DE102016215038A1

DE102016215038A1 - Stromschleifensensorschnittstelle unter verwendung einer terminierten symmetrischen physischen schicht

Info

Publication number: DE102016215038A1
Application number: DE102016215038.3A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2036-08-12
Also published as: US9688221B2; CN106468913B; DE102016215038B4; US20170050588A1; CN106468913A

Abstract

Ein Sensorsystem oder ein Sensorbus umfasst mehrere Sensoren, die zusammen durch einen Bus mit einer Steuerung zur Erfassung physikalischer Parameter und zum Reagieren auf Änderungen der physikalischen Parameter gekoppelt sind. Der Bus umfasst einen zweidrahtigen Bus mit einem ersten Draht und einem zweiten Draht, der zum Kommunizieren von Versorgungssignalen an die mehreren Sensoren und von Datenkommunikationssignalen, die durch strommodulierte Signale von den mehreren Sensoren oder der Steuerung erzeugt werden, konfiguriert ist. Die mehreren Sensoren und die Steuerung umfassen variable Stromquellen. Die variablen Stromquellen der Sensoren erzeugen Datenkommunikationssignale in einem ersten Frequenzbereich, während die variablen Stromquellen der Steuerung und der Sensoren die Versorgungssignale von dem Bus in einem unterschiedlichen Frequenzbereich regeln. Ein Terminierungsnetz mit einer Terminierung, Teiler an beiden Enden des Busses passt die Lastimpedanzen und die Leitungsimpedanzen des Busses innerhalb des ersten Frequenzbereichs, der etwa fünf bis zehn Mal höher als der zweite Frequenzbereich ist, an.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet von Sensoren und genauer gesagt eine Sensorschnittstelle, die eine terminierte symmetrische physische Schicht verwendet.
HINTERGRUND
Moderne Fahrzeuge beinhalten eine enorme Menge von Sensoren, wie etwa Airbagsensoren, Reifendrucksensoren, Motorsensoren, Sitzgurtsensoren und viele andere. Die Sensoren liefern Daten über den Betrieb des Fahrzeugs (z. B. Radgeschwindigkeit, Abbremsung usw.) an eine Steuerung oder einen Prozessor, wie etwa eine Kraftfahrzeugsteuereinheit (ACU – Automotive Control Unit), eine Motorsteuereinheit (ECU – Engine Control Unit) oder eine andere Steuereinheit. Basierend auf den von den Sensoren auf einem Bus (z. B. einem Twisted Pair- oder einem anderen verdrahteten Bus) empfangenen Sensorkommunikationsdaten kann die Steuereinheit bestimmen, ob eine Handlung ausgeführt werden soll (z. B. eine Airbagauslösung oder eine beliebige Fahrzeugsystemhandlung).
Ein Protokoll einer peripheren Sensorschnittstelle 5 (PSI5 – Peripheral Sensor Interface 5) und ein Protokoll einer verteilten Systemschnittstelle 3 (DSI3 – Distributed System Interface 3) sind Beispielstandards, die Kraftfahrzeugkommunikationsbusse definieren. Eine ECU, die mit einem Kommunikationsbus verbunden ist, fungiert zum Beispiel als eine Spannungsversorgung und funktioniert dementsprechend nicht notwendigerweise als eine ohmsche Spannungsquelle über den Bus zu den Sensoren. Ein Netz von Sensoren, das mit der ECU durch den Kommunikationsbus verbunden ist, kann mit einer oder mehreren Schutzkomponenten konfiguriert sein, um eine Vorrichtungszerstörung oder Instabilitäten zu verhindern. Zum Beispiel können die Sensoren des Netzes eine Reihe von Widerständen aufweisen, die ein Sperrelement oder -merkmal aufweisen, das aufgrund bestimmter Verhaltensabhängigkeiten ungenügend sein kann. Das Verhalten des Netzes auf dem Kommunikationsbus kann aufgrund einer relativ nieder- oder hochohmigen Terminierung auf der Sensorseite des Busses relativ zur Leitungsimpedanz unvorhersehbar sein und eine niederohmige Terminierung auf der ECU-Seite sieht gemäß der ECU-Spezifikation vor, dass sie als eine niederohmige Versorgung arbeitet.
Unvorhersehbare Signalverhalten des Netzes können ferner problematisch sein, wenn sich die Leitungs- oder Buslänge von zum Beispiel etwa einem halben Meter bis zwölf Meter ändert. Unterschiedliche Reflexionsverhalten können in der Leitung mit einer nichtspezifizierten Terminierung auftreten. Ein typischer terminierter Bus, wie etwa ein Steuergerätenetz(CAN)-Bus (CAN – Controller Area Network), benutzt auch zwei Drähte, aber liefert nicht die Fähigkeit, die verbundenen Busteilnehmer zu versorgen. Die CAN-Kommunikationsdrähte sind terminiert und werden für die Datenkommunikation verwendet. Zwei andere Drähte würden auch benötigt werden, falls die Busknoten keine eigene Energieversorgung aufweisen, wie es für Sensoren der Fall ist. Diese zwei Drähte können nicht terminiert sein, da sie niederohmig angesteuert werden müssen, um die verbundenen elektronischen Komponenten zu versorgen. Die vier Drähte stammen von einem Abschnitt oder Ende des Busses und dementsprechend ist Verbinden jedes Sensors mit allen vier der verlängerten CAN-Drähte teuer und erhöht die Wahrscheinlichkeit für Probleme mit den komplexeren Anschlüssen.
Ein anderes Problem sind die Datenraten für manche Kraftfahrzeuganwendungen (z. B. Elektro- oder Hybridmotorantriebe oder die Steuerung einer elektronisch betriebenen Automatikgetriebegangschaltung), die Übertragung benötigt höhere Datenraten als jene, die über den Standard PSI5 oder andere implementierte Busprotokolle übertragen werden. Der Grund für dies ist, dass der Nachrichtenaustausch bei einer niedrigen Datenrate von etablierten Sensorbussen eine Wartezeit in die Steuerschleife einführt, was extrem bedenklich für die Stabilität der Rückkopplungsschleife ist. Diese Probleme erfordern ein verbessertes Bussystem, das die Übertragung von Datenraten in einem Bereich, der dem eines CAN-Busses ähnlich ist, ermöglicht, aber das zwei Drähte zum Kommunizieren und zum gleichzeitigen Versorgen der Sensoren mit Energie verwendet, die von der ECU-Seite geliefert wird.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines Sensorkommunikationssystems in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen.
2 ist ein Beispiel für verschiedene Kommunikationsmuster für ein Sensorkommunikationssystem in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen.
3 ist ein anderes Blockdiagramm eines Sensorkommunikationssystems in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen.
4 ist ein anderes Blockdiagramm eines Sensorkommunikationssystems in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen.
5 ist ein Beispiel für verschiedene Kommunikationsmuster für ein Sensorkommunikationssystem in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen.
6 veranschaulicht ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorkommunikationssystems in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Der beanspruchte Gegenstand wird jetzt mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei durchgehend gleiche Referenznummern verwendet werden, um auf gleiche Elemente zu verweisen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezielle Einzelheiten dargelegt, um ein eingehendes Verständnis des beanspruchten Gegenstands bereitzustellen. Es kann jedoch offensichtlich sein, dass der beanspruchte Gegenstand ohne diese speziellen Einzelheiten praktiziert werden kann.
Die vorliegende Offenbarung wird jetzt mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei durchgehend gleiche Bezugsnummern verwendet werden, um auf gleiche Elemente zu verweisen, und wobei die veranschaulichten Strukturen und Vorrichtungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. Wie hier benutzt, sollen die Begriffe „Komponente”, „System”, „Schnittstelle” und dergleichen auf eine computerbezogene Einheit, Hardware, Software (z. B. in Ausführung) und/oder Firmware verweisen. Zum Beispiel kann eine Komponente ein Prozessor, ein auf einem Prozessor ablaufender Prozess, ein Steuergerät, ein elektronischer Schaltkreis, ein Objekt, ein ausführbares, ein Programm, eine Speichervorrichtung und/oder ein Computer mit einer Verarbeitungsvorrichtung sein. Zur Veranschaulichung können auch eine auf einem Server laufende Anwendung und der Server eine Komponente sein. Eine oder mehrere Komponenten können innerhalb eines Prozesses vorhanden sein und eine Komponente kann sich auf einem Computer befinden und/oder auf zwei oder mehr Computer verteilt sein. Ein Satz von Elementen oder ein Satz von anderen Komponenten kann hier beschrieben werden, wobei der Begriff „Satz” als „ein/eine oder mehrere” interpretiert werden kann.
Ferner können diese Komponenten von verschiedenen computerlesbaren Speichermedien mit verschiedenen darauf gespeicherten Datenstrukturen, wie etwa zum Beispiel mit einem Modul, ausgeführt werden. Diese Komponenten können mittels lokaler und/oder ferner Prozesse kommunizieren, wie etwa in Übereinstimmung mit einem Signal mit einem oder mehreren Datenpaketen (z. B. Daten von einer Komponente, die mit einer anderen Komponente in einem lokalen System, einem verteilten System und/oder über ein Netzwerk, wie etwa das Internet, ein lokales Netzwerk, ein Weitverkehrsnetz oder ein ähnliches Netz mit anderen Systemen, mittels des Signals interagiert).
