmodus immer noch mit einer höheren Robustheit gegenüber Verzerrungen, aufweist.
Die Senderschaltung 230 der Steuereinheit 110 und die Senderschaltung 170 der integrierten Sensorvorrichtung 130 sind möglicherweise im Prinzip identisch. Allerdings unterscheiden sie sich möglicherweise auch hinsichtlich einiger Umsetzungsdetails. Das Gleiche gilt auch für die Empfängerschaltung 210 der Steuereinheit 110 und die entsprechende Empfängerschaltung 160 der integrierten Sensorvorrichtung 130. Dementsprechend werden auch die Empfängerschaltung 210 und/oder die Senderschaltung 230 der Steuereinheit 110 möglicherweise optional in einem asynchronen Übertragungsschema betrieben, verwenden ein Pulsbreitenmodulationsschema, ein Amplitudenmodulationsschema, ein Übertragungsschema auf Basis von Modulation eines Strompegels und/oder auf Basis von Modulation eines Spannungspegels. Mit anderen Worten: Die Steuereinheit 110 und die integrierte Sensorvorrichtung 130 verwenden möglicherweise das gleiche, vorher erwähnte Kommunikationsprotokoll.
Um die integrierte Sensorvorrichtung 130 mit der elektrischen Leistung zu versorgen, umfasst die Steuereinheit 110 möglicherweise eine Leistungsversorgung 240 oder eine Leistungsversorgungsschaltung, die zum Beispiel über die Übertragungsverknüpfung 180 mit der integrierten Sensorvorrichtung 130 verkoppelt ist, um elektrische Leistung für die integrierte Sensorvorrichtung 130 bereitzustellen. Wenn die Überwachungsschaltung 220 eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals detektiert, stellt die Überwachungsschaltung 220 möglicherweise ein geeignetes Steuersignal für die Leistungsversorgung 240 bereit, um eine höhere elektrische Leistung für die integrierte Sensorvorrichtung 130 bereitzustellen. Mit anderen Worten: Wenn die Überwachungsschaltung 220 eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals detektiert, stellt die Leistungsversorgung 240 oder die Steuereinheit 110 möglicherweise eine erhöhte elektrische Leistung für die integrierte Sensorvorrichtung 130 bereit.
Die Empfängerschaltung 210 umfasst möglicherweise weiterhin einen Eingangsfilter 250, der wiederum eine auf einer veränderbaren Eckfrequenz basierende Filtercharakteristik umfasst. Die Empfängerschaltung 210 ist möglicherweise in der Lage, die Eckfrequenz zu verringern, wenn das von der Senderschaltung 230 übertragene Signal eine Anforderung zum Ändern in einen Übertragungsmodus angibt, der eine reduzierte Übertragungsgeschwindigkeit des aufzunehmenden Signals hat. Gleichermaßen umfasst die Empfängerschaltung 210 möglicherweise weiterhin einen Störspitzenfilter 260, der eine auf einer veränderbaren Maximalzeit basierende Filtercharakteristik umfasst. Die Empfängerschaltung 210 erhöht möglicherweise die Maximalzeit, wenn das Signal eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus der integrierten Sensorvorrichtung 130 angibt, damit ein Signal mit einer reduzierten Übertragungsgeschwindigkeit übertragen wird. Ein Störspitzenfilter umfasst möglicherweise zum Beispiel ein Verzögerungselement und einen Addierer oder ein Gatter, um das Originalsignal und das verzögerte Signal zu addieren bzw. zu überlagern. Aufgrund der Überlagerung des verzögerten Signals und des Originalsignals ist es möglicherweise möglich, die Störspitzen zu reduzieren, die von einer kapazitiven Kopplung in die Übertragungsverknüpfung 180 oder direkt in die integrierte Sensorvorrichtung 130 oder die Steuereinheit 110 bewirkt werden. Als Folge werden Störspitzen möglicherweise reduziert. Die im Rahmen des Störspitzenfilters verwendete Maximalzeit ist möglicherweise die Verzögerungszeit, die vom Verzögerungselement verwendet wird. Zum Beispiel wird die Verzögerungsleitung möglicherweise als eine Flipflop-Kette umgesetzt, die Verzögerungszeit - oder mit anderen Worten die maximale Übertragungszeit - wird möglicherweise eingestellt, indem das verzögerte Signal an unterschiedlichen Positionen entlang der Verzögerungsleitung abgegriffen wird.
Obwohl ein Eingangsfilter 250 und ein entsprechender Störspitzenfilter 260 nicht als Teile der Empfängerschaltung 160 der integrierten Sensorvorrichtung 130 gezeigt werden, umfasst möglicherweise auch die Empfängerschaltung 160 ähnliche Komponenten, wie früher angegeben wurde.
Obwohl in 1 das Sensorsystem 100 hauptsächlich in Bezug auf eine integrierte Sensorvorrichtung 130 beschrieben worden ist, werden möglicherweise auch andere Sensorvorrichtungen 120 verwendet. Zum Beispiel ist möglicherweise eine Steuereinheit 110 mit einer allgemeineren Sensorvorrichtung 120 verkoppelt.
