DE102018105444A1

DE102018105444A1 - Sensorvorrichtung und Verfahren für eine Sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102018105444A1
Application number: DE102018105444.0A
Authority: DE
Inventors: Simon Hainz; Klaus Grambichler; Catalina-Petruta Juglan
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2038-03-10
Also published as: DE102018105444B4

Abstract

Eine Sensorvorrichtung umfasst eine Speicherschaltung und eine Übertragungsschaltung. Die Übertragungsschaltung sendet ein erstes Datensignal an einen externen Empfänger in einem ersten Zustand eines Auslesemodus der Sensorvorrichtung, wenn eine Oszillationsperiode der oszillierenden Größe länger ist als eine Periodenschwelle. Ferner sendet die Übertragungsschaltung ein zweites Datensignal an den externen Empfänger in einem zweiten Zustand des Auslesemodus, wenn die Oszillationsperiode der oszillierenden Größe kürzer ist als die Periodenschwelle. Das zweite Datensignal enthält Informationen über wenigstens einen von einem ersten lokalen Sensordaten-Extremwert und einem folgenden zweiten lokalen Sensordaten-Extremwert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Beispiele von Ausführungsformen betreffen das Gebiet von Sensorsystemen und insbesondere Sensorvorrichtungen und Verfahren zur Datenübertragung für eine Sensorvorrichtung.
HINTERGRUND
Sensoren erfordern, dass Messwerte zuverlässig zur Weiterverarbeitung übertragen werden. In diesem Kontext ist es zweckmäßig, dass die Sensorsignale und die Messergebnisse durch die Übertragung nicht fehlerhaft werden, und dass die Übertragung mit einer Geschwindigkeit möglich wird, die eine Änderung der Messwerte erfassbar macht.
Daher besteht eine Notwendigkeit, dass Sensorsignale oder Messwerte rasch und ohne Fehler übertragen werden, wenn erforderlich.
KURZFASSUNG
Es werden eine Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 19 sowie ein Verfahren nach Anspruch 20 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen. Das Verfahren kann zum Betreiben einer der Sensorvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1-19 eingerichtet sein und/oder den Sensorvorrichtungen entsprechende Verfahrensmerkmale aufweisen.
Einige Ausführungsformen betreffen eine Sensorvorrichtung, umfassend eine Speicherschaltung, die ausgelegt ist, Sensordatenwerte der Sensorvorrichtung zu speichern. Jeder Sensordatenwert repräsentiert einen Messwert einer oszillierenden Größe. Ferner umfasst die Sensorvorrichtung eine Übertragungsschaltung, die ausgelegt ist, ein erstes Datensignal an einen externen Empfänger in einem ersten Zustand eines Auslesemodus (der auch als Auslesebetriebsart bezeichnet werden kann) der Sensorvorrichtung zu senden, wenn eine Oszillationsperiode der oszillierenden Größe länger ist als eine Periodenschwelle. Das erste Datensignal enthält wenigstens Informationen über einen aktuellen Sensordatenwert, welcher einen Messwert der oszillierenden Größe repräsentiert, der zwischen einem letztvorhergehenden gemessenen lokalen maximalen Wert der oszillierenden Größe und einem nächstfolgenden lokalen minimalen Wert der oszillierenden Größe gemessen wird. Ferner ist die Übertragungsschaltung ausgelegt, ein zweites Datensignal an den externen Empfänger in einem zweiten Zustand des Auslesemodus zu senden, wenn die Oszillationsperiode der oszillierenden Größe kürzer ist als die Periodenschwelle. Das zweite Datensignal enthält Informationen über wenigstens einen von einem ersten lokalen Sensordaten-Extremwert und einem folgenden zweiten lokalen Sensordaten-Extremwert.
Einige Ausführungsformen betreffen eine Sensorvorrichtung, umfassend eine Speicherschaltung, die ausgelegt ist, Sensordatenwerte der Sensorvorrichtung zu speichern. Jeder Sensordatenwert repräsentiert einen Messwert einer oszillierenden Größe. Ferner umfasst die Sensorvorrichtung eine Übertragungsschaltung, die ausgelegt ist, ein Sensorsignal in einem Normalbetriebsmodus (der auch als Normalbetriebsart bezeichnet werden kann) der Sensorvorrichtung zu senden. Das Sensorsignal umfasst einen Puls für jede Periode der oszillierenden Größe. Ferner ist die Übertragungsschaltung ausgelegt, ein Datensignal in einem Auslesemodus der Sensorvorrichtung zu senden. Das Datensignal enthält Informationen über wenigstens eines von eines Offset von Sensordatenwerten der Sensorvorrichtung, einer Temperatur der Sensorvorrichtung, einem gespeicherten maximalen Sensordatenwert, einem gespeicherten minimalen Sensordatenwert und in einem Nurlesespeicher der Sensorvorrichtung gespeicherten Daten. Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zur Datenübertragung für eine Sensorvorrichtung, umfassend ein Speichern von Sensordatenwerten der Sensorvorrichtung. Jeder Sensordatenwert repräsentiert einen Messwert einer oszillierenden Größe. Ferner umfasst das Verfahren ein Senden eines ersten Datensignals an einen externen Empfänger in einem ersten Zustand eines Auslesemodus der Sensorvorrichtung, wenn eine Oszillationsperiode der oszillierenden Größe länger ist als eine Periodenschwelle. Das erste Datensignal enthält wenigstens Informationen über einen aktuellen Sensordatenwert, welcher einen Messwert der oszillierenden Größe repräsentiert, der zwischen einem letztvorhergehenden gemessenen lokalen maximalen Wert der oszillierenden Größe und einem nächstfolgenden lokalen minimalen Wert der oszillierenden Größe gemessen wird. Ferner umfasst das Verfahren ein Senden eines zweiten Datensignals an den externen Empfänger in einem zweiten Zustand des Auslesemodus, wenn die Oszillationsperiode der oszillierenden Größe kürzer ist als die Periodenschwelle. Das zweite Datensignal enthält Informationen über wenigstens einen von einem ersten lokalen Sensordaten-Extremwert und einem folgenden zweiten lokalen Sensordaten-Extremwert.
Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zur Datenübertragung für eine Sensorvorrichtung, umfassend ein Speichern von Sensordatenwerten der Sensorvorrichtung. Jeder Sensordatenwert repräsentiert einen Messwert einer oszillierenden Größe. Ferner umfasst das Verfahren ein Senden eines Sensorsignals in einem Normalbetriebsmodus der Sensorvorrichtung. Das Sensorsignal umfasst einen Puls für jede Periode der oszillierenden Größe. Ferner umfasst das Verfahren ein Senden eines Datensignals in einem Auslesemodus der Sensorvorrichtung. Das Datensignal enthält Informationen über wenigstens eines von eines Offset eines Sensordatenwerts der Sensorvorrichtung, einer Temperatur der Sensorvorrichtung, einem gespeicherten maximalen Sensordatenwert, einem gespeicherten minimalen Sensordatenwert und in einem Nurlesespeicher der Sensorvorrichtung gespeicherten Daten.
Figurenliste
Beispiele von Ausführungsformen werden nachstehend mit Bezugnahme auf die beigeschlossenen Figuren detaillierter erläutert, in denen:

1A eine Ausbildung einer Sensorkomponente mit einem externen Empfänger zeigt;
1B eine Ausbildung einer Sensorkomponente mit einem externen Empfänger und einem AD-Wandler zeigt;
1C eine Ausbildung einer Sensorkomponente mit einem Taktgenerator und zwei Datenraten zeigt;
1D ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Datenübertragung von einer Sensorunteranordnung zeigt;
2 ein elektrisches Signalprofil für den schnellen Auslesemodus zeigt;
3 ein elektrisches Signalprofil mit Beginn- und Endinformationen zeigt; und
4 ein elektrisches Signalprofil für einen Auslesebefehl mit einer Datensignalübertragung zeigt;
5 ein Blockbild einer Sensorvorrichtung zeigt;
6 eine schematische Darstellung von Sensordatenwerten über die Zeit zeigt;
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Datenübertragung für eine Sensorvorrichtung zeigt;
8 ein Blockbild einer Sensorvorrichtung zeigt; und
9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Datenübertragung für eine Sensorvorrichtung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung der beigeschlossenen Figuren, die Beispiele von Ausführungsformen zeigen, bezeichnen dieselben Bezugssymbole dieselben oder vergleichbare Komponenten. Zusätzlich werden synoptische Bezugssymbole für Komponenten und Objekte verwendet, die wiederholt in einem Beispiel einer Ausführungsform oder in einer Zeichnung auftreten, sie werden jedoch gemeinsam in Bezug auf ein oder mehrere Merkmale beschrieben. Komponenten oder Objekte, die unter Verwendung derselben oder synoptischer Bezugssymbole beschrieben werden, können die gleiche Ausbildung aufweisen, jedoch möglicherweise auch eine unterschiedliche Ausbildung, in Bezug auf einzelne, mehrere oder alle Merkmale, beispielsweise ihre Abmessungen, wenn die Beschreibung explizit oder implizit nichts anderes angibt.
Beispiele von Ausführungsformen werden nachstehend detaillierter erläutert.
1A zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform einer Sensorunteranordnung 10 (Sensorvorrichtung) mit den Merkmalen einer Speichereinheit (MEM) 13 zum Speichern eines Sensordatenwerts (z.B. Messwerts einer gemessenen Variablen, die von der Sensorunteranordnung 10 gemessen wird, oder anderer Sensorinformationen, wie Sensorzustand oder Sensoridentifikation) von der Sensorunteranordnung 10 und einer Übertragungs- (TX-) Einheit 14 zum Senden eines Datensignals mit Informationen über den gespeicherten Sensordatenwert an einen externen Empfänger (RX) 16 mit einer Datenrate, die von einer Taktfrequenz eines Taktsignals abhängig ist, das von der Sensorunteranordnung 10 erzeugt wird. Die Übertragungseinheit 14 sendet das Datensignal mit den Informationen über den gespeicherten Sensordatenwert (Sensordateninformationen) auf der Basis eines Stücks von Triggerinformationen in einem extern empfangenen Steuersignal.
Anschließend wird der Sensordatenwert als Messwert einer Messvariable beschrieben, die von der Sensorunteranordnung 10 gemessen wird, auch wenn der Sensordatenwert auch andere sensorinterne Daten sein kann.
Als Beispiel kann ein Sensor eine technische Unteranordnung sein, die physikalische oder chemische Umgebungsbedingungen bestimmen/messen kann und die Umgebungsbedingungen qualitativ abfühlen oder quantitativ messen kann. Die physikalischen/ chemischen Variablen können abgefühlt und in elektrische Signale umgewandelt werden, die ihrer quantitativ gemessenen Variable entsprechen, und die einen Messwert bilden und beispielsweise als Sensorsignal bezeichnet werden.
Eine Unteranordnung (Sensorunteranordnung oder Sensorvorrichtung) kann beispielsweise ein einzelner Teil eines technischen Komplexes sein. Eine Funktion des Komplexes kann beispielsweise das Abfühlen einer Umgebungsbedingung unter Verwendung von Sensoren sein. Die Sensorunteranordnung kann auch eine weitere Verarbeitungseinheit, insbesondere eine Übertragungseinheit, aufweisen, die den Messwert, z.B. in der Form eines Datensignals, liefern kann. Die Sensorunteranordnung kann eine diskrete Ausbildung mit verschiedenen Komponenten sein, die getrennt voneinander hergestellt und verbunden oder auf andere Weise integriert werden, beispielsweise als monolithisch hergestellte Schaltung. Die Sensorunteranordnung kann auch weitere Funktionalitäten enthalten, wie eine Weiterverarbeitung der Sensordaten, z.B. um ein Datensignal in einer geeigneteren Weise zu liefern, oder eine Speichereinheit, um Messwerte pufferzuspeichern.
Eine Speichereinheit 13 (Speicherschaltung) kann verwendet werden, um Daten (puffer)zuspeichern, beispielsweise um eine Zeitverzögerung zwischen der Verfügbarkeit der Daten, das heißt, dem Zeitpunkt des Speicherns, und dem Auslesen zu überbrücken. Als Beispiel kann ein analoges Messsignal in einen digitalen Messwert umgewandelt werden und von der Speichereinheit 13 digital gespeichert werden. Ansonsten muss die Einheit, für welche die Daten bestimmt sind, die Daten im präzisen Zeitpunkt abrufen, in dem sie verfügbar sind. Im Fall des Sensors kann ein Messwert gespeichert werden, den der Sensor liefert. Die Speichereinheit 13 kann auch mehrere Messwerte speichern, die gleichzeitig oder chronologisch gemessen werden. Das Speichern selbst kann beispielsweise in verschiedenen Registern oder Speicherzellen stattfinden.