Als ein anderes Beispiel kann eine Komponente eine Einrichtung mit einer speziellen Funktionalität sein, die durch mechanische Teile, die durch eine elektrische oder elektronische Schaltungsanordnung betrieben werden, bereitgestellt wird, wobei die elektrische oder elektronische Schaltungsanordnung durch eine Softwareanwendung oder eine Firmwareanwendung, die von einem oder mehreren Prozessoren oder Steuergeräten ausgeführt wird, betrieben werden kann. Der eine oder die mehreren Prozessoren können intern oder extern zu der Einrichtung sein und können wenigstens einen Teil der Software- oder Firmwareanwendung ausführen. Als noch ein anderes Beispiel kann eine Komponente eine Einrichtung sein, die spezielle Funktionalität durch elektronische Komponenten ohne mechanische Teile bereitstellt; die elektronischen Komponenten können einen oder mehrere Prozessoren zum Ausführen von Software und/oder Firmware darin beinhalten, der/die wenigstens teilweise die Funktionalität der elektronischen Komponenten gewährt/gewähren.
Verwendung des Wortes beispielhaft soll Konzepte in einer konkreten Art präsentieren. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Begriff „oder” ein einschließendes „oder” anstelle eines ausschließenden „oder” bedeuten. Das heißt, sofern nichts anders angegeben ist oder aus dem Kontext klar ist, „X nutzt A oder B” soll jegliche der natürlichen einschließenden Permutationen bedeuten. Das heißt, falls X A nutzt; X B nutzt; oder X sowohl A als auch B nutzt, dann wird „X nutzt A oder B” in beliebigen der vorausgehenden Fälle erfüllt. Außerdem sollen die Artikel „ein” und „eine”, wie in dieser Anmeldung und den beigefügten Ansprüchen verwendet, allgemein mit der Bedeutung „ein/eine/eines oder mehrere” ausgelegt werden, sofern nichts anderes angegeben oder aus dem Kontext klar ist, dass auf eine Singularform abgezielt wird. Weiterhin sollen, in dem Ausmaß, dass die Begriffe „beinhaltend”, „beinhaltet”, „aufweisend”, „weist auf”, „mit” oder Varianten von diesen entweder in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, solche Begriffe auf eine ähnliche Weise wie der Begriff „umfassend” einschließend sein.
In Anbetracht der oben beschriebenen Unzulänglichkeiten überwinden ein Sensorbuskommunikationssystem (z. B. ein Fahrzeugsensorsystem) und entsprechender Betrieb unvorhersehbare und ungewollte Signalverhalten (z. B. Leitungsresonanzeffekte, Spannungsabfälle oder dergleichen) auf einem Kommunikationsbus, der ein Sensornetz und eine Steuereinheit (z. B. eine Motorsteuereinheit oder eine andere Steuerung) verbindet. Das Sensorbuskommunikationssystem kann verschiedene Reflexionsverhalten dynamisch terminieren und die Busleitungsspannungsabfälle dynamisch anpassen, ungeachtet der Länge der Busleitung zwischen jedem Sensor und der Steuerung oder einer Gesamtlänge des Busses. Der Bus kann zum Beispiel ein zweidrahtiger Kommunikationsbus sein, der weniger verdrahtete Leitungen als typische vierdrahtige Leitungen für einen CAN-Bus mit zusätzlichen Versorgungsleitungen aufweist, und auch mit Terminierungsfähigkeiten konfiguriert sein, die eine Zunahme der Datenraten gegenüber Datenraten von PSI5- oder DSI3-Standards ermöglichen. Diese Zunahme der Datenrate ermöglicht weiter verbesserte Kanalverschlüsselungsmaßnahmen (z. B. CRC-Länge, Mustererzeugung oder dergleichen) in den Signalmodulationen zum Erzeugen von Datenkommunikationen zwischen den Sensoren und der Steuereinheit und ermöglicht dementsprechend mehr Sicherheit und Integrität bei einer reduzierten Wahrscheinlichkeit für unentdeckte Bitfehler.
Obwohl Implementieren von Widerständen entlang der Busleitung verwendet werden kann, um die Leitungsterminierung zu verbessern, falls die Widerstände so gewählt werden, dass sie innerhalb des Bereichs der Leitungsimpedanz (z. B. etwa 120 Ohm) liegen, kann dies auch Spannungsabfälle erzeugen, die die für die Sensoren verfügbare Versorgungsspannung reduzieren. Diese Probleme zusammen mit Schwierigkeiten, die Leitungsanpassungen umgeben, können in Architekturen, die nur zwei Drähte in einem Kommunikationsbus verwenden, weiter verschlimmert werden.
Verschiedene Ausführungsformen überwinden diese Probleme durch gemeinsames Angehen von Leitungsanpassungen und tolerierbaren Versorgungsspannungsabfällen. Zum Beispiel hat der zweidrahtige Kommunikationsbus die Aufgabe, die zwei Busleitungen mit einem Terminierungsnetz zu terminieren, das die Impedanzen auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Busses (die ECU-Seite oder die Sensornetzseite) innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs, der mit den Leitungsresonanzeffekten zusammenhängt, zwischen den Sensoren des Netzes und der ECU anpasst.
In anderen Ausführungsformen arbeitet das Erzeugen (oder Modulieren) der Datenkommunikationssignale (z. B. Sensordaten oder Steuerdaten) näherungsweise innerhalb des gleichen bestimmten Frequenzbereichs wie die Impedanzanpassung durch das Terminierungsnetz. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Datenraten von Datensignalen zwischen den Sensoren und der Steuereinheit durch den Kommunikationsbus, was ferner Verbesserungen der Kanalverschlüsselung von Daten zwischen den Sensoren und der Steuereinheit ermöglicht.
In einem Beispiel umfassen die Sensoren Stromquellen, die Stromsignale modulieren, um Sensordatensignale zu erzeugen und an die Steuereinheit in einem hohen Frequenzbereich (einem ersten Frequenzbereich) zu liefern. Diese Stromquellen arbeiten zusätzlich als Stromsenken und als Spannungsregler, um ein Versorgungssignal (z. B. Strom oder Spannung) selektiv zu variieren, das zur Datenerzeugung und Impedanzterminierung in einem zweiten Frequenzbereich, der niedriger als der erste Frequenzbereich ist, an die Sensoren geliefert wird. Zum Beispiel werden die Regelungsabläufe in einem zweiten Frequenzbereich durchgeführt, der näherungsweise um fünf- bis zehnmal niedriger als der erste Frequenzbereich des Terminierungsnetzes und der Stromsignalmodulation zur Datenkommunikation ist. Dieser Unterschied stellt eine angemessene Trennung zwischen den zwei Frequenzbereichen für Versorgungssignalregelung und Datenmodulation bei den Sensoren sicher. Zusätzliche Einzelheiten und Ausführungsformen der Offenbarung werden unten weiter mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Zunächst mit Bezug auf 1 ist ein Sensorbussystem 100 veranschaulicht, das eine Elektroniksteuereinheit (ECU – Electronic Control Unit) 102 beinhaltet, die mit einem Sensornetz 104 gekoppelt ist. Die ECU 102 ist mit einer Seite (einer ECU-Seite) eines Kommunikationsbusses 114 verbunden, der ferner mit einem Sensornetz 104 verbunden ist, das mit der anderen Seite (einer Sensorseite) des Kommunikationsbusses 114 verbunden ist. Die ECU 102 kann einen oder mehrere Prozessoren, wie etwa die Steuereinheit 106 auf einem selben Die oder Substrat oder auf einem von anderen Komponenten der ECU 102 getrennten Substrat, umfassen. Die Steuereinheit 106 ist mittels des Kommunikationsbusses 114 mit mehreren Sensoren (z. B. Sensoren 104a, ..., 104n) und einem Terminierungsnetz 122 verbunden.
Die Steuereinheit 106 kann Versorgungssignale zur Energieversorgung der Sensoren 104a, ..., 104n über den Bus 114 an das Sensornetz 104 übertragen. Um Informationen an die Sensoren 104a, ..., 104n zu übertragen, moduliert die Steuereinheit 106 eine Versorgungsspannung (z. B. eine Änderung in der DC(Gleichspannungs)-Versorgungsspannung), so dass Informationen an einen oder mehrere der Sensoren übertragen werden (z. B. DC). Wenn keine Daten übertragen werden, kann die Steuereinheit 106 nichtmodulierte Versorgungssignale (z. B. eine DC-Versorgungsspannung) an die Sensoren 104a, ..., 104n liefern. Diese Versorgungssignale können zum Beispiel von der Steuereinheit 106 innerhalb eines niedrigen Frequenzbereichs geregelt werden, im Vergleich zu den modulierten Kommunikationssignalen, die als Steuerdaten oder als Sensordaten von dem Sensornetz 104 in einem anderen, höheren Frequenzbereich als dem ersten Frequenzbereich erzeugt werden.
Die Steuereinheit 106 kann Signale mit Sensordaten (Kommunikation) empfangen und demodulieren, die von den Sensoren 104a, ..., 104n in einem ersten Frequenzbereich, der höher ist als der den Versorgungssignalen zugeordnete Frequenzbereich (z. B. ein zweiter unterschiedlicher Frequenzbereich, der fünfmal bis zehnmal niedriger ist oder unterhalb von etwa 1 MHz oder geringer als der erste Frequenzbereich) moduliert sind. Mit anderen Worten umfasst der erste Frequenzbereich Grenzfrequenzen von zum Beispiel etwa 1 MHz oder mehr und der zweite Frequenzbereich umfasst verschiedene Grenzfrequenzen, die wenigstens 5 bis 10 Mal niedriger als die Grenzfrequenzen des ersten Frequenzbereichs sind. Die Steuereinheit 104 kann die Datensignale dann basierend auf dem Muster der Kanalverschlüsselung für Datenübertragungen mittels dem Bus 114 verarbeiten und als Reaktion auf die demodulierten Daten weitere Handlungen oder Arbeitsschritte (z. B. eine Fahrzeugairbagauslösung oder eine andere Systemfunktion) implementieren.