Die integrierte Sensorvorrichtung 130 wird möglicherweise auf einem oder mehreren Dies, wie zum Beispiel halbleitenden Dies, umgesetzt. Abhängig von der Umsetzung sind der einzelne Die oder die mehreren Dies möglicherweise in ein gemeinsames Packagevielfaches auf einer Platine eingehäust. Zum Beispiel umfasst solch ein Package möglicherweise eine vorbestimmte Anzahl von Anschlüssen, die gestatten, dass das Package elektrisch und optional mechanisch mit einer Platine oder einem ähnlichen Träger verkoppelt wird. Zum Beispiel ist die integrierte Sensorvorrichtung 130, wie vorher erwähnt worden ist, möglicherweise einem Kalibrierprozess unterworfen worden, dessen Kalibrierdaten möglicherweise als Teil der Verarbeitungsschaltung 190 gespeichert werden. Anstelle von einem oder mehreren halbleitenden Dies werden möglicherweise auch isolierende Dies oder ähnliche Substrate verwendet. Ein Die umfasst typischerweise eine Stärke entlang einer räumlichen Richtung, die im Wesentlichen geringer als eine Ausdehnung entlang zweier linear unabhängiger Richtungen ist, die möglicherweise zusammen mit der Richtung, entlang der die Stärke genommen wird, eine Basis für ein dreidimensionales Koordinatensystem bilden. Abhängig vom verwendeten Die oder Substratmaterial sind die drei Richtungen möglicherweise entlang kristallografischer Achsen ausgerichtet. Möglicherweise folgen sie auch den rechtwinkligen Richtungen eines kartesischen Koordinatensystems.
Mehrere Sensoren sind möglicherweise mit einem einzelnen Sendeempfänger verbunden und die gemessenen Werte werden über den gleichen Kanal übertragen. In diesem Fall ist es möglicherweise eine zusätzliche Verschlechterungsoption, Informationen des am wenigstens wichtigen Sensors auszulassen, zum Beispiel eine Die-Temperaturmessung, und die Übertragungskapazität für Daten von wichtigeren Sensoren zu verwenden, zum Beispiel um Ansaugkrümmerdruck- und/oder Drosselklappenstellungsdaten zu übertragen.
In solch einem Sensorsystem 100 wird möglicherweise auf der Empfängerseite, oder mit anderen Worten auf der Seite der Steuereinheit 110, eine Fehlerstatistik ausgewertet. Im Fall, dass ein Empfangsqualitätskriterium unterschritten wird, sendet die Steuereinheit 110 möglicherweise einen Befehl an die integrierte Sensorvorrichtung 130, eine Datenübertragungsrate zu reduzieren oder den Übertragungsmodus zu modifizieren, was auch als die Kanalcodierung bezeichnet wird. Um dies zu ermöglichen, muss die integrierte Sensorvorrichtung 130 möglicherweise dazu fähig sein, Meldungen aus der Steuereinheit 110 aufzunehmen, die möglicherweise auch als elektronische Steuereinheit (ECU, Electronic Control Unit) bezeichnet wird. Taugliche Kommunikationsmodi umfassen möglicherweise zum Beispiel Kommunikationsprotokolle wie SPC, PSI5, LIN oder DSI3, um einige Beispiele zu nennen. Die integrierte Sensorvorrichtung 130 ist möglicherweise fähig, ihre Übertragung auf Anforderung der Steuereinheit 110 an wenigstens einen Verschlechterungsgrad anzupassen. Mögliche Verschlechterungen umfassen zum Beispiel das Reduzieren der Übertragungsgeschwindigkeit, um die Signalenergie pro übertragenem Bit zu erhöhen. Der Modulationspegel wird möglicherweise ebenfalls erhöht. Zum Beispiel wird im Fall eines PSIx-Übertragungsschemas die Senderschaltung 170 der integrierten Sensorvorrichtung 130 möglicherweise von einem Niedrigenergie-Modus in einen Normal-Modus geschaltet. Möglicherweise wird auch eine erweiterte Redundanz hinzugefügt, zum Beispiel unter Verwendung eines 8-Bit- oder eines 16-Bit-Werts der zyklischen Redundanzprüfung (CRC-Wert) anstelle von oder über die Standard-CRC hinaus oder der im Protokollstandard definierten Parität.
Außerdem wird möglicherweise jede Meldung wiederholt. Natürlich wird möglicherweise auch irgendeine Kombination verwendet.
Die Steuereinheit 110 nimmt die von der integrierten Sensorvorrichtung 130 gesendete Meldung auf und wendet wenigstens einen Prüfmechanismus an, um die Korrektheit des Empfangs nachzuweisen. Dies kann von der Überwachungsschaltung 220 durchgeführt werden. Mögliche Nachweismechanismen sind eine zyklische Redundanzprüfung oder eine Parität, wie sie zum Beispiel im entsprechenden Standardprotokoll definiert werden, zeitliche Verifikationen gemäß dem Protokoll, wie zum Beispiel der Manchester-Zeitsteuerung im Fall eines PSI5-Protokolls, die Korrektheit eines Meldungszählers und eine Detektion von verlorenen Rahmen, wie zum Beispiel von fehlenden Meldungen, die in einem PSI5-Synchronisierungsrahmen erwartet werden, um ein Beispiel zu nennen.
Weiterhin verwendet die Überwachungsschaltung möglicherweise Messungen von elektrischen Parametern der eingehenden Signale, zum Beispiel die Sensorbus-Versorgungsspannung, den Sensorbus-Versorgungsstrom oder -spannung oder den Strom in einem weiteren, zusätzlichen Kommunikationsdraht, und analysiert diese, um Indikationen für elektrische Verzerrungen zu detektieren, indem sie Spannungsspitzen oder Stromimpulse zählt, indem sie elektrische Energie außerhalb des Kommunikationsbandes misst oder indem sie die (FFT-) Spektren der Signale mit erwarteten Spektralmustern vergleicht.