Die Übertragungseinheit 14 (Übertragungsschaltung) kann verwendet werden, um Daten zum Empfänger 16 zu übertragen. Als Beispiel kann die Übertragungseinheit 14 auch eine Sender/ Empfänger-Einheit sein, um das Datensignal zu senden und um ein Steuersignal zu empfangen. Als Beispiel kann die Übertragungseinheit 14 den digital gespeicherten Messwert an den Empfänger 16 durch eine digitale Modulation (z.B. Strom oder Spannung von der Zufuhr oder über eine dedizierte Verbindung) senden. Als Beispiel ist es möglich, dass die digitale Modulation des Stroms oder einer offenen Senkenverbindung (offener Drain) ohne einen externen Takt bewirkt wird, um das Datensignal mit den Informationen des digital gespeicherten Messwerts zu senden. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass eine analoge Übertragung durch ein analoges Datensignal für die Übertragung des digital gespeicherten Messwerts implementiert wird.
Der Empfänger 16 kann eine Einheit/Vorrichtung/Unteranordnung sein, welche die Daten für einen bestimmten Zweck verwendet. Für die Übertragung von Signalen sind analoge oder digitale Verfahren geeignet. Bei der digitalen Übertragungstechnik ist es beispielsweise möglich, ein bestimmtes Protokoll zu verwenden, das definiert, wie die Daten übertragen werden, so dass der Sender und der Empfänger einander verstehen.
Als Beispiel können die Speichereinheit 13 und die Übertragungseinheit 14 auf unterschiedlichen Halbleiter-Substraten in einem gemeinsam genutzten Gehäuse oder auf einer gemeinsam genutzten Leiterplatte implementiert werden oder auf demselben Halbleiter-Substrat integriert werden.
Als Beispiel kann ein Datensignal Informationen darüber enthalten, was beispielsweise als ein Datenwort bekannt ist, das aus mehreren Bits besteht. Ein Datenwort kann eine willkürliche Anzahl von Bits aufweisen. Als Beispiel für Datenübertragungen (z.B. im Fall von Sensoren) ist es möglich, 14 Datenbits (oder aus einem Bereich zwischen 4 und 40 Bits) zu verwenden, wofür ein jeweiliges Bit für Start, Stopp und Parität verwendet wird.
Informationen über einen Messwert können Abschnitte des Messwerts, der gesamte Messwert selbst oder ein geänderter, z.B. weiterverarbeiteter, Messwert sein, das heißt, ein Wert, der auf einer Messung basiert.
Als Beispiel gibt 1A extern eine Einheit außerhalb des Sensorchips oder wenigstens die Lokalisierung der Empfängereinheit 16 an. Der Empfänger 16 oder ansonsten Sender/Empfänger kann in einem willkürlichen Intervall von der Sensorunteranordnung 10 angeordnet sein und das Steuersignal an die Sensorunteranordnung senden und das Datensignal von der Sensorunteranordnung 10 empfangen, beispielsweise drahtgebunden. Alternativ dazu können der Sensor, der Sender und die Empfängereinheit auch beispielsweise in einem Gehäuse integriert sein. Ungeachtet der Anordnungen ist es möglich, ein vorgeschlagenes Protokoll zu verwenden, das verwendet wird, um die Daten zwischen der Übertragungseinheit 14 und dem externen Empfänger 16 zu übertragen.
Als Beispiel bezeichnet die Datenrate die Geschwindigkeit, mit der die einzelnen Bits übertragen/gesendet werden. Die Übertragung eines Bits kann durch ein Taktsignal initiiert werden, das von einem Taktsender (z.B. Takt) generiert wird, der Taktzyklen beispielsweise bei einer bestimmten Frequenz (Taktfrequenz) ausgibt. Die Taktzyklen (möglicherweise in der Form elektrischer Pulse) können auch singulär oder bei einer variablen Taktfrequenz auftreten.
Als Beispiel ist das Stück von Triggerinformationen ein Stück von Informationen, das die Übertragungseinheit nach dem Empfang des Stücks von Informationen veranlasst, so zu reagieren, dass der Übertragungsprozess für die Informationen über einen Messwert im Datensignal begonnen und vorgenommen wird. Das heißt, dass das Stück von Triggerinformationen die Übertragungseinheit betätigt oder auslöst (dazu bringt, das Datensignal zu senden). Dieses Stück von Triggerinformationen ist in einem Steuersignal angeordnet, das der Sensorunteranordnung (z.B. der Übertragungseinheit) extern zugeführt wird. Das Stück von Triggerinformationen kann ein Analogsignal oder ein digitales Datensignal sein, wobei das Letztere beispielsweise als einzelnes Bit oder Datenwort charakterisiert wird.
Als Beispiel kann ein System derart gebildet werden, dass eine Übertragungseinheit und ein Empfänger mit einer bestimmten (beispielsweise langsamen) Geschwindigkeit in einem Modus miteinander kommunizieren. Als Beispiel sendet der Empfänger einen Befehl an die Übertragungseinheit, einen neuen Messwert auszugeben. Innerhalb des Sensors wird der vorliegende Messwert konstant gemessen und an den Speicher der Speichereinheit geliefert. Nach dem Empfang dieses Befehls wird der aktuell verfügbare Messwert an den Empfänger gesendet. Dies kann beispielsweise auf einer Bit-für-Bit-Basis stattfinden, d.h. wenn ein Bit eines Datensignals (z.B. Befehl oder Stück von Triggerinformationen) vom Empfänger zur Übertragungseinheit übertragen wird, sendet die Übertragungseinheit dann ein Bit ihres Datensignals an den Empfänger zurück. Der Takt kann von einem Taktsender vorgegeben werden, der beispielsweise mittels eines Taktgenerators generiert wird, und der Übertragungseinheit extern zugeführt werden oder von innen kommen (z.B. von innerhalb der Sensorunteranordnung). Alternativ dazu kann der Takt beispielsweise durch das ankommende Datensignal vorgegeben werden, und ein interner Takt kann mittels einer Taktgewinnung erzeugt werden.
Eine neue Schnittstelle kann eine wesentlich schnellere Datenübertragung ermöglichen. In diesem Fall ist es möglich, eine Taktfrequenz zu verwenden, welche die Sensorunteranordnung selbst generiert, um die Daten auszugeben. Die interne Taktfrequenz kann freilaufend oder synchronisiert sein mit einem externen Takt (z.B. Takt des Steuersignals oder externen Taktsignals). Als Beispiel ist es möglich, von einer externen Taktfrequenz (beispielsweise mittels einer Taktgewinnung aus den Triggersignalen (31)) oder sonst einer weiteren internen Taktfrequenz zu wechseln. Diese interne Taktfrequenz kann von äußeren Einflüssen unabhängig sein. Wenn das Triggersignal empfangen wird, ist es somit möglich, eine Datenübertragung bei der internen Taktfrequenz zu initiieren. Welche Daten übertragen werden, kann auf einer anwendungsspezifischen Basis definiert werden. Als Beispiel ist es möglich, dass verschiedene Register gelesen werden. Die Befehle 27 können beispielsweise verwendet werden, um auszuwählen, welche Register gelesen werden sollen, oder es ist auch möglich, dass ein weiteres Steuersignal verwendet wird, um auszuwählen, welches Register gelesen werden soll. Im Fall einer Sensorunteranordnung ist es möglich, Informationen beispielsweise über einen Messwert zu senden.
Wenn der Empfänger die Übertragung beispielsweise in unsynchronisierter Form empfängt, da die Übertragungsrate von der internen Taktfrequenz abhängig ist, kann der Empfänger das Datensignal mit einer adäquaten Abtastrate annehmen. Zu diesem Zweck kann der Empfänger eine höhere Taktrate (z.B. 20 MHz) vorsehen als die interne Taktfrequenz des Sensormoduls (z.B. 1 MHz oder aus einem Bereich zwischen 100 kHz und 2 MHz oder aus einem Bereich zwischen 2 MHz und 20 MHz). Dies kann beispielsweise in einer FPGA oder dgl. implementiert werden.
Die Datenrate, die vom internen Takt generiert wird, ist höher als eine normale Datenübertragungsrate beispielsweise auf der Basis eines externen Takts. Dies kann ein schnelleres Lesen interner Signale gestatten, wie beispielsweise der Datensignale, die über AD-Wandler generiert werden. Die Datenrate des Datensignals mit den Sensor-Datenwertinformationen (z.B. während der Übertragung der Sensor-Datenwertinformationen) ist nur von der Taktfrequenz des Taktsignals (15) abhängig, das beispielsweise von der Sensorunteranordnung erzeugt wird, ohne von einer Taktfrequenz eines externen Signals abhängig zu sein.
Als Beispiel kann eine asynchrone Bit-für-Bit-Datenübertragung ohne ein (schnelles) Taktsignal von außen eine schnelle Datenübertragung gestatten. In diesem Fall ist es auch möglich, Sekundäreffekte zu vermeiden, beispielsweise wenn die elektrische Leitung, über die Daten vom Empfänger an die Übertragungseinheit gesendet werden, eine große Kapazität aufweist, die auf sie angelegt wird. Dies kann eine schnelle Datenübertragung erschweren, da die Pulse dann abgerundet werden können (Tiefpass-Filtern, siehe (28)). Dies kann den Flankengradienten nachteilig beeinflussen, und daher die maximale Folge von Pulsen und daher die Pulsfrequenz. Dies kann beispielsweise bei einer Backend-seriellen Protokollschnittstelle (BE-SPI) der Fall sein, die Signale veranlasst, mittels der Versorgungsspannung moduliert zu werden. Ein Energiespeicher unter Verwendung einer großen Kapazität (z.B. 220 nF oder aus einem Bereich zwischen 10 nF und 500 nF oder ansonsten aus einem Bereich zwischen 0,5 µF und 10 µF) kann implementiert werden, um beispielsweise kurze Spannungsunterbrechungen zu überbrücken.
Als Beispiel kann dies vermieden werden, wenn die Datenübertragung asynchron stattfindet und die Übertragungseinheit die Bits unabhängig mit der Geschwindigkeit ihres internen Taktsignals sendet, das mit einem adäquaten Flankengradienten generiert wird. Die Triggerinformationen, die das Senden eines Datensignals initiieren, können beispielsweise pro Datensignal anstatt pro Bit empfangen werden. Dies kann beispielsweise eine höhere Datenübertragungsrate in einer Übertragungsrichtung (Übertragungseinheit zu Empfänger) als in der Gegenrichtung (Empfänger zu Übertragungseinheit) gestatten. Die schnelle Datenübertragung kann im vorliegenden Fall auch als schneller Auslesemodus bezeichnet werden. Als Beispiel umfasst das Stück von Triggerinformationen einen Puls, und die Abfall-(oder Anstieg-) Kante davon veranlasst die Übertragungseinheit beispielsweise zu beginnen, das Datensignal zu senden.
In einigen Ausführungsformen ist die Sensorunteranordnung ausgelegt, mehrere Stücke von Triggerinformationen zu empfangen, wobei eine Frequenz dieses Empfangs der Stücke von Triggerinformationen niedriger ist als die Datenrate oder Taktfrequenz, bei der die einzelnen Bits gesendet werden.
Es ist möglich, dass die angeführten Schritte einige Male wiederholt werden, d.h. nach dem Senden eines Stücks von Triggerinformationen (vom Empfänger) und dem Empfang des Datensignals (von der Übertragungseinheit), um mit einem weiteren Senden eines weiteren Stücks von Triggerinformationen fortzufahren, usw. Als Beispiel kann die Datenübertragung derart implementiert werden, dass das nachfolgende Stück von Triggerinformationen nicht gesendet wird, bevor die Datenübertragung beendet wurde. Zu diesem Zweck kann die Frequenz, bei der Stücke von Triggerinformationen empfangen werden (von der Übertragungseinheit), niedriger sein als die Datenrate, mit der die Bits von der Übertragungseinheit an den Empfänger gesendet werden. Spezifisch kann dies derart sein, dass als Beispiel die Frequenz der Stücke von Triggerinformationen niedriger ist als die Anzahl übertragener Bits pro Datensignal multipliziert mit der Taktfrequenz. In diesem Fall können Datensignale (Datenwörter) beispielsweise vollständig gesendet werden.
Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Frequenz der Stücke von Triggerinformationen höher gewählt wird. In diesem Fall wäre es beispielsweise nicht mehr möglich, die Datenwörter vollständig zu übertragen, was in einigen Fällen einer Anwendung ausreichen kann.
Der wiederkehrende Empfang von Stücken von Triggerinformationen und das Senden von Information über Messwerte durch das Datensignal ermöglichen beispielsweise das Liefern eines schnellen Flusses von aktuellen Messwerten (oder Information über solche Werte).
Als Beispiel zeigt 1A eine Sensorunteranordnung 10, die verwendet werden kann, um Messwerte in einer Speichereinheit 13 zu speichern. Auf der Basis von Steuersignalen vom externen Empfänger 16, die in der Übertragungseinheit 14 ankommen, entscheidet die Übertragungseinheit, wann und welche Datensignale und Information zum externen Empfänger geleitet werden.
1B zeigt eine Sensorunteranordnung 10, die ein Sensorelement 11 enthält, das Sensordaten an einen Analog-Digital-Wandler (A/D) 12 liefert, der die digital umgewandelten Messwerte in der Speichereinheit 13 speichert. Auf der Basis von Steuersignalen von einem externen Empfänger 16, die in der Übertragungseinheit 14 über einen Kanal 17 ankommen, entscheidet die Übertragungseinheit, wann und welche Datensignale und Informationen zum externen Empfänger 16 über einen Kanal 18 geleitet werden. In diesem Fall gibt der Taktgenerator (CLK) 15 einen internen Takt aus, den die Übertragungseinheit verwenden kann, um die Datensignale zu senden. Die beiden Kanäle sind Logikkanäle und können physikalisch aus einem Kanal kombiniert werden, beispielsweise durch Modulation der Versorgungsspannung als Kanal vom Empfänger zur Übertragungseinheit und Modulation des Versorgungsstroms oder eines Kanals von der Übertragungseinheit zum Empfängen auf derselben Leitung.
Zusätzlich oder optional kann die Sensorunteranordnung auch ein oder mehrere Details aufweisen, die einem oder mehreren der oben angeführten Aspekte entsprechen.
Die Speichereinheit 13, der Analog-Digital-Wandler 12, das Sensorelement 11, der Taktgenerator 15 und die Übertragungseinheit 14 können beispielsweise auf verschiedenen Halbleiter-Substraten in einem gemeinsam genutzten Gehäuse oder auf einer gemeinsam genutzten Leiterplatte implementiert werden oder auf demselben Halbleiter-Substrat integriert werden.
In einigen Ausführungsformen ist ein Analog-Digital-Wandler ausgebildet, um analoge Sensordaten für die gemessene Variable, die gemessen wird, wobei die Sensordaten von der Sensorunteranordnung bestimmt werden, in einen digitalen Messwert zum Speichern in der Speichereinheit umzuwandeln.
Als Beispiel ermöglicht es die vorgeschlagene Schnittstelle, ein Routing eines sensitiven Punkts im analogen Signalweg an die Außenseite der Sensorunteranordnung zu vermeiden. Dies kann zu einem erhöhten Rauschen in der Unteranordnung (z.B. IC) führen. Ferner muss die Ausgangsansteuerung stark sein, was eine erhebliche Oberflächenbereichsinvolvierung bedeutet. Daher besteht wiederum das Problem, dass die Messung am zusätzlichen Anschlussstift das interne Signal ändert. Der Messwert ist daher nicht sehr präzise.
Die digitale Schnittstelle ermöglicht, dass eine bessere Präzision (kein Rauschen usw.) erhalten wird. Der AD-Wandler kann den analogen (d.h. sensitiven) Signalweg vom nach außen gerouteten Ausgang isolieren, der für Störungseinflüsse empfindlich ist. Zusätzlich können eine Überabtastung und Interpolation am Empfänger gestatten, dass beispielsweise die reelle Taktrate der Datenübertragung noch weiter erhöht wird.
In einigen Ausführungsformen enthält die Sensorunteranordnung einen Magnetsensor, der ausgebildet ist, die Messvariable zu messen.
Eine mögliche Verwendung ist in einem Sensor, der Magnetdaten liefert oder ein Magnetfeld misst. Eine präzise Messung unter Verwendung vorteilhafter Unteranordnungen ist eine Herausforderung, die das beschriebene Konzept vorteilhaft hinsichtlich des Funktionsumfangs bewältigen kann. Ein Magnetsensor liefert einen Puls, z.B. als Sensorsignal, am Nulldurchgang einer Flanke des Magnetsignals. Für einige Anwendungen kann ein digitalisierter Messwert notwendig sein, aus dem es möglich ist, den gegenwärtigen Zustand des Magnetfelds abzuleiten.
Bei der Verwendung der Technologien eines integrierten Riesenmagnetwiderstands (iGMR) und einer integrierten Sperrvorspannung (iBB) ist es beispielsweise möglich, dass sich der Mangel an Signalpräzision durch Störungseinflüsse weiter intensiviert. Das Verhalten von GMR-Sensoren ist schwer zu modellieren (insbesondere die Parameter: Hysterese, Sättigung, Temperatur), und zweitens ist es üblicherweise nicht möglich für ein iBB-Gehäuse, einen herkömmlichen Magnetsensor einzubauen, der verwendet werden könnte, um die Magnetfelddaten zu messen.
Eine Anwendung des Beispiels von Ausführungsformen der Magnetfeldsensoren wird beispielsweise in Fahrzeuganwendungen verwendet. Ein Kurbelwellensensor kann durch einen GMR- oder Hall-Sensor ausgeführt werden, der die Überdeckung der Zähne eines Zahnrads misst, das an der Kurbelwelle am Ende der Kurbelwelle montiert ist. Eine Zahnlücke zeigt einen Referenzpunkt (z.B. die 0° Position) der Kurbelwelle an. In einem normalen seriellen Modus soll der Magnetsensor einen Puls liefern, während er jeden Zahn überdeckt.
Die Messung der gegenwärtigen Drehgeschwindigkeit oder von Änderungen der Drehgeschwindigkeit, die beispielsweise für eine korrekte Motorfunktionalität verwendet werden kann (beispielsweise für den korrekten Einspritzzeitpunkt), kann daher primär von der Auflösung durch die Anzahl von Zähnen pro Kurbelwellenumdrehung abhängig sein, jedoch auch von der Präzision des Magnetfelds oder der Messung davon. Zur Entwicklung von Motoren und Drehgeschwindigkeitsanwendungen ist es häufig nicht genug, nur die einzelnen Pulse zu messen. Präzisere Informationen über das Magnetfeld (in hochaufgelöster Form) können notwendig sein. Das Anpassen eines zusätzlichen Sensors für Testzwecke ist kaum möglich, erstens wegen eines Mangels an Installationsraum und zweitens aufgrund der Beeinflussung des Magnetfelds im Vergleich damit, wenn der Sensor für Testzwecke nicht vorhanden ist.
In der Fahrzeugtechnik gibt es beispielsweise Anwendungen für die Messung eines Magnetfelds. Dies ist der Fall mit Kurbelwellensensoren, die beispielsweise die Überdeckung der Zähne des Kettenrads messen (Winkelsensor). In vielen verschiedenen Anwendungen mit Magnetgeschwindigkeitssensoren dieser Art ist die Ausbildung der Magnetschaltungen eine Herausforderung. Obwohl es möglich ist, FEM- (Finite-Elemente-Methode) Simulationen zu verwenden, um das theoretische Feldprofil zu simulieren, ist als Beispiel eine Prüfung durch Messen nur mit Schwierigkeiten möglich. Daher besteht eine Notwendigkeit einer präzisen Bestimmung des Magnetfelds, um die gegenwärtige Drehgeschwindigkeit so genau wie möglich messen zu können. Insbesondere für Versuchs- und Entwicklungszwecke ist eine sehr präzise Bestimmung des Magnetfeldprofils wünschenswert. Gleichzeitig soll die Qualität des Sensorsignals durch Störungseinflüsse nicht beeinträchtigt werden, die beispielsweise durch das Vorsehen der Präsentation des Magnetprofils erzeugt werden würden.
Die Datenübertragung eines normalen Sensors ist sehr langsam, auch wenn digitalisierte Messwerte (und nicht nur Nulldurchgangspulse) übertragen werden. Wenn beispielsweise ein Chip mit einem internen Takt von 2 MHz verwendet wird, können dann maximale Bitraten von bis zu 200 kbit/s erzielt werden. Als Beispiel ist der Grund dafür, dass die BE-SPI eine asynchrone Schnittstelle ist und involviert, dass der Sensor sich selbst mit der externen Datenrate (Steuersignale) synchronisieren kann.
Diese langsame Datenübertragung kann beispielsweise verwendet werden, um nur quasi-statische Messungen vorzunehmen. Es ist üblicherweise nicht möglich, das Magnetfeld eines Motors während des Leerlaufs zu messen, und irgendwelche Geschwindigkeits- oder Drehgeschwindigkeitsschwankungen als Ergebnis der kurzen Einflüsse beispielsweise des Einspritzens und der Verbrennung zu messen. Ferner kann dies zu einer erheblichen Involvierung während der Entwicklung führen, um einen Motor so langsam zu machen (Ausführung unter Verwendung beispielsweise eines externen Antriebs usw.).
Im schnellen Auslesemodus können die möglichen Übertragungsraten zwischen 0,5 und 2 Mbit/s (oder zwischen 0,1 und 10 Mbit/s) liegen, insbesondere beispielsweise im Bereich von 1 Mbit/s. Wenn das ADC-Signal beispielsweise mit 8 Bits übertragen wird, ergibt das inklusive Start-, Stopp- und Paritätsbit eine Abtastrate von ungefähr 90 k Abtastungen/s. Wenn ein Motor bei 600 Umdrehungen/Minute im Leerlauf ist, ergibt dies eine Abtastrate von 9000 Abtastungen/Umdrehung oder 150 Abtastungen/Polpaar. Diese Abtastrate kann ausreichend sein, um die Magnetfeldinformationen rekonstruieren zu können. Wenn diese Abtastrate weiterhin unzureichend ist, kann sie beispielsweise durch Interpolation weiter erhöht werden.
Dies gestattet vereinfachte Entwicklungsoptionen und eine verbesserte Ausbildung in der Unterstützung. Insbesondere in Kurbelwellenanwendungen ist es möglich, dass nicht nur das normale Schaltsignal des Sensors (z.B. Pulse am Nulldurchgang des Magnetfelds), sondern auch die Formen des Magnetsignals erforderlich sind und zur Evaluierung verwendet werden.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen wird das extern empfangene Steuersignal an der Versorgungsspannung moduliert.
Sensoren haben manchmal spezielle Schnittstellen integriert, wie was als BE-SPI (Backend-serielle Protokollschnittstelle) bekannt ist, die verwendet werden können, um Daten an den Sensor (vom Empfänger zur Übertragungseinheit) durch Modulation der Versorgungsspannung (VDD) zu senden. In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit beispielsweise für eine dedizierte Verbindung (Anschlussstift) für die Datenübertragung vom Empfänger zur Übertragungseinheit, oder es werden die Anschlussstifte der Betriebsspannung (VDD und GND) verwendet, die sowieso bereitgestellt sind.
Das Steuersignal und daher auch das Stück von Triggerinformationen kann an der Sensorunteranordnung mittels dieser modulierten Versorgungsspannung empfangen werden, und daher kann das Senden eines Datenworts auf diese Weise ausgelöst werden. Das Stück von Triggerinformationen kann auch eine frische Synchronisation ermöglichen, wenn beispielsweise keine Synchronisation im asynchronen Übertragungsmodus der Übertragungseinheit stattfindet. Der Empfang des Stücks von Triggerinformationen versieht die Übertragungseinheit beispielsweise erneut mit einem Referenzzeitpunkt (d.h. Synchronisation).
In einigen Beispielen von Ausführungsformen wird das Datensignal mit Information über einen Messwert durch Modulation des Versorgungsstroms gesendet.
Ein weiterer Nachteil kann sein, dass in einer Lösung mit einer BE-SPI die internen Register anstelle des Pulsprotokolls ausgegeben werden. Für die Anwendung bedeutet das, dass entweder das Magnetfeld gelesen oder der Motor mit dem Sensor betrieben werden kann (klassisches Sensorsignal). Wiederum ist es nicht möglich, dass das Sensorsignal während des Leerlaufs gelesen wird (da der Motor auch im Leerlaufzustand betrieben werden kann, nur wenn das Sensorsignal verfügbar ist).
