DE102015111752A1

DE102015111752A1 - Verfahren und vorrichtung zur verwendung bei einer akquisition von messdaten

Info

Publication number: DE102015111752A1
Application number: DE102015111752.5A
Authority: DE
Inventors: Jens Barrenscheen
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-07-20
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2017-01-26
Also published as: US10575071B2; US20170026166A1; CN106374925A; CN106374925B

Abstract

Hierin sind Verfahren zur Verwendung in einem Messsystem offenbart. Einige Ausführungsformen umfassen an einer Steuerungseinheit Empfangen eines Taktempfangssignals, das ein Taktsignal und Konfigurationsinformation repräsentiert; auf der Grundlage des Taktempfangssignals Bereitstellen eines Steuerungssignals, das die Konfigurationsinformation repräsentiert; und Übertragen des Steuerungssignals an eine Sensoreinheit. Einige Ausführungsformen umfassen ein Konfigurieren der Sensoreinheit gemäß der Konfigurationsinformation. Einige Ausführungsformen umfassen an einer Steuerungseinheit, die dazu konfiguriert ist, Daten zu verarbeiten, die von der Sensoreinheit bereitgestellt werden. Das Verfahren umfasst Empfangen eines Datenempfangssignals und Auswählen einer Interpretation des Datenempfangssignals als wenigstens eines von: dem Sensordatensignal und einem sonstigen Datensignal. Ferner sind hierin eine Schnittstelle offenbart, eine Steuerungseinheit und eine Sensoreinheit zur Verwendung in einem Messsystem.

Description

Die Konzepte und Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, beziehen sich auf das technische Gebiet einer Akquisition von Messdaten. Üblicherweise werden Messdaten unter Verwendung einer Sensoreinheit erhalten. Die Sensoreinheit umfasst einen Wandler, der an die Probe gekoppelt ist, die hinsichtlich einer zu erfassenden physikalischen Größe empfindsam ist. Der Wandler ist dazu konfiguriert, ein analoges Messsignal (hierin auch als analoges Sensorsignal in Bezug genommen), das einer Menge der physikalischen Größe entspricht, wie sie von der Probe 'gesehen' wird.
In vielen Anwendungen ist es unmöglich, das Verarbeitungsgerät in unmittelbarer Nachbarschaft des Wandlers unterzubringen. Daher muss das analoge Messsignal eine gewisse Entfernung laufen, bevor es verarbeitet wird. Je länger die Entfernung ist, die das analoge Messsignal laufen muss, beispielsweise auf einer Übertragungsleitung, umso mehr wird das analoge Messsignal verzerrt oder sonst verschlechtert, beispielsweise aufgrund von Dämpfung oder aufgrund von Rauschen auf der Übertragungsleitung, und umso weniger kann das analoge Messsignal, des am Ende gesehen wird, noch eine genaue Repräsentation der gemessenen Größe sein. Daher kann die Sensoreinheit einen Analog/Digital-Wandler umfassen, der in der Nähe des Wandlers angeordnet und an den Wandler gekoppelt ist, um das analoge Sensorsignal zu empfangen, und der dazu konfiguriert ist, ein digitales Erfassungssignal auszugeben, das im wesentlichen die Information repräsentiert, die von dem Wandler akquiriert wurde. In einer üblichen Anwendung ist die Sensoreinheit an die Verarbeitungseinheit gekoppelt und dazu konfiguriert, das digitale Erfassungssignal zum Verarbeiten an die Verarbeitungseinheit zu übertragen. Weil die Übertragung digitaler Signale üblicherweise gegenüber ungünstigen Wirkungen von Dämpfung und Rauschen unempfindlicher ist, schafft das digitale Erfassungssignal, das an der Verarbeitungseinheit empfangen wird, eine Repräsentation der gemessenen Größe, die näher an der Wahrheit ist, als es eine direkte Übertragung des Analogsignals von dem Wandler an die Verarbeitungseinheit bewerkstelligen könnte.
Manchmal erfordert die Messung einer gegebenen physikalischen Größe, dass die entsprechende Sensoreinheit unter harschen elektrischen Bedingungen betrieben wird. Insbesondere kann eine Referenzspannung, die beispielsweise durch Erde bereitgestellt wird, stark schwanken. Daher kann eine Barriere vorgesehen werden, die die Sensoreinheit von der Steuerungseinheit elektrisch trennt. An der Barriere werden eine Sensorreferenzspannung, hierin auch als Sensor-Massepotenzial in Bezug genommen, die bei der Akquisition von Messdaten verwendet wird, und eine Steuerungsreferenzspannung, hierin auch als Steuerungseinheit-Massepotenzial in Bezug genommen, die bei der Verarbeitung akquirierter Daten verwendet wird, voneinander getrennt.
Schnittstellen, um über Barrieren hinweg zu kommunizieren, die elektrische Bedingungen auf der Seite der Steuerungseinheit von den harschen elektrischen Bedingungen auf der Seite der Sensoreinheit wirksam trennen, erfordern erheblichen technischen und qualitativen Aufwand.
KURZFASSUNG
Das Nachfolgende stellt eine vereinfachte Kurzfassung dar, um ein grundlegendes Verständnis eines oder mehrerer Gesichtspunkte der Erfindung herzustellen. Diese Kurzfassung ist keine ausgedehnte Übersicht über die Erfindung, und es ist weder beabsichtigt, Schlüssel Elemente oder kritische Elemente der Erfindung zu identifizieren, noch den Umfang derselben zu umreißen. Vielmehr besteht der wesentliche Zweck der Kurzfassung darin, einige Konzepte der Erfindung in einer vereinfachten Form als ein Vorspiel auf die eingehenderen Beschreibung zu geben, die später dargelegt wird.
Repräsentative Implementierungen von Geräten und Techniken stellen eine Kommunikation zwischen einer oder mehreren Sensoreinheiten und einer Steuerungseinheit in einem Messsystem her. Einige Ausführungsformen sind besonders nützlich, wenn die Kommunikation eine Barriere kreuzt, die die Sensoreinheit(en) von der Steuerungseinheit trennt.
Unten sind Ausführungsformen beschrieben, die auf ein Verfahren zur Verwendung in einem Messsystem bezogen sind, eine Schnittstelle zur Verwendung in einem Messsystem, eine Steuerungseinheit zur Verwendung in einem Messsystem, ein Messsystem sowie eine Sensoreinheit.
Diese Kurzfassung wird mit dem Verständnis eingereicht, dass sie nicht dazu verwendet wird, den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche auszulegen oder zu beschränken. Diese Kurzfassung soll weder Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, noch soll sie als eine Hilfe beim Bestimmen des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes verwendet werden. Sonstige Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sind ebenfalls offenbart. Jene, die vom Fach sind, werden zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen, wenn sie die nachfolgende eingehende Beschreibung gelesen und die anliegenden Zeichnungen betrachtet haben.
Die unabhängigen Ansprüche definieren die Erfindung in verschiedener Hinsicht. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen gemäß der Erfindung in verschiedener Hinsicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die nachfolgende Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen vorgetragen. In den Zeichnungen identifizieren die links stehenden Ziffern eines Bezugszeichens die Zeichnung, in der das Bezugszeichen aufscheint. Verwendung derselben zweiten und dritten Ziffern in verschiedenen Figuren deutet auf ähnliche oder identische Elemente hin.
1 stellt ein Blockdiagramm eines Messsystems gemäß einigen Ausführungsformen dar.
2 stellt einen Zeitablauf von Signalen gemäß einigen Implementierungen dar.
3 stellt einen Zeitablauf von Signalen gemäß einigen Implementierungen dar.
4 stellt ein Blockdiagramm meiner Sensoreinheit gemäß einigen Ausführungsformen dar.
5 stellt ein Blockdiagramm eines Messsystems gemäß einigen Ausführungsformen dar.
6 stellt ein Blockdiagramm eines Messsystems gemäß einigen Ausführungsformen dar.
7 stellt ein Blockdiagramm einer Steuerungseinheit gemäß einigen Ausführungsformen dar.
8 stellt einen Zeitablauf von Signalen gemäß einigen Implementierungen dar.
9 stellt ein Blockdiagramm eines Messsystems gemäß einigen Ausführungsformen dar.
10 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einigen Ausführungsformen dar, das in einem Messsystem implementiert ist.
11 stellt ein Blockdiagramm eines Systems gemäß einigen Ausführungsformen dar.
12 später Blockdiagramm eines Systems gemäß einigen Ausführungsformen dar.
13 stellt eine Repräsentation von Daten gemäß einigen Implementierungen dar.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie anhand der nachfolgenden eingehenden Beschreibung deutlich werden wird, insbesondere wenn sie in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen gelesen wird, können die Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind beispielsweise auf dem Gebiet der Akquisition von Messdaten nützlich sein. Im Vergleich mit herkömmlichen Lösungen kann wenigstens eine Wirkung darin bestehen, dass die Effizienz bei der Verwendung von Sensoreinheiten zur Akquisition von Messdaten verbessert ist. Beispielsweise kann eine Steuerungseinheit, die zur Steuerung der Akquisition von Messdaten konfiguriert ist, Einstellungsinformation an die Sensoreinheit signalisieren, damit die Sensoreinheit die Akquisition von Daten gemäß der Einstellungsinformation durchführt, oder beispielsweise um Energie zu sparen. Um ein anderes Beispiel zu nennen, kann die Sensoreinheit nach dem Hochfahren oder nach dem Aufwachen ein erstes Messergebnis an die Steuerungseinheit übermitteln, das anzeigt, dass die Steuerungseinheit selbst gerade dabei ist, in einen Betriebsmord versetzt zu werden, und/oder das anzeigt, ob eine physikalische Größe vorhanden oder abwesend ist.
In einigen Ausführungsformen ist ein Analog/Digital-Wandler auf eine Vorspannung gesetzt, d. h. auf eine Sensor-Referenzspannung bezogen, während die Steuerungseinheit auf eine Steuerungseinheit-Referenzspannung bezogen ist, wobei die Sensor-Referenzspannung von der Steuerungseinheit-Referenzspannung abweichen kann. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Steuerungseinheit bei einer stabilen Referenzspannung im wesentlichen unabhängig von Schwankungen der Sensorreferenzspannung betrieben wird, wobei der Betrieb sicher ist.
Einige Ausführungsformen umfassen Modulieren eines Taktsignals zur Verwendung durch Sensoreinheit(en) gemäß anderer Information als Zeitgabe. In einigen Ausführungsformen umfasst das Modulieren ein Variieren von Sigma-Delta Taktzyklen, um das Taktsignal zu bilden, damit ein Bitwert repräsentiert wird. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass beispielsweise auf der Grundlage eines Kommunikationsprotokolls wie etwa dem Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) Kommunikationsprotokoll die sonstige Informationen über die Schnittstelle kommuniziert werden kann. Insbesondere kann an der Schnittstelle eine feste Zeitbeziehung zwischen dem Übertragen des Taktsignals von der Schnittstelle an die Sensoreinheit und dem empfangen des digitalen Signals von der Sensoreinheit an der Schnittstelle hergestellt werden. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass eine Anzahl von Kommunikationsleitungen, hinsichtlich derer an der Barriere eine Schnittstelle nötig ist, niedrig gehalten werden kann.
Unten werden Implementierungen eingehender unter Verwendung mehrerer Beispiele erklärt. Obwohl verschiedene Implementierungen und Beispiele hier und unten erläutert werden, können weitere Implementierungen und Beispiele möglich sein, indem die Merkmale und Elemente einzelner Implementierungen und Beispiele kombiniert werden. In vielen Anwendungen bilden mehrere Sensoreinheiten gemeinsam einen Teil eines Messsystems, das zusätzlich eine Steuerungseinheit umfassen kann, die als die Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der Messdaten konfiguriert. Die Sensoreinheiten teilen miteinander eine Schnittstelle zu der Steuerungseinheit. Ferner lassen viele Anwendungen, während die Sensoreinheiten dazu konfiguriert sind, die digitalen Datensignale über die Schnittstelle an die Steuerungseinheit zu übertragen, nicht zu, dass die Steuerungseinheit Anforderungen an die Sensoreinheit kommuniziert, weil sie keine Kommunikationsleitung von der Steuerungseinheit über die Schnittstelle zu Sensoreinheit bereitstellen.
11 stellt ein Blockdiagramm eines Systems 1100 gemäß einigen Ausführungsformen dar. Das System 1100 umfasst einen ersten Messkanal, der beispielsweise in einigen Ausführungsformen eine erste Sensoreinheit 1142 und eine erste Signalleitung 1143 umfasst. Das System 1100 umfasst ferner einen zweiten Messkanal, der beispielsweise in einigen Ausführungsformen eine zweite Sensoreinheit 1144 und eine zweite Signalleitung 1145 umfasst. Das System 1100 umfasst ferner einen Multiplexer 1114. Der Multiplexer 1114 ist über eine erste Signalleitung 1143 an die erste Sensoreinheit 1142 gekoppelt und über eine zweite Signalleitung 1145 an die zweite Sensoreinheit 1144 gekoppelt. Der Multiplexer 1114 ist über eine Ausgabesignalleitung 1151 an eine Steuerungseinheit 1160 gekoppelt. Der Multiplexer 1114 ist dazu konfiguriert, Signale, die von der ersten Sensoreinheit 1142 und von der zweiten Sensoreinheit 1144 empfangen werden, zu multiplexen und über die Ausgabesignalleitung 1151 ein serielles digitales Datensignal DD, auf das hierin auch kurz als DS Bezug genommen wird, an der Datenempfangseinheit 1160 bereitzustellen.
Die Steuerungseinheit 1160 umfasst einen ersten Empfänger 1165 für Daten des ersten Messkanals und einen zweiten Empfänger 1166 für Daten des zweiten Messkanals. Die Steuerungseinheit ist dazu konfiguriert, DS oder Daten, die von dem seriellen digitalen Signal DD (DS) repräsentiert werden, in Einklang mit dem Ursprung der bereitgestellten Daten, der die erste Sensoreinheit 1142 bzw. die zweite Sensoreinheit 1144 ist, an dem ersten Empfänger 1165 und an einem zweiten Empfänger 1166 bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist der erste Empfänger 1165 als ein SD-Demodulator bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen ist der zweite Empfänger 1166 als ein Vergleicher bereitgestellt. Der erste Empfänger 1165 und der zweite Empfänger 1166 sind dazu konfiguriert, erste Messkanaldaten bzw. zweite Messkanaldaten bereitzustellen, um so beispielsweise ein weiteres Verarbeiten zu ermöglichen. Der Fachmann könnte sich Varianten überlegen. Beispielsweise muss die Anzahl der Sensoreinheiten und der entsprechenden Messdatenkanäle nicht zwei sein.
12 stellt ein Blockdiagramm eines Systems 1200 gemäß einigen Ausführungsformen dar. Das System ein 200 ist eine Variante des Systems 11, das in 11 dargestellt ist. Wie das System 1100, das in 11 dargestellt ist, umfasst das System 1200 einen ersten Messkanal, der in einigen Ausführungsformen beispielsweise eine erste Sensoreinheit 1242 und eine erste Signalleitung 1243 umfasst. Das System 1200 umfasst außerdem einen zweiten Messkanal, der in einigen Ausführungsformen beispielsweise eine zweite Sensoreinheit 1244 und eine zweite Signalleitung 1245 umfasst. Ferner umfasst das System 1200 auch einen Multiplexer 1214. Der Multiplexer 1214 ist über die erste Signalleitung 1243 an die erste Sensoreinheit 1242 gekoppelt und über die zweite Signalleitung 1245 an die zweite Sensoreinheit 1244 gekoppelt. Der Multiplexer 1214 ist über eine Ausgabesignalleitung 1251 an eine Steuerungseinheit 1260 gekoppelt. Der Multiplexer 1214 ist dazu konfiguriert, Signale, die von der ersten Sensoreinheit 1242 und von der zweiten Sensoreinheit 1244 empfangen werden, zu multiplexen und über die Ausgabesignalleitung 1251 ein serielles Digitalsignal DD/DS an der Datenempfangseinheit 1260 bereitzustellen.
Die Steuerungseinheit 1260 umfasst einen einzelnen Empfänger 1266 für Daten des ersten Messkanals und für Daten des zweiten Messkanals. Die Steuerungseinheit 1260 ist dazu konfiguriert, das serielle Digitalsignal DD oder Daten, die durch DS repräsentiert werden, an dem einzelnen Empfänger 1266 bereitzustellen. Der einzelne Empfänger 1266 ist dazu konfiguriert, im Einklang mit dem Ursprung der bereitgestellten Daten, der die erste Sensoreinheit 1242 bzw. die zweite Sensoreinheit 1244 ist, erste Messdaten auf einer ersten Datenausgabeleitung 1253 und zweite Messdaten auf einer zweiten Datenausgabeleitung 1255 auszugeben. In einigen Ausführungsformen ist der einzelne Empfänger 1266 als ein SD-Demomodulator bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen ist der einzelne Empfänger 1266 als ein Vergleicher bereitgestellt. Der einzelne Empfänger 1266 ist dazu konfiguriert, die ersten Messkanaldaten und die zweiten Messkanaldaten über die erste und zweite Datenausgabeleitung 1253 bzw. 1255 bereitzustellen, um so beispielsweise ein weiteres Verarbeiten zu ermöglichen.
Hinsichtlich der oben genannten Beispiele kann sich der Fachmann Varianten überlegen. Beispielsweise muss die Anzahl der Sensoreinheiten und der entsprechenden Messdatenkanäle nicht zwei sein. Signalleitungen, insbesondere wenn sie dazu konfiguriert sind, Digitalsignale zu übertragen, müssen nicht einzelne Leitungen sein, sondern sie können auch als Mehrfachbit parallele Busleitungen angeordnet sein. Wie jedoch deutlich werden wird, wenn unten weitere Implementierungen unter Bezugnahme auf die Figuren untersucht werden, kann in einigen Implementierungen die Ausgabeleitung des Systems zur Übertragung von Signalen von den Sensoreinheit(en) an die Steuerungseinheit eher eine serielle Signalleitung sein als ein Mehrfachbit Parallelbus.
13 stellt eine beispielhafte kombinierte Darstellung 1310 von Messdaten gemäß einigen Implementierungen dar, beispielsweise im digitalen Signal DD (DS), das von dem Multiplexer 1114, 1214 ausgegeben wird. In einigen Ausführungsformen nehmen die Messdaten ihren Ursprung von dem ersten Messkanal und von dem zweiten Messkanal. In dem Beispiel ist die Darstellung 1310 64 Bit breit. Die Darstellung 1311 umfasst ein erstes Byte 1311 (Bit 0 bis 7) und ein erstes 24-Bit Wort 1312 (Bit 8 bis 31), sowie ein zweites 24-Bit Wort 1313 (Bit 32 bis 55) und ein zweites Byte 1314 (Bit 56 bis 63). In einigen Implementierungen ist das erste 24-Bit Wort 1312 dem ersten Byte 1311 zugeordnet und das zweite Byte 1314 ist dem zweiten 24-Bit Wort zugeordnet. In einigen Ausführungsformen werden das erste Byte 1311 und/oder das zweite Byte 1314 dazu verwendet, Steuerungsinformation wie etwa eine Identität der Sensoreinheit zu repräsentieren, die in dem zugeordneten 24-Bit Wort von den Daten bereitgestellt wird. In einigen Implementierungen werden das erste Byte 1311 und das zweite Byte 1314 nicht verwendet. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Übertragung von Daten sicherer sein kann, weil sehr niedrige Spannungspegel und/oder sehr hohe Spannungspegel ignoriert werden können, wenn eine Verwendung meist signifikanter Bits und geringster signifikanter Bits in einer digitalen Darstellung eines Analogsignals vermieden werden.
In einigen Implementierungen sind der erste Empfänger 1165 und der zweite Empfänger 1166 oder der einzelne Empfänger 1266 dazu konfiguriert, das serielle Digitalsignal DD/DS hinsichtlich der Gültigkeit zu interpretieren. In dem Beispiel, das in 13 gezeigt ist, können Bitwerte in einem Bereich von Bit 8 bis Bit 31 als gültig interpretiert werden, um die Messdaten des ersten Kanals zu repräsentieren, während sonstige Bitwerte hinsichtlich der Messdaten des ersten Kanals als ungültig interpretiert werden. Um ein anderes Beispiel zu nennen, können Bitwerte in einem Bereich von Bit 32 bis Bit 55 als gültig ausgelegt werden, um Messdaten des zweiten Kanals zu repräsentieren, während sonstige Bitwerte als ungültig hinsichtlich der Messdaten des zweiten Kanals ausgelegt werden.