Abhängig vom Fehler generiert die Steuereinheit 110 möglicherweise eine Übertragungsfehlerstatistik und entscheidet, ob eine Protokollverschlechterung erforderlich ist. Im Fall, dass eine Auswahl zwischen unterschiedlichen Verschlechterungen besteht, kann unterschiedlichen Fehlertypen eine geeignete Maßnahme zugeteilt werden. Im Fall zum Beispiel einer erhöhten Anzahl von detektierten Zeitverletzungen wird die Protokollzeitsteuerung möglicherweise erweitert. Im Fall einer erhöhten Anzahl von CRC-Verletzungen werden möglicherweise eine Erweiterung der Protokollzeitsteuerung und/oder eine Erhöhung des CRC-Schutzes umgesetzt. Im Fall eines Verlusts von Rahmen wird möglicherweise eine wiederholte Übertragung initialisiert.
Über diese Maßnahmen hinaus, die möglicherweise von der Steuereinheit 110 auf der Sensorseite initialisiert werden, setzt sie möglicherweise eine oder mehrere Optionen direkt auf ihrer eigenen Seite um. Zum Beispiel wird möglicherweise die Sensorversorgungsspannung von der Steuereinheit 110 erhöht. Als Folge erhöht der Sensor möglicherweise die Modulationsstrompegel, um eine Signalenergie zu erhöhen. Weiterhin wird möglicherweise die Eckfrequenz der Eingangsfilter 250 gemäß ausgewählten Datenratenreduzierungen auf der Sensorseite verringert. Möglicherweise ist es außerdem möglich, die Maximalzeit von entfernten Störspitzen gemäß einer entspannten Protokollzeitsteuerung zu erhöhen. Außerdem trifft der Sensor möglicherweise auch Maßnahmen, die die Messung robuster gegenüber Verzerrung machen, wie das Erhöhen eines Hallplatten-Vorspannungsstroms oder das Verringern der Eckfrequenz von internen Filtern innerhalb des Signalpfades.
2 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Steuereinheit 110, die der Steuereinheit 110 ähnelt, wie sie in 1 aufgezeigt wird. Hier umfasst die Steuereinheit ebenfalls einen Empfänger 210, um das Signal aufzunehmen, das einen Wert einer Größe aus einer Sensorvorrichtung angibt, eine Überwachungsschaltung und eine Überwachungsschaltung 220, um die Qualität eines aufgenommenen Signals zu überwachen. Die Steuereinheit 110 umfasst weiterhin eine Leistungsversorgung 240, die mit der Überwachungsschaltung 220 verkoppelt ist, um der Sensorvorrichtung, die in 2 nicht gezeigt wird, elektrische Leistung bereitzustellen und die für die Sensorvorrichtung bereitgestellte elektrische Leistung zu erhöhen, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals angibt. Optional umfasst die Steuereinheit 110 möglicherweise auch eine Senderschaltung 230, die das Kommunizieren mit der Sensorvorrichtung oder anderen Komponenten über die Übertragungsverknüpfung 180 gestattet.
3 zeigt ein Blockschaltbild eines anderen Sensorsystems 100, das eine Steuereinheit 110 und eine integrierte Sensorvorrichtung 130 umfasst, die in 3 auch als Sensor bezeichnet wird. Die integrierte Sensorvorrichtung 130 umfasst wiederum ein Abtastelement 140, das mit einem Sendeempfänger 270 verkoppelt ist, der die vorher erwähnte Senderschaltung 170 und die Empfängerschaltung 160 umfasst. Weder die Empfängerschaltung 160 noch die Senderschaltung 170 der integrierten Sensorvorrichtung 130 werden in 3 gezeigt.
Der Sendeempfänger 270 der integrierten Sensorvorrichtung ist in der Lage, in mehreren Übertragungsmodi betrieben zu werden, abhängig von der Qualität der Übertragung. In 3 werden die unterschiedlichen Übertragungsmodi als Verschlechterungsgrad 1 bis Verschlechterungsgrad N bezeichnet. Abhängig von der Qualität des von der Steuereinheit 110 (ECU) aufgenommenen Signals, das die Steuereinheit 110 über die Übertragungsverknüpfung 180 aufnimmt, kann die Steuereinheit 110 den Sendeempfänger 270 der integrierten Sensorvorrichtung 130 anweisen und ihr befehlen, anstelle des Standardübertragungsmodus irgendeinen der Verschlechterungsgrade zu verwenden.
Die Steuereinheit 110 umfasst auch einen Sendeempfänger 280, der die Empfängerschaltung 210 und die Senderschaltung 230 umfasst, die beide in 3 nicht gezeigt werden. Der Sendeempfänger 280 der Steuereinheit 110 ist ebenfalls in der Lage, sowohl im Standardübertragungsmodus als auch in den vorher erwähnten Verschlechterungsgraden betrieben zu werden. Die Steuereinheit 110 umfasst weiterhin die Überwachungsschaltung 220, die mit dem Sendeempfänger 280 verkoppelt ist, um eine Fehlerstatistik zu bestimmen und die Fehlerstatistik mit einem Kriterium zu vergleichen. Wenn das Kriterium erfüllt ist, initialisiert die Überwachungsschaltung 220 die Verschlechterung der Übertragung durch einen geeigneten Befehl an den Sendeempfänger 280.
Die aufgenommenen Werte oder Meldungen aus der integrierten Sensorvorrichtung 130, die in den über die Übertragungsverknüpfung 180 übertragenen Daten umfasst sind, werden möglicherweise von der Steuereinheit 110 oder einer anderen, mit der Steuereinheit 110 verkoppelten Komponente weiter verarbeitet.