Um den Sensor nicht mit einer zusätzlichen Verbindung (Anschlussstift; im Englischen „pin“) zum Ausgeben des Datensignals ausstatten zu müssen, kann auch etwas verwendet werden, was als Stromschnittstelle bekannt ist. In diesem Fall kann die Sensorunteranordnung ihren Strombedarf (für den Versorgungsstrom) derart modulieren, dass er dem zu übertragenden Datensignal entspricht. Der Empfänger kann den Stromverbrauch messen und wird somit mit dem modulierten Signal versehen. In diesem Fall kann das System derart ausgebildet werden müssen, dass der Sensor seinen Strombedarf nicht ändert, so dass das modulierte Signal beispielsweise (einem hohen Pegel) einer Störung ausgesetzt wird.
Insbesondere im Fall von Produkten mit einem offenen Drain-Ausgang (z.B. Kurbelwellenanwendungen) ist eine Stromschnittstelle als zusätzliche Ausgangsquelle geeignet. Der Grund ist, dass in diesem Fall die Datenübertragung mittels der Modulation des Versorgungsstroms stattfinden kann, und ein zusätzlicher Anschlussstift nicht erforderlich ist.
Ferner ermöglicht dieselbe Anschlussstiftzuordnung für andere (einfachere) Sensoren, dass die Hardware-Schnittstelle beibehalten wird, so dass andere Sensoren ähnlich in das System erforderlichenfalls ohne diese Funktion eingebaut werden können. Der andere Anschluss (offener Drain) für das Sensorsignal kann durch die neue Funktionalität unverändert gelassen werden, und der frühere Sensorwert kann weiterhin sichtbar sein.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen achtet die Übertragungseinheit auf das Stück von Triggerinformationen nur ab dem Empfang eines Stücks von Beginninformationen im extern empfangenen Steuersignal und bemerkt es nicht ab dem Empfang eines Stücks von Endinformationen.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen detektiert die Übertragungseinheit das Stück von Triggerinformationen und sendet dann das Datensignal mit den Informationen über den gespeicherten Messwert nur ab dem Empfang eines Stücks von Beginninformationen im extern empfangenen Steuersignal und vor dem Empfang eines Stücks von Endinformationen.
Die Verwendung von Beginn- und Endinformationen ermöglicht einen Moduswechsel, z.B. zwischen dem Normalmodus und dem schnellen Auslesemodus. Somit können im Normalmodus die Datensignale an den externen Empfänger synchron oder asynchron mit einer ersten Datenrate gesendet werden. Wenn der Empfänger ein Steuersignal mit den Beginninformationen sendet, schaltet die Übertragungseinheit zum schnellen Auslesemodus und wartet, dass der Empfänger ein Stück von Triggerinformationen sendet. Wenn er dieses sendet, beginnt die Übertragungseinheit, das Datensignal zu senden, wobei beispielsweise die Bits des Letzteren als durch das intern generierte Taktsignal ausgelöst gesendet werden.
Der Moduswechsel kann bedeuten, dass es für das Stück von Triggerinformationen möglich ist, nur aus einem Puls bestehen zu können, das heißt, kein weiteres Bitmuster (Datenwort) enthalten zu müssen, wie es beispielsweise im Normalmodus erforderlich sein kann. Ansonsten wäre es nicht klar, ob ein Puls ein Stück von Triggerinformationen oder ein Bit eines klassischen Datenworts ist.
Dies ermöglicht einen Testmodus für den Kundendienst oder einen Entwicklungsmodus (für die Entwicklung von Anwendungen) (was als Ausbildung in der Unterstützung bekannt ist).
In einigen Beispielen von Ausführungsformen bestehen die Beginninformationen aus einem vordefinierten Datenwort.
In Abhängigkeit von der Struktur der Daten, die vom Empfänger an die Übertragungseinheit übertragen werden, kann die Struktur der Beginninformationen ähnlich sein. Wenn Datenwörter übertragen werden, kann das Stück von Triggerinformationen somit auch ein Datenwort mit einer besonders definierten Bitfolge aufweisen und ein Befehl sein.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen ist das Stück von Triggerinformationen ein Puls mit einer Triggerpulslänge.
Als Beispiel kann das Stück von Triggerinformationen selbst aus einem Datenwort bestehen oder definiert sein oder ansonsten nur aus einem Puls bestehen. Die Unterscheidung des Stücks von Triggerinformationen von anderen Datenwörtern oder Pulsen wird eindeutig ermöglicht, beispielsweise wenn ein Stück von Beginninformationen zuvor von der Übertragungseinheit empfangen wurde. In diesem Fall kann eine klare Aussage getroffen werden, dass beispielsweise nur Triggerpulse oder ein Stück von Endinformationen vom Empfänger von diesem Zeitpunkt kommen können. Diese beiden Signale können beispielsweise ein besonderes analoges Signalprofil haben oder Pulse mit unterschiedlicher Länge sein, so dass beide voneinander unterschieden werden können. Die Länge des Stücks von Triggerinformationen ist die Triggerpulslänge.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen bestehen die Endinformationen aus einem längeren Puls als die Triggerpulslänge.
Um das Stück von Triggerinformationen vom Stück von Endinformationen zu unterscheiden, ist eine bestimmte Option, dass die Länge des Stücks von Endinformationen gewählt wird, länger zu sein als jene des Stücks von Triggerinformationen. Wenn das Stück von Triggerinformationen gesendet wird, wird beispielsweise eine rasche Echtzeit-Übertragung gewünscht, und daher würde ein langer Triggerpuls unnötig Zeit vergeuden. Das Stück von Endinformationen veranlasst beispielsweise ein Zurückschalten in den normalen (langsamen) Übertragungsmodus, und in diesem Fall ist die Situation weniger zeitkritisch, was bedeutet, dass das Stück von Endinformationen auch länger sein kann.
Um zwischen den beiden unterscheiden zu können, kann die Länge des Stücks von Endinformationen gewählt werden, um beispielsweise wenigstens zweimal so lang zu sein wie jene des Stücks von Triggerinformationen. Als Beispiel kann das Stück von Endinformationen eine Länge von 192 µs haben oder aus dem Bereich 100 bis 300 µs oder aus dem Bereich von 150 bis 250 µs oder aus dem Bereich von 170 bis 210 µs oder ansonsten bis zu 10 ms lang sein. Als Beispiel kann das Stück von Triggerinformationen eine minimale Länge von 8 µs haben oder aus dem Bereich von 5 bis 10 µs oder aus dem Bereich von 20 µs sein. In einem solchen Fall, wenn der Triggerpuls an der modulierten Spannung beispielsweise eine Länge von 192 µs aufweist, kann der Sensor zurück zum Normalmodus (normalen seriellen Protokollschnittstellenmodus) oder zur langsamen Datenübertragung wechseln. Das Stück von Endinformationen kann auch eine Länge aufweisen, die länger ist als eine maximale oder durchschnittliche Periode zwischen zwei Stücken von Triggerinformationen.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen sendet der Empfänger das Stück von Beginninformationen oder ein anderes Bitmuster, wobei als Ergebnis davon der Sender zurück zum Normalmodus (normalen seriellen Protokollschnittstellenmodus) oder zur langsamen Datenübertragung wechselt.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen wird ein Sensorsignal auf einer Verbindung gesendet, und das Datensignal wird stattdessen auf der Verbindung ab dem Zeitpunkt des Sendens des Stücks von Beginninformationen gesendet.
Als Alternative zur Modulation der Versorgungsspannung oder des Stroms für die Datenübertragung ohne eine getrennte Verbindung für die Datenübertragung ist es möglich, dass ein hybrider Modus an einer bestehenden Verbindung implementiert wird, auf der das Sensorsignal gesendet wird. In diesem Fall kann das Datensignal ab dem Stück von Beginninformationen gesendet werden, beispielsweise bis das Stück von Endinformationen auftritt. In dieser Zeit zwischen den Beginn- und Endinformationen wird beispielsweise kein Sensorsignal gesendet. Ab dem Stück von Endinformationen kann der Normalmodus (z.B. an der offenen Drain-Verbindung) mit dem Senden des Sensorsignals auf der Basis des Ausgangsprotokolls des Sensors (z.B. des Pulses am Nulldurchgang des Magnetfelds) wiederaufgenommen werden.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen wird ein Sensorsignal auf einer Verbindung gesendet und das Datensignal wird auf das Sensorsignal ab dem Zeitpunkt des Sendens des Stücks von Beginninformationen moduliert.
Alternativ dazu kann auch ein hybrider Modus auf derselben Verbindung implementiert werden, da das Datensignal auf das Sensorsignal moduliert wird. Als Ergebnis können beide Signale gleichzeitig übertragen werden.
In einigen Beispielen von Ausführungsform wird das Datensignal auf einer Verbindung ausgegeben, die nicht für die Versorgungsspannung oder ein Sensorsignal verwendet wird.
Alternativ dazu kann die Datenübertragung auch über eine zusätzliche Verbindung (z.B. Anschlussstift) vorgenommen werden. Als Ergebnis können sowohl das Sensorsignal (z.B. Ausgangsschalten des Sensors) als auch die Informationen über den Messwert ausgelesen werden. Als Beispiel können auf diese Weise mögliche nachteilige Effekte als Ergebnis der Modulation und des Aufwands für Schaltungen zur Modulation und Demodulation vermieden werden.
Der Messwert kann in der Speichereinheit in Registern gespeichert werden. In diesem Fall kann ein Messwert einem Register zugeordnet werden. Im einfachsten Fall existiert ein Register und ein Messwert kann darin gespeichert werden.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen wird der Messwert in wenigstens zwei Registern gespeichert, und vor dem Stück von Beginninformationen wird ein Stück von Registerinformationen empfangen, das ein Register bestimmt, dessen Inhalt an den Empfänger als Informationen über den Messwert gesendet wird.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen können auch verschiedene Stücke von Beginninformationen definiert werden, welche die verschiedenen Register bestimmen, deren Inhalt an den Empfänger als Informationen über den Messwert gesendet wird.
In Abhängigkeit von dem Ausmaß der Messwertdaten oder anderen technischen Umständen kann ein (Puffer-) Speichern in einem oder mehreren Registern vorgenommen werden. Diese Register können auch interne Zustände des Sensors beschreiben. Wenn beispielsweise ein interner Testmodus aktiviert wird, können diese Register gelesen werden. Die beschriebenen Verfahren können verwendet werden, um die Register zu lesen. In diesem Fall können die Daten in modulierter Form beispielsweise durch den digitalen Sensorausgang ausgegeben werden.
Wenn mehrere Register eingerichtet sind, ist es möglich, dass beispielsweise ein Stück von Registerinformationen vom Empfänger an die Übertragungseinheit gesendet wird, die bestimmt, welcher Registerinhalt an den Empfänger in nachfolgenden Übertragungen gesendet wird.
Somit ist es möglich, dass, vor dem Senden des Stücks von Beginninformationen, ein Stück von Registerinformationen gesendet wird, das bestimmt, welcher Registerinhalt für die nachfolgenden Stücke von Triggerinformationen gesendet wird.
Als Beispiel ist es möglich, dass beispielsweise ein Unteranordnungs-spezifischer Auslesemodus definiert wird, um die internen Geschwindigkeits- und Richtungsregister im schnellen Auslesemodus zu lesen. Zuerst kann ein Lesebefehl (Stück von Registerinformationen) gesendet werden, der festlegt, welches digitale Register gelesen werden soll. Ein zweiter (z.B. serieller Protokollschnittstellen-) Befehl kann dann verwendet werden, um den schnellen Auslesemodus (Stück von Beginninformationen) zu aktivieren. Sobald der Modus aktiviert wurde, kann die Übertragungseinheit des Sensors das Register liefern, das im letzten Stück von SPI-Registerinformationen für jeden Trigger (Stück von Triggerinformationen) gewünscht wird. Dann bestünde keine Notwendigkeit mehr für einen getrennten Befehl für das Stück von Registerinformation für jeden Trigger.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen wird der Messwert in wenigstens zwei Registern gespeichert und der Inhalt der Register wird an den Empfänger in einer definierten Reihenfolge (z.B. abwechselnd) als Informationen über den Messwert gesendet.
Wenn mehrere Register eingerichtet sind, und wenn alle gelesen werden sollen, kann ein alternierender Modus verwendet werden. Die Registerinhalte können geordnet gesendet werden. Als Beispiel ein Register pro Stück von Triggerinformationen. Sobald alle gesendet wurden, beginnt der Prozess erneut am ersten Register. Als Beispiel ist es somit möglich, dass verschiedene oder alle Abschnitte der Informationen über den Messwert übertragen werden, so dass der Empfänger die vollständigen Informationen über den Messwert empfängt oder erzeugen kann.