Die Sensoren 104a, ..., 104n können die Versorgungssignale regeln, die von dem Kommunikationsbus 114 in dem niedrigeren (zweiten) Frequenzbereich empfangen werden, um Fluktuationen eines Stromverbrauchs auf dem Bus 114 zu beseitigen/reduzieren, während sie auch die Aufgabe haben, gleichzeitig Daten zu modulieren, wie etwa modulierte Signale zur Datenkommunikation entlang des Busses 114 in einem höheren (ersten) Frequenzbereich. Zum Beispiel können die Sensoren 104a, ..., 104n jeweils Stromquellen 110a, ..., 110n umfassen, die die Aufgabe haben, strommodulierte Signale zur Kommunikation von Sensordaten in dem höheren Frequenzbereich zu erzeugen und gleichzeitig die Versorgungssignale in dem niedrigeren Frequenzbereich zu regeln. Die Stromquellen 110a, ..., 110n arbeiten als Stromsenken zum Empfangen von Versorgungssignalen und arbeiten als Spannungsregler zum Stabilisieren von Fluktuationen, die in den empfangenen Versorgungssignalen auftreten.
Diese zwei Funktionalitäten (Regelung und Modulation) durch die Stromquellen 110a, ..., 110n der Sensoren sind klar in ihren jeweiligen Frequenzbereichen getrennt. Die Steuerung der Versorgungsregegelung ist viel niedriger als die Mustererzeugung (Datenmodulation), da die Steuerung, falls sie schneller ist, die Impedanz des Netzes ändern und niederohmiger machen würde oder mit anderen Worten wieder eine Ungleichheit zwischen den Busseiten erzeugen würde. Die Sensoren 104a, ..., 104n, die zwischen der Terminierung 130 auf der ECU-Seite und der abschließenden Terminierung 128 mit dem Bus 114 verbunden sind, können eine Impedanz umfassen, die in dem Frequenzbereich des Kommunikationssignals (erste, hohe Frequenz) liegt, der um wenigstens einen Faktor von fünf oder zehn höher als die Leitungsimpedanz (z. B. in einem Bereich von 120 Ohm für eine Twisted-Pair-Leitung) sein kann. Deswegen sollte der Sensor wenigstens eine Impedanz von etwa 1 Kiloohm oder 10 Kiloohm in dem ersten, höheren Frequenzbereich aufweisen. Je mehr Sensoren mit dem Bus verbunden sein können oder verbunden sind, desto höher ist der Faktor zwischen der Leitungsimpedanz und der Sensorimpedanz in dem ersten Frequenzbereich. Falls dieser Bedingungsfaktor erfüllt ist, werden mehrere Sensoren, von einem Sensor bis zu fünf oder mehr Sensoren, die auf dem Bus 114 zusammen verbunden sind, die Gesamtbusimpedanz und die Terminierungsbedingungen auf beiden Seiten der Leitung während eines Betriebs nicht wesentlich beeinflussen.
Das Sensornetz 104 kann zahlenmäßig bis zu n Sensoren umfassen, die mit dem zweidrahtigen Kommunikationsbus 114 verbunden sind. Die Lastimpedanz von jedem Sensor der mehreren Sensoren kann ferner N Mal größer als die Leitungsimpedanz sein, wobei N größer als eins und N/n kleiner als 1 ist. Falls zum Beispiel N zwei ist und n = 4 Sensoren vorliegen, dann gilt N/n = ½, wobei N und n so ausgelegt sein können, dass sie geometrisch symmetrisch oder proportional zu eins sind.
Die Stromquellen 110a, ..., 110n sind an ein Sensormodul 120a, ..., 120n gekoppelt, das (nicht gezeigte) Komponenten umfassen kann, wie etwa unter anderem eine Versorgungsspannungsverbindung Vcc, eine Masseverbindung zur Energieversorgung verschiedener (nicht gezeigter) Sensorkomponenten, wenigstens ein Sensorelement zum Detektieren eines physikalischen Parameters, eine Steuerung, einen oder mehrere Spannungsregler, einen Oszillator oder andere Sensorkomponenten, wie etwa zum Beispiel andere Sensorelemente zusätzlich zu dem Hauptsensorelement. In einer Ausführungsform können die Stromquellen 110a, ..., 110n eine Spannung (z. B. eine Versorgungspannung) regeln, die über einem Pufferkondensator Cs1, ..., Csn innerhalb einer Rückkopplungs(regel)schleife 122a, ..., 122n detektiert wird, und dementsprechend die Spannung gegen jegliche durch den Sensor 104a, ..., 104n auftretende Fluktuationen stabilisieren, die durch Betriebe des Sensors entstehen können (z. B. unterschiedliche Betriebsarten, getaktete Betriebe, Messungen usw.).
Jedes Sensormodul 120a, ..., 120n kann eine Spannung über dem Kondensator Cs1, ..., Csn überwachen, der ein Sperr- oder Pufferkondensator Cs1, ..., Csn ist, der die Sensoren 104a, ..., 104n von Hochfrequenzverhalten abschirmen kann. Basierend auf Änderungen der Versorgungsspannung, die über den Kondensatoren Cs1, ..., Csn detektiert wird, steuern die Sensormodule 120a, ..., 120n den von den Stromquellen 110a, ..., 110n bereitgestellten Strom, um dann die Versorgungsspannung über den Kondensatoren Cs1, ..., Csn zu regeln und jegliche Fluktuationen in einem zweiten Frequenzbereich unterhalb des Kommunikationssignalspektrums (erster Frequenzbereich) zu stabilisieren.
Der von den Stromquellen 110a, ..., 110n bereitgestellte Strom ist basierend auf der Steuerung der Rückkopplungsschleifen 122a, ..., 122n mit den Kondensatoren Cs1, ..., Csn anpassbar oder variabel. Während der Stromverbrauch von jedem Sensor 104a, ..., 104n zunimmt, erhöht die Spannungsregelung der Sensormodule 120a, ..., 120n den Strom, der von der Rückkopplungsschleife 122a, ..., 122n gezogen wird, und stabilisiert die Versorgungsspannung für jeden Sensor 104a, ..., 104n. Da die Regelungsarbeitsschritte langsam wirkend sind, reagieren die Sensoren 104a, ..., 104n nicht auf Änderungen in demselben Frequenzbereich wie für Datenmodulation. Von daher sind die Rückkopplungsschleifen 122a, ..., 122n der Sensoren 104a, ..., 104n darauf beschränkt, innerhalb niedrigerer Frequenzen als die Datenmodulationsarbeitsschritte oder die Anpassungsprozesse durch das Terminierungsnetz 122, die unten ausführlicher beschrieben werden, zu arbeiten.
Auf der ECU-Seite des Busses 114 arbeitet die ECU 102 mit der Stromquelle 108, um einen mittleren Strom an alle Sensoren zu liefern, die anstatt einer Stromsenke als eine geregelte Stromquelle mit niedriger Frequenz arbeitet. Die Steuereinheit 106 benutzt die Stromquelle 108, um eine Versorgungsspannung zu regeln, die auf dem Bus 114 bei dem Knoten Vcc detektiert wird. Die Steuereinheit 106 überwacht die Busleitung mit einer Regelschleife 124 und geregelt Spannungsänderungen basierend auf Änderungen, die in der Steuerschleife 124 an dem Vcc-Knoten oder über dem Widerstand Re detektiert werden. Die Steuereinheit 106 kann die Stromquelle 108 selektiv variieren, um Fluktuationen, die in der Leitung vorliegen, zu berücksichtigen, und die Versorgung auf dem Bus 114 basierend auf einem vorbestimmten Referenzwert (z. B. 5 V, 3,3 V oder einen anderer Wert) zu stabilisieren.
Eine Leitung 126 kann optional von der Steuereinheit 106 bis unterhalb des Widerstands Re bereitgestellt sein, um einen Empfang basierend auf dem hochpassgefilterten Signal V_Re zu verbessern oder um auf ein tiefpassgefiltertes Versorgungssignal V_Ce zur Regelung der bandbeschränkten Versorgungsspannung zuzugreifen. Diese gestrichelte Leitung 126 oder Verbindung kann ein schnelleres Sammeln von Sensordaten ermöglichen und zum Beispiel als eine Demodulationssenke arbeiten.
Demodulation der strommodulierten Nachricht oder Sensordaten kann auch von der Steuereinheit 106 durchgeführt werden, indem sie die Spannungsabfälle, die von den gezogenen Strommodulationsströmen verursacht werden, der Busspannung Vcc oder der Spannung V_Re über dem Terminierungswiderstand Re der ECU-Seite beobachtet. Die Zeitkonstante von Re·Ce ist so gewählt, dass sie unterhalb der Frequenzen für Datenkommunikation liegt, und dementsprechend kann die Spannung über Ce als während Modulationen (z. B. eine Strommodulation oder eine Spannungsmodulation) fast konstant verbleibend angenommen werden.