4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines weiteren Sensorsystems 100, das mehrere integrierte Sensorvorrichtungen 130-1, 130-2, ..., 130-N umfasst. Die integrierten Sensorvorrichtungen 130 sind über eine Übertragungsverknüpfung 180 verkoppelt, die möglicherweise ein Bus zur Steuereinheit 110 (ECU) ist. Die Steuereinheit 110 wiederum umfasst einen Empfänger 280 und die Überwachungsschaltung 220, die für jede der integrierten Sensorvorrichtungen 130 eine Fehlerstatistikeinheit 290-1, 290-2, ..., 290-N umfasst. Die Fehlerstatistikeinheiten 290 sind mit einer Auswerteeinheit 300 der Überwachungsschaltung 220 verkoppelt, die verifiziert, ob ein Kriterium zum Initialisieren einer Verschlechterung erfüllt ist. Falls dies der Fall ist, initialisiert die Auswerteschaltung 300 der Überwachungsschaltung 220 einen Verschlechterungsbefehl und stellt diesen für den Sendeempfänger 280 bereit, der wiederum das Signal überträgt, das eine Anforderung zum dementsprechenden Ändern des Übertragungsmodus angibt. Auf Basis der Umsetzung, die möglicherweise unterschiedliche Kriterien für unterschiedliche Szenarien aufweist, sind möglicherweise eine einzelne integrierte Sensorvorrichtung 130 von den mehreren integrierten Sensorvorrichtungen 130, eine Gruppe von integrierten Sensorvorrichtungen 130, die wenigstens zwei unterschiedliche integrierte Sensorvorrichtungen 130 umfasst, oder alle integrierten Sensorvorrichtungen 130 die Adressaten der entsprechenden Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus. Im Fall von Sensorbussen kann die Auswertung der Fehlerstatistiken mit anderen Worten für jede integrierte Sensorvorrichtung 130 einzeln erfolgen. Die integrierten Sensorvorrichtungen 130 können selektiv oder global in eines der verschlechterten Protokolle geschaltet werden, indem in den entsprechenden Übertragungsmodus geschaltet wird. Falls zum Beispiel ausreichend Redundanz im Sensornetzwerk vorhanden ist, kann es sogar möglich sein, zum Vermeiden weiterer Verzerrungen einen spezifischen Sensor zu deaktivieren, von dem erkannt worden ist, dass er fehlerhafte Daten abgibt, anstatt sein Protokoll zu verschlechtern.
4 gibt weiterhin eine Übertragungssequenz von Daten an, die von den einzelnen integrierten Sensorvorrichtungen 130 übertragen werden. Zum Beispiel übertragen die Sensorvorrichtungen 130 ihre Daten möglicherweise gemäß einer Adresse oder Nummer. Zum Beispiel werden die Daten, die von den integrierten Sensorvorrichtungen 130 übertragen werden, möglicherweise in Gruppen 310 übertragen. Jede Gruppe 310 umfasst eine Sequenz von einzelnen Daten für jede der integrierten Sensorvorrichtungen 130 gemäß ihrer Nummer. Zum Beispiel umfasst jede Gruppe 310 möglicherweise ein erstes Datenpaket des Sensors 130-1, gefolgt von einer Meldung oder einem Signal von der zweiten integrierten Sensorvorrichtung 130-2 und so weiter, bis die N-te integrierte Sensorvorrichtung 130-N ihr Signal überträgt, womit sie das letzte Glied der Gruppe 310 bildet. Danach wird möglicherweise eine zweite Gruppe 310 von Daten übertragen.
In anderen Beispielen unterscheidet sich eine Reihenfolge von Daten oder Signalen, die von den einzelnen integrierten Sensorvorrichtungen 130 übertragen werden, möglicherweise von der in 4 gezeigten. Außerdem ist es bei Weitem nicht nötig, dass alle integrierten Sensorvorrichtungen 130 in jeder der Gruppen ein entsprechendes Signal übertragen. Zum Beispiel sind möglicherweise eine integrierte Sensorvorrichtung 130, eine Gruppe von integrierten Sensorvorrichtungen 130 oder sogar alle integrierten Sensorvorrichtungen 130 dazu ausgelegt, Daten nur auf eine spezifische übertragene Anforderung hin zu übertragen, zum Beispiel von der Steuereinheit 110. Im Fall eines solchen Sensorsystems könnte ein zusätzlicher Verschlechterungs-Übertragungsmodus eine Einschränkung der Busteilnehmer auf diejenigen sein, die für eine Art Notlauf-Betrieb des Gesamtsystems nötig sind. Dies könnte zum Beispiel im Fall eines Motorsteuerungssystems eine Reduzierung der generierten Pferdestärken oder im Fall eines Lenkunterstützungssystems eine Reduzierung der Lenkunterstützungskräfte sein.
Für diese und ähnliche Sicherheitsmerkmale und Protokollanforderungen wird zum Beispiel spezifiziert, dass sie für eine Sensorschnittstelle, wie zum Beispiel eine SPCbasierte Sensorschnittstelle, verfügbar sind, die eine Befehlsoption zum Ändern einer Übertragungsrate oder eines Übertragungsmodus bereitstellt.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das in einem Prozess P100 das Übertragen eines Signals gemäß einem Übertragungsmodus umfasst, das einen von einem Abtastelement 140 detektierten Wert einer Größe angibt. In einem Prozess P110 wird möglicherweise ein Signal aufgenommen, das die Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus angibt. In einem Prozess P120 wird der Übertragungsmodus möglicherweise auf Basis des aufgenommenen Signals geändert.
Wie vorher umrissen worden ist, ist die Reihenfolge der in 5 aufgezeigten Prozesse bei Weitem nicht obligatorisch. Sie stellt lediglich ein Beispiel dar. Die Prozesse werden möglicherweise zum Beispiel auf eine zeitlich überlappende Art und Weise, wenigstens zum Teil zeitgleich, durchgeführt. Außerdem werden die beschriebenen Prozesse möglicherweise in einer Schleife durchgeführt, bis zum Beispiel eine veränderbare, vorbestimmte, feste oder eine andere Bedingung erfüllt wird.