Wenn genau zwei Register eingerichtet sind, ist es beispielsweise für das niedrigstwertige Bit eines gesendeten Datenwerts möglich zu beschreiben, welches der beiden Register in diesem Sendefall übertragen wurde.
1C zeigt eine Sensorunteranordnung 10 mit einem Taktsignalgenerator 15 und einer Übertragungseinheit 14, die mit einem externen Empfänger 16 kommuniziert. Auf der Basis von Steuersignalen 17 vom externen Empfänger, welche die Übertragungseinheit 14 erreichen, lenkt die Übertragungseinheit Datensignale zum externen Empfänger mit einer ersten Datenrate 18a. Wenn auf der Basis von Steuersignalen eine zweite Datenrate 18b verwendet wird, schreibt der Taktgenerator 15 in diesem Fall einen internen Takt vor. Dies erfolgt beispielsweise mit einer relativ hohen Geschwindigkeit (veranschaulicht durch kürzere Striche).
Einige Beispiele von Ausführungsformen betreffen eine Sensorunteranordnung mit den Merkmalen eines Taktsignalgenerators zur Erzeugung eines internen Taktsignals und einer Übertragungseinheit zum Senden eines Datensignals mit einer ersten Datenrate. Die erste Datenrate ist kleiner oder gleich einer Datenrate oder Frequenz eines extern empfangenen Steuersignals. Die Übertragungseinheit sendet ein Datensignal mit einer zweiten Datenrate, die von einer Taktfrequenz des internen Taktsignals abhängig ist, nach dem Empfang eines Stücks von Triggerinformationen im extern empfangenen Steuersignal. Die zweite Datenrate ist höher als die Datenrate oder die Frequenz des extern empfangenen Steuersignals.
Als Beispiel bezeichnet ein Taktsignalgenerator ein Modul/ eine Einheit, das/die ein Taktsignal generiert. Als Beispiel kann dies durch einen Oszillator, eine Pierce-Schaltung, einen Phasenregelkreis usw. ausgeführt werden.
Im Gegensatz zum Fall der Taktgewinnung wird der Takt in diesem Fall intern generiert. Der Takt kann so asynchron in Bezug auf einen Takt eines externen Chips sein.
Die erste Datenrate kann die Rate eines ersten Übertragungsmodus sein. Dieser Modus kann dadurch gekennzeichnet sein, dass beispielsweise eine synchrone Übertragung stattfindet, d.h. die Übertragungseinheit passt sich selbst an einen Takt oder, mittels Taktgewinnung, an die Geschwindigkeit des Empfängers an.
Die zweite Datenrate kann die Rate eines speziellen Übertragungsmodus sein. In diesem Modus kann eine asynchrone Übertragung stattfinden, d.h. die Übertragungseinheit sendet ungeachtet eines Takts am Empfängerende. Im vorliegenden Fall wird der Takt für die zweite Datenrate intern von der Sensorunteranordnung erzeugt.
Auf der Basis eines Stücks von Triggerinformationen wird das nachfolgende Datensignal mit der zweiten Datenrate (schneller Auslesemodus) gesendet. Als Beispiel kann die Übertragungseinheit von der seriellen Protokollübertragung (z.B. auf der Basis eines Standard-Protokolls, wie beispielsweise des SPI-Protokolls) mit der ersten Datenrate zu einer schnelleren Übertragung mit der zweiten Datenrate nach dem Empfang des Stücks von Triggerinformationen wechseln (28) .
Das Steuersignal wird vom Empfänger an die Übertragungseinheit gesendet. Das Steuersignal kann einzelne Befehle enthalten, beispielsweise um den Sensor um eine Messung oder um die Übertragung eines Datensignals zu ersuchen. Alternativ dazu veranlasst ein Stück von Triggerinformationen die Sensorunteranordnung, Daten mit der zweiten Rate zu senden.
Das Datensignal kann Informationen über Messwerte enthalten.
Auf diese Weise ist es somit möglich, beispielsweise einen Testmodus zu liefern. Das bedeutet, dass, während des Sensorbetriebs mit dem ersten Übertragungsmodus, die Sensorunteranordnung (mittels der Steuersignale) nur so adressiert werden kann, dass die erste Datenrate zum Senden verwendet wird. Wenn dieses Stück von Triggerinformationen verwendet wird, um die schnellere Übertragung mit der zweiten Rate zu initiieren, kann ein detaillierteres Messwertprofil (mit mehr Messwerten pro Zeiteinheit) von der Sensorunteranordnung gesendet werden.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen ist die erste Datenrate (ähnlich) von einer Taktfrequenz des internen Taktsignals abhängig.
Die erste Datenübertragungsrate kann auch von einem Takt eines intern generierten Taktsignals abhängig sein. Das bedeutet, dass es nicht möglich ist, zwischen einer synchronen und asynchronen Übertragung zu wechseln, stattdessen jedoch nur die Geschwindigkeit/Frequenz zu ändern. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein einzelner interner Taktgenerator vorgesehen werden, der beispielsweise mehr als eine Frequenz unter Verwendung eines Frequenzteilers ausgeben kann. Der Takt kann dann geändert werden, da der Frequenzteiler beispielsweise umgeschaltet oder gewechselt wird.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen ist die erste Datenrate von einem externen Taktsignal abhängig.
Ein getrenntes Signal kann der Übertragungseinheit zugeführt werden, wobei das Signal den Takt beschreibt und die Übertragungseinheit steuert, wenn die Bits gesendet werden. Im Normalmodus (oder seriellen Modus einer Anwendung) kann eine synchrone (vom externen Takt synchronisierte) Übertragung stattfinden. Um einen Testmodus durchzuführen, kann der Sensor mit einer Möglichkeit zur schnellen Datenübertragung versehen werden.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen ist die erste Datenrate vom empfangenen Steuersignal abhängig.
Als Beispiel kann ein Taktsignal von den Steuersignalen abgeleitet werden. Dieses Taktsignal kann auf das Steuersignal moduliert werden oder beispielsweise mittels Taktgewinnung erhalten werden. Dies ermöglich es zu vermeiden, dass ein externes Taktsignal auf einer getrennten Leitung für eine synchrone Datenübertragung gehalten wird, spezifisch aus Kosten- und Miniaturisierungsgründen.
Als Beispiel zeigt 1D ein Flussdiagramm für ein Verfahren, bei dem die Messvariable mit dem Sensorelement 50 abgefühlt wird, wobei die Messvariable gespeichert wird 51, gesendet wird 52 und von einem externen Empfänger empfangen wird 53.
Mit anderen Worten, einige Beispiele von Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zur Datenübertragung von einer Sensorunteranordnung, umfassend ein Speichern 51 eines Messwerts für eine Messvariable, die von der Sensorunteranordnung (in einer Speichereinheit) gemessen wird, und ein Senden 52 (von einer Übertragungseinheit) eines Datensignals mit Informationen über den gespeicherten Messwert an einen externen Empfänger mit einer Datenrate, die von einer Taktfrequenz eines Taktsignals abhängig ist, das von der Sensorunteranordnung erzeugt wird. Das Datensignal mit den Informationen über den gespeicherten Messwert wird asynchron in Bezug auf einen Takt oder eine Frequenz des Steuersignals auf der Basis eines Stücks von Triggerinformationen in einem extern empfangenen Steuersignal gesendet.
Das Verfahren kann zusätzlich oder optional auch einen oder mehrere Schritte oder Details aufweisen, die einem oder mehreren vorstehend angeführten Aspekten entsprechen.
2 zeigt ein elektrisches Signalprofil, in dem sich Steuersignale 26, 27, 28 vom externen Empfänger 16 über eine modulierte Versorgungsspannung 21 (VDD) zur Übertragungseinheit 14 bewegen. Um Datensignale an den Empfänger zu übertragen, moduliert die Übertragungseinheit den Versorgungsstrom 22, dessen Pegel vom Empfänger zurückgemessen werden kann. Eine Verbindung (z.B. offener Drain) zur Übertragung des Sensorsignals kann ein Signal gemäß dem Profil 23 übertragen, das veranlasst, dass ein Puls 25 an einem Nulldurchgang des Magnetfelds 24 gesendet wird. Die Versorgungsspannung wird verwendet, um spezifische Sensorsignale zu senden, wie hier gezeigt einen Lesebefehl 26 mit einem Stück von Registerinformationen und einen nachfolgenden schnellen Auslesebefehl 27 mit einem Stück von Beginninformationen, so dass es eine Bestimmung gibt, dass nachfolgende Steuersignale Stücke von Triggerinformationen 28 sind. Ansprechend auf jedes Stück von Triggerinformationen sendet die Übertragungseinheit Datensignale 29 mit Informationen über den Messwert an den Empfänger unter Verwendung des modulierten Versorgungsstroms. In jedem der Triggerzeitpunkte 30 von der Versorgungsspannung 21 ist es somit möglich, dass der jeweilige Messwert der Magnetfeldstärke 24 (und/oder möglicherweise Richtung) während des schnellen Auslesens 31 übertragen wird. Die große Anzahl von Messwerten kann verwendet werden, um beispielsweise das Signalprofil des Magnetfelds zu rekonstruieren.
Die Figur zeigt ein vorgeschlagenes Signalprofil, in dem die Bits der Steuersignale beispielsweise wenigstens 32 µs lang sind, und das Steuersignal selbst ist daher 448 µs, während die Bits der Triggerpulse wenigstens 8 µs lang sind und jeder Befehl (abgesehen von Triggerinformationen und Endinformationen) 14 Bits nützlicher Daten enthält.
3 zeigt einen Zyklus eines schnellen Auslesemodus, der Beginn- und Endinformationen umfasst. Die beiden Datenkanäle werden wiederum mittels Spannungs- und Strommodulation gebildet. Nach einem Lesebefehl 26, in dem das zu lesende Register angezeigt wird, wird ein nachfolgender schneller Auslesebefehl 27 verwendet, um zum schnellen Auslesemodus 31 zu wechseln, und Triggerpulse 28 oder ein Stück von Endinformationen 32 werden/wird erwartet. Die Figur zeigt das Senden eines Datensignals mit Informationen über zwei Messwerte im schnellen Auslesemodus. Der Puls für ein Stück von Endinformationen kann beispielsweise 192 µs sein.
Das Signal 21 ist als Modulation der Betriebsspannung in dem Beispiel gezeigt, es wäre jedoch auch möglich, eine zusätzliche Datenleitung vom Empfänger zum Sender zu verwenden. Das Signal 22 ist als Modulation des Betriebsstroms in dem Beispiel gezeigt, es wäre jedoch auch möglich, eine zusätzliche Datenleitung vom Sender zum Empfänger zu verwenden.
4 zeigt ein detailliertes Signalprofil für zwei Stücke von Triggerinformationen 28 mit zugeordneten Datensignalen 29, die erneut auf den beiden Kanälen 21 und 22 gesendet werden. Als Beispiel wird die Profilform des Stücks von Triggerinformationen durch die Pufferkapazität der Versorgungsspannung für die Sensorunteranordnung abgerundet. Die flachen Flanken sind ersichtlich. Es gibt einen höheren Schwellenwert 41 und einen niedrigeren Schwellenwert 42 für eine Hysterese. Wenn der untere Schwellenwert 42 unterschritten wird, kann die Datenübertragung 44 ausgelöst werden 43.
In einigen Beispielen von Ausführungsformen ist es auch möglich, die Hysterese wegzulassen. Die Datenübertragung kann auch an der Anstiegkante ausgelöst werden.
Die folgende Codierung der Datensignale 29 kann beispielsweise verwendet werden. Ein Start-Bit (z.B. immer 0) wird zum Synchronisieren der Datenübertragung verwendet. Daten-Bits sind D14 bis D0, wobei das höchstwertige Bit (MSB) zuerst gesendet wird, und das niedrigstwertige Bit (LSB) am Ende gesendet wird. Wenn die Geschwindigkeits- und Richtungsregister im alternierenden Modus gelesen wurden, kann das LSB anzeigen, welcher der beiden Registerinhalte gesendet wurde. Ein Paritäts-Bit mit gerader Parität über die 14 Daten-Bits ist eingeschlossen. Ein Stopp-Bit (z.B. immer 1) beendet die Datenübertragung. Die Codierung der Bits selbst kann unter Verwendung von Liniencodes ausgeführt werden. Als Beispiel kann der Manchester-Code verwendet werden, der beispielsweise die Taktgewinnung vereinfachen kann.