Der Fachmann könnte sich selbstverständlich andere Anzahlen von Bits überlegen, die bei der Darstellung verwendet werden sollen, und auch eine andere Aufteilung. Ferner könnte der Fachmann sich überlegen, das erste und das zweite Byte und/oder erstes und zweites 24 Bit Wort ineinander zu verschachtelten, beispielsweise unter Verwendung ungeradzähliger Bits für das erste 24 Bit Wort und geradzähliger Bit für das zweite 24 Bit Wort. Wenigstens eine Wirkung kann eine vergrößerte Widerstandsfähigkeit gegenüber Fehlern bei der Datenübertragung von dem Multiplexer 1114, 1214 an die Steuerungseinheit 1160, 1260 sein.
Beispielhafter Konfigurationen mit Taktsignalmodulation
In einigen Implementierungen, wie es in 1 gezeigt ist, umfasst ein Messsystem 100 eine Sensoreinheit 110 und eine Steuerungseinheit 160. Obwohl hierin Bezug auf eine Sensoreinheit 110 genommen wird, sollte man verstehen, dass die Anzahl von Sensoreinheiten, die in dem Messsystem 100 umfasst sind, nicht auf eine beschränkt ist. Das Messsystem 100 kann mehr als eine Sensoreinheit umfassen. Die Sensoreinheit 110 und die Steuerungseinheit 160 sind voneinander durch eine Isolationsbarriere elektrisch getrennt. Insbesondere ist die Sensoreinheit 110 an eine erste Erde 101 gekoppelt, die ein Messung-Massepotenzial definiert, während die Steuerungseinheit 160 an eine zweite Erde 106 gekoppelt ist, die ein Steuerung-Massepotenzial definiert. Wo das Messung-Massepotenzial an der ersten Erde 101 und das Steuerung-Massepotenzial an der zweiten Erde 106 sind im wesentlichen unabhängig voneinander und können deshalb voneinander abweichen. Die Sensoreinheit 110 und die Steuerungseinheit 160 sind miteinander kommunikativ gekoppelt. Die Kopplung wird an der Barriere durch eine Schnittstelle 150 geschaffen.
In einigen Implementierungen umfasst die Sensoreinheit 110 einen Wandler 112, eine Eingangsstufe 114 und einen Sigma-Delta Modulator 116. Der Wandler 112 ist über eine Signalleitung 113 an die Eingangsstufe 114 gekoppelt. Ferner ist die Eingangsstufe 114 über eine Signalleitung 115 an den Sigma-Delta Modulator 116 gekoppelt. Der Wandler 112 ist dazu konfiguriert, eine physikalische Größe zu spüren, d. h. zu erfassen, beispielsweise einen Phasenstrom, und eine entsprechende Ausgabe als ein analoges Tastsignal AS auf der Signalleitung 113 an die Eingangsstufe 114 auszugeben. Die Eingangsstufe 114 ist dazu konfiguriert, das analoge Tastsignal zu verstärken und nach Bedarf in sonstiger Weise zu verarbeiten, beispielsweise Durchfiltern von Rauschen aus dem analogen Tastsignal, und ein verarbeitetes analoges Tastsignal PAS auf die Signalleitung 115 an den Sigma-Delta Modulator 116 auszugeben. Der Sigma-Delta Modulator 116 ist dazu konfiguriert, auf der Grundlage des verarbeiteten analogen Tastsignals ein digitales Tastsignal die es zu bilden und das digitale Tastsignal an einen Signalausgabeanschluss 117 der Sensoreinheit 110 auszugeben. In einigen Implementierungen repräsentiert die Anzahl von Nullen und Einsen, die in dem seriellen Datenbit Darstellung des digitalen Tastsignal die es während einer vorbestimmten Dauer bereitgestellt werden, einen Pegel des analogen Tastsignal AS. Die Sensoreinheit 110 umfasst einen Steuerungseingangsanschluss 119, der dazu konfiguriert ist, ein Steuerungssignal zu empfangen. In einigen Implementierungen ist der Sigma-Delta Modulator 116 an den Steuerungseingabeanschlussende 119 gekoppelt und dazu konfiguriert, beispielsweise beim Bilden des digitalen Tastsignals DS ein Taktsignal CLK zu verwenden, das an dem Steuerungseingangs. Anschlussende 19 empfangen wird.
In einigen Ausführungsformen gemäß den hierin offenbarten Konzepten umfasst die Sensoreinheit 110 einen Taktdemodulator 122, der an den Steuerungseingangsanschluss 119 gekoppelt ist. In einigen Implementierungen wird die Kopplung des Steuerungseingangsanschlusses 119 an den Taktdemodulator 122 von einer Taktsignalleitung 121 geschaffen. Der Taktdemodulator 122 ist dazu konfiguriert, ein Signal, das von dem Steuerungseingangsanschluss 119 empfangen wird, zu Demodulieren oder auf sonstige Weise zu dekodieren, um so aus dem Signal kodierte Informationen zu extrahieren, und ein Steuerungssignal CTRL auszugeben, das diese extrahierte Information repräsentiert.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensoreinheit 110 eine Kommunikationsschnittstelle 124, die an den Demodulator 122 beispielsweise über eine Steuerungssignalleitung 123 gekoppelt ist und die dazu konfiguriert ist, das Steuerungssignal CTRL von dem Taktdemodulator 122 zu empfangen. In einigen Implementierungen ist die Kommunikationsschnittstelle 124 dazu konfiguriert, Steuerungsinformationen wie etwa Befehle, Parametereinstellungen, Adressdaten und dergleichen aus dem Steuerungssignal CTRL zu extrahieren. In einigen Ausführungsformen ist die Kommunikationsschnittstelle 124 beispielsweise durch eine Steuerungssignalleitung 125 an ein Eingabe- und Modulatorkonfigurationsmodul 126 gekoppelt, das in einigen Ausführungsformen an wenigstens eines der Komponenten Wandler 112, Eingangsstufe 114 und SD-Modulator 116 gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Konfigurationsinformation wie etwa Einstellungsinformationen an der jeweiligen Komponente bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist die Kommunikationsschnittstelle 124, beispielsweise durch eine Steuerungssignalleitung 129, an ein Sensoreinheitkonfigurations- und Steuerungsmodul 130 gekoppelt, das dazu konfiguriert ist, beispielsweise die Sensoreinheit 110 und/oder sonstige Geräte zu konfigurieren. Allgemeiner gesagt kann auf das Sensoreinheitkonfigurations- und Steuerungsmodul 130 auch als Gerätekonfigurations- und Steuerungsmodul Bezug genommen werden, weil gemäß den Techniken, die hierin offenbart sind, unter Verwendung des Gerätekonfigurations- und Steuerungsmoduls 130 auch andere Geräte als die Sensoreinheit 110 konfiguriert und/oder gesteuert werden können. Man sollte verstehen, dass das Eingabe- und Modulatorkonfigurationsmodul 126 und das Sensoreinheitkonfigurations- und Steuerungsmodul 130 hierin lediglich zu dem Zweck, ein Beispiel zu geben, als getrennte Einheiten erläutert sind. Der Fachmann kann diese Einheiten jedoch beieinander anordnen oder eine als Teil der anderen vorsehen. Die Kommunikationsschnittstelle 124 ist dazu konfiguriert, Steuerungsinformationen an das Eingabe- und Modulatorkonfigurationsmodul 126 zu kommunizieren und/oder an das Sensoreinheit Konfigurations- und Steuerungsmodul 130 gemäß der Funktionen, die dem jeweiligen Modul innerhalb der Sensoreinheit 110 zugeordnet ist. Somit kann die Kommunikationsschnittstelle 124 Einstellungsinformationen, Befehle und/oder sonstige Steuerungssignale an wenigstens einem von Eingabe- und Modulatorkonfigurationsmodul 126 und Steuerungseinheitkonfigurations- und Steuerungsmodul 130 bereitstellen.
Noch immer unter Bezugnahme auf 1 umfasst die Steuerungseinheit 160 einen Signaleingangsanschluss 169, einen Sigma-Delta Demodulator 166 und eine Verarbeitungseinheit. In einigen Ausführungsformen wird die Verarbeitungseinheit als eine Datenverarbeitungseinheit 162 bereitgestellt. Der Signaleingangsanschluss 169 ist durch eine serielle Eingabeleitung 168 an den Sigma-Delta Demodulator 166 gekoppelt. Der Sigma-Delta Demodulator 166 ist über einen parallelen Bus 163 an die Verarbeitungseinheit 162 gekoppelt. Der Sigma-Delta Demodulator 166 ist dazu konfiguriert, ein digitales Tastsignal DS zu erhalten, das an dem Signaleingangsanschluss 168 empfangen wird, und den seriellen Datenstrom des digitalen Tastsignals DS zur Ausgabe von Tastdaten in einem parallelen Datensignal PDS auf den Bus 163 an die Verarbeitungseinheit 162 zu demodulieren. Der Sigma-Delta Demodulator 166 umfasst ein Dezimierungsfilter, das dazu konfiguriert ist, ein Datenformat von einem seriellen Datenstrom in ein paralleles Datenwort zu ändern. In einigen Ausführungsformen bildet das Dezimierungsfilter einen Teil einer Konfiguration, um Überabtasten durchzuführen. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, eine Auflösung der digitalen Darstellung des analogen Tastsignals zu verbessern und/oder unerwünschte Wirkungen bei der digitalen Darstellung des analogen Tastsignals wie etwa Rauschen und Faltungsverzerrung zu verringern. In einigen Implementierungen ist der Sigma-Delta Demodulator 166 dazu konfiguriert, parallele 8-Bit Datenwortdarstellungen der digitalen Abtastdaten auszugeben. Das Beispiel von 8 Bit ist lediglich gewählt, um ein Beispiel zu nennen. Der Fachmann könnte sich, ohne von dem Konzept abzuweichen, sonstige Anzahlen von Bit überlegen, die für die parallele Bitdarstellung verwendet werden sollen, beispielsweise 10 Bit, 16 Bit, 24 Bit, 32 Bit usw. Ferner sollte man verstehen, dass es üblicherweise beim Start des Betriebs des Sigma-Delta Demodulators 166 in einem Anfangszustand und/oder wenn man damit beginnt, ein digitales Tastsignal DS ungleich null an den Sigma-Delta Demodulator 166 einzugeben, beispielsweise wenn man ein Aufwachen durchführt, Zeit braucht, damit der Sigma-Delta Demodulator 166 zur Ruhe kommen kann, so dass von dem Sigma-Delta Demodulator 166 parallel ausgegebene Daten einem seriellen Strom von Tastdaten entsprechen, die an dem Sigma-Delta Demodulator 166 bereitgestellt wurden. In einigen Implementierungen kann der Zeitraum, der zum Zuruhekommen des Sigma-Delta Demodulators 166 erforderlich ist, ausgedrückt in Taktzyklen des Takts, der bei dem Sigma-Delta Analog-Digitalwandler verwendet wird, so lang sein wie ein Produkt der Größenordnung des Sigma-Delta Demodulators mit dem Überabtastverhältnis.
Wie oben beschrieben ist, sind in einigen Implementierungen die Sensoreinheit 110 und Steuerungseinheit 160 durch eine Isolierungsbarriere voneinander elektrisch getrennt, die jeweilige Bereiche von Massepotenzial voneinander trennt, d. h. die das Messung-Massepotenzial von dem Steuerung-Massepotenzial trennt. In einigen Ausführungsformen ist die Schnittstelle 150, um eine Kommunikation über die Isolierungsbarriere zu ermöglichen, dazu konfiguriert, die Sensoreinheit 110 mit der Steuerungseinheit 160 kommunikativ zu koppeln. In einigen Implementierungen umfasst die Schnittstelle 150 optische Kopplungselemente wie beispielsweise Optokoppler. In einigen Implementierungen umfasst die Schnittstelle 150 kapazitive Kopplungselemente. In einigen Implementierungen umfasst die Schnittstelle 150 magnetische Kopplungselemente wie etwa kernlose magnetische Koppler, auf die manchmal auch kurz als CT Koppler Bezug genommen wird. In einer anderen Ausführungsform ist die Isolierungsbarriere unvollständig. In einer solchen Ausführungsform sind das Messung-Massepotenzial und das Steuerung-Massepotenzial nicht vollständig voneinander getrennt, sondern gegeneinander durch eine Versatzspannung versetzt, die innerhalb eines vorbestimmten Bereiches variieren kann. Einige Ausführungsformen umfassen Transistorschaltungen, um Pegelschieber zu implementieren, die dazu konfiguriert sind, kommunikative Kopplung zu schaffen.
Die Steuerungseinheit 160 umfasst einen Taktgenerator 173, der dazu konfiguriert ist, ein Taktsignal CLK zur Verwendung im Betrieb wenigstens einiger der oben beschriebenen Komponenten des Messsystems 100 zu erzeugen oder auf sonstige Weise bereitzustellen. In einigen Implementierungen ist der Taktgenerator 173 dazu konfiguriert, das Taktsignal CLK derart bereitzustellen, dass es eine Sequenz periodischer Änderungen der Signalspannung umfasst, abwechselnd von einem hohen Spannungspegel zu einem niedrigen Spannungspegel und umgekehrt, wodurch eine aufsteigende Taktsignalflanke und eine fallende Taktsignalflanke geschaffen wird. In einigen Implementierungen sind die oben beschriebenen Komponenten dazu konfiguriert, entweder die aufsteigenden Flanken oder die fallenden Flanken in dem Taktsignal zu verwenden, um nach Bedarf einen Taktzyklus in dem Betrieb der jeweiligen Komponente zu definieren.
Die Steuerungseinheit 160 umfasst einen Taktmodulator 175, der über eine Taktsignalleitung 176 an einen Steuerungsausgabeanschluss 167 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist der Taktmodulator 175 auch, beispielsweise über den SD-Modulator 166, an die Verarbeitungseinheit 162 gekoppelt. Der Taktmodulator 175 ist dazu konfiguriert, ein Taktsignal CLK zu modulieren, das von dem Taktgenerator 174 empfangen wird, um ein moduliertes Taktsignal mCLK an dem Steuerungsausgabeanschluss 167 und/oder der Verarbeitungseinheit 162 bereitzustellen. Der Taktmodulator 175 ist dazu konfiguriert, die Sensoreinheitssteuerungsdaten auf das Taktsignal zu modulieren, um so ein moduliertes Taktsignal m CLK zu erhalten, das sowohl das Taktsignal als auch die Sensoreinheitssteuerungsdaten trägt.
In einer Hinsicht gemäß einigen Ausführungsformen ist die Verarbeitungseinheit 162 dazu konfiguriert, Sensoreinheitssteuerungsdaten an dem Taktmodulator 175 bereitzustellen. Insbesondere ist in einigen Ausführungsformen die Verarbeitungseinheit 162 über eine Steuerungssignalleitung 161 an eine Kommunikationsschnittstelle 171 gekoppelt. In einigen Ausführungsformen wird die Steuerungssignalleitung 161 durch einen Kommunikationsbus bereitgestellt. In einigen Implementierungen ist die Kommunikationsschnittstelle 171 dazu konfiguriert, ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll zu unterstützen. Beispielsweise ist in einigen Implementierungen die Kommunikationsschnittstelle 171 dazu konfiguriert, ein universelles asynchrones Empfänger-Sender (UART) Kommunikationsprotokoll zu unterstützen. Dementsprechend ist in einigen Ausführungsformen die Kommunikationsschnittstelle 171 dazu konfiguriert, Daten in Bitfolgen zu repräsentieren, die in Rahmen einer festen Länge enthalten sind. In einigen Implementierungen umfasst jeder Rahmen ein Startbit (SOF), mehrere Datenbits, in einigen Implementierungen einen Bereich von 5 bis 9 Datenbits, und ein optionales Paritätsbit, sowie ein Stoppbit (STOP). Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass, während kein Taktsignal übertragen werden muss (UART Kommunikation ist aus synchron), in einigen Ausführungsformen eine Zeitgabe der Kommunikation gemäß UART auf der Grundlage einer Taktfrequenz des Taktsignals CLK stattfindet. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass eine feste Zeitgabebeziehung zwischen einer Sendekommunikationsschnittstelle, d. h. der Kommunikationsschnittstelle 171, und einer Empfangskommunikationsschnittstelle hergestellt wird, beispielsweise – dies wird in einigen Ausführungsformen eingehender unten beschrieben – der Kommunikationsschnittstelle 124, die in der Sensoreinheit 110 bereitgestellt ist. Man sollte verstehen, dass das UART Protokoll als ein Beispiel genannt ist; der Fachmann kann sich eine Verwendung sonstiger Kommunikationsprotokolle überlegen, einschließlich eines Protokolls, das speziell im Hinblick auf seine Verwendung in einem Messsystem entworfen ist.
Die Kommunikationsschnittstelle 171 ist über eine Taktsteuerungsleitung 172 an den Taktmodulator 175 gekoppelt. In einigen Implementierungen ist die Kommunikationsschnittstelle 171 dazu konfiguriert, eine Steuerungsdatensignal CD von der Verarbeitungseinheit 162 zu empfangen. In einigen Ausführungsformen ist die Verarbeitungseinheit 162 dazu konfiguriert, beispielsweise unter Verwendung der Kommunikationsschnittstelle 171, den Betrieb des Taktmodulators 175 zu steuern, beispielsweise um eine Frequenz des modulierten Taktsignals mCLK einzustellen oder um ein Tastverhältnis des modulierten Taktsignals mCLK einzustellen. In einigen Ausführungsformen kann, während eine Flanke (steigend oder fallend) in dem modulierten Taktsignal mCLK dazu verwendet wird, die Taktinformationen zu kodieren, die andere Flanke (fallend oder steigend) in dem modulierten Taktsignal mCLK dazu verwendet werden, sonstige Information zu kodieren, insbesondere Steuerungsinformation wie etwa einen Parameterwert, der als eine Konfiguration der Sensoreinheit 110 eingestellt werden soll, und/oder Steuerungsbefehle..
Nun wird die Kopplung zwischen der Sensoreinheit 110 und der Steuerungseinheit 160 eingehender beschrieben. In einigen Ausführungsformen wird die Kopplung des Signalausgabeanschlusses 117 der Sensoreinheit 110 über die Schnittstelle 150 an den Signaleingangsanschluss 169 der Steuerungseinheit 160 durch eine Digitalsignalleitung 152 zwischen der Schnittstelle 150 und dem Eingabeanschluss 169 der Steuerungseinheit 160 geschaffen. Ferner wird in einigen Ausführungsformen die Kopplung des Steuerungsausgabeanschlussendes 167 der Steuerungseinheit 160 an das Steuerungseingabeanschlussende 119 der Sensoreinheit 110 über die Schnittstelle 150 durch eine Steuerungssignalleitung 156 zwischen der Steuerungseinheit 160 und der Schnittstelle 150 und durch eine Steuerungssignalleitung 157 zwischen der Schnittstelle 150 und der Sensoreinheit 110 geschaffen.
Die oben beschriebene Kopplung zwischen der Sensoreinheit 110 und der Steuerungseinheit 160 vorausgesetzt, sind der Sigma-Delta Modulator 116 und der Sigma-Delta Demodulator 166 in einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert, als ein Analog-Digitalwandler zusammenzuarbeiten, um das analoge Tastsignal AS in das parallele digitale Tastsignal PDS als eine parallele Datenbitrepräsentation von Abtastinformation umzuwandeln, die von dem analogen Tastsignal getragen wird.