In einer Ausführungsform hat das Sensorbussystem 100 die Aufgabe, das Verhalten der Sensorbusstandards (z. B. PSI5 oder DSI3) beizubehalten, indem es die geregelte Stromquelle 108 auf der ECU-Seite des Busses 114 aufgrund des Betriebs der Spannungsregelungsschleife 124 niederohmig macht (oder im Vergleich zu der Sensorseite des Busses von niedriger Impedanz), und hält ferner die Impedanzen der Stromquellen 110a, ..., 110n, die mit dem Bus auf der Sensorseite verbunden sind, innerhalb des DC-Bereichs (zweiter Frequenzbereich) unterhalb des ersten Frequenzbereichs, der zur Datenkommunikation verwendet wird, hochohmig.
Außerdem hat das Sensorbussystem 100 ferner die Aufgabe, das Verhalten der Sensorbusstandards (z. B. PSI5 oder DSI3) zu ändern, indem es die Impedanz der geregelten Stromquellen 110a bis 110n oder 108 auf einem beliebigen der Sensoren 104a, ..., 104n ebenso wie auf der ECU-Seite des Busses 114 im Vergleich zu der Impedanz der Terminierungsnetze/-vorrichtungen 128 und 130 auf beiden Seiten des Busses 114 für den ersten für die Kommunikationssignale verwendeten Frequenzbereich erhöht. Aufgrund der hohen Impedanz der gesteuerten Stromquellen in dem ersten Frequenzbereich der Kommunikationssignale kann die Leitungsterminierung in diesem Frequenzbereich durch das Terminierungsnetz 112 mit Terminierungsvorrichtung 128 und 130 gesteuert werden.
Das Terminierungsnetz 112 umfasst Terminierungsvorrichtung 128, die einen Widerstand Rterm und einen Kondensator Cterm in Reihe auf der Sensorseite des Busses 114 umfasst. Das Terminierungsnetz 112 kann auch eine ECU-Anschlussvorrichtung 130 beinhalten, die den Widerstand V_Re und den Kondensator Ce umfasst, die auf der ECU-Seite des Busses 114 angekoppelt sind. Das Terminierungsnetz 112 mit dem Anschluss 128 ist konfiguriert, aufgrund des in Reihe geschalteten Kondensators 114, eine hohe Impedanz bei niedriger Frequenz aufzuweisen. Zum Beispiel kann die hohe Impedanz des Terminierungsnetzes 112 innerhalb von für die Datenkommunikationen verwendeten Bereichen (z. B. etwa 1 MHz oder mehr) etwa fünf oder mehr Mal die Impedanz des Busses 114 sein. Zum Beispiel ist die Impedanz innerhalb des für die Kommunikation verwendeten Frequenzbereichs (der erste Frequenzbereich) an die Leitungsimpedanz des verwendeten Kommunikationskabels oder -busses 114, z. B. 120 Ohm für Twisted-Pair-Drähte, angepasst. Die Anpassung in dem Kommunikationsfrequenzbereich wird durch angemessenes Wählen der Widerstände Re und Rterm in den Terminierungsvorrichtungen und Bemessung der entsprechenden Kondensatoren Ce und Cterm auf eine solche Weise, dass die Zeitkonstante des RC-Elements sicher unterhalb des Kehrwerts der unteren Grenzfrequenz des Kommunikationssignalspektrums liegt, erreicht.
In einer anderen Ausführungsform umfasst der Bus 114 einen ersten Draht 116 als eine Hochseite des Busses 114 und einen zweiten Draht 118 als eine Niederseite des Busses 114, wobei der erste und zweite Draht 116, 118 zum Versorgen der Sensoren und zum Übertragen von Daten verwendet werden. Der Bus 114 ist deshalb ein zweidrahtiger Bus, wobei Terminierungsnetz 112 den Terminierungswiderstand Rterm an die Leitungsimpedanz (etwa 120 Ohm für ein Twisted Pair) angepasst aufweist. Die Gesamtimpedanz ist für den Widerstand des Busses 114 näherungsweise neutral, was bedeutet, dass er eine Terminierung mit einem Frequenzbereich, der Resonanzen aufgrund von Reflexionen an den Busleitungen (z. B. ein Twisted Pair) unterbindet, aufweist. Der für Impedanzanpassung relevante Frequenzbereich ist wesentlich höher als die zur Versorgung der Sensoren 110a bis 110n verwendete Frequenz, wobei die Anpassungsimpedanz etwa fünf oder mehr mal die Leitungsimpedanz sein kann. Der Kondensator Cterm, der die Terminierungsvorrichtung 128 koppelt, ist so terminiert, dass der Frequenzbereich mit einer Kapazität modifiziert oder verringert werden kann. Das Terminierungsnetz stellt eine Anpassungsgenauigkeit bereit, die innerhalb eines Genauigkeitsbereichs von 0,5 bis 2 Mal der Leitungsimpedanz innerhalb derselben Frequenz (erster Frequenzbereich) wie zur Datenkommunikation liegt.
In einem Vorteil werden die durch die Erzeugung von Datenkommunikation auf dem Bus 114 verursachten Transienten nicht mehr reflektiert, weder auf der Sensorseite noch auf der ECU-Seite. Folglich bleiben Fluktuationen auf der Busleitung 114 aus, die normalerweise Kommunikationssignale schwerwiegend stören würden. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Datenraten für ein Datenkommunikationssignal um einen Faktor von etwa zehn gegenüber dem PSI5-Standard oder dem DSCI5-Standard.
Mit Bezug auf 2 sind Beispiele für Modulationsschemas 200 in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht. Die Stromquellen 110a, ..., 110n können zum Beispiel in dem ersten Frequenzbereich von etwa 1 MHz oder mehr arbeiten, der in der Frequenz mehrere Male größer als das zweite Frequenzgebiet zur Versorgungsregelung ist, um Stromsignale als einen Stromschalter für Sensordaten zu modulieren. Ebenso kann die Stromquelle 108 der ECU 102 auch verwendet werden, um Protokolldaten zu erzeugen und um mit Sensoren innerhalb des ersten Frequenzbereich mittels Strommodulationssignalen zu kommunizieren.
Ein erstes Modulationsschema 202 kann zur Mustererzeugung und zum Übertragen von Kommunikationsdaten durch Erhöhungen des Sensorstroms bei jedem Sensor 104a, ..., 104n benutzt werden. Die Stromquellen 110a, ..., 110n können die Stromsignale durch Erhöhen von Strömen basierend auf Änderungen eines detektierten physikalischen Parameters (z. B. Magnetismus, Druck oder eine andere physikalische Eigenschaft) modulieren. Die mehreren Stromquellen 110a, ..., 110n, die jeweils den mehreren Sensoren 104a, ..., 104n entsprechen, sind konfiguriert, ein Muster der Datenkommunikationssignale zu erzeugen, die nur steigende Signalpegel umfassen, basierend auf Zunahmen eines Modulationsstroms in dem ersten Frequenzbereich für Datenübertragungen.
Das zweite Modulationsschemen 204 ermöglicht eine Verringerung des Sensorenergieverbrauchs. Die Stromquellen 110a, ..., 110n erzeugen Sensordaten als Kommunikationsdaten zur Übertragung, indem sie Muster basierend auf einer Verringerung des Stroms an den Sensoren erzeugen. Jede Stromquelle 110a, ..., 110n kann unabhängig voneinander arbeiten und Daten kommunizieren. Die Stromquellen 110a, ..., 110n, die jeweils den mehreren Sensoren entsprechen, haben folglich die Aufgabe, einen mittleren Energieverbrauch zu verringern, indem sie ein Muster der Datenkommunikationssignale erzeugen, die nur fallende Signalpegel umfassen, basierend auf Verringerungen eines Modulationsstroms in dem ersten Frequenzbereich für Datenübertragungen.
Eine Modulation ist nun entlang der Busleitung 114 symmetrisch und kann auf beide Seiten des Busses 114 (die Sensorseite und die ECU-Seite) innerhalb des Kommunikationsfrequenzbereichs angewandt werden, so dass beide Seiten des Busses 114 an die Leitungsimpedanz des Busses 114 angepasst und dementsprechend näherungsweise gleich sind. Da die Sensoren 104a, ..., 104n sich wie Stromsenken verhalten, können die Kondensatoren Csa, ..., Csn auch während der Erzeugung (Modulation) oder Übertragung von Sensordaten ohne Störung der Versorgungsspannung, die zur Energieversorgung des jeweiligen Sensors verwendet wird, entladen werden.
Mit Bezug auf 3 ist eine andere Ausführungsform eines Sensorbuskommunikationssystems 300 veranschaulicht, die ähnliche Aspekte wie das System 100 aus 1 umfasst. Das System 300 stellt das Sensornetz 104 mit einem der Sensoren 302n aus den mehreren Sensoren 104a, ..., 302n des Sensornetzes 104 mit der Terminierungsvorrichtung 128 integriert, bereit, im Gegensatz zu einer von den Sensoren 104a, ..., 104n des Sensornetzes 104 getrennten Anordnung wie in 1. Der Sensor 304n und die Terminierungsvorrichtung können zum Beispiel als Teil des Sensorsubstrats, auf einer selben Leiterplatte oder einem selben Die, anstatt getrennt voneinander, implementiert sein. Obwohl die Terminierungsvorrichtung 128 auf der Sensorseite des Busses 114 mit dem Sensor 302n kombiniert oder integriert ist, könnte ein beliebiger der anderen Sensoren mit der Terminierungsvorrichtung 128 integriert sein, so dass nur einer der Sensoren 104a, ..., 302n des Sensornetzes 104 mit der Terminierungsvorrichtung 128 integriert ist. Zum Beispiel kann die Terminierungsvorrichtung 128 stattdessen nur mit Sensor 104a integriert sein.