Für die Zeitsteuerung kann ein minimales Intervall beispielsweise zwischen den Stücken von Triggerinformationen implementiert werden. Die untere Schwelle 42 kann beispielsweise signifikant vom Signal 28 unterschritten werden, und die obere Schwelle 41 überschritten werden, so dass die Trigger 43 zuverlässig identifiziert werden können. Da für die Strommodulation die Rundung durch den Kondensator in einem viel geringeren Ausmaß auftritt, können beispielsweise die Bits auf diesem Kanal in schnellerer Folge folgen. Dafür ist es möglich, eine 0,5 µs Bitlänge (oder beispielsweise aus einem Bereich zwischen 0,1 µs und 10 µs) oder eine Taktfrequenz vorzuschlagen, die zu einer 8,5 µs Länge für das gesamte Datensignal mit 14 Bits pro Wort führt.
Eine Synchronisation zwischen der Übertragungseinheit und dem Empfänger findet beispielsweise nur im Zeitpunkt der Abfallkante (oder Anstiegkante) des Stücks von Triggerinformationen 28 statt. Die Übertragungseinheit kann dann bei ihrer Taktfrequenz senden, während der Empfänger alleine ist, wenn das Datensignal korrekt empfangen wird. Sollte der Empfänger selbst auch einen dedizierten internen Taktsender verwenden, kann sich die Frequenz beispielsweise wie folgt unterscheiden: eine Abweichung im Takt von 50 %, wenn das Stopp-Bit erreicht wird, kann zulässig sein. Dies ermöglicht beispielsweise eine Taktfrequenzdifferenz von 50 %/16 = 3,125 %. 16 ist beispielsweise die Anzahl von Bits das Stopp-Bit. Die Formel gilt entsprechend für andere Wortlängen. Daher kann der Sensor beispielsweise mittels finiter Elemente abgestimmt werden, während der Empfänger einen Kristalloszillator verwendet, ohne dass die Abweichung zu groß wird.
Das oben beschriebene Konzept und die verschiedenen beschriebenen Aspekte für die verschiedenen Beispiele von Ausführungsformen können auch allgemein in einen Sender zum Übertragen von Daten integriert werden. Mit anderen Worten, einige Beispiele von Ausführungsformen betreffen einen Sender/Empfänger mit einer Speichereinheit zum Speichern eines Datenwerts für den Sender/Empfänger oder eines Datenwerts, der von einer anderen Unteranordnung geliefert wird, und mit einer Übertragungseinheit zum Senden eines Datensignals mit Informationen über den Datenwert an einen externen Empfänger mit einer Datenrate, die von einer Taktfrequenz eines Taktsignals abhängig ist, das vom Sender/ Empfänger erzeugt wird. Die Übertragungseinheit sendet das Datensignal mit den Informationen über den Datenwert auf der Basis eines Stücks von Triggerinformationen in einem extern empfangenen Steuersignal.
Der Sender/Empfänger kann gegebenenfalls ein oder mehrere zusätzliche Merkmale aufweisen, die in Verbindung mit dem oben angeführten Konzept oder einer oder mehrerer der oben angeführten Beispiele von Ausführungsformen beschrieben wurden.
5 zeigt ein Blockbild einer Sensorvorrichtung 500 gemäß einer Ausführungsform. Die Sensorvorrichtung 500 umfasst eine Speicherschaltung 13, die mit einer Übertragungsschaltung 14 (z.B. Sender oder Sender/Empfänger) verbunden oder gekoppelt ist. Die Speicherschaltung 13 ist ausgelegt, Sensordatenwerte der Sensorvorrichtung 500 zu speichern. Jeder Sensordatenwert repräsentiert einen Messwert einer oszillierenden Größe (z.B. Magnetfeld). Die Übertragungsschaltung 14 ist ausgelegt, ein erstes Datensignal an einen externen Empfänger 16 in einem ersten Zustand eines Auslesemodus der Sensorvorrichtung 500 zu senden, wenn eine Oszillationsperiode der oszillierenden Größe länger ist als eine Periodenschwelle. Das erste Datensignal enthält wenigstens Informationen über einen aktuellen Sensordatenwert, welcher einen Messwert der oszillierenden Größe repräsentiert, der zwischen einem letztvorhergehenden gemessenen lokalen maximalen Wert der oszillierenden Größe und einem nächstfolgenden lokalen minimalen Wert der oszillierenden Größe gemessen wird. Ferner ist die Übertragungsschaltung 14 ausgelegt, ein zweites Datensignal an den externen Empfänger in einem zweiten Zustand des Auslesemodus zu senden, wenn die Oszillationsperiode der oszillierenden Größe kürzer ist als die Periodenschwelle. Das zweite Datensignal enthält Informationen über wenigstens einen von einem ersten lokalen Sensordaten-Extremwert (entsprechend einem ersten gemessenen Extremwert der oszillierenden Größe) und einem folgenden zweiten lokalen Sensordaten-Extremwert (entsprechend einem folgenden zweiten gemessenen Extremwert der oszillierenden Größe).
Wenn die Oszillationsfrequenz der oszillierenden Größe zunimmt, kann die Zeit zum Übertragen von Informationen über eine große Anzahl von Sensordatenwerten nicht ausreichend sein. Durch die Reduktion der Anzahl übertragener Sensorwerte auf maximale und/oder minimale Werte, wenn die Oszillationsfrequenz der oszillierenden Größe zu hoch wird, können ausreichende Informationen der Wellenform der oszillierenden Größe geliefert werden, um einige zusätzliche Informationen (z.B. Zuverlässigkeitsinformationen oder Fehlerinformationen) auf der Empfängerseite zu erfassen.
Das erste Datensignal kann einen oder mehrere Sensordatenwerte enthalten, welche Messwerte der oszillierenden Größe repräsentieren, die zwischen einem lastvorhergehenden lokalen maximalen Sensordatenwert der oszillierenden Größe und einem nächstfolgenden lokalen minimalen Sensordatenwert der oszillierenden Größe gemessen werden. Beispielsweise kann der externe Empfänger 16 Triggerpulse übertragen und die Sensorvorrichtung kann einen aktuellen oder letzten Sensordatenwert, der einen aktuell oder letztgemessenen Wert der oszillierenden Größe repräsentiert, mit dem ersten Datensignal durch die Übertragungsschaltung 14 ansprechend auf jeden Triggerpuls ausgeben. In Abhängigkeit von der Frequenz der empfangenen Triggerpulse und der Frequenz der oszillierenden Größe können ein oder mehrere Sensordatenwerte nach einem lokalen maximalen Sensordatenwert und vor einem folgenden lokalen minimalen Sensordatenwert ausgegeben werden.
Beispielsweise kann das zweite Datensignal Informationen über wenigstens einen von einem ersten lokalen Sensordaten-Extremwert (entsprechend einem ersten gemessenen Extremwert der oszillierenden Größe) und einem folgenden zweiten lokalen Sensordaten-Extremwert (entsprechend einem folgenden zweiten gemessenen Extremwert der oszillierenden Größe) enthalten, ohne Informationen über irgendeinen anderen Sensordatenwert entsprechend einem Messwert der oszillierenden Größe zu enthalten, der zwischen dem ersten lokalen Sensordaten-Extremwert und dem zweiten lokalen Sensordaten-Extremwert gemessen wird. Das zweite Datensignal kann nur Extremwerte enthalten. Beispielsweise kann die Übertragungsschaltung 14 im zweiten Zustand des Auslesemodus nur Extremwerte der oszillierenden Größe übertragen. Das zweite Datensignal kann Information über maximale Sensordatenwerte und/oder minimale Sensordatenwerte enthalten. Beispielsweise entspricht der erste lokale Sensordaten-Extremwert einem letztgemessenen lokalen maximalen Wert der oszillierenden Größe, und der zweite lokale Sensordaten-Extremwert entspricht einem letztgemessenen lokalen minimalen Wert der oszillierenden Größe. Beispielsweise kann die Übertragungsschaltung 14 das zweite Datensignal ausgeben, das nur maximale Sensordatenwerte oder maximale Sensordatenwerte und minimale Sensordatenwerte enthält. Beispielsweise kann die Übertragungsschaltung 14 Daten mit derselben oder im Wesentlichen derselben Datenrate im ersten und zweiten Zustand des Auslesemodus übertragen. Beispielsweise ist eine Anzahl von Sensordatenwerten, die pro Zeiteinheit im ersten Zustand des Auslesemodus übertragen werden, gleich einer Anzahl von Sensordatenwerten, die pro Zeiteinheit im zweiten Zustand des Auslesemodus übertragen werden (oder unterscheidet sich davon um weniger als 20 % oder weniger als 10 %). Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 500 Triggerpulse mit derselben Frequenz im ersten Zustand und im zweiten Zustand des Auslesemodus vom externen Empfänger 16 empfangen.
Die Speicherschaltung 13 kann mehrere Speicherzellen umfassen. Die mehreren Speicherzellen können mehreren Registern zum Speicher von Sensordatenwerten oder anderen Daten (z.B. Statusinformationen oder Temperatur) zugeordnet werden. Beispielsweise kann die Speicherschaltung 13 ein Messregister, das ausgelegt ist, den aktuellen Sensordatenwert zu speichern, ein Maximum-Register, das ausgelegt ist, den letztgemessenen lokalen maximalen Wert zu speichern, und ein Minimum-Register, das ausgelegt ist, den letztgemessenen lokalen minimalen Wert zu speichern, umfassen. Beispielsweise kann das Messregister aktualisiert werden, jedes Mal wenn ein neuer Wert der oszillierenden Größe gemessen wird. Ferner kann die Speicherschaltung 13 ein oder mehrere Register zum Speichern eines Offset der Sensordatenwerte, einer aktuellen Temperatur, einer Referenztemperatur, eines Status der Sensorvorrichtung und von in einem Nurlesespeicher der Sensorvorrichtung 500 gespeicherten Daten umfassen.
Die Sensorvorrichtung 500 kann den Auslesemodus nach dem Rücksetzen, nach dem Hochfahren oder aus einem Normalbetriebsmodus nach dem Empfang eines Lesebefehls ändern (z.B. 2 und 3). Im Auslesemodus kann die Sensorvorrichtung Sensordatenwerte oder andere Information (z.B. Statusinformationen oder Temperatur) ausgeben. Ein Lesebefehl, der vom externen Empfänger 16 empfangen wird, kann anzeigen, dass ein oder mehrere Register der Speicherschaltung ausgelesen und zum externen Empfänger 16 übertragen werden. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 500 (im ersten Zustand oder im zweiten Zustand) den Auslesemodus nach dem Empfang eines Sensordatenwert-Lesebefehls ändern, der das Messregister der Speicherschaltung anzeigt. Beispielsweise kann die Übertragungsschaltung 14 (oder eine Empfängerschaltung der Sensorvorrichtung) ausgelegt sein, den Sensordatenwert-Lesebefehl vom externen Empfänger zu empfangen, und kann die Übertragung wenigstens eines von dem ersten Datensignal (z.B. wenn die Oszillationsperiode der oszillierenden Größe länger ist als eine Periodenschwelle) und dem zweiten Datensignal (z.B. wenn die Oszillationsperiode der oszillierenden Größe kürzer ist als die Periodenschwelle) ansprechend auf den Empfang des Sensordatenwert-Lesebefehls starten.
Zusätzlich kann die Übertragungsschaltung 14 ausgelegt sein, einen schnellen Auslesebefehl vom externen Empfänger zu empfangen (z.B. 2 und 3) und kann die Übertragung wenigstens eines von dem ersten Datensignal und dem zweiten Datensignal nach dem Empfang des schnellen Lesebefehls starten.
Beispielsweise kann die Übertragungsschaltung 14 ausgelegt sein, die Triggerpulse vom externen Empfänger 16 z.B. im ersten Zustand und/oder zweiten Zustand des Auslesemodus zu empfangen, und kann Informationen, die in wenigstens einem angeforderten Register gespeichert sind, nach einem Triggerpuls senden. Die Informationen, die im angeforderten Register gespeichert sind, können Informationen über den aktuellen Sensordatenwert (z.B. rohe Sensordatenwert oder gefilterte Sensordatenwerte) sein. Es ist klar, dass solche aktuellen Sensordatenwerte Geschwindigkeitskanalinformationen oder Richtungskanalinformationen gleichermaßen umfassen können.