Das beispielhafte Messsystem kann beispielsweise dazu verwendet werden, Phasenstrommessungen durchzuführen wie etwa in einem elektrischen Antriebssystem, in einer Smart-Meter Anwendung oder in einem Netzteil mit geschaltetem Zustand (SMPS). Man sollte verstehen, dass das Beispiel von Phasenstrom als eine Größe, die zu messen ist, lediglich zum Zwecke der Darstellung genannt ist. Das Messsystem 100, insbesondere unter Verwendung eines geeigneten Wandlers, ist nicht auf eine Konfiguration beschränkt, um Phasenstrom zu messen, sondern es kann dazu konfiguriert sein, nach Bedarf jegliche sonstige physikalische Größe zu messen, wie beispielsweise elektrischen Gleichstrom, statische Ladung, Spannung, Druck, Beschleunigung und dergleichen.
Nun werden beispielhafte Ausführungsformen der Zeitgabe beschrieben, die beispielsweise in Ausführungsformen implementiert werden können, die oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurden.
2 stellt einen Zeitablauf 200 eines modulierten Taktsignals gemäß einigen Implementierungen dar, wie sie beispielsweise in 1 gezeigt wurden, wo der es die Taktmodulator 175 dazu konfiguriert ist, das Taktsignal unter Variation eines Tastverhältnisses des Taktsignals zu modulieren. Als ein Beispiel zeigt 2 einen Fall, in dem der Takt SD-Taktmodulator 175 eine Folge von Nullen und Einsen (in dem Beispiel 001) empfängt, d. h. eine Binärdarstellung der Sensoreinheitssteuerungsdaten von der Kommunikationsschnittstelle 171, die wiederum ein entsprechendes Bitwort von der Verarbeitungseinheit 162 erhalten hat. In einigen Implementierungen, wie in 2 gezeigt ist, wird eine Null durch ein kurzes Tastverhältnis auf das Taktsignal aufmoduliert und eine Eins wird durch ein langes Tastverhältnis auf das Taktsignal aufmoduliert. In 2 beträgt ein kurzes Tastverhältnis ein Drittel, während ein langes Tastverhältnis zwei Drittel beträgt. Um ein anderes Beispiel zu nennen, kann ein kurzes Tastverhältnis 30% betragen, während ein langes Tastverhältnis 70% betragen kann. Um ein weiteres Beispiel zu nennen, kann ein kurzes Tastverhältnis 40% betragen, während ein langes Tastverhältnis 60% betragen kann. Man kann sich auch sonstige Werte überlegen; beispielsweise kann man sich asymmetrische Implementierungen überlegen wie etwa ein kurzes Tastverhältnis von 30% und ein langes Tastverhältnis von 50%. Der Fachmann wird Tastverhältnis-Prozentsätze auswählen, die in einer gegebenen Implementierung von anderen unterscheidbar sind, um so der Sensoreinheit die Möglichkeit zu geben, Nullen und Einsen in dem modulierten Taktsignal mCLK zu dekodieren. Während die hierin beschriebenen Ausführungsformen eine Binärdarstellung von Steuerungsdaten durch die Implementierung der Modulation mit zwei verschiedenen Tastverhältnissen verwenden, sollte man verstehen, dass Implementierungen entworfen werden können, die mehr als zwei verschiedene Tastverhältnisse wie etwa drei Tastverhältnisse verwenden, beispielsweise 25%, 50% und 75%, um die Steuerungsdaten zu kodieren, die von dem Taktsignal getragen werden sollen.
Nun, bei genauerer Betrachtung des Beispiels, das in 2 gezeigt ist, definieren steigende Flanken 221, 222 und 223 in dem modulierte Taktsignal mCLK zu den Zeiten 201, 202 und 203 jeweils den Beginn eines entsprechenden Taktpulses. Man sollte verstehen, dass anstelle einer steigenden Flanke, um den Beginn eines Taktpulses zu definieren, genausogut eine fallende Flanke verwendet werden könnte. Eine Dauer T jedes Taktzyklus ist dieselbe. Zu den Zeiten 211, 212 und 213 beenden fallende Flanken 231, 232 und 233 in dem modulierten Taktsignal mCLK Intervalle 241, 242 und 243 des modulierten Taktsignals mCLK in dem hohen Pegel, und sie definieren somit das jeweilige Tastverhältnis als die Intervalle 241, 242 und 243 des modulierten Taktsignals mCLK mit dem hohen Pegel als einen Teil einer gesamten Pulslänge T. Somit definieren fallende Flanken die kodierten Bitwerte 0,0 bzw. 1, die auf das Taktsignal CLK aufmoduliert sind. Man sollte verstehen, dass, anstatt das repräsentierte Bit als null zu definieren, wenn das Tastverhältnis des modulierten Taktsignals klein ist, und als eins zu definieren, falls das Tastverhältnis des modulierten Taktsignals groß Ist, die Zuordnung repräsentierter Bits auch umgekehrt definiert werden könnte.
3 stellt einen Zeitstrahl 300 eines modulierten Taktsignals gemäß einigen anderen Implementierungen dar, die dem Beispiel, das in FIG. zwei gezeigt ist, ähnlich sind. In den Implementierungen mit dem Zeitstrahl, der in 3 dargestellt ist, ist der SD-Taktmodulator 175 dazu konfiguriert, das Taktsignal durch Variation eines Abtastverhältnisses des Taktsignals zu modulieren. In dem Beispiel von 3, wie in dem Beispiel von 2, empfängt der SD-Taktmodulator 175 von der Kommunikationsschnittstelle 171 eine Folge von Nullen und Einsen (in dem Beispiel 001). Ferner wird in dem Beispiel eine null auf das Taktsignal durch ein kurzes Tastverhältnis moduliert, und eine eins wird auf das Taktsignal durch ein langes Tastverhältnis moduliert. Wie in dem Beispiel von 2 beträgt auch in dem Beispiel von 3 ein kurzes Tastverhältnis ein Drittel, während ein langes Tastverhältnis zwei Drittel beträgt. Der Fachmann kann sich andere Verhältnisse überlegen als jene, die oben unter Bezugnahme auf 2 erklärt sind. In 3 definieren zu Zeiten 301, 302 bzw. 303 steigende Flanken 321, 322 und 323 in dem modulierten Taktsignal mCLK einen Beginn eines entsprechenden Taktzyklus 361, 362 bzw. 363 in dem Taktsignal CLK. Zu den Zeiten 311, 312 und 313 beenden fallende Flanken 331, 332 und 333 in dem modulierten Taktsignal mCLK Intervalle 341, 342 und 343 des modulierten Taktsignals mCLK in dem hohen Pegel und somit definieren sie das jeweilige Tastverhältnis als die Intervalle 341, 342 und 343 des modulierten Taktsignals mCLK in dem hohen Pegel als einen Abschnitt einer gesamten Abtastlänge. Somit definieren fallende Flanken 331, 332 und 333 die kodierten Bitwerte 0,0 bzw. eins, die auf das Taktsignal CLK aufmoduliert sind. Die Implementierung, die in 3 dargestellt ist, unterscheidet sich jedoch von der Implementierung, die in 2 dargestellt ist, dadurch, dass jedes Abtastverhältnis in einer Folge von mehr als einem Taktzyklus der Länge T von der Kommunikationsschnittstelle 171 übertragen wird. Zum Zwecke der Darstellung eines einfachen Beispiels zeigt 3 eine Implementierung, bei der ein ab Tastverhältnis mit zwei aufeinanderfolgenden Taktzyklen übertragen wird, die beispielsweise die dargestellte Folge von Taktzyklen 361a, 361b, 362a, 362b, 363a und 363b bereitstellen. Andere Implementierungen können jedoch definieren, dass das Abtastverhältnis eine größere Anzahl von Taktzyklen wie etwa drei, vier und mehr umfasst. Weil zwei aufeinanderfolgende Taktzyklen dazu verwendet werden, die Abtastinformation in dem modulierten Taktsignal mCLK zu übertragen, kann der Empfänger, beispielsweise die Sensoreinheit 110, seine Dekodierung des modulierten Taktsignals auf ein integriertes Abtastverhältnis oder auf ein durchschnittliches Abtastverhältnis gründen, wodurch das Dekodieren genauer sein kann als in dem Fall, der in 2 gezeigt ist, wo das Abtastverhältnis auf einem Taktzyklus in dem modulierten Taktsignal mCLK beruht. Wenigstens eine Wirkung kann in einer vergrößerte Widerstandsfähigkeit gegenüber Rauschen und/oder sonstigen Wirkungen bestehen, die Kommunikation negativ beeinflussen.
Unter Verwendung der Steuersignalkodierung, um das modulierte Taktsignal mCLK an der Sensoreinheit 110 bereitzustellen, kann die Steuerungseinheit 160 somit Befehle wie etwa Abschalten, Anschalten, Zurücksetzen und dergleichen zu der Sensoreinheit 110 schaffen. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Steuerungseinheit 160 der Sensoreinheit 110 ermöglicht, Energie effizient zu verwenden und lediglich in dem Umfang betrieben zu werden, wie er in dem Messsystem 100 erforderlich ist. Unter Verwendung des modulierten Taktsignals mCLK, kann die Steuerungseinheit 160 auch dazu konfiguriert sein, sonstige Informationen wie etwa Verstärkung und Versatzbereichseinstellungen der Eingangsstufe 114 an die Sensoreinheit 110 zu kommunizieren. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Steuerungseinheit unter Verwendung des modulierten Taktsignals mCLK Zeitgabeinformation kommunizieren, die bei einem Betrieb von Filtern wie etwa Tiefpassfiltern zu verwenden ist, die in der Eingangsstufe 114 eingebaut sind. In noch anderen Ausführungsformen kann die Steuerungseinheit 160 unter Verwendung des modulierten Taktsignals mCLK einen Ausgangstreiber (in 1 nicht gezeigt) konfigurieren oder auf sonstige Weise einstellen, der in der Sensoreinheit 110 derart eingebaut ist, dass das digitale Tastsignal DS mit einem gewünschten Leistungspegel am Signalausgabeanschluss 117 ausgegeben wird.
Ferner kann die Steuerungseinheit 160 dazu konfiguriert sein, Adressdaten in dem modulierten Taktsignal mCLK zu kodieren, um so wahlweise eine Sensoreinheit 110 unter mehreren Sensoreinheiten zu adressieren, falls das Messsystem 100 mehr als eine Sensoreinheit 110 umfasst. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Steuerung einer oder mehrerer Sensoreinheiten 110, die auf ein Messung-Massepotenzial gesetzt sind, das im wesentlichen unabhängig von einem Steuerung-Massepotenzial ist, durchgeführt werden kann, während eine zusätzliche Steuerungssignalleitung vermieden wird, die über die Barriere zwischen dem Steuerung-Massepotenzial und dem Messung-Massepotenzial hinweg mit einer Schnittstelle versehen sein müsste. Dadurch können bedeutende Einsparungen geschaffen werden, und infolgedessen können die Techniken, die hierin beschrieben sind, in vielen zusätzlichen Anwendungen als herkömmliche Lösungen implementiert werden, die verlangen, dass Taktsignal lediglich zur Übertragung des Taktsignals verwendet wird, aber nicht für eine Übertragung sonstiger Informationen wie etwa Steuerungsinformation oder Steuerungsbefehle.
In einigen Implementierungen können Daten, die an der Sensoreinheit 110 empfangen werden, als Steuerungsdatenwort oder als ein Konfigurationsdatenwort verwendet werden, wodurch eine Synchronisation einer aktualisierten Konfiguration des SD-Modulators 116 der Sensoreinheit zu einer Konfiguration des SD-Demodulators 166 der Steuerungseinheit erreicht wird. Die Aktualisierung kann gemäß einem vorbestimmten Aktualisierungszeitplan oder auf Anforderung durch die Steuerungseinheit 160 durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerungseinheit 160 dazu konfiguriert, Daten zu verwerfen, die mittels des digitalen Taktsignals DS während eines vorbestimmten Zeitraums nach der Übertragung einer Konfigurationsanforderung oder der Übertragung einer Synchronisationsanforderung empfangen werden. In einigen Implementierungen kann ein Konfigurationsbetrieb und/oder eine Synchronisierung einer Konfiguration der Sensoreinheit 110 die Sensoreinheit 110 davon abhalten, das digitale Taktsignal zu bilden, wonach es eine genaue Repräsentation der physikalischen Größe trägt, die erfasst werden soll. Beispielsweise kann ein Konfigurationsbetrieb der Sensoreinheit 110 abverlangen, eine vorbestimmte Eingangsstufenverstärkung herzustellen, was bis zur Regelung einige Zeit benötigen kann. Um ein weiteres Beispiel zu geben, kann ein Konfigurationsbetrieb danach verlangen, dass der SD-Modulator 116 der Sensoreinheit eingestellt wird, bevor er in der Lage ist, irgendein aussagekräftiges Digitalsignal auszugeben. Falls die Steuerungseinheit 160 dazu konfiguriert ist, eine vorbestimmte Anzahl von Taktzyklen nach der Übertragung einer Anforderung abzuzählen, bevor sie das digitale Tastsignal DS als eine Repräsentation von Messdaten akzeptiert, kann wenigstens eine Wirkung darin bestehen, dass eine Verarbeitung beeinträchtigter oder ansonsten unrichtiger Daten vermieden wird, die nicht einen Wert einer physikalischen Größe widerspiegeln.
In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit 110 dazu konfiguriert, wie unten noch eingehender beschrieben wird, um ein Digitalsignal DS1 eines ersten Typs und ein Digitalsignal DS2 eines zweiten Typs bereitzustellen. Das Digitalsignal DS1 des ersten Typs kann gebildet werden, um Zustandsdaten und/oder Messdaten in niedriger Auflösung zu repräsentieren, worauf hierin insgesamt als sonstige Daten Bezug genommen wird, während das Digitalsignal DS2 des zweiten Typs gebildet werden kann, um Messdaten in hoher Auflösung zu repräsentieren. In einigen Implementierungen ist die Sensoreinheit 110 dazu konfiguriert, das Datensignal DS1 des ersten Typs während des Hochfahrens zu bilden, beim Konfigurieren und/oder wenn der SD-Modulator 116 synchronisiert wird, beispielsweise auf den SD-Demodulator 166. In einigen Implementierungen kann die Sensoreinheit 110 dazu konfiguriert sein, das Digitalsignal des zweiten Typs nach Abschluss der vorgenannten Betriebsvorgänge zu bilden. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, der Steuerungseinheit 160 schon während eines frühen Stadiums, beispielsweise noch während des Einstellens des SD-Modulators 116, eine Indikation auf einen Zustand der Sensoreinheit 110 zu liefern oder auf ein Vorhandensein einer physikalischen Größe, deren Messung bevorsteht, bevor die Sensoreinheit 110 unter Verwendung des digitalen Tastsignals DS2 des zweiten Typs irgendwelche Messdaten in höherer Auflösung überträgt. So wie hierin verwendet umfasst Zustandsinformation Einstellungsinformation. In einigen Ausführungsformen kann Fehlerinformation, beispielsweise infolge eines Selbsttests der Sensoreinheit, und dergleichen eine Grundlage zum Bestimmen einer Plausibilität sonstiger Daten geben wie etwa seriellen Daten, die von dem digitalen Tastsignal DS bereitgestellt werden. In einigen Implementierungen zeigt die Zustandsinformation eine Verbindung an, beispielsweise zwischen der Sensoreinheit 110 und der Steuerungseinheit 160.
In einigen Ausführungsformen ist die Steuerungseinheit 160 dazu konfiguriert, wie unten eingehender beschrieben wird, das digitale Tastsignal DS zu interpretieren, um zu bestimmen, ob das Signal Daten repräsentiert, die verarbeitet werden sollen, oder nicht. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Feststellen eine Interpretation hinsichtlich der Art von Daten, die das digitale Tastsignal DS repräsentiert. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Steuerungseinheit 160 die Verarbeitung der Daten gemäß einem Ergebnis des Feststellens anpassen kann.
4 stellt ein Blockdiagramm einer Sensoreinheit 410 gemäß einigen Ausführungsformen gemäß einiger anderen Ausführungsformen dar. Die Sensoreinheit 410 umfasst Komponenten einer Sensoreinheit 110, die oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde. Ferner ist die Sensoreinheit 410, wie in 4 dargestellt ist, dazu konfiguriert, wahlweise eine Anzahl physikalischer Größen zu erfassen, nämlich Phasenstrom und Temperatur. Zu diesem Zweck umfasst die Sensoreinheit 410 in einigen Ausführungsformen einen ersten Wandler 442, einen zweiten Wandler 444 und einen Multiplexer 432, der über eine Analogsignalleitung 433 an eine Eingangsstufe 414 gekoppelt ist, die im wesentlichen der Eingangsstufe 114 in der Sensoreinheit 110 entspricht, die in 1 dargestellt ist. Während der Multiplexer 432 und die Eingangsstufe 414 zum Zwecke der Darstellung hierin getrennt voneinander beschrieben werden, sollte man verstehen, dass der Multiplexer 432 mit der Eingangsstufe 414 zusammen angeordnet sein kann und/oder einen Teil der Eingangsstufe 414 bilden kann.
Der erste Wandler 442 ist dazu konfiguriert, ein analoges elektrisches Signal AS1 zu erzeugen, worauf hierin auch als ein analoges Temperatursignal Bezug genommen wird, das Temperaturinformation trägt. In einigen Ausführungsformen ist die Temperaturinformation ein Wert einer Umgebungstemperatur, der die Temperatur an dem Ort eines Sensorelements (in 4 nicht gezeigt) des ersten Wandlers widerspiegelt. Der erste Wandler 442 ist an den Multiplexer 432 mittels einer Analogsignalleitung 443 gekoppelt und dazu konfiguriert, das analoge Temperatursignal AS1 an den Multiplexer 432 auszugeben.
Der zweite Wandler 444 ist dazu konfiguriert, ein analoges elektrisches Signal AS2, worauf hierin auch als ein analoges Phasenstromsignal Bezug genommen wird, zu erzeugen, das Phasenstrominformation trägt. In einigen Ausführungsformen umfasst das Sensorelement des Wandlers einen Nebenschlusswiderstand (in 4 nicht gezeigt) und Phasenstrominformation ist ein Spannungswert, der den Phasenstrom widerspiegelt, der durch den Nebenschlusswiderstand fließt. Der zweite Wandler 444 ist an den Multiplexer 432 mittels einer Analogsignalleitung 445 gekoppelt und dazu konfiguriert, das analoge Phasenstromsignal AS2 an den Multiplexer 432 auszugeben.
In einigen Ausführungsformen ist der Multiplexer 432 über eine Auswahlsignalleitung 431 an ein Eingabe- und Modulatorkonfigurationsmodul 426 gekoppelt und dazu konfiguriert, von dem Eingabe- und Modulatorkonfigurationsmodul 426 ein Konfigurationssignal zu empfangen, das Konfigurationsinformation von dem Konfigurationsmodul 426 trägt. Insbesondere ist, wo die Konfigurationsinformation eine Wahlinformation ist, der Multiplexer 432 dazu konfiguriert, eines von analogem Temperatursignal AS1 oder analogem Phasenstromsignal AS2 für die Zufuhr an die Eingangsstufe 414 auszuwählen. Unter Verwendung der Sensoreinheit 410 in einem Messsystem 100 anstelle der Sensoreinheit 110, das heißt falls die Sensoreinheit 410 an die Steuerungseinheit 160 gekoppelt ist, kann das modulierte Taktsignal mCLK dazu verwendet werden, in der Sensoreinheit 410 zu wählen, welche physikalische Größe gegenwärtig erfasst werden soll.