Alternativ kann die Terminierung in anderen Ausführungsformen über alle Sensoren 104a, ..., 302n verteilt sein, wobei jeder Sensor eine Leitungsimpedanz RL aufweisen kann und die Anschlussimpedanz als Rterm = RL·n gewählt sein kann, wobei n die Anzahl von mit dem Bus 114 verbundenen Sensoren ist. In einem Beispiel kann die Leitungsimpedanz 120 Ohm für eine Twisted-Pair-Leitung betragen, oder 50 Ohm für eine typische Koaxialleitung wie der Bus 114. In diesem Fall weist nun jeder Sensor 104a, ..., 302 einen Teil der Terminierung auf, die mehrere Sensoren auf einem Bus 114 (z. B. zwischen einem und vier Sensoren) beinhalten kann. Mit zum Beispiel ein bis vier Sensoren kann ein Terminierungswiderstand Rterm gewählt werden, der gleich zweimal dem Leitungswiderstand ist. Der Widerstand kann als eine höhere Terminierungsimpedanz von 240 Ohm im Vergleich zu 120 Ohm der Leitungsimpedanz im Fall, wenn nur ein Widerstand mit einem Sensor auf dem Bus 114 verbunden ist, gewählt werden. Im Fall von zwei Widerständen und zwei Sensoren auf dem Bus 114 könnte jeder parallel als 240 Ohm konfiguriert sein, um die 120 Ohm der Leitungsimpedanz zu erreichen. Mit drei Widerständen und Sensoren könnte jeder parallel als 240 Ohm konfiguriert sein, um eine Terminierung des Busses mit 80 Ohm zu erhalten, was 2/3 der Leitungsimpedanz ist, und mit vier Widerständen könnte dann jeder Widerstand parallel mit 240 Ohm konfiguriert sein, um die halbe Busleitungsimpedanz von 120 Ohm zu erhalten und so weiter, so dass die Impedanz der anderen Seite ähnlich ist, wo der Terminierungswiderstand zum Beispiel zu klein ist. Diese Impedanzen sind Beispiele und sind nicht auf jegliche spezielle Werte beschränkt, wie es ein Durchschnittsfachmann versteht.
In einer anderen Ausführungsform aus 3 umfasst wenigstens einer (z. B. Sensor 104a) des Sensornetzes 104 eine erste Stromquelle 110a und eine zweite Stromquelle 304. Die Stromquellen 110a und 304 sind konfiguriert, unabhängig voneinander die Spannungen zu regeln und Ströme zu modulieren. Die Spannung an jedem Sensor kann wie oben hinsichtlich der Stromquellen 110a, ..., 110n aus 1 besprochen geregelt werden, indem ein Strom an einem Sensor der mehreren Sensoren als Reaktion auf eine Verringerung einer Spannung erhöht und der Strom als Reaktion auf eine Erhöhung der Spannung verringert wird. Die Versorgungsspannungsregelung kann zum Beispiel durch die erste Stromquelle 110a des Sensors 104a in einer langsameren oder niedrigeren Frequenz als die Strommodulation, die getrennt mittels der zweiten Stromquelle 304 gesteuert werden kann, durchgeführt oder gesteuert werden. Dementsprechend sind die langsame Versorgungsspannungsregelung und die Strommodulation in dem Frequenzbereich getrennt.
Die erste Stromquelle 110a ist eine langsame Regelungsstromquelle, so dass die Spannungsversorgung des Sensors 104a stabilisiert wird. Die zweite Stromquelle 304 erzeugt direkt die modulierten Ströme, die die Ströme für die Datenübertragung sind. Für die Strommodulation kann die zweite Stromquelle 304 ein Stromsignal modulieren, um entweder mit anderen Sensoren des Sensornetzes 104 oder mit der Steuereinheit 106 zu kommunizieren. Beide Stromquellen 110a und 304 können von dem Sensormodul 120a gesteuert werden, das getrennte Steuersignale von einem Prozessor zum Steuern von Arbeitsschritten in Zusammenhang mit Regelung und Modulation erzeugen kann.
In einem Beispiel können die Messdaten einer physikalischen Eigenschaft, wie etwa eine detektierte Änderung oder andere Daten, die mit einem von dem Sensor erfassten Parameter in Zusammenhang stehen, mittels strommodulierten Signalen von den Sensoren 104a, ..., 302n des Sensornetzes 104 kommuniziert werden. Die Steuereinheit 106 kann Fluktuationen des Stroms bei dem Knoten Vcc oder über dem Widerstand Re in einer Spannung V_Re detektierten. Daten können auch an andere Sensoren als ein Auswahlsignal, eine Einstellungskonfiguration oder eine andere Kommunikation kommuniziert werden. Ebenso kann die Steuereinheit 106 Modulationssignale als Daten an die Sensoren 104a, ..., 302n erzeugen, die die Signale demodulieren und die Daten aus den Mustern in einer detektierten Spannung daraufhin entschlüsseln können.
Bei niedrigen, mit dem zweiten Frequenzbereich vergleichbaren Frequenzen sind die Sensorstromquellen 110a, ..., 110n und 304 zu dem Bus 114 hinsichtlich der ECU-Stromquelle 108 hochohmig, die zu dem Bus 114 infolge des Betriebs mit geschlossener Regelschleife mit der Steuereinheit 106 vergleichsweise niederohmig ist. Die Terminierungsnetze sind dementsprechend hochohmig, was durch die Kondensatoren Ce und Cterm begünstigt wird.
Bei hohen, mit dem ersten Frequenzbereich vergleichbaren Frequenzen sind die Sensorstromquellen 110a, ..., 110n und 304 immer noch hochohmig und die ECU-Stromquelle 108 ist ebenfalls hochohmig, da die Bandbreite der Regelschleife sicher unterhalb des Strommodulationsspektrums liegt. Das Terminierungsnetz 112 mit Terminierungsvorrichtungen 128 und 130 weist eine angepasste Impedanz auf, die jeweils durch Rterm oder Re definiert ist, da die Kondensatoren bei hohen Frequenzen vernachlässigbar sind.
Mit Bezug auf 4 ist ein Sensorbuskommunikationssystem 400 in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht. Das Sensorbuskommunikationssystem 400 ist den oben besprochenen Systemen ähnlich und umfasst ferner zusätzliche Sensorverbindungen 402 und 404 zusammen mit einer alternativen Architekturkonfiguration.
Die Konfiguration des Systems 400 weist die Terminierungsvorrichtung 128 getrennt von den Sensoren 104a, ..., 104n oder jenseits der Busleitung 114 auf, die den ersten Draht 116 als Hochseite des Busses 114 und den zweiten Draht 118 als Niederseite des Busses 114 umfasst. Wenigstens ein Sensor 104n und wenigstens ein Sensor 104a sind jeweils mit einem zusätzlichen Draht 402 und 404 an den Bus gekoppelt. Zum Beispiel umfasst der Sensor 104n die Verbindung 402 von dem Sensormodul 120n zu der ersten Leitung 116 (die Hochseite) und der Sensor 104a umfasst die Verbindung 404 von dem Sensormodul 120a zu der zweiten Leitung 115 (die Niederseite).
Die Sensoren 104a, ..., 104n sind einzeln in der Lage, den Bus 114 auf ähnliche Weise wie die ECU 102 zu überwachen, und sind dementsprechend fähig, von der Steuereinheit 106 oder anderen Sensoren kommende Nachrichten zu entschlüsseln. Diese symmetrische Kommunikation entlang des Busses 114 bietet einen großen Vorteil gegenüber Implementierungen von Stromschleifensensorverbindungen nach dem Stand der Technik wie PSI5 oder DSI3. Der Bus 114 hat die Aufgabe, eine symmetrische Datenrate in beiden Richtungen als ein bidirektionaler zweidrahtiger Bus oder ein zweidrahtiger Halbduplex-Bus zu erreichen oder zu umfassen.
In einer Ausführungsform wird der Sensor 104n, der weit links von der Busleitung 114 dargestellt ist, durch die Stromquelle 110n als eine Stromsenke versorgt, die mit der Hochseite 116 des Busses 114 verbunden ist. Der Sensor 104a wird durch die Stromquelle 110a als eine Stromsenke versorgt, die mit der Niederseite 118 des Busses 114 verbunden ist. Zusammen mit den zusätzlichen Verbindungen 402 und 404 sind die Sensoren 104a, ..., 104n jeweils konfiguriert, die Versorgungssignale zwischen dem Anschluss 128 und dem Verbindungsdraht 402 oder 404 mittels der Sensormodule 120a, ..., 120n zu überwachen oder zu messen. Die gemessenen Versorgungssignale werden dann durch die Stromversorgungen 110a, ..., 110n moduliert, die fähig sind, die Spannungen an dem Bus 114 auf eine ähnliche Weise wie die ECU 102 oder Steuereinheit 106 zu messen oder zu überwachen.