Das Verfahren, wie es zum Beispiel in 5 aufgezeigt wird, wird möglicherweise von einer integrierten Sensorvorrichtung 130 durchgeführt. Es wird möglicherweise auch als ein Programm umgesetzt, das einen Programm-Code zum Durchführen des Verfahrens im Fall einer software-bezogenen Umsetzung umfasst. In diesem Fall umfasst die integrierte Sensorvorrichtung möglicherweise zum Beispiel eine programmierbare Hardware-Komponente, und das Programm wird möglicherweise als eine Firmware der integrierten Sensorvorrichtung 130 umgesetzt.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das in einem Prozess P200 das Aufnehmen eines Signals umfasst, das einen Wert einer Größe aus einer Sensorvorrichtung 130 angibt. Es umfasst weiterhin in einem Prozess P210 das Überwachen einer Übertragungsqualität des aufgenommenen Signals und in einem Prozess P220 das Übertragen eines Signals, das eine Anforderung zum Ändern eines Übertragungsmodus der Sensorvorrichtung 130 angibt, wenn die überwachte Qualität des Signals wenigstens eines der Folgenden angibt: eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals, eine Verbesserung der Qualität des aufgenommenen Signals oder eine gleichbleibende Qualität des aufgenommenen Signals.
Wie vorher beschrieben worden ist, ist die Reihenfolge der in 6 aufgezeigten Prozesse bei Weitem nicht obligatorisch, sondern lediglich ein Beispiel. Auch in diesem Fall werden die einzelnen Prozesse möglicherweise zeitgleich durchgeführt, zeitlich überlappend und/oder auf Basis einer Schleife, wie vorher beschrieben wurde. Im Gegensatz allerdings zu dem in 5 aufgezeigten Verfahren, ist das Verfahren aus 6 ein Verfahren, das möglicherweise von der Steuereinheit 110 durchgeführt wird. Es wird zum Beispiel möglicherweise als ein Programm umgesetzt, das von der Steuereinheit 110 in dem Fall durchgeführt wird, dass die Steuereinheit 110 eine programmierbare Hardware-Komponente umfasst. In diesem Fall ist das Programm möglicherweise zum Beispiel eine Firmware.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens, das möglicherweise zum Beispiel von einer Steuereinheit 110 durchgeführt wird. Gleichermaßen wird das Verfahren möglicherweise zum Beispiel als ein Programm umgesetzt, das von einer programmierbaren Hardware der Steuereinheit 110 durchgeführt werden kann. In diesem Fall ist das Programm möglicherweise Teil der Firmware der Steuereinheit 110.
In einem Prozess P300 wird elektrische Leistung für eine Sensorvorrichtung 130 bereitgestellt. In einem Prozess P310 wird ein Signal, das einen Wert einer Größe angibt, aus der Sensorvorrichtung 130 aufgenommen. In einem Prozess P320 wird eine Qualität des aufgenommenen Signals überwacht. In einem Prozess P330 wird möglicherweise die der Sensorvorrichtung 130 bereitgestellte elektrische Leistung erhöht, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals angibt.
Durch Verwenden einer Ausführungsform ist es möglicherweise möglich, einen Kompromiss zwischen einer Robustheit eines Systems, das einen Sensor umfasst, der Vereinfachung einer solchen Umsetzung oder Architektur, seiner Energieaufnahme und einer Bandbreite seiner Infrastruktur sogar unter ungünstigen Betriebsbedingungen zu verbessern.
Die Beschreibung und die Zeichnungen veranschaulichen lediglich die Prinzipien der Erfindung. Es versteht sich somit, dass Fachleute fähig sein werden, verschiedene Anordnungen zu erdenken, die, obwohl sie hierin nicht explizit beschrieben oder gezeigt werden, die Prinzipien der Erfindung verkörpern und in ihrem Gedanken und Schutzbereich aufgewiesen sind. Weiterhin sind alle hierin vorgetragenen Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur für pädagogische Zwecke gedacht, um dem Leser beim Verständnis der Prinzipien der Erfindung und der Konzepte, die von dem bzw. den Erfinder(n) beigesteuert werden, um das Fachgebiet voranzubringen, zu helfen, und sie sollen so aufgefasst werden, dass sie für solche spezifisch vorgetragenen Beispiele und Bedingungen ohne Einschränkung sind. Vielmehr ist beabsichtigt, dass hier sowohl alle Aussagen, mit denen Prinzipien, Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung vorgetragen werden, als auch spezifische Beispiele dafür, Äquivalente dafür umfassen.