5 stellt ein stellt ein Blockdiagramm eines Messsystems 500 dar, das Sensorelemente 542, 544, eine Sensoreinheit 510, die an die Sensorelemente 542, 544 gekoppelt ist, und eine Steuerungseinheit 560 umfasst, die an die Sensoreinheit 510 gekoppelt ist. Viele der Komponenten, die in 5 dargestellt sind, ähneln entsprechenden, die in dem Messsystem 100 gezeigt sind, das in 1 dargestellt ist. Insbesondere kann in einigen Implementierungen eine Schnittstelle 550 zwischen der Sensoreinheit 510 und die Steuerungseinheit 560 eingekoppelt sein. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass, wie oben beschrieben ist, während eine Isolationsbarriere an der Schnittstelle 550 bereitgestellt sein kann, um ein erstes Massepotenzial an den Sensorelementen 542, 544 und/oder der Sensoreinheit 510 sicher von einem zweiten Massepotenzial an der Steuerungseinheit 560 zu trennen, die Schnittstelle 550 Kommunikation zwischen der Sensoreinheit 510 und der Steuerungseinheit 560 ermöglichen kann. Während die Kommunikationsschnittstelle 550 an der Isolationsbarriere zwischen dem Sensor-Massepotenzial 501 bzw. dem Steuerung-Massepotenzial 506 angeordnet ist, sollte man verstehen, dass in einigen Ausführungsformen keine Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt werden sein muss, in denen das Sensor-Massepotenzial und das Steuerung-Massepotenzial dieselben sind, so dass eine direkte Verbindung zwischen der Sensoreinheit 510 und 560 ausreicht. Ferner sollte man verstehen, dass, während das System in 5 Sensorelemente 542, 544 außerhalb der Sensoreinheit 510 zeigt, eine oder mehrere der Sensorelemente 542, 544 in einigen Implementierungen einen Teil der Sensoreinheit ein bilden (siehe beispielsweise 4).
Gemäß einigen Ausführungsformen ist das Messsystem 500 dazu angepasst, ein frequenzmoduliertes Taktsignal zu verwenden, um Steuerungsinformation von der Steuerungseinheit 560 an die Sensoreinheit 510 zu kommunizieren. In einigen Ausführungsformen ist das erste Sensorelement 542 als ein temperaturempfindlicher Wandler konfiguriert, der dazu konfiguriert ist, ein analoges elektrisches Signal AS1 auszugeben, das eine Umgebungstemperatur repräsentiert (hierin wird auf das Signal auch als ein analoges Temperatursignal Bezug genommen). In einigen Ausführungsformen ist das zweite Sensorelement 544 als ein phasenstromempfindlicher Wandler konfiguriert. Der Wandler des zweiten Sensorelements 544 ist dazu konfiguriert, ein analoges elektrisches Signal AS2 auszugeben, das einen in der Nähe befindlichen Phasenstrom repräsentiert (hierin wird auf das Signal auch als analoges Phasenstromsignal Bezug genommen).
Das Messsystem 500 ist dazu konfiguriert, unter Verwendung der Analogsignalleitungen 543 und 545 das analoge Temperatursignal AS1 und das analoge Phasenstromsignal AS2 einem Multiplexer 514 zuzuführen, der in der Sensoreinheit 510 bereitgestellt ist. Der Multiplexer 514 ist dazu konfiguriert, über eine Analogsignalleitung 515 wahlweise eines von dem analogen Temperatursignal AS1 und dem analogen Phasenstromsignal AS2 an einem Sigma-Delta Modulator (SD-Modulator) 556 bereitzustellen. Der SD-Modulator 556 ist dazu konfiguriert, ein digitales Tastsignal DS an einem Ausgabeanschluss 517 der Sensoreinheit 510 bereitzustellen.
In einigen Implementierungen ist die Sensoreinheit 510 dazu konfiguriert, an einem Steuerungseingabeanschluss 519 ein frequenzmoduliertes Taktsignal mCLK zu empfangen. Der Sigma-Delta Modulator 516 ist an den Steuerungseingabeanschluss 519 gekoppelt und dazu konfiguriert, das frequenzmodulierte Taktsignal mCLK zu verwenden, wenn er das digitale Tastsignal DS bildet. Ferner umfasst die Sensoreinheit 510 einen Taktdemodulator 522, der an den Steuerungseingabeanschluss 519 gekoppelt ist. Die Kopplung des Steuerungseingabeanschlusses 519 an den Taktdemodulator 522 wird beispielsweise von einer Taktsignalleitung 521 bereitgestellt. Der Taktdemodulator 522 ist dazu konfiguriert, dass frequenzmodulierte Taktsignal, das von dem Steuerungseingabeanschluss 519 empfangen ist, zu demodulieren oder auf sonstige Weise zu dekodieren, um so kodierte Auswahlinformation aus dem Signal zu extrahieren. In einigen Ausführungsformen ist der Taktdemodulator 522 dazu konfiguriert, verschiedene Frequenzen voneinander zu unterscheiden, die in dem frequenzmodulierten Taktsignal mCLK verwendet werden. In einigen Ausführungsformen ist der Taktdemodulator 522 dazu konfiguriert, einen Auswahlbitwert von entweder Eins oder Null zuzuweisen, falls eine Frequenz des frequenzmodulierten Taktsignals hoch bzw. niedrig ist. In einigen Implementierungen ist der Taktdemodulator 522 dazu konfiguriert, über eine Auswahlsignalleitung 531 ein Auswahlsignal SEL an den Multiplexer 514 auszugeben, das die extrahierte Auswahlinformation wie etwa das Auswahlbit repräsentiert. Der Multiplexer 514 ist dazu konfiguriert, entsprechend der Auswahlinformation eines von analogem Temperatursignal AS1 und analogem Phasenstromsignal AS2 für eine Ausgabe an den SD-Modulator 556 auszuwählen.
Nunmehr noch unter Bezugnahme auf 5; die Steuerungseinheit 560 umfasst einen Sigma-Delta Demodulator (SD-Demodulator) 566 und einem SD-Taktmodulator 575. In einigen Ausführungsformen ist der SD-Demodulator 566 wie der SD-Modulator 166 bereitgestellt, der oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. Insbesondere ist der SD-Demodulator 566 dazu konfiguriert, das digitale Tastsignal DS zu erhalten und einen seriellen Datenstrom aus dem digitalen Tastsignal DS zur Ausgabe beispielsweise an eine Verarbeitungseinheit (in 5 nicht gezeigt) zu demodulieren.
In einigen Ausführungsformen ist der Taktmodulator 575 an einen Taktgenerator (in 5 nicht gezeigt), an einen Steuerungsausgabeanschluss 567 und/oder an die Verarbeitungseinheit gekoppelt. Der Taktmodulator 575 ist dazu konfiguriert, ein Taktsignal CLK, das von dem Taktgenerator empfangen wird, frequenzzumodulieren, um so ein frequenzmoduliertes Taktsignal mCLK an dem Steuerungsausgabeanschluss 567 bereitzustellen. Der Taktmodulator 575 ist konfiguriert, um die Sensoreinheitsteuerungsdaten auf das Taktsignal frequenzzumodulieren, um so ein moduliertes Taktsignal mCLK zu erhalten, das sowohl das Taktsignal als auch die Sensoreinheitsteuerungsdaten trägt. In einigen Ausführungsformen umfasst der Taktmodulator 575 einen Frequenzteiler, der wahlweise dafür verwendet werden kann, dass der Taktmodulator 575 beispielsweise ein hochfrequentes Taktsignal und ein niederfrequentes Taktsignal ausgibt. In einigen Implementierungen weist das hochfrequente Taktsignal beispielsweise eine Frequenz in einem Bereich von 10 bis 20 MHz auf. Dagegen weist in einigen Ausführungsformen das niederfrequente Taktsignal eine Frequenz in einem Bereich von 1 bis 5 MHz auf. In einigen Ausführungsformen wird die Frequenz zur direkten Verwendung beim Betrieb des SD-Modulator 556 der Sensoreinheit geeignet gewählt. Beispielsweise kann, wo die Frequenz des modulierten Taktsignals sich in dem Bereich von 10 bis 20 MHz befindet, eine schnelle Analog/Digital-Wandlungsrate eines analogen Taktsignals mit einer hohen Auflösung erreicht werden, wie etwa einer Auflösung des Digitalsignals in einem Bereich von 12 bis 14 Bit.
Beispielhafte Konfigurationen mit Übertragungen mehrere Datentypen
6 stellt ein Blockdiagramm eines Messsystems 600 gemäß einigen Ausführungsformen dar. Weil Ausführungsformen des Messsystems 600 einige oder sämtliche Komponenten jenes Messsystems umfassen, das oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist, werden nunmehr lediglich einige der Komponenten beschreibt, während man verstehen sollte, dass auch sonstige Komponenten bereitgestellt sein können, die oben beschrieben sind. Insbesondere umfasst das Messsystem 600 eine Sensoreinheit 610 und eine Steuerungseinheit 660. Die Sensoreinheit 610 und die Steuerungseinheit 660 sind voneinander elektrisch durch eine Isolationsbarriere getrennt. Insbesondere ist die Sensoreinheit 610 an eine erste Erde 601 gekoppelt, die ein Messung- oder Sensor-Massepotenzial definiert, während die Steuerungseinheit 660 an eine zweite Erde 606 gekoppelt ist, die ein Steuerung-Massepotenzial definiert. Das Messung-Massepotenzial an der ersten Erde 601 und das Steuerung-Massepotenzial an der zweiten Erde 606 sind im wesentlichen voneinander unabhängig, und deshalb können sie voneinander verschieden sein. Die Sensoreinheit 610 und die Steuerungseinheit 660 sind miteinander kommunikativ gekoppelt. Die Kopplung wird an der Isolationsbarriere durch eine Schnittstelle 650 hergestellt.
In einigen Implementierungen umfasst die Sensoreinheit 610 einen Wandler 612, eine Eingangsstufe 614 und einen Sigma-Delta Modulator 616. Der Sigma-Delta Modulator 616 ist an einen Signalausgabeanschluss 617 der Sensoreinheit 610 gekoppelt. Der Wandler 612 ist über eine Signalleitung 613 an die Eingangsstufe 614 gekoppelt. Ferner ist die Eingangsstufe 614 über eine Signalleitung 615 an den Sigma-Delta Modulator 616 gekoppelt. Der Wandler 612 ist dazu konfiguriert, eine physikalische Größe, beispielsweise einen Phasenstrom, abzutasten, und eine entsprechende Ausgabe als ein analoges Tastsignal AS auf einer Signalleitung 613 an die Eingangsstufe 614 bereitzustellen. Die Eingangsstufe 614 ist dazu konfiguriert, das analoge Tastsignal zu verstärken und auf sonstige Weise zu verarbeiten und ein verarbeitetes analoges Tastsignal PAS auf der Signalleitung 615 an den Sigma-Delta Modulator 616 auszugeben. Der Sigma-Delta Modulator 616 ist dazu konfiguriert, auf der Grundlage des verarbeiteten analogen Tastsignal als ein digitales Tastsignal DS zu bilden und das digitale Tastsignal an den Signalausgabeanschluss 617 der Sensoreinheit 610 auszugeben.
Die Sensoreinheit 610 umfasst einen Steuerungseingabeanschluss 619, der dazu konfiguriert ist, ein Steuerungssignal zu empfangen. In einigen Implementierungen ist der Sigma-Delta Modulator 616 an den Steuerungseingabeanschluss 619 gekoppelt und dazu konfiguriert, beispielsweise ein an dem Steuerungseingabeanschluss 619 empfangenes Taktsignal CLK zu verwenden, wenn er das digitale Tastsignal DS bildet. In einigen Ausführungsformen (in 6 nicht gezeigt), die hierin offenbart sind, umfasst die Sensoreinheit 610 einen Taktdemodulator, der an den Steuerungseingabeanschluss 619 gekoppelt ist. In einigen Implementierungen wird die Kopplung des Steuerungseingabeanschlusses 619 an den Taktdemodulator durch eine Taktsignalleitung bereitgestellt. Der Taktdemodulator ist dazu konfiguriert, ein Signal, das von dem Steuerungseingabeanschluss 619 empfangen ist, zu demodulieren oder auf sonstige Weise zu dekodieren, um so kodierte Information aus dem Signal zu extrahieren, und ein Steuerungssignal CTRL auszugeben, das diese extrahierte Information repräsentiert.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensoreinheit 610 einen Vergleicher 683, der ein Tasteingabeanschlussende aufweist, das beispielsweise über eine Analogsignalleitung 681 an den Wandler 612 gekoppelt ist, und der ein Referenzeingabeanschlussende aufweist, das an ein Schwellenspannungsanschlussende 682 gekoppelt ist, das auf eine Schwellenspannung VTH gesetzt ist. Ferner ist der Vergleicher 683 in einigen Ausführungsformen beispielsweise über eine Bitsignalleitung 684 an einen Sender 687 gekoppelt. Der Vergleicher 683 ist dazu konfiguriert, ein analoges Tastsignal AS mit der Schwellenspannung VTH zu vergleichen und ein Bitsignal BS auf die Bitsignalleitung 684 an den Sender 687 auszugeben, das ein Vergleichsergebnis anzeigt.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensoreinheit 610 einen Zustandsschaltkreisabschnitt 685, der beispielsweise über eine Datenleitung 686 an den Sender 687 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist der Zustandsschaltkreisabschnitt 685 dazu konfiguriert, beispielsweise als ein Register, Zustandsdaten zu speichern, die einen Zustand einer Sensoreinheit anzeigen, und einige oder sämtliche Daten an den Sender 687 auszugeben.
In einigen Ausführungsformen ist ein Selektor 690, der zwischen den Sigma-Delta Modulator 616 und den Signalausgabeanschluss 617 gekoppelt ist, so angeordnet, dass er das digitale Tastsignal DS von dem Sigma-Delta Modulator 616 empfängt. In einigen Implementierungen ist der Sender 687 beispielsweise über die Datenleitung 688 an den Selektor 690 gekoppelt. Ein Ausgabeanschlussende des Selektors 690 ist beispielsweise über eine Digitalsignalleitung 691 an den Ausgabeanschluss 617 gekoppelt.
Der Sender 687 kann dazu konfiguriert sein, Daten, die er von dem Zustandsschaltkreisabschnitt 685 empfangen hat, an den Selektor 690 zu übermitteln. Der Sender 687 kann dazu konfiguriert sein, ein Auswahlsignal SEL an den Selektor 690 zu übertragen. In einigen Ausführungsformen ist der Sender 687 dazu konfiguriert, die Übertragung von Zustandsdaten und/oder des Auswahlsignals SEL auf das Bitsignal BS zu gründen, das er von dem Vergleicher 683 empfangen hat. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Übertragung der Zustandsdaten bei einem Empfänger implizit auch Information über das Bitsignal BS bereitstellen kann, falls der Empfänger weiß, dass der Sender 687 auf der Grundlage des Bitsignals BS, das von dem Vergleicher 683 empfangen wurde, entschieden hat, die Zustandsdaten zu übertragen.
In einigen Implementierungen, beispielsweise falls das Bitsignal BS anzeigt, dass ein Pegel des analogen Tastsignals AS gleich oder oberhalb eines Pegels der Schwellenspannung VTH ist, gibt der Sender 687 alsbald ein Auswahldatensignal SEL an den Selektor 689 aus, um Daten, die von dem Zustandsschaltkreisabschnitt 685 empfangen sind, für die Übertragung an die Steuerungseinheit 660 auszuwählen. Falls dagegen das Bitsignal BS anzeigt, dass ein Pegel des analogen Tastsignals AS unterhalb des Pegels der Schwellenspannung ist, gibt der Sender 687 das Auswahldatensignal SEL aus, um eine Auswahl des digitalen Tastsignals DS für die Übertragung an die Steuerungseinheit 660 anzufordern. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, eine Übertragung eines ungültigen Tastsignals an die Steuerungseinheit 660 zu vermeiden, wenn eine Signalstärke unterhalb des der Schwellenspannung eine Ungültigkeit impliziert. Der Fachmann kann sich sonstige Kriterien der Gültigkeit überlegen, wie etwa zu hohe Spannung oder Signalstärke, und dementsprechend kann er eine maximale Spannung implementieren, die das analoge Tastsignal nicht übersteigen darf, falls das digitale Tastsignal für die Übertragung an die Steuerungseinheit 660 für gültig gehalten werden soll. Eine weitere Wirkung kann darin bestehen, eine Verwendung der Zeit zu verbessern: Wenn an der Sensoreinheit 610 kein gültiges Tastsignal für die Übertragung an die Steuerungseinheit 660 verfügbar ist, kann die Sensoreinheit 610, anstatt das ungültige Tastsignal zu übertragen, Information über den Zustand der Sensoreinheit an die Steuerungseinheit 660 übertragen. Wo die Schwellenspannung VTH angemessen eingestellt ist, kann noch eine weitere Wirkung darin bestehen, dass auf der Grundlage einer Ausgabe des Vergleichers 683 früh, d. h. selbst während der Sigma-Delta Modulator 616 vielleicht noch nicht in Betrieb ist, beispielsweise während einer Initialisierung beim Hochfahren oder beim Aufwachen der Sensoreinheit 610, ein ungefährer Tastwert einer physikalischen Größe von dem Vergleicher 683 bereitgestellt werden kann.
Der Selektor 690 ist dazu konfiguriert, das digitale Tastsignal DS an den Ausgabeanschluss 617 wahlweise weiterzuleiten, wie unten eingehender beschrieben wird. In einigen Ausführungsformen ist der Selektor 690 dazu konfiguriert, wahlweise das digitale Tastsignal, das von dem SD-Modulator 616 empfangen wurde, oder das Zustandssignal, das von dem Sender 687 empfangen wurde, an den Ausgabeanschluss 617 weiterzuleiten. In einigen Ausführungsformen kann das Zustandsdatensignal beispielsweise Einstellungsinformation, Befehle und/oder sonstige Steuersignale an wenigstens eines von Eingabe- und Modulator-Konfigurationsmodul 626 und Sensoreinheit-Konfigurations- und Steuerungsmodul 630 umfassen.
Man sollte verstehen, dass der Vergleicher 683, der Zustandsschaltungsabschnitt 685, der Sender 687 und/oder der Selektor 689 hierin lediglich zu dem Zwecke als separate Einheiten erläutert sind, dass ein Beispiel gegeben werden soll. Der Fachmann kann diese Einheiten jedoch zusammen anordnen oder eine als Teil der anderen schaffen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Steuerungseinheit 660 einen Sigma-Delta Demodulator (SD-Demodulator) 666, eine Verarbeitungseinheit 662, die beispielsweise über einen Bus 663 an den SD-Demodulator 666 gekoppelt ist, und einen SD-Taktschaltungsabschnitt 675, der an einen Ausgabeanschluss 667 der Steuerungseinheit 660 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist der SD-Demodulator 666 wie der SD-Modulator 166 bereitgestellt, der oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. insbesondere ist der SD-Demodulator 666 in einigen Implementierungen dazu konfiguriert, das digitale Tastsignal DS zu erhalten und einen seriellen Datenstrom des digitalen Tastsignals DS zur Ausgabe an die Verarbeitungseinheit 662 als ein paralleles Datensignal PDS zu demodulieren. Der Taktschaltungsabschnitts 675 ist dazu konfiguriert, ein Taktsignal CLK an dem Ausgabeanschluss 667 der Steuerungseinheit 660 und/oder an dem SD-Demodulator 666 bereitzustellen. In einigen Implementierungen ist die Steuerungseinheit 660 dazu konfiguriert, betrieben zu werden, wie es oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben ist. Insbesondere umfasst in einigen Implementierungen der Taktschaltungsabschnitt 675 einen Taktgenerator und einen Taktmodulator, wie oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben ist.
7 stellt ein Blockdiagramm einer alternativen Steuerungseinheit 760 dar, die zur Verwendung in einem Messsystem gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist, wie sie oben unter Bezugnahme auf die 1 is 6 beschrieben sind. Insbesondere umfasst die Steuerungseinheit 760 Komponenten wie die Steuerungseinheit 660, die oben unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben ist. In einigen Ausführungsformen umfasst die Steuerungseinheit 760 einen Sigma-Delta Demodulator (SD-Demodulator) 766, der beispielsweise über einen Knoten 768 für serielle Datensignale an einen Eingabeanschluss 769 der Steuerungseinheit 760 gekoppelt ist. Ferner umfasst die Steuerungseinheit 760 eine Verarbeitungseinheit 762, die beispielsweise über einen Parallelbus 763 an den SD-Demodulator 766 gekoppelt ist. Noch weiter umfasst die Steuerungseinheit 760 einen Taktschaltungsabschnitt 775, der beispielsweise über einen Knoten 776 sowohl an einen Ausgabeanschluss 767 der Steuerungseinheit 760 als auch an den SD-Demodulator 766 gekoppelt ist. In einigen Implementierungen ist die Steuerungseinheit 760 dazu konfiguriert, wie oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben betrieben zu werden. Insbesondere kann die Steuerungseinheit 760 an eine Erde 706 auf einem Steuerung-Massepotenzial gekoppelt sein. In einigen Implementierungen, in denen eine oder mehrere Sensoreinheiten an die Steuerungseinheit 760 gekoppelt sind, während die Steuerungseinheit 760 von den Sensoreinheiten elektrisch isoliert gehalten wird, kann das Steuerung-Massepotenzial unabhängig sein und somit zeitweilig von jeglichem Sensor-Massepotenzial abweichen.