Alternativ dazu oder zusätzlich können die im Register gespeicherten Informationen wenigstens eines von dem letzten lokalen maximalen Sensordatenwert, dem letzten lokalen minimalen Sensordatenwert, eines Offset der Sensordatenwerte sein, in Abhängigkeit von Umständen kann der Offset von einem Mittelwert oder einigen Sensordatenwerten (z.B. mittlerer Sensordatenwert) abgeleitet werden. Weitere nichteinschränkende Beispiele der im Register gespeicherten Informationen sind eine aktuelle Temperatur, eine Referenztemperatur (z.B. gemessen zu einer vorherigen Zeit oder in einem spezifischen Zustand), ein Status der Sensorvorrichtung und Daten, die in einem Nurlesespeicher (z.B. EEPROM oder Laserschmelz-ROM) der Sensorvorrichtung gespeichert sind.
Beispielsweise kann die Übertragungsschaltung 14 das zweite Datensignal, das den letzten Extremwert enthält (z.B. entweder Maximum oder Minimum), nach jedem Triggerpuls senden, der im zweiten Zustand des Auslesemodus empfangen wird (z.B. 6).
Beispielsweise kann das angeforderte Register der Speicherschaltung 13 durch Adresseninformationen identifiziert werden, die vom externen Empfänger 16 empfangen werden. Beispielsweise können die Adresseninformationen ein Teil eines Lesebefehls, eines Auslesebefehls, eines schnellen Auslesebefehls sein. Beispielsweise kann der Sensordatenwert-Lesebefehl ein Register anzeigen, das einen Sensordatenwert, den letzten lokalen maximalen Sensordatenwert und/oder den letzten lokalen minimalen Sensordatenwert speichert. Beispielsweise können die Adresseninformationen nur ein Register oder mehr als ein Register anzeigen (z.B. um alternierend ausgegeben zu werden). Beispielsweise können der Lesebefehl, der Auslesebefehl, der schnelle Auslesebefehl eine Bitsequenz sein, die Adresseninformationen (eines oder mehrerer Register) anzeigt, und/oder anzeigt, ob ein schneller Auslesemodus zum Senden der Informationen eingegeben werden sollte, die in einem oder mehreren angeforderten Registern gespeichert sind (z.B. und gegebenenfalls anzeigen, mit welcher Geschwindigkeit die Informationen gesendet werden sollten). Die Übertragungsschaltung 14 kann wiederholt Informationen senden, die in dem einen oder mehreren angeforderten Registern gespeichert sind, bis Endinformationen (z.B. Puls mit vordefinierter Länge, beispielsweise länger als Triggerpulse) vom externen Empfänger 16 empfangen werden.
Beispielsweise kann ein letztgemessener lokaler Extremwert wiederholt übertragen werden, bis ein weiterer lokaler Extremwert gemessen wird.
Es ist klar, dass im zweiten Zustand des Auslesemodus die Übertragungsschaltung ausgelegt ist, den ersten lokalen Sensordaten-Extremwert ansprechend auf einen ersten oder einen zweiten Triggerpuls auszugeben.
Ansprechend auf den ersten Triggerpuls kann die Übertragungsschaltung ausgelegt sein, den ersten lokalen Sensordaten-Extremwert entsprechend einem letztgemessenen lokalen Extremwert der oszillierenden Größe zu senden. Ansprechend auf den zweiten Triggerpuls kann die Übertragungsschaltung ausgelegt sein, den ersten lokalen Sensordaten-Extremwert erneut zu übertragen, vorausgesetzt dass kein neuerer lokaler Extremwert der oszillierenden Größe seit dem ersten Triggerpuls gemessen wurde.
Die Periodenschwelle kann ein vordefinierter Wert sein, der eine Länge einer Periode anzeigt, in der die Sensorvorrichtung 500 vom ersten Zustand zum zweiten Zustand des Auslesemodus schalten kann. Alternativ dazu kann eine Frequenzschwelle verwendet werden, die eine Frequenz anzeigt, bei der die Sensorvorrichtung vom ersten Zustand zum zweiten Zustand des Auslesemodus schalten kann. Die Periodenschwelle kann niedriger sein als das 10-fache (oder niedriger als das 5-fache) einer Zeit zwischen direkt aufeinanderfolgenden Triggerpulsen, die im ersten Zustand (oder im zweiten Zustand) des Auslesemodus empfangen werden, und/oder kann größer sein als das 2-fache (oder größer als das 4-fache) einer Zeit zwischen direkt aufeinanderfolgenden Triggerpulsen, die im ersten Zustand (oder im zweiten Zustand) des Auslesemodus empfangen werden. Beispielsweise kann die Periodenschwelle kleiner sein als 80 µs (oder kleiner als 50 µs) und/oder größer als 10 µs (oder größer als 20 µs).
Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 500 eine Steuerschaltung umfassen, die ausgelegt ist, eine aktuelle Oszillationsperiode (oder aktuelle Oszillationsfrequenz) der oszillierenden Größe zu bestimmen. Ferner kann die Steuerschaltung ausgelegt sein, die Sensorvorrichtung vom ersten Zustand des Auslesemodus zum zweiten Zustand des Auslesemodus zu schalten, wenn die aktuelle Oszillationsperiode unter die Periodenschwelle fällt oder sinkt (oder die aktuelle Oszillationsperiode über die Frequenzschwelle steigt).
Beispielsweise ist die Übertragungsschaltung ausgelegt, ein Sensorsignal in einem Normalbetriebsmodus der Sensorvorrichtung zu senden. Das Sensorsignal kann einen Puls für jede Periode der oszillierenden Größe umfassen (z.B. Profil 23 in 2). Beispielsweise kann das Sensorsignal einen (z.B. eine Anstieg- oder Abfallkante eines) Puls/es an jedem Nulldurchgang, bei jedem lokalen Maximum oder jedem lokalen Minimum der oszillierenden Größe, umfassen.
Die Sensorvorrichtung 500 kann eine oder mehrere Sensorschaltungen umfassen, um die oszillierende Größe zu messen. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 500 einen Geschwindigkeitskanalsensor und einen Richtungskanalsensor umfassen, die an verschiedenen Positionen in der Nähe eines sich drehenden Elements (z.B. eines Zahnrads) angeordnet sind, das die oszillierende Größe verursacht. Beispielsweise kann die oszillierende Größe ein Magnetfeld sein, das vom sich drehenden Element verursacht wird, und die Sensorvorrichtung 500 kann wenigstens einen Magnetfeldsensor umfassen, der ausgelegt ist, die Messwerte der oszillierenden Größe durch Messen des Magnetfelds zu generieren.
Die Speicherschaltung 13, die Übertragungsschaltung 14 und/oder andere optionale Einheiten (z.B. Steuerschaltung) können unabhängig voneinander implementiert werden oder können wenigstens teilweise gemeinsam (z.B. auf demselben Halbleiter-Chip) ausgeführt werden. Beispielsweise können die Speicherschaltung 13 und die Übertragungsschaltung 14 auf demselben Halbleiter-Chip der Sensorvorrichtung 500 implementiert werden.
Der externe Empfänger 16 (oder Sender/Empfänger) kann eine Vorrichtung extern von der Sensorvorrichtung 500 und mit der Sensorvorrichtung 500 (durch eine verdrahtete Verbindung oder drahtlos) verbunden sein. Der externe Empfänger 16 kann eine elektronische Steuereinheit ECU (z.B. ein Bordcomputer eines Fahrzeugs) oder eine Übertragungssteuereinheit TCU oder eine Mikrosteuereinheit oder ein Computer sein. Beispielsweise kann der externe Empfänger 16 mit der Sensorvorrichtung 500 durch eine Drahtverbindung verbunden sein und kann eine Versorgungsspannung und/oder einen Versorgungsstrom an die Sensorvorrichtung 500 liefern. Beispielsweise kann der externe Empfänger 16 Steuersignale an die Sensorvorrichtung 500 durch Modulieren der Versorgungsspannung der Sensorvorrichtung 500 liefern, und/oder die Übertragungsschaltung 14 der Sensorvorrichtung 500 kann das Sensorsignal und/oder die Datensignale durch Modulieren des Versorgungsstroms der Sensorvorrichtung 500 übertragen.
Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 500 ein Magnetgeschwindigkeitssensor sein.
Magnetgeschwindigkeitssensoren können aufgrund ihrer Robustheit gegenüber rauen Umweltbedingungen angewandte Automobil-Geschwindigkeitssensoren sein. Die Wahl von Magnetsensoren kann Geschwindigkeitsmessbehinderungen, wie Reibung, Licht oder Verunreinigungen, nahezu eliminieren. Magnetgeschwindigkeitssensoren können einige magnetische Prinzipien verwenden, die von aktiven Sensoren verwendet werden können, wie Hall-Effekt, anisotroper Magnetwiderstands- (AMR-) Effekt, Riesenmagnetwiderstands-(GMR-) Effekt oder Tunnelmagnetwiderstands- (TMR-) Effekt. Der Magnetsensor kann einen digitalen Ausgang proportional zur Größe des Flusses erzeugen (z.B. nicht zusammenhänged mit der Änderungsrate des Flusses). Beispielsweise können Kurbelwellenräder eine Referenzzone aufweisen, um es der ECU (Motorsteuereinheit) zu ermöglichen, die Nullposition des Motors zu detektieren. Beispielsweise haben die Kurbelwellenräder einen oder zwei konsekutive fehlende Zähne. Der Sensor kann dies erkennen, ohne andere Betriebsparameter zu beeinflussen. Beispielsweise gibt der Geschwindigkeitsmagnetsensor ein Sensorsignal aus, das wenigstens einen (oder genau einen) Puls für jede Periode des oszillierenden Magnetfelds oder eines Pulses, eine Abfall- oder Anstiegkante an jedem Nulldurchgang (oder Maximum oder Minimum) des Magnetfelds umfasst. Beispielsweise kann die ECU die Geschwindigkeit oder einen Winkel der Kurbelwelle (oder eines anderen sich drehenden Elements) auf der Basis des Sensorsignals berechnen.
Zusätzliche Details und Aspekte werden in Verbindung mit den oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen angeführt. Die in 5 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere zusätzliche Merkmale umfassen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, welche in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einer oder mehreren oben (z.B. 1 bis 4) oder unten (z.B. 6 bis 9) beschriebenen Ausführungsformen angeführt werden.
6 zeigt eine schematische Darstellung von Sensordatenwerten über die Zeit. Die obere Darstellung 610 veranschaulicht einen Verlauf 612 eines gefilterten Magnetfelds (z.B. magnetische interne Signalgeschwindigkeit in Millitesla [mT]). Ferner veranschaulicht die obere Darstellung 610 aktuelle Sensordatenwerte 614 zu Zeiten empfangener Triggerpulse entsprechend gefilterten Messwerten des Magnetfelds während der Standard-Geschwindigkeitskanal-Abtastung. Während der Standard-Geschwindigkeitskanal-Abtastung kann die Sensorvorrichtung im ersten Zustand des Auslesemodus sein und kann das erste Datensignal, wie in Verbindung mit 5 beschrieben, übertragen. Wenn die Oszillationsfrequenz des Magnetfelds zunimmt und die Periode der Oszillation des Magnetfelds abnimmt, können höheren Umdrehungen pro Minute (UpM) (des sich drehenden Elements) erkannt werden, und nachdem die Periode der Oszillation des Magnetfelds unter eine vorherbestimmte Periodenschwelle fällt, wechselt die Sensorvorrichtung zu einer Hochfrequenzgeschwindigkeitskanal-Abtastung. Während der Hochfrequenzgeschwindigkeitskanal-Abtastung kann sich die Sensorvorrichtung im zweiten Zustand des Auslesemodus befinden und kann das zweite Datensignal, wie in Verbindung mit 5 beschrieben, übertragen. Die obere Darstel-lung 610 veranschaulicht letzte maximale Sensordatenwerte 616 oder minimale Sensordatenwerte 616 zu Zeiten empfangener Triggerpulse. Die Sensorvorrichtung kann wiederholt denselben Extremwert (Maximum oder Minimum) senden, bis ein nächster Extremwert gemessen wird. Beispielsweise ist dies von einer Übertragung alternierender Min- und Max-Register verschieden.
Die mittlere Darstellung 620 zeigt Sensordatenwerte, die an den externen Empfänger übertragen werden (z.B. übertragene Daten als niedrigstwertige Bits [LSB]). Beispielsweise können die Geschwindigkeitsinformationen als analoge Werte werden, die in Werte von z.B. 14 Bits digitalisiert, an das System übertragen werden. Der Benutzer kann in der Lage sein, das Magnetsignal zu verfolgen. Beispielsweise kann bei einer bestimmten Frequenz (z.B. Shannon-Frequenz) das Signal nicht mit ausreichender Genauigkeit demultiplext werden.