Die hier beschriebenen Verfahren werden möglicherweise als Software umgesetzt, zum Beispiel als ein Computerprogramm. Die Unterprozesse werden möglicherweise von solch einem Programm durchgeführt, zum Beispiel durch Schreiben in einen Speicherort. Gleichermaßen wird das Lesen oder Aufnehmen von Daten möglicherweise durch Lesen vom gleichen oder einem anderen Speicherort durchgeführt. Ein Speicherort ist möglicherweise ein Register oder ein anderer Speicher einer geeigneten Hardware. Die Funktionen der verschiedenen, in den Figuren gezeigten Elemente, einschließlich irgendwelcher Funktionsblöcke, die mit „Mittel“, „Mittel zum Bilden“, „Mittel zum Bestimmen“ usw. gekennzeichnet sind, werden möglicherweise durch die Verwendung von dedizierter Hardware bereitgestellt, wie zum Beispiel sowohl „ein Bildner“, „ein Bestimmer“ usw. als auch Hardware, die in der Lage ist, Software in Verknüpfung mit geeigneter Software auszuführen. Wenn sie von einem Prozessor bereitgestellt werden, werden die Funktionen möglicherweise von einem einzigen dedizierten Prozessor, von einem einzigen gemeinsam genutzten Prozessor oder von mehreren einzelnen Prozessoren, von denen einige möglicherweise gemeinsam genutzt werden, bereitgestellt. Vielmehr sollte die ausdrückliche Verwendung des Begriffs „Prozessor“ oder „Steuerung“ nicht so ausgelegt werden, dass er sich ausschließlich auf Hardware bezieht, die in der Lage ist, Software auszuführen, und er weist möglicherweise implizit ohne Einschränkung Folgendes auf: digitale Signalprozessor- (DSP-) Hardware, Netzwerkprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), Field Programmable Gate Array (FPGA), Festwertspeicher (ROM, Read-Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffspeicher (RAM, Random Access Memory) und nichtflüchtigen Speicher. Andere Hardware, konventionelle und/oder kundenspezifische, wird möglicherweise ebenfalls aufgewiesen. Gleichermaßen sind irgendwelche in den Figuren gezeigten Schalter lediglich konzeptionell. Ihre Funktion wird möglicherweise durch den Betrieb von Programmlogik, durch dedizierte Logik, durch das Zusammenspiel von Programmsteuerungs- und dedizierter Logik ausgeführt, wobei die jeweilige Technik vom Umsetzenden, soweit aus dem Kontext besser zu verstehen ist, ausgewählt werden kann.
Für Fachleute versteht es sich, dass alle Blockdiagramme hierin konzeptionelle Ansichten veranschaulichender Schaltkreise darstellen, die die Prinzipien der Erfindung verkörpern. Ähnlich versteht es sich, dass alle Ablaufpläne, Flussdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudo-Code und Ähnliche verschiedene Prozesse darstellen, die möglicherweise im Wesentlichen in einem computerlesbaren Medium dargestellt werden und so von einem Computer oder Prozessor ausgeführt werden, egal ob solch ein Computer oder Prozessor nun explizit gezeigt wird oder nicht.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die „Ausführliche Beschreibung“ einbezogen, wobei jeder Anspruch möglicherweise für sich als eine separate Ausführungsform steht. Während jeder Anspruch möglicherweise für sich allein als eine separate Ausführungsform steht, ist anzumerken, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich möglicherweise in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen bezieht - andere Ausführungsformen möglicherweise auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs aufweisen. Solche Kombinationen werden hier vorgeschlagen, es sei denn, es wird angegeben, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin ist beabsichtigt, dass auch Merkmale eines Anspruchs in irgendeinem anderen unabhängigen Anspruch aufgewiesen werden, sogar wenn dieser Anspruch nicht direkt vom unabhängigen Anspruch abhängig gemacht wird.
Es ist weiterhin anzumerken, dass in der Patentbeschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren möglicherweise durch eine Vorrichtung umgesetzt werden, die Mittel zum Ausführen jedes der entsprechenden Prozesse dieses Verfahrens hat.
Weiterhin versteht es sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Patentbeschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Prozesse oder Funktionen möglicherweise nicht so ausgelegt werden soll, dass sie in einer spezifischen Reihenfolge vorhanden sind. Demzufolge wird die Offenbarung mehrerer Prozesse oder Funktionen diese nicht auf eine besondere Reihenfolge einschränken, es sei denn, solche Prozesse oder Funktionen sind aus technischen Gründen nicht austauschbar.
Weiterhin weist in einigen Ausführungsformen möglicherweise ein einzelner Prozess mehrere Unterprozesse auf oder wird möglicherweise in diese aufgebrochen. Solche Unterprozesse werden möglicherweise aufgewiesen in oder sind Teil der Offenbarung dieses einzelnen Prozesses, es sei denn, sie sind ausdrücklich ausgeschlossen.

Claims

Integrierte Sensorvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Abtastelement; und eine Kommunikationsschnittstelle, um mit einer externen Steuervorrichtung mittels eines drahtgebundenen Übertragungsschemas zu kommunizieren, wobei die Kommunikationsschnittstelle eine Empfängerschaltung zum Aufnehmen eines Signals aus einer externen Vorrichtung, das eine Anforderung zum Ändern eines Übertragungsmodus angibt, und eine Senderschaltung zum Ändern des Übertragungsmodus auf Basis des aufgenommenen Signals umfasst.
Integrierte Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Senderschaltung dazu ausgelegt ist, ein Signal in einem von mehreren Übertragungsmodi zu übertragen, wobei die mehreren Übertragungsmodi einen Standardübertragungsmodus und wenigstens einen weiteren Übertragungsmodus umfassen, der im Vergleich zum Standardübertragungsmodus die Übertragung des Signals mit einer größeren Robustheit gegenüber Verzerrungen gestattet.
Integrierte Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Senderschaltung dazu ausgelegt ist, nach wenigstens einem von Folgenden in einem vorbestimmten Übertragungsmodus zu übertragen: einem Hochlaufen der integrierten Sensorvorrichtung, einer Initialisierung der integrierten Sensorvorrichtung oder beim Fehlen eines Signals, das eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus, der sich vom Übertragungsmodus unterscheidet, angibt.