Nun wird die Steuerungseinheit 760 eingehender beschrieben; in einigen Ausführungsformen ist der SD-Demodulator 766 strukturell und/oder funktional gerade wie der SD-Modulator bereitgestellt, der oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. Insbesondere ist der SD-Demodulator 766 in einigen Implementierungen dazu konfiguriert, das digitale Tastsignal DS zu erhalten und einen seriellen Datenstrom aus dem digitalen Tastsignal DS zur Ausgabe als ein paralleles Datensignal PDS an die Verarbeitungseinheit 762 zu demodulieren. In einigen Ausführungsformen ist der Taktschaltungsabschnitt 775 dazu konfiguriert, ein Taktsignal CLK an dem Ausgabeanschluss 767 der Steuerungseinheit 760 und/oder an dem SD-Demodulator 766 bereitzustellen. Insbesondere umfasst der Taktschaltungsabschnitts 775 in einigen Implementierungen einen Taktgenerator und einen Taktmodulator, der dazu konfiguriert ist, ein moduliertes Taktsignal bereitzustellen, beispielsweise ein frequenzmoduliertes Taktsignal, oder, um ein anderes Beispiel zu geben, ein Taktsignal, das hinsichtlich des Tastverhältnisses moduliert ist, wie es oben unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben ist.
In einigen Implementierungen umfasst die Steuerungseinheit 760 einen Datenempfangsschaltungsabschnitts 799, auf den hierin auch kurz als ein Analysator Bezug genommen wird, der beispielsweise über eine Datenleitung 797 an den Eingabeanschluss 769 der Steuerungseinheit 760 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist der Datenempfangsschaltungsabschnitt 799 auch beispielsweise über eine Steuerungsleitung 798 an den Taktschaltungsabschnitts 775 gekoppelt. Der Datenempfangsschaltungsabschnitt 799 ist dazu konfiguriert, Datensignale zu empfangen, die von dem Eingabeanschluss 769 bereitgestellt sind. Ferner ist der Datenempfangsschaltungsabschnitt 799 in einigen Implementierungen dazu konfiguriert, Steuerungssignale zu empfangen, die von dem Taktschaltungsabschnitt 775 bereitgestellt sind. In einigen Ausführungsformen ist der Datenempfangsabschnitt 799 dazu konfiguriert, Datensignale zu analysieren, die von dem Eingabeanschluss 769 bereitgestellt sind. Insbesondere ist der Analysator 799 dazu konfiguriert, in Datensignalen, die von dem Eingabeanschluss 769 bereitgestellt sind, digitale Tastsignale DS von sonstigen Datensignalen DD zu unterscheiden wie etwa von einem Signal, das ein vorbestimmtes Zustandsbitmuster trägt.
In einigen Implementierungen kann eine Sensoreinheit an die Steuerungseinheit 760 gekoppelt sein, die dazu konfiguriert ist, beispielsweise beim Hochfahren und/oder beim Aufwachen ein vorbestimmtes Zustandsbitmuster auszugeben, das der Identität der Sensoreinheit zugeordnet ist und/oder dem Umstand, dass die Sensoreinheit betriebsbereit ist. In einigen Implementierungen ist die Sensoreinheit, die an die Steuerungseinheit 760 gekoppelt ist, dazu konfiguriert, das vorbestimmte Zustandsbitmuster für eine Dauer auszugeben, die hinreichend lang oder länger ist als eine vorbestimmte Dauer, während derer der Sigma-Delta Demodulator sich einstellt. In einigen Implementierungen ist die Steuerungseinheit 760 dazu konfiguriert, während sie das Bitmuster empfängt, zu prüfen, ob das empfangene Bitmuster eines von vorbestimmten Zustandsbitmustern ist, die einer Sensoreinheit zugeordnet sind, von der der Steuerungseinheit 760 bekannt ist, dass sie zum Koppeln und/oder zum Betrieb mit der Steuerungseinheit 760 verfügbar ist. In einigen Implementierungen ist die Steuerungseinheit 760 dazu konfiguriert, ein Nachrichtensignal gemäß einem vorbestimmten Zustandsbitmuster der Sensoreinheit auszugeben, das die Steuerungseinheit 760 als eine Quelle des empfangenen Bitmusters identifiziert. In einigen Implementierungen ist die Steuerungseinheit 760 dazu konfiguriert, ein Fehlersignal auszugeben, falls sich das empfangene Bitmuster von jeglichen vorbestimmten Zustandsbitmustern unterscheidet. Entspricht dagegen das empfangene Bitmuster einem vorbestimmten Bitmuster, das einer Sensoreinheit zugeordnet ist, die an die Steuerungseinheit 760 betriebsbereit gekoppelt sein soll, ist die Steuerungseinheit 760 dazu konfiguriert, darauf zu vertrauen, dass die Sensoreinheit wie erwartet arbeitet und ordnungsgemäß mit der Steuerungseinheit 760 zusammenarbeitet.
In einigen Implementierungen ist die Steuerungseinheit 760 dazu konfiguriert, einen Hochfahr- und/oder einen Aufwachbetrieb mit einer Sensoreinheit zu steuern, die an die Steuerungseinheit 760 gekoppelt ist. Mit der Maßgabe, dass der Sigma-Delta Modulator der Sensoreinheit üblicherweise einige Zeit zum Einstellen benötigt, bevor er in der Lage ist, irgendwelche aussagekräftigen digitalen Tastsignal DS auszugeben, kann die Steuerungseinheit 760 einen Zeitabschnitt ab dem Anfordern des Hochfahrens und/oder Aufwachen vorbestimmen, beispielsweise indem sie eine vorbestimmte Anzahl von Taktzyklen zählt, wobei der Schaltungsabschnitt 775 über die Signalleitung 798 ein Steuersignal CTRL an den Datenempfangsschaltungsabschnitt 799 ausgibt, das eine Interpretation empfangener Daten aktiviert. Somit kann der Datenempfangsschaltungsabschnitt 799 beispielsweise die empfangenen Daten als Sensoreinheitszustandsdaten interpretieren, eine Sensoreinheitszustandsinformation aus den empfangenen Daten extrahieren und die Sensoreinheitszustandsinformation an der Verarbeitungseinheit 762 bereitstellen.
In einigen Implementierungen, insbesondere in Ausführungsformen, bei denen die Steuerungsleitung 798 nicht vorhanden ist, und in Implementierungen, bei denen die Steuerungsleitung 798 inaktiv ist oder auf sonstige Weise nicht verwendet wird, kann der Empfangsschaltungsabschnitts 799 konfiguriert sein, um die empfangenen Datensignale zu analysieren, damit die empfangenen Daten interpretiert werden. In einigen Implementierungen beinhaltet das Interpretieren der Daten ein Feststellen eines Datentyps, der von dem empfangenen Datensignal repräsentiert wird. In einigen Ausführungsformen gründet das Interpretieren, insbesondere das Feststellen des Datentyps, auf Attributinformation, die dem empfangenen Datensignal zueigen ist. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Interpretation des Datenempfangssignals verschiedene Typen der Darstellung von Information in dem Datenempfangssignal berücksichtigen kann. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform, bei der eine Sensoreinheit an die Steuerungseinheit 760 gekoppelt ist, die dazu konfiguriert ist, Druck zu messen, der Datenempfangsschaltungsabschnitt 799 dazu konfiguriert, die empfangenen Daten, wenn die empfangenen Daten einen unmöglichen Messwert repräsentieren wie etwa einen negativen Druckwert („negativ” ist hier eine Attributinformation), nicht als Messdaten, sondern als Zustandsdaten zu interpretieren. Um ein anderes Beispiel zu geben, ist der Datenempfangsschaltungsabschnitt 799 dazu konfiguriert, die empfangenen Daten als Messdaten zu interpretieren, wenn die empfangenen Daten nicht irgendeinem vorbestimmten Zustandsbitmuster zugeordnet werden können, das der Sensoreinheit zugeordnet ist, die an die Steuerungseinheit 760 gekoppelt ist (”nicht zuordenbar” ist hier eine Attributinformation).
8 stellt einen Zeitstrahl 800 sowohl mit einem Taktsignal CLK als auch mit einem digitalen Signal gemäß einigen Implementierungen dar, beispielsweise wie oben unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben ist. In einigen Implementierungen ist die Sensoreinheit 610 dazu konfiguriert, beim Hochfahren, worauf gelegentlich auch als Anschalten Bezug genommen wird, oder beim Aufwachen aus einem Energiesparmodus, d. h. einer Betriebspause 879, während derer der Energieverbrauch der Sensoreinheit im Verhältnis zum Energieverbrauch während eines Vollbetriebsmodus verringert ist, Zustandsdaten vor dem Übertragen digitaler Tastdaten an die Steuerungseinheit 660, 760 zu übertragen. In einigen Implementierungen, die oben beschrieben sind, wird das Taktsignal CLK an der Sensoreinheit 660 von der Steuerungseinheit 660, 760 empfangen. Man sollte verstehen, dass in einigen Ausführungsformen, die in 8 nicht gezeigt sind, das empfangene Taktsignal moduliert sein kann, beispielsweise um eine Aufwach-Anforderung wie oben beispielsweise unter Bezugnahme auf 1 beschrieben von der Steuerungseinheit an die Sensoreinheit zu kommunizieren.
In einigen Ausführungsformen ist der Sender 687 der Sensoreinheit 610 dazu konfiguriert, Zustandsdaten gemäß einem Kommunikationsprotokoll wie etwa einem universellen asynchronen Empfänger-Sender (UART) Protokoll mit Rahmen zu versehen. Beispielsweise ist der Sender 687 in einigen Implementierungen dazu konfiguriert, zunächst während eines Startintervalls 881, das zehn Taktzyklen dauert, einen UART Datenrahmen zu übertragen, der ein Startbit SOF 860 aufweist, einen Datenübertragungszeitabschnitt 882 zur Übertragung eines Bytes eines Zustandsdatenwortes (Bits 861 bis 868) und einen Stoppübertragungszeitabschnitt 891, um ein Stoppbit 870 zu übertragen. Danach, während eines Zeitabschnitts 892, beginnt der SD-Modulator 616 damit, digitale Tastdaten DS Bit 870, 871, ... an die Steuerungseinheit 660 zu streamen. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass Zustandsdaten von der Sensoreinheit 610 an die Steuerungseinheit 660 übertragen werden können, während der SD-Modulator 616 sich einstellt. Man sollte verstehen, dass Zustandsdaten in einigen Implementierungen Steuerdaten, Konfigurationsdaten, einen Befehl, beispielsweise zur erneuten Übertragung von Einstellungswerten von der Steuerungseinheit 660 an die Sensoreinheit 610, usw. umfassen können. Während das Beispiel einen UART-Rahmen beschreibt, sollte man verstehen, dass der Fachmann sich eine Verwendung sonstiger Kommunikationsprotokolle überlegen kann, um die Techniken, die hierin beschrieben sind, zu implementieren. Unterdessen ist die Steuerungseinheit 660 in einigen Implementierungen so konfiguriert, dass sie um das Protokoll, das von der Sensoreinheit 610 verwendet wird, ”weiß”, und dementsprechend die Taktzyklen zur Interpretation der empfangenen Daten abzählt, zunächst als Zustandsdaten, und dann als digitale Tastdaten, die eine physikalische Größe repräsentieren.
Beispielhafter Betrieb
Der Betrieb einiger beispielhafter Ausführungsformen wird nun kurz beschrieben. Man sollte verstehen, dass die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes gesagt ist. Dementsprechend wird in der nachfolgenden Beschreibung Bezug auf die 9 genommen, die ein Blockdiagramm eines Messsystems 900 gemäß einigen Ausführungsformen darstellt, die viele Komponenten umfasst, die oben unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben sind, die in den 1 bis 8 dargestellt sind. Weil die Komponenten einschließlich der Kopplung der Komponenten untereinander und die Funktionalität der Komponenten des Messsystems 900 gemäß der Ausführungsformen, die in 9 dargestellt ist, oben schon unter Bezugnahme auf andere Figuren beschrieben wurde, wird hier auf eine separate Beschreibung der Ausführungsform verzichtet, die in 9 dargestellt ist.
10 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens dar, das beispielsweise in dem Messsystem 900 gemäß einigen Ausführungsformen implementiert ist.
Bei S10 erzeugt der Taktgenerator 973 ein Taktsignal CLK, beispielsweise wie in 8 gezeigt, das eine Taktflanke 821 aufweist. Bei S15 empfängt die Kommunikationsschnittstelle 971 von der Verarbeitungseinheit 962 eine Anforderung, den Sensor 1 aufzuwecken, der beispielsweise dazu konfiguriert ist, Temperatur zu messen. Die Kommunikationsschnittstelle 971 stellt einen Bitcode [001] bereit, der der Anforderung der Verarbeitungseinheit an den Sigma-Delta Taktmodulator 975 entspricht. Bei S20 moduliert der Sigma-Delta Taktmodulator 975 ein Tastverhältnis des Taktsignals CLK, wie beispielsweise in 2i gezeigt ist, um den Bitcode [001] in ein moduliertes Taktsignal mCLK zu kodieren. Bei S25 überträgt der Sigma-Delta Taktmodulator 975 das modulierte Taktsignal mCLK über einen Taktausgabeanschluss 967 der Steuerungseinheit 960 und weiter über eine Schnittstelle 950 an einer elektrischen Isolationsbarriere, die ein Steuerung-Massepotenzial 906 von einem Sensor-Massepotenzial 901 trennt, an einen Takteingabeanschluss 919 der Sensoreinheit 910. Bei 830, noch an der Steuerungseinheit 960, zählt fortan ein Zähler (nicht gezeigt) Taktzyklen.
Bei S35, nunmehr an der Sensoreinheit 910, empfängt ein Sigma-Delta Taktdemodulator 922 das modulierte Taktsignal mCLK, um die Bitfolge [001] zu extrahieren, die in dem modulierten Taktsignal mCLK kodiert ist. Bei S40 empfängt eine Kommunikationsschnittstelle 924 die Bitfolge [001] von dem Sigma-Delta Taktdemodulator 922 und gibt ein entsprechendes Anforderungssignal an ein Eingabe- und Modulator Konfigurationsmodule 926 aus. Noch bei S40 gibt das Eingabe- und Modulatorkonfigurationsmodul 926 ein Auswahlsignal an den Multiplexer 914 aus. Ferner gibt das Eingabe- und Modulatorkonfigurationsmodul 926 ein Verstärkereinstellungssignal an die Eingangsstufe 914 aus.
Bei S45 wählt der Multiplexer 914 gemäß dem Auswahlsignal, das von dem Eingabe- und Modulatorkonfigurationsmodul 926 empfangen wurde, ein erstes Analogsignal AS1 aus, das von einem Temperatursensorelement 942 über einen Sensoreinheitseingabeanschluss 943 empfangen wurde, und leitet das ausgewählte erste Analogsignal AS1 an die Eingangsstufe 914 und an den Vergleicher 983 weiter. Bei S45 vergleicht der Vergleicher 983 das erste Analogsignal AS1 mit einem Schwellenspannungspegel, der an dem Referenzspannungsanschluss 982 eingestellt ist. Der Vergleicher 983 gibt ein Bitsignal BS = 0 an einen Sender 987 aus und der Sender 987 gibt ein entsprechendes Auswahlsignal SEL an einen Multiplexer 990 aus. Zusätzlich gibt der Sender 987 an den Multiplexer 990 in einem Datenzustandsdatensignal DD Zustandsdaten aus, die von dem Zustandsschaltungsabschnitt 985 empfangen sind. Das digitale Zustandsdatensignal DD dauert gemäß einigen Ausführungsformen eine Anzahl von Taktzyklen. In einigen Implementierungen sind die Zustandsdaten, die in einem Datenrahmen übertragen werden, wie beispielsweise in einer Implementierung gezeigt, gemäß dem universellen asynchronen Empfängersender (U AR T) Protokoll, das in 8 dargestellt ist. Unterdessen verarbeitet die Eingangsstufe 914 das ausgewählte erste Analogsignal AS1 gemäß dem Verstärkungseinstellungssignal, das von dem Eingabe- und Modulatorkonfigurationsmodul 926 empfangen wurde. Die Eingangsstufe 914 stellt ein verarbeitetes Analogsignal PAS an dem Sigma-Delta Modulator 916 bereit. Der Sigma-Delta Modulator 916 gibt ein digitales Tastsignal DS an den Multiplexer 990 aus.
Bei S50 wählt der Multiplexer 990 gemäß dem Auswahlsignal SEL, das von dem Sender 987 empfangen wurde, die Zustandsdaten aus, die von dem Sender 987 empfangen sind. Bei 855 wird das digitale Zustandsdatensignal DD von dem Multiplexer 990 über einen Ausgabeanschluss 917 der Sensoreinheit 910 und über die Schnittstelle 950 an einen Eingabeanschluss 969 der Steuerungseinheit 960 übermittelt.
Bei 860 wird das Digitalsignal, das an der Steuerungseinheit 960 empfangen ist, an dem Signaleingabeanschluss 969 des Sigma-Delta Demodulators 966 ebenso wie an dem Datenempfangsschaltungsabschnitt 999 bereitgestellt. Solange eine Anzahl von Taktzyklen, die bei S30 gezählt wird, nicht die vorbestimmte Grenze überschreitet, beispielsweise zehn Taktzyklen, gibt der Taktschaltungsabschnitt 975 ein Steuerungssignal CTRL an den Datenempfangsschaltungsabschnitt 999 aus, das eine Interpretation des empfangenen digitalen Signals verlangt, um Zustandsinformation aus dem empfangenen digitalen Signal zu extrahieren, d. h. gemäß dem Umstand, dass das empfangene Digitalsignal tatsächlich das digitale Zustandsdatensignal DD ist. Dementsprechend stellt der Datenempfangsschaltungsabschnitt 999 über einen Bus 963 ein Bitwort an der Verarbeitungseinheit 962 zum weiteren Verarbeiten bereit, wonach das Bitwort anzeigt, dass das Sensorelement 942 auf die Anforderung antwortet und betriebsbereit ist, und dass das Sensorelement 942 demnächst Messdaten an der Steuerungseinheit 960 bereitstellen wird.
Nachdem eine Anzahl von Taktzyklen abgeschlossen ist, stellt das Sensorelement 942 ein stärkeres Signal bereit als zu Beginn des Aufwachens. Nun, wieder bei S45, gibt der Vergleicher 983, falls das Analogsignal AS1, das von dem ersten Sensorelement 942 bereitgestellt wird, den Spannungspegel VTH übersteigt, ein Bitsignal BS = 1 an den Sender 987 aus, und der Sender 987 gibt ein entsprechendes Auswahlsignal SEL an einen Multiplexer 990 aus. Wieder bei S50 wählt gemäß dem Auswahlsignal SEL, das von dem Sender 987 empfangen wurde, der Multiplexer 990 das digitale Tastsignal DS aus, das von dem Sigma-Delta Modulator 916 empfangen ist. Wieder bei S55 wird das digitale Tastsignal DS von dem Multiplexer 990 über den Ausgabeanschluss 917 der Sensoreinheit 910 und über die Schnittstelle 950 an den Eingabeanschluss 969 der Steuerungseinheit 960 übertragen.