In einer anderen Ausführungsform sind die Sensoren 104a, ..., 104n konfiguriert, Daten zwischen oder unter ihnen sowie zwischen der Steuereinheit 106 zu kommunizieren. Da die Sensoren 104a, ..., 104n die Versorgungssignale auf dem Bus 114 auf eine ähnliche Weise wie die ECU-Seite des Busses 114 mit der Steuereinheit 106 messen können, ist eine Kommunikation in zwei Richtungen möglich. Die Sensoren 104a, ..., 104n sind fähig, Ströme in dem gleichen Frequenzbereich wie dem Kommunikationsdatenbereich auf dem Bus 114 zu modulieren, wobei die Busleitungen 116 und 118 terminiert sind und weiter fähig sind, solche Kommunikationssignale zu empfangen. Die Sensoren können miteinander in dem Sensornetz 104 mit einem zweidrahtigen Bus verbunden sein und symmetrische, bidirektionale Datenraten erreichen, die höher als PSI5, DSI3 oder andere Protokolle sind, die für Standards für Sensoren in Kraftfahrzeugen verwendet werden.
In einem Beispiel kann die Steuereinheit 106 oder ein anderer Sensor dann einen anderen Sensor des Sensornetzes 104 wählen oder eine Änderungskalibrierungseinstellung, eine Betriebsart des Sensors ändern oder andere Daten kommunizieren. Der Bus 114 mit zwei Richtungen ermöglicht eine Übertragung mit einer hohen Datenrate vorwärts und rückwärts zwischen der ECU-Seite und der Sensorseite des Busses 114. Testsignale können zum Beispiel auch als die Datenkommunikation auf dem Bus benutzt werden, so dass ein Testsignal zwischen den Sensoren, der Steuereinheit 106 oder einer Kombination von diesen kommuniziert wird, was ein großer Vorteil zum Testen von Anforderungen an das System für funktionale Sicherheit sein kann, was mit dem Bus 114 erreicht werden kann. Andere Arten von Kommunikationsdaten können zusätzliche Daten von einem Sensor an einen anderen oder die Steuereinheit 106 beinhalten, was erfordern kann, dass zum Beispiel ein bestimmter Sensor seine Einstellung oder einen Prozess ändert oder seine Datenrate reduziert. Wie ein Durchschnittsfachmann versteht, wird hier kein Datentyp oder funktionale Reaktion auf Daten zwischen den Sensoren selbst, der Steuereinheit 106 oder einer Kombination beschränkt.
In einer anderen Ausführungsform kann, da die Strommodulator- und Signaldemodulatorarbeitsschritte des Sensors 104a oder anderer Sensoren in dem Netz 104 auf der Niederseite sein können, die Stromquelle 110a mit einem NMOS-Transistor (NMOS: N-type Metal-Oxide-Semicondutior – n-Typ-Metalloxidhalbleiter) anstelle eines PMOS-Transistors (PMOS: P-type metaloxid-semiconductor – p-Typ-Metalloxidhalbleiter) realisiert sein, wie bei der Stromquelle 110n. Dies kann in manchen Fällen ein Vorteil sein, da die Stromquelle 110a nun den NMOS-Transistor für Arbeitsschritte (z. B. Modulation und Regelung) umfassen kann, der kleiner ist als ein PMOS.
Die Sensorbussysteme mit dem zweidrahtigen Kommunikationsbus 114 umfassen eine symmetrische Terminierung auf beiden Seiten des Busses, was Kommunikationen von beiden Seiten des Busses 114 zu der anderen Seite begünstigt. Außerdem können sowohl Modulations- als auch Regelungsarbeitsschritte mit einer Spannung oder einem Strom auf beiden Seiten des Busses 114 durchgeführt werden, im Gegensatz zu vorherigen Verfahren, bei denen auf der ECU-Seite nur eine Spannungsmodulation und auf der Sensorseite eine Strommodulation durchgeführt wurden. Das Leitungsterminierungsnetz 112 hält die Strommodulation davon ab, die Versorgungssignale auf dem Bus 114 zu stören, da Reflexionen an der offenen (hochohmigen) Terminierung auf den Sensorseiten des Busses 114 oder der kurzgeschlossenen (niederohmigen) ECU-Seite des Busses 114.
Mit Bezug auf 5 sind Beispielmuster 500 für Strommodulation der Datensignale in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht. Wie oben angegeben, variieren die Stromquellen 110a, ..., 110n, die jedem Sensor entsprechen, gemäß dem Regelungsarbeitsschritt der Versorgung (z. B. Spannung) und den Modulationsarbeitsschritten für Daten (z. B. Stromsignal). Für Datenmodulation schalten die Stromquellen 110a, ..., 110n zwischen den Hoch- und Niederpegeln der zu erzeugenden Muster. Die Sensorfunktion ist in einem Frequenzbereich um einen Faktor von fünf oder zehn unterhalb dem von Modulationsfrequenzen verlangsamt, und dementsprechend weisen die Sensoren einfaches Schalten in dem Frequenzbereich zur Erzeugung der Muster zur Datenkommunikation oder Kanalverschlüsselung auf. Die Stromquellen 110a, ..., 110n können zu einem erhöhten oder verringerten Strom zur Mustererzeugung 502 schalten und dementsprechend können sie zum Beispiel auch ein Code-Alphabet zwischen einem verringerten Strom, einem mittleren Strom und einem erhöhten Strom in Mustererzeugung 504 erzeugen.
Die Mustererzeugungssignale (Datenkommunikationssignale) können zum Beispiel irgendwo in dem Frequenzbereich von zwischen etwa 1 MHz und 10 MHz oder höher liegen. Die Spannungsregelungsfunktionalität auf der Sensor- und der ECU-Seite kann zum Beispiel unterhalb von etwa 200 kHz liegen, oder fünf bis zehn Mal niedriger als die Modulation von Datensignalen (z. B. strommodulierten Signalen). Das modifizierte Signal kann ein mittleres Einspeisungssignal umfassen, oder ein Stromsignal, das näherungsweise gleich dem Ruhestrom des Systems sein kann, wenn keine Änderungen im Normalbetrieb in dem System auftreten. Das erste Muster 502 kann ein Binärcode sein, wobei die Modulation ähnlich zu den in 2 erzeugten Mustern ist. Das Muster 502 beginnt mit einem halben Schritt hoch und moduliert mit plus einem, oder minus einem Schritt, während es mit einem halben Schritt herunter endet. Mit einem Tiefpassfilter auf dem Bus 114 kann der Bus 114 auch weiter gefiltert werden und der DC-Pegel nicht geändert werden, was ein großer Vorteil ist, da die Versorgung nicht auf die Strommodulation reagieren muss, die die mittlere Versorgungsspannung nicht mehr ändert, was eine weitere Aussteuerungsreserve für die Trennung der zwei Frequenzbereiche durch ein Schutzband, das durch Herabsetzen der Versorgungsregelungsbandbreite erzeugt wird, bereitstellt.
In einem Beispiel können Manchester-Codes auf dem Bus zwischen den Sensoren und der Steuereinheit 106 verwendet werden. Die Datenkommunikationen können auch effizient herausgefiltert werden und können auch die Versorgungssignale nicht beeinflussen, und ebenso beeinflusst die Versorgungsregelung oder Spannungsregelung nicht die Datenmodulation.
Das zweite Muster 504 tritt von der Verwendung von Manchester-Codes (wie PSI5) weg und weg von nichtdurchschnittlichen freien Signalen (wie DSI3), und ist ein durchschnittliches Alphabet freier Signale zur Kommunikation, das den Vorteil der Erhöhung der Datenrate für verbesserte Kanalverschlüsselung ausnutzt. Es gibt sechs mögliche Signale 506, die durchschnittlich frei beginnend sind, wobei Signal eins eine sequenzielle Reihenfolge mit einer hohen Spitze, einer niederen Spitze und einer seriellen (flachen) Linie aufweist, wobei ”seriell” ein Amplitudenpegel von null bedeutet. Signal zwei beinhaltet nieder, hoch und seriell. Signal drei beinhaltet hoch, seriell und nieder. Signal vier weist nieder, seriell und hoch auf. Signal fünf weist seriell, hoch und nieder auf und Signal sechs ist umgekehrt mit seriell, nieder und hoch. Diese verschiedenen Signalmöglichkeiten 506 können Codes innerhalb jeder Box des Musters 504 zum Kommunizieren verschiedener unterschiedlicher Pegel oder Typen von Daten oder Befehle entlang des Busses 114 sein, wie etwa durch Strommodulation in dem ersten, hohen Frequenzbereich. Ein Vorteil des Signalmusters 504 ist, dass es einen zusätzlichen Vorteil in der Datenrate bereitstellt, da drei Pulse in sechs unterschiedlichen Zuständen übertragen werden können, im Gegensatz zu Manchester-Codes in dem ersten Muster 502, und nun können 2,5 Bits mit 3 Pulsen anstelle von 1 Bit mit 2 Pulsen übertragen werden und es ermöglicht eine bessere Nutzung der Busbandbreite von Bus 114. Dies ist jedoch nur ein Beispiel und komplexere Code-Alphabete können den Vorteil weiter verbessern und es einfacher machen, ein binäres Wort an das Code-Alphabet durch Auswählen von 2^n gültigen Symbolen als Ergebnis von erhöhten Datenraten, die verbesserte Kanalverschlüsselung ermöglichen, anzupassen.
Während die offenbarten Verfahren nachfolgend als eine Reihe von Handlungen und Ereignissen veranschaulicht und beschrieben werden, versteht es sich, dass die veranschaulichte Reihenfolge von solchen Handlungen oder Ereignissen nicht in einem beschränkenden Sinn zu interpretieren ist. Zum Beispiel können manche Handlungen in unterschiedlichen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen, abgesehen von diesen hier veranschaulichten und/oder beschriebenen, auftreten. Außerdem werden möglicherweise nicht alle veranschaulichten Handlungen benötigt, um eine(n) oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Beschreibung hier zu implementieren. Ferner können eine oder mehrere der hier dargestellten Handlungen in einer oder mehreren getrennten Handlungen und/oder Phasen ausgeführt werden.