Integrierte Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der wenigstens eine weitere Übertragungsmodus, verglichen mit dem Standardübertragungsmodus, wenigstens eines von Folgenden umfasst: eine reduzierte Übertragungsgeschwindigkeit eines zu übertragenden Signals, eine größere Amplitude des zu übertragenden Signals, das Verwenden eines Fehlerdetektions-Codes, der eine Fehlerdetektion gestattet, das Verwenden eines Fehlerdetektions-Codes, der eine verbesserte Fehlerdetektion gestattet, das Ändern der Rahmenstruktur des zu übertragenden Signals, das Ändern einer Übertragungssequenz anderer oder redundanter Sensorvorrichtungen und das Wiederholen einer Meldung, die einen durch das Abtastelement detektierten Wert einer Größe umfasst.
Integrierte Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die mehreren Übertragungsmodi mehrere weitere Übertragungsmodi umfassen.
Integrierte Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die integrierte Sensorvorrichtung dazu ausgelegt ist, mit einer Energieversorgung verkoppelt zu werden, und wobei die integrierte Sensorvorrichtung zu wenigstens einem von Folgenden ausgelegt ist: dem Erhöhen einer Amplitude des übertragenen Signals als Reaktion auf eine höhere, von der Leistungsversorgung bereitgestellte elektrische Leistung und dem Verbessern des Versorgungsspannungsdurchgriffs der integrierten Sensorvorrichtung als Reaktion auf eine höhere, von der Leistungsversorgung bereitgestellte elektrische Leistung.
Integrierte Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsschnittstelle dazu ausgelegt ist, ein Signal asynchron zu übertragen.
Integrierte Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsschnittstelle dazu ausgelegt ist, unter Verwendung wenigstens eines der Folgenden zu übertragen: eines Pulsweitenmodulationsschemas, eines Amplitudenmodulationsschemas, eines Manchester-Modulationsschemas, eines Übertragungsschemas auf Basis von Modulation eines Strompegels eines zu übertragenden Signals oder eines Übertragungsschemas auf Basis von Modulation eines Spannungspegels eines zu übertragenden Signals.
Integrierte Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsschnittstelle dazu ausgelegt ist, wenigstens eines der Folgenden zu verwenden: ein PSIx-Kommunikationsprotokoll, ein SPC-Kommunikationsprotokoll, ein SENT-Kommunikationsprotokoll, ein LIN-Kommunikationsprotokoll oder ein DSIx-Kommunikationsprotokoll.
Steuereinheit, die Folgendes umfasst: eine Empfängerschaltung, um ein Signal mittels eines drahtgebundenen Übertragungsschemas aufzunehmen, das einen von einer Sensorvorrichtung abgetasteten Wert angibt; eine Überwachungsschaltung, um eine Qualität des aufgenommenen Signals zu überwachen; und eine Senderschaltung, um ein Signal zu übertragen, das eine Anforderung zum Ändern eines Übertragungsmodus angibt, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals wenigstens eines von Folgenden angibt: eine Verschlechterung des aufgenommenen Signals, eine Verbesserung der Qualität des aufgenommenen Signals oder eine gleichbleibende Qualität des aufgenommenen Signals.
Steuereinheit nach Anspruch 10, wobei die Überwachungsschaltung dazu ausgelegt ist, die Qualität des aufgenommenen Signals auf Basis einer statistischen Analyse zu überwachen.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Überwachungsschaltung dazu ausgelegt ist, die Qualität des aufgenommenen Signals auf Basis wenigstens eines von Folgenden zu überwachen: einer Verifikation eines Fehlerdetektions-Codes, des Überwachens einer zeitlichen Schwankung des aufgenommenen Signals, des Überwachens eines im aufgenommenen Signal umfassten Meldungszählers oder des Detektierens einer fehlenden Nachricht oder eines Teils davon.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Senderschaltung dazu ausgelegt ist, das Signal zu übertragen, das die Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus der Sensorvorrichtung angibt, damit sie mit einer größeren oder einer geringeren Robustheit gegenüber Verzerrungen im Vergleich zu einem vorbestimmten Übertragungsmodus, in dem die Sensorvorrichtung betrieben wird, nach wenigstens einem von Folgenden überträgt: einem Hochlaufen der Sensorvorrichtung, einer Initialisierung der Sensorvorrichtung oder beim Fehlen eines Signals, das die Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus angibt.