Wieder bei S60 wird das Digitalsignal, das an der Steuerungseinheit empfangen ist, von einem Signaleingabeanschluss 969 zu dem Sigma-Delta Demodulator 966 sowie zu einem Datenempfangsschaltungwabschnitt 999 geschafft. Nachdem die Anzahl der Taktzyklen, die bei S30 gezählt wird, die vorbestimmte Grenze überschreitet, beispielsweise falls mehr als zehn Taktzyklen vorübergegangen sind, seit die Aufwachanforderung an die Sensoreinheit 910 ausgegeben wurde, gibt der Taktschaltungsabschnitt 975 sodann ein Steuersignal CTR L an den Daten Empfangsschaltungsabschnitts 999 aus, das verlangt, eine Interpretation des empfangenen Digitalsignals zu beenden. Stattdessen stellt der Sigma-Delta Demodulator 966 über den Bus 963 ein paralleles Digitalsignal an der Verarbeitungseinheit 962 zum weiteren Verarbeiten bereit. Somit interpretiert die Steuereinheit 960 gemäß dem Umstand, dass das empfangene Digitalsignal tatsächlich ein digitales Tastsignal DS ist, das das verarbeitete Analogsignal PAS repräsentiert, das empfangene Digitalsignal als eine digitale Darstellung eines Analogsignals und extrahiert Messwertinformation aus dem empfangenen Digitalsignal.
Unten werden weitere Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass diese Erfindung lediglich durch die Ansprüche und deren äquivalente beschränkt ist.
Beispielhafte Ausführungsformen mit Taktsignalmodulation
In einer Hinsicht beschreibt die Beschreibung ein Verfahren zur Verwendung in einem Messsystem. In einigen Ausführungsformen umfasst das Messsystem eine Barriere, die ein erstes Massepotenzial von einem zweiten Massepotenzial elektrisch trennt. Somit kann sich das zweite Massepotenzial von dem ersten Massepotenzial unterscheiden. Das Verfahren umfasst ein Empfangen an einer Schnittstelle, die an der Barriere bereitgestellt ist, auf einer Steuerungsseite der Barriere, eines Taktempfangssignals, das ein Taktsignal und Steuerungsinformation repräsentiert, die beispielsweise Konfigurationsinformation umfasst. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen, auf der Grundlage des Taktempfangssignals, eines Steuerungssignals, das wenigstens die Steuerungsinformation repräsentiert. In einigen Ausführungsformen geschieht das Bereitstellen auf einer Sensorseite der Barriere. Das Verfahren umfasst eine Übertragung des Steuerungssignals von der Schnittstelle an eine Sensoreinheit auf der Sensorseite der Barriere. Einige Ausführungsformen umfassen einen Betrieb der Sensoreinheit gemäß der Steuerungsinformation. Einige Ausführungsformen umfassen ein Konfigurieren der Sensoreinheit gemäß der Konfigurationsinformation, die von der Steuerungsinformation umfasst ist. Einige Ausführungsformen umfassen, auf der Grundlage des Taktempfangssignals, ein Bereitstellen eines Taktübertragungssignals, das das Taktsignal beinhaltet, und ein Übertragen des Taktübertragungssignals an die Sensoreinheit.
Einige Ausführungsformen umfassen insbesondere auf der Steuerungsseite der Barriere ein Modulieren des Taktsignals gemäß der Steuerungsinformation, um das Taktempfangssignal zu erhalten. Insbesondere geschieht das Modulieren des Taktsignals gemäß anderer Information als Zeitgabe. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass in dem modulierten Taktsignal als das Taktempfangssignal die Steuerungsinformation über die Barriere hinweg gemeinsam mit dem Taktsignal übertragen werden kann. In einigen Implementierungen wird deshalb keine extra Leitung benötigt. In einigen Ausführungsformen umfasst das Modulieren des Taktsignals ein Variieren eines Tastverhältnisses des Taktsignals. In einigen Implementierungen wird das Variieren zwischen wenigstens zwei vorbestimmten Tastverhältniswerten durchgeführt, die einer binären Darstellung zugeordnet sind, d. h. in einigen Implementierungen insbesondere einer binären Darstellung der Steuerungsinformation. Beispielsweise kann ein Tastverhältnis des Wertes 0,3 zu einem Tastverhältnis des Wertes 0,7 moduliert werden, und umgekehrt. In einigen Ausführungsformen kann ein Bitwert dem jeweiligen Tastverhältniswert zugeordnet sein, beispielsweise ein Bitwert null dem Tastverhältnis 0,7 und ein Bitwert eins dem Tastverhältnis 0,3, oder umgekehrt. Oder um ein anderes Beispiel zu geben kann ein Tastverhältnis von 0,4 moduliert werden nach 0,6, und umgekehrt. Sonstige Modulationen können asymmetrisch sein, wie etwa ein Tastverhältnis von 0,3, das nach 0,6 moduliert wird, und umgekehrt. In einigen Ausführungsformen umfasst das Modulieren ein Variieren einer Anzahl von Taktzyklen, um eine Taktsignalpulsweite derart zu bilden, dass ein Bitwert repräsentiert wird, der der Taktsignalpulsweite zugeordnet ist.
Einige Ausführungsformen umfassen auf der Grundlage des Taktempfangssignals ein bereitstellen auf der Sensorseite der Barriere eines Taktübertragungssignals dass das Taktsignal beinhaltet. Einige Implementierungen des Verfahrens umfassen sodann ein übermitteln des Taktübertragungssignals von an die Sensoreinheit.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensoreinheit einen Analog-Digitalwandler. Einige Ausführungsformen umfassen ein Bereitstellen, an dem Analog-Digitalwandler, eines analogen Tastsignals. Ferner umfassen einige Implementierungen ein Taktgeben auf der Grundlage des Taktsignals des Analog-Digitalwandlers. Einige Implementierungen umfassen ein Wandeln des analogen Tastsignals in ein digitales Tastsignal. In einigen Ausführungsformen wird der Analog-Digitalwandler bei dem Wandeln verwendet.
Einige Ausführungsformen umfassen ein Referenzieren des Analog-Digitalwandlers auf eine Sensoreinheit-Referenzspannung. Einige Ausführungsformen umfassen ein Referenzieren der Steuerungseinheit auf eine Steuerungseinheit-Referenzspannung. In einigen Implementierungen unterscheidet sich die Sensoreinheit-Referenzspannung von der Steuerungseinheit-Referenzspannung. In einigen Ausführungsformen wird wenigstens eines von folgendem gemäß der und/oder auf der Grundlage von Konfigurationsinformation durchgeführt, die von der Steuerungsinformation umfasst ist: Empfangen des analogen Tastsignals, Wandeln des analogen Tastsignals in das digitale Tastsignal, Übermitteln des digitalen Tastsignals an die Schnittstelle.
Einige Ausführungsformen umfassen ein Übermitteln des digitalen Tastsignals von der Sensorseite der Barriere an die Schnittstelle. Einige Ausführungsformen umfassen ein Übermitteln des digitalen Tastsignals von der Schnittstelle an die Steuerungsseite der Barriere. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass das digitale Tastsignal über die Barriere hinweg übermittelt wird, d. h. von dem Analog-Digitalwandler über die Schnittstelle an die Steuerungseinheit.
In einer anderen Hinsicht beschreibt die Beschreibung eine Schnittstelle zur Verwendung in einem Messsystem, das eine Barriere umfasst, die ein erstes Massepotenzial auf einer Sensorseite der Barriere von einem zweiten Massepotenzial auf einer Steuerungsseite der Barriere elektrisch trennt. Einige Ausführungsformen der Schnittstelle umfassen ein erstes Empfangsanschlussende, das dazu konfiguriert ist, ein digitales Empfangssignal von einer Sensoreinheit auf einer Sensorseite der Barriere zu empfangen, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, ein digitales Übertragungssignal bereitzustellen, das das digitale Empfangssignal, d. h. Information repräsentiert, die von dem digitalen Empfangssignal getragen oder sonstwie repräsentiert wird. Ferner umfasst die Schnittstelle ein erstes Übertragunganschlussende, das dazu konfiguriert ist, das digitale Übertragungssignal an eine Steuerungseinheit auf der Steuerungsseite der Barriere zu übertragen. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens eine Wirkung darin bestehen, dass die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, das digitale Empfangssignal von der Sensorseite der Barriere zu empfangen, die auf eine erste Referenzspannung referenziert ist, und darin, dass die Schnittstelle ferner dazu konfiguriert ist, das Übertragungssignal über die Barriere an die Steuerungsseite der Barriere weiterzuleiten, die auf eine zweite Referenzspannung referenziert ist. Einige Ausführungsformen umfassen ein zweites Empfangsanschlussende, das dazu konfiguriert ist, das Taktempfangssignal von der Steuerungsseite der Barriere zu empfangen. In einigen Ausführungsformen ist die Schnittstelle dazu konfiguriert, auf der Grundlage des Taktempfangssignals ein Steuerungsübertragungssignal bereitzustellen, das Steuerungsinformationen beinhaltet, die mit dem Taktempfangssignal bereitgestellt ist. Einige Ausführungsformen umfassen ein zweites Übertragunganschlussende, das dazu konfiguriert ist, das Steuerungsübertragungssignal von der Schnittstelle an die Sensoreinheit zu übertragen. In einigen Ausführungsformen ist Schnittstelle dazu konfiguriert, Steuerungsinformation wie etwa Konfigurationsinformation aus dem Taktempfangssignal zu extrahieren. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Schnittstelle die Steuerungsinformation interpretiert, sofern vorhanden, die mit dem Taktempfangssignal bereitgestellt ist. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens eine Wirkung darin bestehen, dass die Schnittstelle mit einem herkömmlichen Analog-Digitalwandler zusammen arbeiten kann, der nicht dazu konfiguriert ist, Steuerungsinformation zu verwenden, während die Schnittstelle die Steuerungsinformation an der Sensoreinheit unabhängig davon bereitstellt, ob die Sensoreinheit die Information interpretiert oder nicht. Beispielsweise strahlt die Schnittstelle in einigen Ausführungsformen die Steuerungsinformation aus, die durch das Taktübertragungssignal repräsentiert wird. In einigen Ausführungsformen verwendet die Sensoreinheit das Taktsignal, das mit dem Taktübertragungssignal bereitgestellt ist, beispielsweise um einen Betrieb eines Sigma-Delta Wandlers zu takten, aber sie verwendet keine Steuerungsinformation, die mit dem Taktübertragungssignal bereitgestellt ist.
In in einigen Ausführungsformen ist die Schnittstelle dazu konfiguriert, auf der Grundlage des Taktempfangssignals ein Steuerungsübertragungssignal bereitzustellen, das die Steuerungsinformation repräsentiert. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Schnittstelle unter Verwendung des Steuerungsübertragungssignals empfangene Steuerungsinformation beispielsweise von der Steuerungseinheit auf einer Steuerungsseite der Barriere nach der Sensoreinheit auf der Sensorseite der Barriere schaffen kann. Insbesondere kann die Schnittstelle Konfigurationsinformation als Steuerungsinformation zur Verwendung beim Betrieb eines Analog-Digitalwandlers bereitstellen, der in der Sensoreinheit enthalten ist.
In einigen Ausführungsformen ist die Schnittstelle dazu konfiguriert, das Steuerungsübertragungsignal so bereitzustellen, dass es sowohl das Taktsignal als auch die Steuerungsinformation repräsentiert. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass beim Übertragen des Taktübertragungssignals beides auf einer Leitung übermittelt werden kann, sowohl das Taktsignal als auch Steuerungsinformation, insbesondere die Konfigurationsinformation.
Einige Ausführungsformen umfassen ein drittes Übertragunganschlussende, das dazu konfiguriert ist, das Steuerungsübertragungssignal separat von dem Taktübertragungssignal zu übertragen. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass ein sonstiger Empfänger auf der Sensorseite der Barriere das Steuerungsübertragungssignal empfangen kann. Somit kann beispielsweise, wenn ein sonstiger Empfänger ein Einstellungsregister der Sensoreinheit ist, Steuerungsinformation an die Sensoreinheit übertragen werden, um das Einstellungsregister der Einstellungsinformation entsprechend einzustellen, die in der Steuerungsinformation enthalten ist.
In einigen Ausführungsformen ist die Schnittstelle dazu konfiguriert, die Steuerungsinformation aus dem Taktempfangssignal zu extrahieren, beispielsweise durch Demodulation des Taktempfangssignal. In einigen Ausführungsformen ist die Schnittstelle dazu konfiguriert, die Steuerungsinformation aus dem Taktempfangssignal durch Interpretation einer Weite von Pulsen zu extrahieren, die in dem Taktempfangssignal enthalten sind. In einigen Ausführungsformen ist die Schnittstelle dazu konfiguriert, die Steuerungsinformation aus dem Taktempfangssignal durch Interpretation eines Tastverhältnisses des Taktempfangssignals zu extrahieren. In einigen Implementierungen ist die extrahierte Steuerungsinformation Konfigurationsinformation zur Verwendung beim Konfigurieren der Sensoreinheit..
In einigen Ausführungsformen ist Schnittstelle dazu konfiguriert, das Taktübertragungssignal derart zu bilden, dass die Steuerungsübertragungsinformation ausgeschlossen ist. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Schnittstelle mit einer herkömmlichen Sensoreinheit zusammenarbeiten kann, die eine vorbestimmte Taktsignal Form benötigt.
In einigen Ausführungsformen ist das erste Empfangsanschlussende auf der Sensorseite der Barriere dazu konfiguriert, auf eine sensorseitige Referenzspannung referenziert zu werden, wie etwa eine erstes Massepotenzial, worauf hierin auch als ein sensorseitiges Massepotenzial Bezug genommen wird, während das erste Übertragungsanschlussende dazu konfiguriert ist, auf eine steuerungseitige Referenzspannung referenziert zu werden, wie etwa ein zweites Massepotenzial, worauf hierin auch als ein Steuerung-Massepotenzial Bezug genommen wird. in einigen Ausführungsformen ist das zweite Empfangsanschlussende dazu konfiguriert, auf die steuerungssseitige Referenzspannung referenziert zu werden, und das zweite Übertragungsanschlussende ist dazu konfiguriert, auf die sensorseitige Referenzspannung referenziert zu werden. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Schnittstelle die Steuerungsseite elektrisch von der Sensorseite trennt, um so einen Betrieb zu erreichen, insbesondere an der Steuerungsseite, der gegenüber Variationen der Referenzspannung an der Sensorseite widerstandsfähig ist.
In einer anderen Hinsicht beschreibt die Beschreibung eine Steuerungseinheit zur Verwendung in einem Messsystem, dass eine Barriere umfasst, die eine steuerungsseitige Referenzspannung von einer sensorseitigen Referenzspannung elektrisch trennt. Die Steuerungseinheit ist dazu konfiguriert, bei einer steuerungsseitigen Referenzspannung betrieben zu werden, und Daten zu verarbeiten, die von wenigstens einer Sensoreinheit akquiriert sind und/oder von der wenigstens einen Sensoreinheit empfangen sind. Die Steuerungseinheit ist ferner dazu konfiguriert, an eine Schnittstelle zu koppeln, die an der Barriere bereitgestellt ist und die dazu konfiguriert ist, über die Barriere hinweg an eine oder mehrere Sensoreinheiten zu kommunizieren, die bei einer sensorseitigen Referenzspannung betrieben werden. Die Steuerungseinheit ist ferner dazu konfiguriert, an eine Takteinheit gekoppelt zu werden, die an die Schnittstelle gekoppelt ist, um so ein Taktsignal an der Schnittstelle bereitzustellen. Ferner ist die Steuerungseinheit dazu konfiguriert, Steuerungsinformationen an der Takteinheit zur Modulation des Taktsignals bereitzustellen, um ein moduliertes Taktsignal zu bilden, das die Steuerungsinformation repräsentiert.
In einer weiteren Hinsicht umfasst die Erfindung ein Messsystem, das eine Barriere umfasst, die eine erste Referenzspannung von einer zweiten Referenzspannung elektrisch trennt. Das Messsystem ist zur Verwendung bei der Akquisition von Messdaten konfiguriert. Das Messsystem umfasst eine Steuerungseinheit, die dazu konfiguriert ist, mit einem steuerungsseitigen Referenzspannung betrieben zu werden wie etwa einem steuerungsseitigen Massepotenzial. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerungseinheit dazu konfiguriert, Daten zu verarbeiten, die beispielsweise von wenigstens einer Sensoreinheit akquiriert sind. Das Messsystem umfasst ferner eine Schnittstelle, die an die Steuerungseinheit gekoppelt ist. Ferner ist die Schnittstelle dazu konfiguriert, an eine oder mehrere Sensoreinheiten zu koppeln, die bei einer sensorseitigen Referenzspannung betrieben werden wie etwa einem sensorseitigen Massepotenzial. Das Messsystem ist dazu konfiguriert, an der Schnittstelle ein Taktsignal bereitzustellen. Einige Ausführungsformen umfassen eine Takteinheit, die an die Schnittstelle gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist die Takteinheit dazu konfiguriert, das Taktsignal an der Schnittstelle bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist Schnittstelle dazu konfiguriert, auf der Grundlage des Taktsignals ein Steuerungsübertragungssignal zu schaffen. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerungseinheit dazu konfiguriert, Steuerungsinformation an der Takteinheit bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist die Takteinheit dazu konfiguriert, ein Taktempfangssignal an der Schnittstelle zu schaffen, das so gebildet ist, dass es sowohl das Taktsignal als auch die Steuerungsinformation in einem Taktempfangssignal beinhaltet, das an der Schnittstelle bereitgestellt wird. In einigen Ausführungsformen ist Takteinheit dazu konfiguriert, das Taktempfangssignal durch Modulation des Taktsignals gemäß anderer Information zu bilden als Zeitgabe. In einigen Ausführungsformen umfasst das Modulieren ein Variieren einer Anzahl von Sigma-Delta Taktzyklen, um so eine Taktsignal-Pulsbreite zu bilden, die einer binären Repräsentation der Steuerungsinformation zugeordnet ist, d. h. in einigen Ausführungsformen, so dass ein Bitwert repräsentiert wird.
In noch einer weiteren Hinsicht umfasst die Offenbarung eine Sensoreinheit zur Verwendung bei einer Akquisition von Messdaten. Die Sensoreinheit umfasst einen Analog-Digital-Wandler, der dazu konfiguriert ist, ein analoges Tastsignal in ein digitales Tastsignal umzuwandeln. In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, ein Taktempfangssignal zu empfangen. Die Sensoreinheit ist dazu konfiguriert, ein Taktsignal aus dem Taktempfangssignal zu extrahieren. In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, Steuerungsinformation von dem Taktempfangssignal zu extrahieren. In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, den Analog-Digital-Wandler gemäß Konfigurationsinformation zu konfigurieren, die in der Steuerungsinformation enthalten ist. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Sensoreinheit konfiguriert werden kann, Datenakquisition umzuschalten, um zu erreichen, dass Daten bezüglich verschiedener physikalischer Größen akquiriert werden. Beispielsweise kann die Sensoreinheit dazu konfiguriert sein, zwischen einem Erfassen einer Temperatur und eines Stromes umzuschalten.
In noch einer weiteren Hinsicht umfasst die Beschreibung ein Medium zum Speichern von Befehlen, die, wenn sie ausgeführt werden, einen oder mehrere Prozessoren dazu veranlassen, Schritte eines Verfahrens zur Verwendung bei einer Akquisition von Messdaten durchzuführen. Das Verfahren umfasst ein Empfangen eines Taktempfangssignals an einer Schnittstelle; ein Bereitstellen auf der Grundlage des Taktempfangssignals eines Steuerungsübertragungssignals, das Steuerungsinformation repräsentiert, die in dem Taktempfangssignal enthalten ist; ein Übertragen des Steuerungsübertragungssignals an einen Analog-Digital-Wandler; und ein Einstellen des Analog-Digital-Wandlers gemäß der Steuerungsinformation.