Mit Bezug auf 6 ist ein Verfahren 600 zur Sensorbuskommunikation veranschaulicht, in dem eine Erhöhung der Datenrate begünstigt wird. Das Verfahren 600 beginnt und bei 602 umfasst es Erzeugen von mehreren Datenkommunikationssignalen in einem ersten Frequenzbereich durch mehrere Sensoren mittels mehreren Stromquellen der Sensoren.
Bei 604 umfasst das Verfahren ferner Kommunizieren der mehreren Datensignale in dem ersten Frequenzbereich zwischen den mehreren Sensoren und einer Steuerung mittels eines zweidrahtigen Kommunikationsbusses, der einen ersten Draht und einen zweiten Draht umfasst, die die mehreren Sensoren und die Steuerung verbinden.
Bei 606 umfasst das Verfahren Kommunizieren von Versorgungssignalen in einem zweiten Frequenzbereich von der Steuerung zu den mehreren Sensoren mittels des zweidrahtigen Kommunikationsbusses. Diese Kommunikation der Versorgungssignale kann zum Beispiel gleichzeitig zu, zu etwa der gleichen Zeit wie oder simultan mit dem Kommunizieren der Datenkommunikationssignale auf dem Bus sein.
Bei 608 umfasst das Verfahren Regeln von Versorgungsspannungen der mehreren Sensoren in einem zweiten Frequenzbereich basierend auf den auf dem zweidrahtigen Kommunikationsbus detektierten Versorgungssignalen. Zum Beispiel kann das Regeln in dem zweiten Frequenzbereich Anpassen eines Stromsignals auf dem zweidrahtigen Kommunikationsbus an einen oder mehrere Sensoren der mehreren Sensoren mittels der mehreren Stromquellen basierend auf einer Detektion einer Pufferspannung über einem Pufferkondensator innerhalb einer Sensorrückkopplungsschleife an dem einen oder den mehreren Sensoren entlang des Busses umfassen. Das Verfahren kann auch Regeln eines Versorgungsspannungssignals auf dem zweidrahtigen Kommunikationsbus mittels einer Stromquelle der Steuerung durch Detektieren einer Spannungsänderung an einem Knoten oder über einem Widerstand einer Terminierungsvorrichtung an der Steuerung beinhalten. Die Spannungsregelung kann Erhöhen eines Stroms an dem jeweiligen Sensor mittels einer oder mehreren Stromquellen von einem oder mehreren Sensoren als Reaktion auf eine Verringerung einer Spannung, die an dem Sensor detektiert wird, beinhalten, und Verringern des Stroms als Reaktion auf eine Erhöhung der detektierten Spannung an dem Sensor.
Bei 610 umfasst das Verfahren Anpassen einer Lastimpedanz und einer Leitungsimpedanz in dem ersten Frequenzbereich auf beiden Seiten des ersten Drahtes und des zweiten Drahtes des zweidrahtigen Kommunikationsbusses.
In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren 400 ferner eine oder mehrere der Handlungen umfassen, die Folgendes umfassen: Erzeugen mittels wenigstens einer Stromquelle der mehreren Stromquellen eines Musters der mehreren Datenkommunikationssignale, die nur steigende Signalpegel umfassen, basierend auf Zunahmen eines Modulationsstroms in dem ersten Frequenzbereich für eine Datenübertragung; Verringern eines mittleren Energieverbrauchs durch Erzeugen der Muster der Datenkommunikationssignale, die nur fallende Signalpegel umfassen, basierend auf Verringerungen des Modulationsstroms in dem ersten Frequenzbereich für die Datenübertragung; Erzeugen des Musters der Datenkommunikationssignale, das einen Binärcode umfasst, basierend auf positiven und negativen Amplituden eines Halbschritts; oder Erzeugen eines Musters der Datenkommunikationssignale, das einen Code umfasst, der Symbole von M Pulsen umfasst, die einen mittleren Wert von null aufweisen und wenigstens eine Flanke pro Symbol beinhalten, wobei M größer oder gleich drei (z. B. vier) ist.
Mit besonderem Bezug auf die verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Baugruppen, Vorrichtungen, Schaltkreisen, Systemen usw.) durchgeführt werden, sollen, sofern nichts anderes angegeben ist, die Begriffe (einschließlich einer Bezugnahme auf ein „Mittel”), die zum Beschreiben solcher Komponenten verwendet werden, einer beliebigen Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente (z. B. die funktionell äquivalent ist) durchführt, selbst wenn sie strukturell nicht äquivalent zu der offenbarten Struktur ist, die die Funktion in der hier veranschaulichten Beispielimplementierung der Offenbarung durchführt. Außerdem kann, während möglicherweise ein bestimmtes Merkmal mit Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart wurde, ein solches Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für eine beliebige gegebene oder eine bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann. Weiterhin sollen, in dem Ausmaß, dass die Begriffe „beinhaltend”, „beinhaltet”, „aufweisend”, „weist auf”, „mit” oder Varianten von diesen entweder in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, solche Begriffe auf eine ähnliche Weise wie der Begriff „umfassend” einschließend sein.

Claims

Sensorbussystem, das Folgendes umfasst: einen zweidrahtigen Kommunikationsbus, der einen ersten Draht und einen zweiten Draht umfasst, die mit mehreren Sensoren und einer Steuereinheit gekoppelt sind, wobei der zweidrahtige Kommunikationsbus zum Kommunizieren von Datenkommunikationssignalen in einem ersten Frequenzbereich zwischen den mehreren Sensoren und der Steuereinheit und von Versorgungssignalen von der Steuereinheit in einem zweiten Frequenzbereich, der sich von dem ersten Frequenzbereich unterscheidet, konfiguriert ist; ein Terminierungsnetz, das zum Anpassen einer Lastimpedanz und einer Leitungsimpedanz in dem ersten Frequenzbereich der Kommunikationssignale auf beiden Seiten des ersten Drahtes und des zweiten Drahtes des zweidrahtigen Kommunikationsbusses konfiguriert ist; und mehrere Stromquellen, die jeweils den mehreren Sensoren entsprechen, die zum Erzeugen der Datenkommunikationssignale in dem ersten Frequenzbereich und zum Regeln von Spannungen in dem zweiten Frequenzbereich, die an den mehreren Sensoren detektiert werden, konfiguriert sind.
Sensorbussystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit eine Stromquelle umfasst, die zum Regeln eines Spannungsversorgungssignals in dem zweiten Frequenzbereich auf dem zweidrahtigen Kommunikationsbus mittels einer Rückkopplungsschleife konfiguriert ist.
Sensorbussystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Stromquellen ferner zum voneinander unabhängigen Regeln der Spannungen durch Erhöhen eines Stroms an einem Sensor der mehreren Sensoren als Reaktion auf eine Verringerung einer Spannung und durch Verringern des Stroms als Reaktion auf eine Erhöhung der Spannung konfiguriert sind.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mehreren Sensoren zahlenmäßig bis zu n Sensoren umfassen, die mit dem zweidrahtigen Kommunikationsbus verbunden sind, und die Lastimpedanz von wenigstens einem Sensor der mehreren Sensoren N Mal größer als die Leitungsimpedanz ist, wobei N größer als eins und N/n kleiner als 1 ist.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Frequenzbereich Grenzfrequenzen von etwa 1 MHz oder mehr umfasst und der zweite Frequenzbereich unterschiedliche Grenzfrequenzen umfasst, die wenigstens 5 bis 10 Mal niedriger als die Grenzfrequenzen des ersten Frequenzbereichs sind.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zweidrahtige Kommunikationsbus einen bidirektionalen Kommunikationsbus oder einen Halbduplex-Kommunikationsbus umfasst und das Terminierungsnetz zum symmetrischen Anpassen der Lastimpedanz und der Leitungsimpedanz auf beiden Seiten des ersten Drahtes und des zweiten Drahtes des zweidrahtigen Kommunikationsbusses in dem ersten Frequenzbereich der Kommunikationssignale konfiguriert ist.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Terminierungsnetz mit einem der mehreren Sensoren integriert ist und wenigstens ein Sensor der mehreren Stromquellen, die jeweils den mehreren Sensoren entsprechen, zum getrennten Erzeugen der Datenkommunikationssignale in dem ersten Frequenzbereich unabhängig vom Regeln der Spannungen, die an den mehreren Sensoren in dem zweiten Frequenzbereich detektiert werden, konfiguriert ist.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Terminierungsnetz getrennt über die mehreren Sensoren verteilt ist, um die Lastimpedanz und die Leitungsimpedanz auf beiden Seiten des ersten Drahtes und des zweiten Drahtes des zweidrahtigen Kommunikationsbusses basierend auf einer mittleren Terminierungsimpedanz der mehreren Sensoren in dem ersten Frequenzbereich anzupassen.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der zweidrahtige Kommunikationsbus ferner zum Begünstigen einer symmetrischen Datenkommunikationsrate oder einer Datenkommunikationsrate, die höher als ein Protokoll einer peripheren Sensorschnittstelle 5 (PSI5) oder ein Protokoll einer verteilten Systemschnittstelle 3 (DSI3) ist, konfiguriert ist und ferner einen bidirektionalen Kommunikationsbus oder einen Halbduplex-Kommunikationsbus umfasst.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mehreren Stromquellen jeweils einen NMOS(n-Typ-Metalloxidhalbleiter)-Transistor oder einen PMOS(p-Typ-Metalloxidhalbleiter)-Transistor umfassen, die zum Ändern eines Stroms an einem Sensor der mehreren Sensoren als Reaktion auf eine Spannungsänderung über einem Kondensator des Sensors konfiguriert sind.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die mehreren Stromquellen, die jeweils den mehreren Sensoren entsprechen, ferner zum Erzeugen eines Musters der Datenkommunikationssignale, die nur steigende Signalpegel umfassen, basierend auf Zunahmen eines Modulationsstroms in dem ersten Frequenzbereich zur Datenübertragung konfiguriert sind.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die mehreren Stromquellen, die jeweils den mehreren Sensoren entsprechen, ferner zum Verringern eines mittleren Energieverbrauchs durch Erzeugen eines Musters der Datenkommunikationssignale, die nur fallende Signalpegel umfassen, basierend auf Verringerungen eines Modulationsstroms in dem ersten Frequenzbereich zur Datenübertragung konfiguriert sind.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Steuereinheit zum Erzeugen einer mittleren Stromversorgung für die mehreren Sensoren und zum Demodulieren der Datenkommunikationssignale von den mehreren Sensoren basierend auf einem Spannungsabfall an einem Busspannungsknoten oder über einem Terminierungswiderstand der Steuereinheit, der zwischen den ersten Draht und den zweiten Draht geschaltet ist, konfiguriert ist.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die mehreren Stromquellen, die jeweils den mehreren Sensoren entsprechen, ferner zum Erhöhen einer Datenrate des zweidrahtigen Kommunikationsbusses hinsichtlich einer niedrigeren Datenrate, die mit einem PSI5-Busstandard oder einem DSI3-Busstandard erreichbar ist, konfiguriert sind.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die mehreren Stromquellen, die jeweils den mehreren Sensoren entsprechen, zum Erzeugen eines Musters der Datenkommunikationssignale, das einen Binärcode umfasst, basierend auf positiven und negativen Amplituden eines Halbschrittes konfiguriert sind.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die mehreren Stromquellen, die jeweils den mehreren Sensoren entsprechen, zum Erzeugen eines Musters der Datenkommunikationssignale, das einen Code umfasst, der Symbole von M Pulsen umfasst, die einen mittleren Wert von null aufweisen und wenigstens eine Flanke pro Symbol beinhalten, wobei M größer oder gleich drei ist, konfiguriert sind.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei eine Impedanz einer oder mehrerer Stromquellen der mehreren Stromquellen wenigstens fünf bis zehn Mal höher als die Leitungsimpedanz ist.
Sensorbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Terminierungsnetz eine Anpassungsgenauigkeit, die innerhalb eines Genauigkeitsbereichs von 0,5 bis 2 Mal dem Leitungswiderstand der verwendeten Busleitungen innerhalb des ersten Frequenzbereichs liegt, bereitstellt.
Verfahren für einen Sensorbus, das Folgendes umfasst: Erzeugen von mehreren Datenkommunikationssignalen in einem ersten Frequenzbereich durch mehrere Stromquellen von mehreren Sensoren; Kommunizieren der mehreren Datenkommunikationssignale in dem ersten Frequenzbereich zwischen den mehreren Sensoren und einer Steuerung mittels eines zweidrahtigen Kommunikationsbusses, der einen ersten Draht und einen zweiten Draht umfasst, die die mehreren Sensoren und die Steuerung verbinden; Bereitstellen von Versorgungssignalen in einem zweiten Frequenzbereich von der Steuerung zu den mehreren Sensoren mittels des zweidrahtigen Kommunikationsbusses; Regeln von Versorgungsspannungen der mehreren Sensoren in dem zweiten Frequenzbereich basierend auf den Versorgungssignalen, die auf dem zweidrahtigen Kommunikationsbus detektiert werden; und Anpassen einer Lastimpedanz und einer Leitungsimpedanz in dem ersten Frequenzbereich auf beiden Seiten des ersten Drahtes und des zweiten Drahtes des zweidrahtigen Kommunikationsbusses.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Regeln in dem zweiten Frequenzbereich Anpassen eines Stromsignals auf dem zweidrahtigen Kommunikationsbus an einen oder mehrere Sensoren der mehreren Sensoren mittels der mehreren Stromquellen basierend auf einer Detektion einer Pufferspannung über einem Pufferkondensator innerhalb jeweils einer Sensorrückkopplungsschleife an dem einen oder den mehreren Sensoren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, das ferner Folgendes umfasst: Regeln eines Spannungsversorgungssignals auf dem zweidrahtigen Kommunikationsbus mittels einer Stromquelle der Steuerung durch Detektieren einer Spannungsänderung an einem Knoten oder über einem Widerstand einer Terminierungsvorrichtung an der Steuerung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, das ferner Folgendes umfasst: Erhöhen eines Stroms an einem Sensor der mehreren Sensoren mittels den mehreren Stromquellen als Reaktion auf eine Verringerung einer Spannung an dem Sensor; und Verringern des Stroms als Reaktion auf eine Erhöhung der Spannung an dem Sensor.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, das ferner Folgendes umfasst: Erzeugen eines Musters der mehreren Datenkommunikationssignale, die nur steigende Signalpegel umfassen, basierend auf Erhöhungen eines Modulationsstroms in dem ersten Frequenzbereich zur Datenübertragung mittels wenigstens einer Stromquelle der mehreren Stromquellen; Verringern eines mittleren Energieverbrauchs durch Erzeugen des Musters der Datenkommunikationssignale, die nur fallende Signalpegel umfassen, basierend auf Verringerungen des Modulationsstroms in dem ersten Frequenzbereich zur Datenübertragung; Erzeugen des Musters der Datenkommunikationssignale, das einen Binärcode umfasst, basierend auf positiven und negativen Amplituden eines Halbschrittes; oder Erzeugen des Musters der Datenkommunikationssignale, das einen Code umfasst, der Symbole von M Pulsen umfasst, die einen mittleren Wert von null aufweisen und wenigstens eine Flanke pro Symbol beinhalten, wobei M größer als oder gleich drei ist.
Sensorsystem, das Folgendes umfasst: einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor, die zum Detektieren eines oder mehrerer physikalischer Parameter und zum Bereitstellen von Datenkommunikationssignalen in einem ersten Frequenzbereich als strommodulierte Signale auf einem Bus an eine Steuereinheit, zum gleichzeitigen Empfangen eines Energiesignals in einem zweiten Frequenzbereich auf dem Bus von der Steuereinheit und zum Regeln des Energiesignals in dem zweiten Frequenzbereich basierend auf einer Spannung, die an einer Sensorrückkopplungsschleife detektiert wird, konfiguriert sind; und ein Terminierungsnetz, das eine erste Terminierungsvorrichtung an einer Sensorseite des Busses und eine zweite Terminierungsvorrichtung an einer Steuereinheitsseite des Buses umfasst, die zum Anpassen einer Lastimpedanz und einer Leitungsimpedanz in dem ersten Frequenzbereich auf der Sensorseite und der Steuereinheitsseite des Busses konfiguriert sind.
Sensorsystem nach Anspruch 24, wobei mehrere Stromquellen des ersten Sensors und des zweiten Sensors zum Arbeiten als Stromsenken, zum Anpassen eines Sensorstroms in dem zweiten Frequenzbereich basierend auf einer Änderung der Spannung, die an einem Pufferkondensator der Sensorrückkopplungsschleife detektiert wird, zum weiteren Stabilisieren einer Spannungsversorgung des Sensors konfiguriert sind, wobei der erste Sensor eine erste Stromquelle umfasst, die zum Regeln des Sensorstroms in dem zweiten Frequenzbereich unabhängig vom Betrieb einer zweiten Stromquelle des ersten Sensors, die zum Erzeugen der strommodulierten Signale für die Datenkommunikationssignale konfiguriert ist, konfiguriert ist.
Sensorsystem nach Anspruch 24 oder 25, wobei der Bus einen ersten Draht, der als eine Hochseite konfiguriert ist, und einen zweiten Draht, der als eine Niederseite konfiguriert ist, umfasst und wobei der erste Sensor eine erste zusätzliche Verbindung von einem ersten Sensormodul zu der Niederseite zum Empfangen des Energiesignals auf der Niederseite umfasst und der zweite Sensor eine zweite zusätzliche Verbindung von einem zweiten Sensormodul zu der Hochseite zum gleichzeitigen Empfangen des Energiesignals auf der Hochseite umfasst.
Sensorsystem nach Anspruch 26, wobei der erste Sensor und der zweite Sensor zum gleichzeitigen Übertragen und Empfangen der Datenkommunikationssignale mittels des Busses in bidirektionalen Kommunikationen und zum Modulieren von Stromsignalen mit einer Datenrate, die höher als eine niedrigere Datenrate eines PSI5-Busstandards oder eines DSI3-Busstandards ist, konfiguriert sind.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 27, wobei die Steuereinheit zum Detektieren der Datenkommunikationssignale mittels einer Regelschleife basierend auf einem Spannungsabfall, der an einem Knoten oder einem Widerstand der zweiten Terminierungsvorrichtung detektiert wird, und zum Regeln einer Versorgungsspannung auf dem Bus mit einer Stromquelle der Regelschleife basierend auf einem definierten Wert konfiguriert ist.