Steuereinheit nach Anspruch 13, wobei der Übertragungsmodus, der es der Sensorvorrichtung gestattet, mit einer größeren Robustheit zu übertragen, wie es vom Signal angegeben wird, im Vergleich zum Standardübertragungsmodus der Sensorvorrichtung zu wenigstens einem der Folgenden ausgelegt ist: dem Übertragen eines Signals mit einer reduzierten Übertragungsgeschwindigkeit des Signals, dem Übertragen eines Signals mit einer größeren Amplitude des Signals, dem Übertragen eines Signals unter Verwendung eines Fehlerdetektions-Codes, der eine Fehlerdetektion gestattet, dem Übertragen eines Signals unter Verwendung eines Fehlerdetektions-Codes, der eine verbesserte Fehlerdetektion gestattet, dem Ändern einer Rahmenstruktur, dem Ändern einer Übertragungssequenz von anderen oder redundanten Sensorvorrichtungen oder dem Übertragen eines Signals, das das Wiederholen einer Meldung umfasst, die einen von der Sensorvorrichtung detektierten Wert einer Größe umfasst.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei die Senderschaltung dazu ausgelegt ist, das Signal zu übertragen, das die Anforderung zum Ändern in einen Übertragungsmodus der Sensorvorrichtung von mehreren Übertragungsmodi der Sensorvorrichtung angibt, wobei die mehreren Übertragungsmodi den Standardübertragungsmodus und mehrere weitere Übertragungsmodi umfassen.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die Senderschaltung dazu ausgelegt ist, das Signal zu übertragen, das eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus in einen Übertragungsmodus mit einer größeren Robustheit gegenüber Verzerrungen angibt, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung des aufgenommenen Signals angibt.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die Senderschaltung dazu ausgelegt ist, das Signal zu übertragen, das eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus in einen Übertragungsmodus mit einer geringeren Robustheit gegenüber Verzerrungen angibt, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals wenigstens eines von Folgenden angibt: eine Verbesserung der Qualität des aufgenommenen Signals oder eine gleichbleibende Qualität des aufgenommenen Signals.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei die Empfängerschaltung einen Eingangsfilter umfasst, der eine Filtercharakteristik umfasst, die auf einer veränderbaren Eckfrequenz basiert, und wobei die Empfängerschaltung dazu ausgelegt ist, die Eckfrequenz zu verringern, wenn das Signal eine Anforderung zum Ändern in einen Übertragungsmodus angibt, der gestattet, ein Signal mit einer reduzierten Übertragungsgeschwindigkeit zu übertragen.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 8, wobei die Empfängerschaltung einen Störspitzenfilter umfasst, der eine Filtercharakteristik umfasst, die auf einer veränderbaren Maximalzeit basiert, und wobei die Empfängerschaltung dazu ausgelegt ist, die Maximalzeit zu erhöhen, wenn das Signal eine Anforderung zum Ändern in einen Übertragungsmodus angibt, der gestattet, ein Signal mit einer reduzierten Übertragungsgeschwindigkeit zu übertragen.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 19, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, der Sensorvorrichtung die elektrische Leistung bereitzustellen und die der Sensorvorrichtung bereitgestellte elektrische Leistung zu erhöhen, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals angibt.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 20, wobei die Empfängerschaltung dazu ausgelegt ist, Signale von mehreren Sensorvorrichtungen aufzunehmen, wobei die Überwachungsschaltung dazu ausgelegt ist, die Qualität der mehreren aufgenommenen Signale zu überwachen und wobei die Senderschaltung dazu ausgelegt ist, das Signal, das die Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus angibt, an wenigstens eines von Folgenden zu übertragen: an eine der Sensorvorrichtungen der mehreren Sensorvorrichtungen, an eine Gruppe von Sensorvorrichtungen, die wenigstens zwei unterschiedliche Sensorvorrichtungen der mehreren Sensorvorrichtungen umfasst, oder an alle Sensorvorrichtungen der mehreren Sensorvorrichtungen.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 21, wobei die Empfängerschaltung dazu ausgelegt ist, ein Signal asynchron aufzunehmen.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 22, wobei die Empfängerschaltung dazu ausgelegt ist, das Signal unter Verwendung wenigstens eines der Folgenden aufzunehmen: eines Pulsweitenmodulationsschemas, eines Amplitudenmodulationsschemas, eines Manchester-Modulationsschemas, eines Übertragungsschemas auf Basis von Modulation eines Strompegels des aufgenommenen Signals oder eines Übertragungsschemas auf Basis von Modulation eines Spannungspegels des aufgenommenen Signals.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 23, wobei die Empfängerschaltung dazu ausgelegt ist, wenigstens eines der Folgenden zu verwenden: ein PSIx-Kommunikationsprotokoll, ein SPC-Kommunikationsprotokoll, ein SENT-Kommunikationsprotokoll, ein LIN-Kommunikationsprotokoll oder ein DSIx-Kommunikationsprotokoll.
Steuereinheit, die Folgendes umfasst: eine Empfängerschaltung, um ein Signal aus einer Sensorvorrichtung mittels eines drahtgebundenen Übertragungsschemas aufzunehmen, das einen Wert einer Größe angibt; und eine Überwachungsschaltung, um eine Qualität des aufgenommenen Signals zu überwachen, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, der Sensorvorrichtung elektrische Leistung bereitzustellen und die der Sensorvorrichtung bereitgestellte elektrische Leistung zu erhöhen, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals angibt.
Verfahren, das Folgendes umfasst: das Übertragen eines Signals mittels eines drahtgebundenen Übertragungsschemas gemäß einem Übertragungsmodus, das einen von einem Abtastelement detektierten Wert einer Größe angibt; das Aufnehmen eines Signals, das eine Anforderung zum Ändern des Übertragungsmodus angibt; und das Ändern des Übertragungsmodus auf Basis des aufgenommenen Signals.
Verfahren, das Folgendes umfasst: das Aufnehmen eines Signals mittels eines drahtgebundenen Übertragungsschemas aus einer Sensorvorrichtung, das einen Wert einer Größe angibt; das Überwachen einer Qualität des aufgenommenen Signals; und das Übertragen eines Signals, das eine Anforderung zum Ändern eines Übertragungsmodus der Sensorvorrichtung angibt, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals wenigstens eines der Folgenden angibt: eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals, eine Verbesserung der Qualität des aufgenommenen Signals oder eine gleichbleibende Qualität des aufgenommenen Signals.
Verfahren, das Folgendes umfasst: das Bereitstellen von elektrischer Leistung für eine Sensorvorrichtung; das Aufnehmen eines Signals aus der Sensorvorrichtung mittels eines drahtgebundenen Übertragungsschemas, das einen Wert einer Größe angibt; das Überwachen einer Qualität des aufgenommenen Signals; und das Erhöhen der für die Sensorvorrichtung bereitgestellten elektrischen Leistung, wenn die überwachte Qualität des aufgenommenen Signals eine Verschlechterung der Qualität des aufgenommenen Signals angibt.
Programm mit einem Programm-Code, um, wenn es auf einer programmierbaren Hardware-Komponente läuft, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28 durchzuführen.