Beispielhafte Ausführungsformen mit einer Übertragung von Daten mit verschiedenen Typen
Die Beschreibung beschreibt ein Verfahren zur Verwendung in einem Messsystem. Das System umfasst eine Sensoreinheit. Die Anzahl von Sensoreinheiten, die in dem System enthalten ist, muss nicht auf eins begrenzt sein. In einigen Ausführungsformen umfasst das System mehrere Sensoreinheiten. Das Messsystem umfasst eine Steuerungseinheit. In einigen Implementierungen ist die Steuerungseinheit dazu konfiguriert, Daten zu verarbeiten, die von der Sensoreinheit bereitgestellt werden. In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, eine Größe, insbesondere eine physikalische Größe wie etwa Beschleunigung, Strom, insbesondere Phasenstrom, Spannung und dergleichen zu erfassen. In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, ein Sensordatensignal zu bilden, dass die Größe repräsentiert. Das Sensordatensignal ist von der Sensoreinheit an die Steuerungseinheit zu übertragen. Das Verfahren umfasst in einigen Ausführungsformen an der Steuerungseinheit ein Empfangen eines Datenempfangssignals. In einigen Ausführungsformen ist das Datenempfangssignal das Sensordatensignal, das von der Sensoreinheit empfangen wird, beispielsweise wenn es von der Sensoreinheit bereitgestellt wird. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Übersetzen des Datenempfangssignals, um wenigstens eines zu sein von: dem Sensordatensignal und einem sonstigen Datensignal. In einigen Ausführungsformen ist das Interpretieren ein Auswählen einer vorbestimmten Interpretation, und das Auswählen beruht auf vorbestimmten Auswahlkriterien. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Übersetzung des Datenempfangssignals eine Plausibilität des Datenempfangssignals hinsichtlich einer Repräsentation eines Typs von Information unter mehreren möglichen Typen von Information berücksichtigen kann.
In einigen Ausführungsformen beruht das interpretieren auf Attributinformation, die dem Datenempfangssignal innewohnt. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Interpretation des Datenempfangssignals verschiedene Typen von Repräsentation von Information in dem Datenempfangssignals berücksichtigen kann. Beispielsweise kann ein erster Typ von Repräsentation von Information eine grobe Darstellung einer Zahl mit wenigen Bits der Größe sein, während ein zweiter Typ von Repräsentation von Information eine genauere Darstellung der Größe mit einer Zahl mit vielen Bits ist. In einigen Ausführungsformen wird die Darstellung der Zahl mit wenigen Bits als eine Einzelbitdarstellung bereitgestellt, die anzeigt, ob die zu erfassende Größe einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Wenigstens eine Wirkung kann weiter darin bestehen, dass die Übertragung von Steuerungsinformation, die die Attributinformation enthält, von der Sensoreinheit an die Steuerungseinheit vermieden werden kann. Insbesondere kann in einer Ausführungsform, in der die Verwendung von Bandbreite zur Übertragung von Information sehr begrenzt ist, die Verwendung von Bandbreite derart eingeschränkt sein, dass lediglich Lastdaten übertragen werden. Somit kann wenigstens eine Wirkung darin bestehen, dass ein einzelnes Datensignal verwendet werden kann, um Information über mehrere Parameter zu übermitteln. Beispielsweise wird, wo der Parameter Sensorsteuerung ist, die Informationen als Sensorsteuerungsinformation interpretiert. Beispielsweise wird, wo der Parameter eine Messung einer ersten Größe ist, die Information als ein erfasster Wert der ersten Größe interpretiert. Beispielsweise wird, wo der Parameter eine Messung einer zweiten Größe ist, die Information als ein erfasster Wert der zweiten Größe interpretiert. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass das einzelne Datensignal dazu verwendet werden kann, Information über einen selben Parameter mit verschiedenen Genauigkeitsgraden zu übermitteln. Um ein anderes Beispiel zu geben, wo der Parameter eine Darstellung einer gemessenen Größe mit einem ersten Genauigkeitsgrad ist, wird beispielsweise eine 1-Bit-Darstellung als eine digitale Darstellung mit einer niedrigen Genauigkeit interpretiert. Beispielsweise wird, wo der Parameter eine Darstellung einer gemessenen Größe mit einem zweiten Genauigkeitsgrad ist, die Information als eine digitale Darstellung der gemessenen Größe mit einem zweiten Genauigkeitsgrad interpretiert; zum Beispiel wird eine Mehrbit-Darstellung als eine digitale Darstellung mit einer hohen Genauigkeit interpretiert. Somit kann in einigen Fällen die Größe beim Hochfahren der Sensoreinheit schnell mit einem geringen Genauigkeitsgrad erfasst werden, während eine Messung mit einem vergleichsweise höheren Genauigkeitsgrad mehr Zeit nach dem Hochfahren oder Aufwachen benötigen kann. Dementsprechend wird die Größe beim Hochfahren hinreichend durch eine grobe digitale Darstellung repräsentiert, während zu einem späteren Zeitpunkt die Größe geeigneter durch eine digitale Darstellung mit der großen Genauigkeit repräsentiert wird. Das einzelne Datensignal kann somit zunächst dazu verwendet werden, ein Ergebnis einer Messung mit niedriger Genauigkeit zu übermitteln, bevor es später dazu verwendet wird, ein Ergebnis einer Messung mit einer höheren Genauigkeit zu übermitteln.
In einigen Ausführungsformen ist die Attributinformation Zeitinformation. In einigen Ausführungsformen ist die Zeitinformation eine Dauer eines Intervalls zwischen einem Zeitpunkt, zu dem ein Steuerungssignal an die Sensoreinheit gesendet wurde, und einem Zeitpunkt, zu dem das Datenempfangssignal empfangen wurde. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Zeitinformation dazu verwendet werden kann, Plausibilität zu implizieren. Beispielsweise ist es plausibel, wo eine Aufwachanforderung an die Sensoreinheit gesendet wurde, von der angenommen wird, dass sie sich in einem im wesentlichen nicht-betriebsbereiten Schlafzustand oder in einem sonstigen Energiesparmodus befinde, und wo eine kurze Zeit später das Datenempfangssignal empfangen wird, dass die Sensoreinheit noch nicht durch Übertragen irgendwelcher aussagekräftigen Messdaten geantwortet hat, weil die Sensoreinheit Zeit benötigt, um von dem Schlafbetriebszustand in einem Energiesparmodus in einen Betriebszustand mit voller Energieversorgung überzugehen. In einigen Ausführungsformen wird eine Übergangszeitdauer vorbestimmt, die hinreichend groß ist, dass die Sensoreinheit von einem ersten Zustand in einen Betriebszustand übergehen kann, der sich von dem ersten Zustand unterscheidet. In einigen Ausführungsformen ist der erste Zustand ein Niedrigenergiemodus, und das Steuerungssignal zeigt eine Aufwachanforderung an.
In einigen Ausführungsformen ist die Attributinformation ein Bitmuster, das mit dem Datenempfangssignals empfangen wird. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass in einem System, das eine einzelne Datensignalleitung aufweist, Information, die sich auf mehrere Parameter bezieht, besonders effizient übertragen werden kann. In einigen Ausführungsformen ist die Attributinformation ein Wert, der durch das Datenempfangssignals repräsentiert wird. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass das Datenempfangssignal, falls es dahingehend interpretiert wird, dass es einen Wert vom ersten Datentyp repräsentiert, einen nicht-plausiblen Wert bereitstellt, beispielsweise einen negativen skalaren Geschwindigkeitswert, das Datenempfangssignals plausibel dahingehend interpretiert werden kann, dass es einen Wert vom zweiten Datentyp repräsentiert, beispielsweise eine negative Temperatur in Grad Celsius.
Hierin ist in einer anderen Hinsicht eine Sensoreinheit zur Verwendung bei einer Messdatenakquisition offenbart, die einen ersten Analog-Digital-Wandler umfasst, der dazu konfiguriert ist, ein Digitalsignal in einer 1. Auflösung auszugeben, das von einem analogen Tastsignal abgeleitet ist, und einen zweiten Analog-Digital-Wandler, der dazu konfiguriert ist, ein digitales Tastsignal in einer zweiten Auflösung auszugeben, das von dem analogen Tastsignal abgeleitet ist. Die Sensoreinheit ist dazu konfiguriert, wahlweise, beispielsweise abhängig davon, ob eine vorbestimmte Bedingung gegeben ist, entweder das digitale Tastsignal in der ersten Auflösung oder das digitale Tastsignal in der zweiten Auflösung zu übertragen. Unter der Voraussetzung, dass beim Hochfahren des Betriebs der Sensoreinheit das digitale Tastsignal in der ersten Auflösung als eine wahre Repräsentation einer erfassten Größe schneller erzeugt werden kann als das digitale Tastsignal in der zweiten Auflösung als eine wahre Repräsentation der erfassten Größe erzeugt werden kann, kann wenigstens eine Wirkung darin bestehen, dass die Sensoreinheit durch Verwendung des ersten Analog-Digital-Wandlers schnell eine wahre Repräsentation der erfassten Größe bereitstellen kann, wenn auch von niedriger Auflösung, bevor sie in der Lage ist, durch Verwendung des zweiten Analog-Digital-Wandler eine wahre Repräsentation der erfassten Größe in einer hohen Auflösung bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen ist der erste Analog-Digitalwandler als ein Vergleicher bereitgestellt, der dazu konfiguriert ist, das analoge Tastsignal mit einem Schwellenwert zu vergleichen. In einigen Ausführungsformen ist das digitale Tastsignal mit der ersten Auflösung das 1-Bit-Vergleichsergebnissignal. In einigen Ausführungsformen sind sonstige Informationen wie etwa Sensoreinheit-Zustandsinformation auf das 1-Bit-Vergleichsergebnissignal gefaltet. Beispielsweise werden, wo ein Vergleichsbitwert 1 ist, um anzuzeigen, dass die Sensoreinheit noch nicht für eine Messung mit hoher Auflösung bereit ist, sondern dass die Sensoreinheit in Betrieb ist und/oder dass die physikalische Größe erfasst wird, Konfigurationsdaten wie etwa ein Identifikationsnachweis, der einem Sensorelement oder einem Wandler, der bei der Messung verwendet wird, zugeordnet ist, ODER-verknüpft oder auf sonstige Weise mit dem Vergleichsbitwert 1 kombiniert und an die Steuerungseinheit übertragen. In einigen Ausführungsformen umfasst das digitale Tastsignal mit der zweiten Auflösung eine Mehrbit-Darstellung, die von dem analogen Tastsignal abgeleitet ist. In einigen Ausführungsformen bildet der erste Analog-Digitalwandler einen strukturellen Teil des zweiten Analog-Digitalwandlers; beispielsweise bildet der erste Analog-Digitalwandler einen Abschnitt mit dem meistsignifikanten Bit des zweiten Analog-Digitalwandlers. In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, während einer vorbestimmten Dauer nach dem Hochfahren das 1-Bit-Vergleichsergebnissignal zu übertragen, bevor das digitale Tastsignal mit der zweiten Auflösung übertragen wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Messsystem eine Barriere, die eine erste Referenzspannung wie etwa ein erstes Massepotenzial von einer zweiten Referenzspannung wie etwa einem zweiten Massepotenzial elektrisch trennt. Die Sensoreinheit wird auf einer Sensorseite der Barriere bereitgestellt, während die Steuerungseinheit auf einer Steuerungsseite der Barriere bereitgestellt wird. Eine Kommunikationsschnittstelle wird an der Barriere bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen überträgt die Sensoreinheit die Zustandsdatensignal und das zweite digitale Tastsignal über die Kommunikationsschnittstelle an der Barriere an die Steuerungseinheit. In einigen Ausführungsformen überträgt die Steuerungseinheit Steuerungsinformation und/oder ein Taktsignal über die Kommunikationsschnittstelle an der Barriere an die Sensoreinheit. In noch einer weiteren Hinsicht offenbart die Beschreibung eine Sensoreinheit zur Verwendung bei einer Akquisition von Messdaten. Die Sensoreinheit umfasst einen Analog-Digitalwandler, der dazu konfiguriert ist, ein digitales Tastsignal mit einer ersten Auflösung auszugeben, das von einem analogen Tastsignal abgeleitet ist. Die Sensoreinheit umfasst ferner einen zweiten Analog-Digitalwandler, der dazu konfiguriert ist, ein digitales Tastsignal mit einer zweiten Auflösung auszugeben, das von dem analogen Tastsignal abgeleitet ist. Die Sensoreinheit ist dazu konfiguriert, wahlweise entweder das digitale Tastsignal mit der ersten Auflösung oder das digitale Tastsignal mit der zweiten Auflösung auszugeben.
In einigen Ausführungsformen wird der erste Analog-Digitalwandler als ein Vergleicher bereitgestellt, der dazu konfiguriert ist, das analoge Tastsignal mit einem Schwellenwert zu vergleichen. In einigen Ausführungsformen ist das digitale Tastsignal mit der ersten Auflösung das 1-Bit-Vergleichsergebnissignal. In einigen Implementierungen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, während einer vorbestimmten Dauer anch dem Hochfahren oder Aufwachen der Sensoreinheit das 1-Bit-Vergleichsergebnissignal zu übertragen, bevor das digitale Tastsignal mit der zweiten Auflösung übertragen wird. In einigen Ausführungsformen umfasst das digitale Tastsignal mit der zweiten Auflösung eine Mehrbit-Darstellung, die von dem analogen Tastsignal abgeleitet ist.
In einer anderen Hinsicht ist hierin eine Sensoreinheit offenbart, die einen Analog-Digitalwandler umfasst, der betrieben werden kann, um ein digitales Tastsignal von einem analogen Tastsignal abzuleiten, eine Steuerungseinheit, die dazu konfiguriert ist, ein Zustandsdatensignal von Zustandsinformation abzuleiten. In einigen Ausführungsformen bezieht sich die Zustandsinformation auf einen Zustand der Sensoreinheit, beispielsweise auf Einstellungen und/oder auf eine Konfiguration des Analog-Digitalwandlers. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerungseinheit ferner dazu konfiguriert, Betriebsinformation zu empfangen. Die Steuerungseinheit ist dazu konfiguriert, in einigen Ausführungsformen auf der Grundlage der Betriebsinformation, ein Auswahlsignal abzuleiten. Die Sensoreinheit umfasst ferner eine Übertragungsauswahleinheit, beispielsweise einen Multiplexer, die dazu konfiguriert ist, das Auswahlsignal zu empfangen. In einigen Ausführungsformen ist die Übertragungsauswahleinheit dazu konfiguriert, auf der Grundlage der Betriebsinformation, beispielsweise auf der Grundlage des Auswahlsignals, ein digitales Übertragungssignal zu bilden, das das Zustandsdatensignal oder das digitale Tastsignal anzeigt. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass eine gegebene Übertragungseinrichtung und/oder ein gegebenes Übertragungsmedium wie etwa ein Draht, beispielsweise für eine serielle Kommunikation, dazu verwendet werden kann, anstelle des digitalen Tastsignals Zustandsdaten zu übertragen, beispielsweise während das digitale Tastsignal wahrscheinlich keine aussagekräftigen Daten darstellt, beispielsweise während einer Initialisierung des Analog-Digitalwandlers. In einigen Implementierungen beinhaltet das Zustandsdatensignal ein Ergebnis eines Vergleichs des analogen Tastsignals mit einem Referenzsignal. In einigen Ausführungsformen wird das Referenzsignal als ein vorbestimmter Schwellenspannungspegel bereitgestellt.
In einigen Ausführungsformen ist die Übertragungsauswahleinheit dazu konfiguriert, das digitale Tastsignal und das Zustandsdatensignal zu empfangen. In einigen Ausführungsformen können das Empfangen des digitalen Tastsignals und das Empfangen des Zustandsdatensignals voneinander unabhängig sein, beispielsweise kann in einigen Implementierungen solcher Ausführungsformen das Empfangen beider Signale gleichzeitig erfolgen.
In einigen Ausführungsformen ist die Übertragungsauswahleinheit dazu konfiguriert, gemäß dem digitalen Übertragungssignal das Zustandsdatensignal oder das digitale Tastsignal als ein Sensoreinheit-Ausgabesignal zu auszugeben.
In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, an eine Schnittstelle zu einer Messsystem-Steuerungseinheit zu koppeln. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Sensoreinheit, wo die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, die Messsystem-Steuerungseinheit von der Sensoreinheit elektrisch zu trennen, bei einer Sensor-Referenzspannung betrieben werden kann, während die Messsystem Steuerungseinheit bei einer Steuerungseinheit-Referenzspannung betrieben werden kann. In einigen Implementierungen derselben können die Sensor-Referenzspannung und die Steuerungseinheit-Referenzspannung unabhängig voneinander treiben und/oder im Verhältnis zueinander zufällig variieren. In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, das Sensoreinheit-Ausgabesignal an der Schnittstelle bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, von der Schnittstelle ein Taktempfangssignal zu empfangen. In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, zur Verwendung im Betrieb des Analog-Digitalwandlers ein Taktsignal aus dem Taktempfangssignal zu extrahieren. In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, Steuerungsinformation aus dem Taktempfangssignal zu extrahieren. In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dazu konfiguriert, den Analog-Digitalwandler gemäß der Steuerungsinformation zu konfigurieren.
In noch einer weiteren Hinsicht beschreibt die Beschreibung eine Vorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine Messdatenakquisition zu steuern. Die Vorrichtung umfasst eine Diskriminatoreinheit, die dazu konfiguriert ist, an eine Schnittstelle gekoppelt zu werden, die dazu konfiguriert ist, mit der Sensoreinheit zu kommunizieren. Dabei ist die Diskriminatoreinheit dazu konfiguriert, ein Digitalsignal von der Schnittstelle zu empfangen. In einigen Ausführungsformen ist die Diskriminatoreinheit ferner dazu konfiguriert, ein Zustandsdatensignal, das beispielsweise Informationen über einen Zustand der Sensoreinheit repräsentiert, von einem digitalen Taktsignal zu unterscheiden, das in dem Digitalsignal enthalten ist, das von der Schnittstelle empfangen wird. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Verarbeitungseinheit, die an die Diskriminatoreinheit gekoppelt ist und die dazu konfiguriert ist, das digitale Tastsignal zu verarbeiten.
In einigen Ausführungsformen ist die Verarbeitungseinheit dazu konfiguriert, Zustandsdaten aus dem Zustandsdatensignal zu extrahieren. In einigen Ausführungsformen ist die Diskriminatoreinheit dazu konfiguriert, das Unterscheiden auf wenigstens eines von folgendem zu gründen:
Zeitinformation, ein Bitmuster, das in dem Digitalsignal enthalten ist, und einen Bitwert, der von dem Digitalsignal dargestellt wird. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Unterscheidung auf ein Aussehen des Digitalsignals gegründet werden kann, das von der Schnittstelle empfangen wird. In einigen Ausführungsformen ist die Zeitinformation eine Differenz zu einem Zeitpunkt, zu dem die Vorrichtung, beispielsweise unter Verwendung der Schnittstelle, ein Steuerungssignal an die Sensoreinheit gerichtet hat. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass das Steuerungssignal dazu verwendet werden kann, eine Konfiguration der Steuerungseinheit zu initiieren oder die Sensoreinheit von einem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus zu überführen. Beispielsweise kann das Steuerungssignal eine Anforderung anzeigen, wonach die Sensoreinheit aus einem Zustand mit niedriger oder verminderter Leistung, beispielsweise einem Ruhemodus oder einem Schlafzustand, in einen Modus mit voller Leistung, beispielsweise einem Betriebsmodus oder -zustand aufwachen soll. In einigen Ausführungsformen ist die Differenz genügend vorbestimmt, damit die Sensoreinheit von einem ersten Zustand in einen Betriebszustand übergehen kann, der sich von dem ersten Zustand unterscheidet. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Differenz hinreichend groß vorbestimmt sein kann, damit die Sensoreinheit von einem Modus mit niedriger Leistung in einen Modus mit voller Leistung übergehen kann.
In noch einer weiteren Hinsicht beschreibt die Beschreibung ein Messsystem zur Verwendung bei einer Akquisition von Messdaten. Das Messsystem umfasst wenigstens eine Sensoreinheit, die dazu konfiguriert ist auf der Grundlage einer erfassten Größe ein analoges Tastsignal zu bilden und auf der Grundlage des analogen Tastsignals ein digitales Tastsignal zu schaffen. Das Messsystem umfasst eine Schnittstelle, die an die wenigstens eine Sensoreinheit gekoppelt ist und die dazu konfiguriert ist, das digitale Tastsignal zu empfangen, eine Diskriminatoreinheit, die dazu konfiguriert ist, ein digitales Tastsignal aus dem digitalen Datensignal zu extrahieren, das an dem Diskriminator empfangen wird, und eine Verarbeitungseinheit, die an die Schnittstelle gekoppelt ist und die dazu konfiguriert ist, das digitale Tastsignal von der Schnittstelle zu empfangen. In einigen Ausführungsformen ist die Diskriminatoreinheit an die Steuerungseinheit gekoppelt und dazu konfiguriert, Zustandsdaten aus einem Zustandsdatensignal zu extrahieren, das in dem digitalen Datensignal enthalten ist, das an dem Diskriminator empfangen wird. Die Zustandsdaten beinhalten beispielsweise Einstellungsinformation, Konfigurationsinformation, Spannungsversorgungsinformation, Identifikationsinformation über das angekoppelte Sensorelement und/oder Eingangsstufenverstärkung Information, die an der Sensoreinheit verwendet wird. Wenigstens eine Wirkung kann darin bestehen, dass die Verarbeitungseinheit die Zustandsdaten beim Verarbeiten des digitalen Datensignals verwenden kann.
Einige Ausführungsformen umfassen eine Takteinheit, die an die Schnittstelle gekoppelt ist und die dazu konfiguriert ist, über die Schnittstelle ein Taktübertragungssignal zu übertragen, das ein Taktsignal repräsentiert. In einigen Ausführungsformen ist die Takteinheit dazu konfiguriert, das Taktübertragungssignals derart zu bilden, dass es zusätzlich zu dem Taktsignal Steuerungsinformation repräsentiert, wie etwa eine Konfigurationsanforderung und/oder einen Einstellungswert.
In noch einer weiteren Hinsicht beschreibt die Beschreibung ein Medium, das eine Abfolge von Betriebsvorgängen beinhaltet, die, wenn sie ausgeführt werden, Vorgänge eines Verfahrens zur Verwendung beim Akquirieren von Messdaten durchführen. Das Verfahren umfasst ein Empfangen eines Datenempfangssignals an einer Steuerungseinheit, das von einer Sensoreinheit bereitgestellt ist, die dazu konfiguriert ist, eine Größe zu erfassen und ein Sensordatensignal zu bilden, das dem Datenempfangssignal entspricht. Das Verfahren umfasst ferner ein Interpretieren des Datenempfangssignals, um von folgendem wenigstens eines zu repräsentieren: ein Sensordatensignal und sonstiges Datensignal, wobei das Interpretieren auf einer Attributinformation beruht, die dem Datenempfangssignal innewohnt. In einigen Ausführungsformen ist die Attributinformation eine Differenz von einem Zeitpunkt, zu dem ein Steuerungssignal an die Sensoreinheit gesendet wurde. In einigen Ausführungsformen ist die Differenz hinreichend groß vorbestimmt, damit die Sensoreinheit von einem Modus mit niedriger Leistung zu einem Modus mit hoher Leistung übergehen kann. In einigen Ausführungsformen ist die Attributinformation ein Wert, der von dem Datenempfangssignals repräsentiert wird. In einigen Ausführungsformen umfasst das Medium eine Zustandsmaschine, die dazu konfiguriert ist, die Betriebsvorgänge durchzuführen. In einigen Ausführungsformen ist das Medium dazu konfiguriert, Befehle zu speichern, die, wenn sie ausgeführt werden, einen oder mehrere Prozessoren dazu veranlassen, die Betriebsvorgänge durchzuführen.
Sonstige Ausführungsformen beinhalten das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, das auf einem maschinenlesbaren Datenträger gespeichert ist. Eine Ausführungsform ist ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium) das beinhaltet, aufgezeichnet darauf, das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das aufgezeichnete Medium sind üblicherweise körperlich und/oder nicht-vergänglich.
So wie hierin verwendet erfordern 'Extrahieren des Taktsignals und/oder Extrahieren des sonstigen Signals', insbesondere wo das Taktsignal und das sonstiges Signal gemultiplext oder miteinander verwoben sind, nicht in jedem Fall eine Trennung des einen von dem anderen, sondern sie umfassen auch eine lineare Verarbeitung des Taktempfangssignals, beispielsweise indem das Taktempfangssignal verstärkt wird, um das Übertragungssignal zu bilden.
Einige oder sämtliche Verfahrensschritte, die hierin beschrieben sind, können durch (oder unter Verwendung von) eine(r) Hardware-Vorrichtung wie beispielsweise einem Mikroprozessor, einem programmierbaren Computer oder einem elektronischen Schaltkreis ausgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Gerät mit einer programmierbaren Logik (beispielsweise eine feldprogrammierbare Gatteranordnung) dazu verwendet werden, einige oder sämtliche der Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. In einigen Ausführungsformen kann eine feldprogrammierbare Gatteranordnung mit einem Mikroprozessor kooperieren, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Allgemein können die Verfahren von jeglicher Hardware-Vorrichtung durchgeführt werden.
Die offenbarten Anordnungen können teilweise oder ganz unter Verwendung von logischen Schaltungen oder VLSI-Design in Hardware implementiert werden.
So wie hierin verwendet können verschiedene Verbindungen einschließlich eines Kommunikationskanals, die Elemente miteinander verbinden, Drahtverbindungen oder drahtlose Verbindungen sein oder jegliche Kombination derselben oder jede sonstige oder später entwickelten Elemente, die in der Lage sind, Daten an und von den verbundenen Elementen bereitzustellen und/oder zu kommunizieren.
So wie hierin verwendet können die Begriffe 'Einheit' oder 'Modul' sich auf jegliche bekannte oder später entwickelte Hardware, Software, Firmware oder Kombination derselben beziehen, die in der Lage ist, die Funktionalität durchzuführen, die dem Element zugeordnet ist.
So wie hierin verwendet bedeutet das Wort 'Anschlussende' eine leitfähige Leitung oder ein sonstiges Schaltkreiselement oder eine Schaltung, die dazu konfiguriert ist, die gekoppelten Komponenten miteinander zu verbinden. In einigen Implementierungen können zwei Anschlussenden, das heißt ein erstes Anschlussende und ein zweites Anschlussende, im wesentlichen am selben Ort implementiert und/oder in einer physikalischen Struktur gebildet sein, beispielsweise als ein einzelner Abschnitt einer Signalbusleitung.
So wie hierin verwendet bedeutet das Wort 'beispielhaft' als ein Beispiel dienen, eine Instanz oder Darstellung. Jeglicher Gesichtspunkt oder Entwurf, der hierin als 'beispielhaft' beschrieben ist, soll nicht zwingend als vorzugsweise oder vorteilhaft im Verhältnis zu anderer Hinsicht oder Entwurf aufgefasst werden. Vielmehr soll die Verwendung des Wortes beispielhaft Konzept und Techniken auf eine konkrete Weise präsentieren.
So wie hierin verwendet kann sich der Begriff 'Techniken' beispielsweise auf eines oder mehrere Geräte, Vorrichtungen, Systeme, Verfahren oder Herstellungsartikel und/oder auf computer-lesbare Befehle beziehen, wie im hierin beschriebenen Kontext angezeigt wird.
So wie hierin verwendet sollten die Artikel 'ein', 'eine und 'eines' allgemein so aufgefasst werden, dass sie 'eins oder mehreres' bedeuten, sofern nichts anderes gesagt oder anhand des Kontextes klar ist, das der Singular gemeint ist.
So wie hierin verwendet soll der Begriff 'oder' ein einschließendes 'oder' bedeuten und nicht ein exklusives 'oder'.
So wie hierin verwendet werden Begriffe wie etwa 'erstes', 'zweite', und dergleichen auch verwendet um verschiedene Elemente, Bereiche, Abschnitte, etc. zu beschreiben, und sie sollen nicht einschränkend sein.
So wie hierin verwendet sind die Begriff 'niedrige Auflösung' und 'hohe Auflösung' im Verhältnis zueinander gemeint. Somit bedeutet 'niedrige Auflösung' eine Auflösung, die geringer ist als die hohe Auflösung, und 'hohe Auflösung' bedeutet eine Auflösung, die nicht so niedrig ist wie die niedrige Auflösung.
So wie hierin verwendet können die Begriffe 'gekoppelt' und 'verbunden' dazu verwendet sein, um eine Schnittstelle verschiedener Elemente miteinander zu beschreiben. Sofern nicht etwas anderes ausdrücklich gesagt oder zumindest impliziert ist, können solche beschriebenen Schnittstellen verschiedener Elemente miteinander entweder direkt oder indirekt sein.
So wie hierin verwendet sind die Begriffe 'aufweisen', 'enthalten', 'einschließen', 'mit' oder Varianten derselben, und ähnliche Begriffe offene Begriffe, die einschließend sein sollen. Diese Begriffe zeigen das Vorhandensein des genannten Elements oder Merkmals an, aber sie schließen nicht zusätzliche Elemente oder Merkmale aus.
So wie hierin verwendet bedeutet das Wort 'Transceiver' eine Gesamtanordnung von Senderfunktionalität und Empfängerfunktionalität. In einigen Implementierungen sind die Senderfunktionalität und die Empfängerfunktionalität in einer einzelnen Vorrichtung wie etwa einem einzelnen Schaltkreis gemeinsam angeordnet, aber die Senderfunktionalität und die Empfängerfunktionalität müssen nicht notwendigerweise beieinander angeordnet sein.
Die Reihenfolge, in der die Ausführungsformen/Implementierungen und Verfahren/Abläufe beschrieben sind, soll nicht als eine Einschränkung aufgefasst werden, und jegliche Anzahl der beschriebenen Implementierungen und Vorgänge kann miteinander kombiniert werden.
Die Implementierungen sind hierin als beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Man sollte aber verstehen, dass einzelne Gesichtspunkte der Implementierungen separat voneinander beansprucht werden können und dass eines oder mehrere der Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können.
Beispielhafte Implementierungen/Ausführungsformen, die hierin erläutert sind, können verschiedene Komponenten beieinander angeordnet aufweisen; man sollte aber verstehen, dass die Komponenten der Anordnungen in einer oder mehrerer Vorrichtungen kombiniert angeordnet sein können.
In einigen Beispielen sind gut bekannte Merkmale weggelassen oder vereinfacht worden, um die Beschreibung der beispielhaften Implementierungen zu vereinfachen.
Obwohl einige Gesichtspunkte in Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben sind, stellen diese Gesichtspunkte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens dar, wo ein Block oder ein Gerät einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschrittes entspricht. Auf gleiche Weise stellen Gesichtspunkte, die hierin in Zusammenhang mit einem Verfahrensschritt beschrieben sind, auch eine Beschreibung eines entsprechend Blocks oder Punktes oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Obwohl hierin bestimmte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben sind, wird der Fachmann verstehen, dass eine Vielzahl anderer und/oder äquivalenter Implementierungen an die Stelle des speziellen Ausführungsbeispiels treten können, das gezeigt und beschrieben ist, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Anmeldung soll jegliche Adaptionen und Variationen der speziellen Ausführungsformen abdecken, die hierin erläutert sind.

Claims

Ein Verfahren zur Verwendung in einem Messsystem, das eine Barriere umfasst, die ein erstes Massepotenzial von einem zweiten Massepotenzial trennt, das Verfahren umfassend – an einer Schnittstelle, die an der Barriere bereitgestellt ist, Empfangen, auf einer Steuerungseinrichtungsseite der Barriere, eines Taktempfangssignals, das ein Taktsignal und Steuerungsinformation repräsentiert, – Bereitstellen, auf der Grundlage des Taktempfangssignals, eines Steuerungssignals, das wenigstens die Steuerungsinformation repräsentiert, – Übertragen des Steuerungssignals von der Schnittstelle an eine Sensoreinheit auf der Sensorseite der Barriere, und – Betreiben der Sensoreinheit gemäß der Steuerungsinformation.
Das Verfahren nach Anspruch 1, umfassend – Modulieren des Taktsignals gemäß der Steuerungsinformation, um das Taktempfangssignal zu erhalten.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modulieren des Taktsignals umfasst: Variieren eines Tastverhältnisses des Taktsignals zwischen wenigstens zwei vorbestimmten Tastverhältniswerten, die einer binären Darstellung der Steuerungsinformation zugeordnet sind.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Modulieren umfasst: Variieren einer Anzahl von Taktzyklen, um einen Taktsignalpuls zu bilden, der eine Länge derart aufweist, dass er einen Bitwert repräsentiert, der der Länge zugeordnet ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, umfassend – auf der Grundlage des Taktempfangssignals, Bereitstellen, an der Sensorseite der Barriere, eines Taktübertragungssignals, das das Taktsignal beinhaltet, und – Übertragen des Taktübertragungssignals an die Sensoreinheit.
Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Sensoreinheit einen Analog/Digitalwandler umfasst, das Verfahren umfassend, – an dem Analog/Digital-Wandler, Bereitstellen eines analogen Tastsignals, – Takten, auf der Grundlage des Taktsignals, des Analog/Digitalwandlers, und – Wandeln des analogen Tastsignals in ein digitales Taktsignal, wobei der Analog/Digitalwandler bei der Wandlung verwendet wird.
Das Verfahren nach Anspruch 6, umfassend – Referenzieren des Analog/Digitalwandlers auf eine Sensoreinheit-Referenzspannung, und – Referenzieren der Steuerungseinheit auf eine Steuerungseinheit-Referenzspannung, wobei die Sensoreinheit-Referenzspannung von der Steuerungseinheit-Referenzspannung verschieden ist.
Das Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend – Übertragen des digitalen Tastsignals von dem Analog/Digitalwandler von der Sensorseite der Barriere, über die Schnittstelle, an die Steuerungsseite der Barriere.
Eine Schnittstelle zur Verwendung in einem Messsystem, das eine Barriere aufweist, die ein erstes Massepotenzial an einer Sensorseite der Barriere von einem zweiten Massepotenzial an einer Steuerungsseite der Barriere elektrisch trennt, umfassend ein erstes Empfangsanschlussende, das dazu konfiguriert ist, ein digitales Empfangssignal von einer Sensoreinheit auf der Sensorseite der Barriere zu empfangen, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, ein digitales Übertragungssignal bereitzustellen, dass das digitale Empfangssignal repräsentiert; ein erstes Übertragungsanschlussende, das dazu konfiguriert ist, das digitale Übertragungssignal an eine Steuerungseinheit auf der Steuerungsseite der Barriere zu übertragen; ein zweites Empfangsanschlussende, das dazu konfiguriert ist, ein Taktempfangssignal von der Steuerungsseite der Barriere zu empfangen, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Taktempfangssignals ein Steuerungsübertragungssignal zu übertragen, das Steuerungsinformationen beinhaltet, die von dem Taktempfangssignal bereitgestellt sind; und ein zweites Übertragungsanschlussende, das dazu konfiguriert ist, das Steuerungsübertragungssignal an die Sensoreinheit zu übertragen.
Die Schnittstelle nach Anspruch 9, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Taktempfangssignals ein Taktübertragungssignal an die Sensoreinheit zu übertragen, das ein Taktsignal repräsentiert, das mit dem Taktempfangssignal bereitgestellt ist.
Die Schnittstelle nach Anspruch 10, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, das Steuerungsübertragungssignal bereitzustellen, um so sowohl die Steuerungsinformation als auch das Taktsignal zu repräsentieren.
Die Schnittstelle nach Anspruch 10, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, eines von einer Gruppe durchzuführen, die umfasst: Demodulieren des Taktempfangssignals; Interpretieren einer Pulsweite, die in dem Taktempfangssignal enthalten ist; und Interpretieren eines Tastverhältnisses des Taktempfangssignals, um die Steuerungsinformation aus dem Taktempfangssignal zu extrahieren.
Die Schnittstelle nach Anspruch 9, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, das Taktübertragungssignal so bereitzustellen, dass das Steuerungsübertragungssignal ausgeschlossen ist.
Die Schnittstelle nach Anspruch 13, ferner umfassend ein drittes Übertragungsanschlussende, das dazu konfiguriert ist, dass Steuerungsübertragungssignal von dem Taktübertragungssignal getrennt zu übertragen.
Die Schnittstelle nach Anspruch 9, wobei das erste Empfangsanschlussende an der Sensorseite der Barriere dazu konfiguriert ist, auf das erste Massepotenzial als eine Referenzspannung referenziert zu werden, und das erste Übertragungssignal an der Steuerungsseite der Barriere dazu konfiguriert ist, auf das zweite Massepotenzial als eine steuerungsseitige Referenzspannung referenziert zu werden.
Die Schnittstelle nach Anspruch 9, wobei das zweite Empfangsanschlussende dazu konfiguriert ist, auf das zweite Massepotenzial als eine steuerungsseitige Referenzspannung referenziert zu werden und das zweite Übertragungsanschlussende dazu konfiguriert ist, auf das erste Massepotenzial als eine sensorseitige Referenzspannung referenziert zu werden.
Eine Steuerungseinheit zur Verwendung in einem Messsystem, das eine Barriere umfasst, die eine steuerungsseitige Referenzspannung von einer sensorseitigen Referenzspannung trennt, wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, Daten zu verarbeiten, die von wenigstens einer Sensoreinheit aufgenommen sind, wobei die Steuerungseinheit ferner dazu konfiguriert ist, an eine Schnittstelle zu koppeln, die dazu konfiguriert ist, über die Barriere hinweg zu kommunizieren mit einer oder mehreren Sensoreinheiten, die bei einer sensorseitigen Referenzspannung betrieben wird/werden, wobei die Steuerungseinheit ferner dazu konfiguriert ist, an eine Takteinheit zu koppeln, die an die Schnittstelle gekoppelt ist, um der Schnittstelle ein Taktsignal bereitzustellen, wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, Steuerungsinformationen an die Takteinheit bereitzustellen, um das Taktsignal zu modulieren, damit es ein moduliertes Taktsignal bildet, dass die Steuerungsinformation repräsentiert.
Die Steuerungseinheit nach Anspruch 17, wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, bei einer steuerungsseitigen Referenzspannung betrieben zu werden, wobei die eine oder mehreren Sensoreinheiten dazu konfiguriert sind, bei einer sensorseitigen Referenzspannung betrieben zu werden, und wobei die steuerungseitige Referenzspannung und/oder die sensorseitige Referenzspannung voneinander unabhängig sind und/oder mit der Zeit variieren.
Ein Messsystem, das eine Barriere umfasst, die eine erste Referenzspannung elektrisch von einer zweiten Referenzspannung trennt, wobei das Messsystem zur Verwendung bei einer Akquisition von Messdaten konfiguriert ist, das Messsystem umfassend eine Steuerungseinheit, die dazu konfiguriert ist, bei einer steuerungsseitigen Referenzspannung betrieben zu werden und Daten zu verarbeiten, die von wenigstens einer Sensoreinheit akquiriert sind; das Messsystem umfassend eine Schnittstelle, die an der Barriere bereitgestellt ist und die an die Steuerungseinheit gekoppelt ist, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, an eine oder mehrere Sensoreinheiten zu koppeln, die bei einer sensorseitigen Referenzspannung betrieben werden; und dass Messsystem ferner umfassend eine Takteinheit, die an die Schnittstelle gekoppelt ist und die dazu konfiguriert ist, ein Taktsignal an der Schnittstelle bereitzustellen.
Das Messsystem nach Anspruch 19, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Taktsignals ein Taktübertragungssignal zur Übertragung an die eine oder mehreren Sensoreinheiten bereitzustellen, wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, Steuerungsinformationen an der Takteinheit bereitzustellen, und wobei die Takteinheit dazu konfiguriert ist, das Taktsignal zu modulieren, damit es die Steuerungsinformation repräsentiert.
Das Messsystem nach Anspruch 20, wobei die Takteinheit dazu konfiguriert ist, das Taktsignal zu modulieren, indem eine Anzahl von Sigma-Delta Taktzyklen variiert wird, um eine Taktsignal-Pulsweite zu bilden, die einer binären Repräsentation der Steuerungsinformation zugeordnet ist.
Eine Sensoreinheit zur Verwendung bei einer Messdatenakquisition, umfassend – einen Analog/Digitalwandler, der dazu konfiguriert ist, ein analoges Tastsignal in ein digitales Tastsignal zu wandeln, wobei die Sensoreinheit dazu konfiguriert ist, ein Taktempfangssignal zu empfangen, ein Taktsignal aus dem Taktempfangssignal zur Verwendung beim Betrieb des Analog/Digitalwandlers zu extrahieren, und ein Steuerungssignal aus dem Taktempfangssignal zu extrahieren, wobei die Sensoreinheit dazu konfiguriert ist, den Analog/Digitalwandler entsprechend der Steuerungsinformation zu konfigurieren.