Um die Informationen des maximalen Peaks und minimalen Peaks zu liefern, die für ein Diagnosemerkmal bei hohen UpM wesentlich sein können, kann die Signalfrequenz des Magnetsignals gemessen und in Bezug zur Triggerfrequenz des Systems gesetzt werden. Sobald die Frequenz des Magnetsignals z.B. 20 % der Triggerfrequenz erreicht, kann das Mapping des Geschwindigkeitssignals nur in der Übertragung des Maximumwerts und Minimumwerts des gewählten Magnetkanals (z.B. Geschwindigkeitskanal oder Richtungskanal) reflektiert werden. Beispielsweise kann der Hochgeschwindigkeitsmodus ausgelegt sein, alternierende Rahmen des letztdetektierten lokalen Minimums und lokalen Maximums zu senden. Ferner kann das Ersetzen des LSB der Datennutzlast dieser alternierenden Rahmen durch irgendwelche anderen relevanten Informationen (z.B. Ausgangsschalten oder Informieren, wenn der letztdetektierte Extremwert ein Maximum oder ein Minimum ist) implementiert werden.
Die untere Darstellung 630 zeigt Daten 632 (z.B. Verlauf des Magnetfelds in Millitesla [mT]), die im System (z.B. externen Empfänger) auf der Basis der übertragenen Sensordatenwerte wiederhergestellt werden.
Zusätzliche Details und Aspekte werden in Verbindung mit den oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen angeführt. Die in 6 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale entsprechend einem oder mehreren Aspekten umfassen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einer oder mehreren oben (z.B. 1 bis 5) oder unten (z.B. 7 bis 9) beschriebenen Ausführungsformen angeführt werden.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Datenübertragung für eine Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 700 umfasst ein Speichern 710 von Sensordatenwerten der Sensorvorrichtung. Jeder Sensordatenwert repräsentiert einen Messwert einer oszillierenden Größe. Ferner umfasst das Verfahren 700 ein Senden 720 eines ersten Datensignals an einen externen Empfänger in einem ersten Zustand eines Auslesemodus der Sensorvorrichtung, wenn eine Oszillationsperiode der oszillierenden Größe länger ist als eine Periodenschwelle.
Das erste Datensignal enthält wenigstens Informationen über einen aktuellen gemessenen Sensordatenwert, welcher einen Messwert der oszillierenden Größe repräsentiert, der zwischen einem letztvorhergehenden gemessenen lokalen maximalen Wert der oszillierenden Größe und einem nächstfolgenden minimalen Wert der oszillierenden Größe gemessen wird. Ferner umfasst das Verfahren 700 ein Senden 730 eines zweiten Datensignals an den externen Empfänger in einem zweiten Zustand des Auslesemodus, wenn die Oszillationsperiode der oszillierenden Größe kürzer ist als die Periodenschwelle. Das zweite Datensignal enthält Informationen über wenigstens einen von einem ersten lokalen Sensordaten-Extremwert und einem folgenden zweiten lokalen Sensordaten-Extremwert.
Zusätzliche Details und Aspekte werden in Verbindung mit den oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen angeführt. Die in 7 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale entsprechend einem oder mehreren Aspekten umfassen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einer oder mehreren oben (z.B. 1 bis 6) oder unten (z.B. 8 bis 9) beschriebenen Ausführungsformen angeführt werden.
8 zeigt ein Blockbild einer Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Die Sensorvorrichtung umfasst eine Speicherschaltung, die ausgelegt ist, Sensordatenwerte der Sensorvorrichtung zu speichern. Jeder Sensordatenwert repräsentiert einen Messwert einer oszillierenden Größe. Ferner umfasst die Sensorvorrichtung eine Übertragungsschaltung, die ausgelegt ist, ein Sensorsignal in einem Normalbetriebsmodus der Sensorvorrichtung zu senden. Das Sensorsignal umfasst einen Puls für jede Periode der oszillierenden Größe. Ferner ist die Übertragungsschaltung ausgelegt, ein Datensignal in einem Auslesemodus der Sensorvorrichtung zu senden. Das Datensignal enthält Information über wenigstens eines von einem Offset von Sensordatenwerten der Sensorvorrichtung, einer Temperatur der Sensorvorrichtung, einem gespeicherten maximalen Sensordatenwert, einem gespeicherten minimalen Sensordatenwert und in einem Nurlesespeicher der Sensorvorrichtung gespeicherten Daten.
Durch die Übertragung zusätzlicher Informationen an den externen Empfänger kann der externe Empfänger oder Benutzer in der Lage sein, den Betrieb der Sensorvorrichtung genauer und/oder zuverlässiger zu überwachen oder zu steuern.
Der gespeicherte maximale Sensordatenwert und/oder der gespeicherte minimale Sensordatenwert können Extremwerten der oszillierenden Größe entsprechen, die zu einer Zeit gemessen und von der Speicherschaltung gespeichert werden, bevor das Datensignal gesendet wird. Beispielsweise kann der gespeicherte maximale Sensordatenwert in einem Maximum-Register der Speicherschaltung gespeichert werden, und der gespeicherte minimale Sensordatenwert kann in einem Minimum-Register der Speicherschaltung gespeichert werden, wie in Verbindung mit 5 beschrieben.
Zusätzliche Details und Aspekte werden in Verbindung mit den oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen angeführt. Die in 8 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale entsprechend einem oder mehreren Aspekten umfassen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einer oder mehreren oben (z.B. 1 bis 7) oder unten (z.B. 9) beschriebenen Ausführungsformen angeführt werden.
9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Datenübertragung für eine Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 900 umfasst ein Speichern 910 von Sensordatenwerten der Sensorvorrichtung. Jeder Sensordatenwert repräsentiert einen Messwert einer oszillierenden Größe. Ferner umfasst das Verfahren 900 ein Senden 920 eines Sensorsignals in einem Normalbetriebszustand der Sensorvorrichtung. Das Sensorsignal umfasst einen Puls für jede Periode der oszillierenden Größe. Ferner umfasst das Verfahren 900 ein Senden 930 eines Datensignals in einem Auslesemodus der Sensorvorrichtung. Das Datensignal enthält Informationen über wenigstens eines von einem Offset von Sensordatenwerten der Sensorvorrichtung, einer Temperatur der Sensorvorrichtung, einem gespeicherten maximalen Sensordatenwert, einem gespeicherten minimalen Sensordatenwert und in einem Nurlesespeicher der Sensorvorrichtung gespeicherten Daten.
Zusätzliche Details und Aspekte werden in Verbindung mit den oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen angeführt. Die in 9 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale entsprechend einem oder mehreren Aspekten umfassen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einer oder mehreren oben (z.B. 1 bis 8) oder unten beschriebenen Ausführungsformen angeführt werden.
Einige Ausführungsformen betreffen eine Erweiterung einer Hochgeschwindigkeitsschnittstelle und Geschwindigkeitsmagnetsensoren, welche die Richtung, Position und Geschwindigkeit eines Triggerrads zeigen. Für Diagnose- oder Evaluierungszwecke kann der Benutzer an internen Signalen des Geschwindigkeitsmagnetsensors interessiert sein. Diese Signale können ein einzelner Zustand (z.B. reflektiert in 1 Bit Informationen), ein einzelner digitaler Wert (z.B. reflektiert in einem Wert mit einer definierten Anzahl von Bits: >1) und/oder ein einzelner analoger Wert (z.B. reflektiert in einem Wert mit einer definierten Anzahl von Bits: >1) sein. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung diese Typen von Informationen an das System/an den Benutzer übertragen. Beispielsweise können auch zwei Register des Geschwindigkeitskanals übertragen werden, die ein lokales Maximum und lokales Minimum anzeigen.
Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung Informationen, die in Registern gespeichert sind, mit hoher Geschwindigkeit übertragen, die anzeigen: Sensorwerte eines Geschwindigkeitskanals, Sensorwerte eines Richtungskanals, Sensorwerte eines Geschwindigkeits- und Richtungskanals alternierend, Offsetinformationen über den Geschwindigkeitskanal, Offsetinformationen über den Richtungskanal, tatsächliche (aktuelle) Temperaturinformationen, Referenztemperaturinformationen, einen maximalen Sensorwert, der in einem Maximum-Register im Geschwindigkeitsweg gespeichert ist, einen minimalen Sensorwert, der in einem Minimum-Register im Geschwindigkeitsweg gespeichert ist, Sensorwerte eines gefilterten Geschwindigkeitskanals, Sensorwerte eines gefilterten Richtungskanals, Statusinformationen (z.B. Sensor kalibriert, Minimum gefunden und/oder Maximum gefunden) und/oder ein Auslesen aus einem EEPROM oder Lasergeschnittene Sicherungen. Das vorgeschlagene Konzept kann die Übertragung beliebiger interner Daten an den Benutzer ermöglichen. Beispielsweise können die wesentlichen Informationen über die Magnetzahnhöhe an den Benutzer übertragen werden. Bei der Leerlaufgeschwindigkeit kann eine normale Übertragung verwendet werden, jedoch bei hoher Geschwindigkeit kann es gestattet werden, auf die Qualität des Systems zuzugreifen (diese zu erhöhen). Beispielsweise kann es über einer bestimmten Frequenz nur die wesentlichen Informationen (z.B. Min und Max) übertragen, um auf das System zuzugreifen. Ferner kann die Auslegung der Schnittstelle in einem Modus ermöglicht werden, wo es ein Zeitmultiplex von Rahmen gibt, die verschiedene Registerwerte enthalten. Beispielsweise kann eine Spannungs- oder eine Stromschnittstelle verwendet werden. Das verwendete Protokoll kann beispielsweise unter Verwendung eines Umfangs gemessen werden.
Die Sensorvorrichtung kann ein Geschwindigkeitssensor sein, der die Position und Geschwindigkeit eines Rads (z.B. Zahnrads oder Magnetcodierer) abfühlt. Entweder eine Strommodulation an Idd (z.B. 2-Anschlussstift-Sensor) oder ein Spannungsausgang am dedizierten Spannungsausgang kann implementiert werden.
Die in der obigen Beschreibung, den nachstehenden Ansprüchen und den beigeschlossenen Figuren geoffenbarten Merkmale können signifikant sein und entweder einzeln oder in einer beliebigen Kombination zur Ausführung eines Beispiels einer Ausführungsform in ihren verschiedenen Anordnungen implementiert werden.
Obwohl einige Aspekte in Verbindung mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens sind, was bedeutet, dass ein Block oder eine Komponente einer Vorrichtung auch als entsprechender Verfahrensschritt oder als Merkmal eines Verfahrensschritts verstanden werden soll. Ähnlich sind Aspekte, die in Verbindung mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung.
In Abhängigkeit von bestimmten Implementierungsanforderungen können Beispiele von Ausführungsformen der Offenbarung in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann vorgenommen werden unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Diskette, einer DVD, einer Blu-Ray-Disk, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers, die elektronisch lesbare Steuersignale speichern, welche mit einer programmierbaren Hardware-Komponente interagieren können oder interagieren, so dass das jeweilige Verfahren vorgenommen wird.
Eine programmierbare Hardware-Komponente kann gebildet werden von einem Prozessor, einem Computerprozessor (CPU = Zentraleinheit), einem Grafikprozessor (GPU = Grafikverarbeitungseinheit), einem Computer, einem Computersystem, einer anwendungsspezifischen Integrationsschaltung (ASIC), einer Integrationsschaltung (IC), einem System-on-Chip (SOC), einem programmierbaren Logikelement oder einer feldprogrammierbaren Gate-Anordnung (FPGA) mit einem Mikroprozessor.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Einige Beispiele von Ausführungsformen umfassen somit ein Datenspeichermedium, das elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbaren Hardware-Komponente interagieren können, so dass eines der hier beschriebenen Verfahren vorgenommen wird. Ein Beispiel einer Ausführungsform ist daher ein Datenspeichermedium (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zur Vornahme eines der hier beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Im Allgemeinen können Beispiele von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung als Programm, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert werden, wobei der Programmcode oder die Daten aktiv sind, um eines der Verfahren vorzunehmen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardware-Komponente läuft. Der Programmcode oder die Daten können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Medium oder einem Datenspeichermedium gespeichert werden. Der Programmcode oder die Daten können u.a. in der Form eines Quellcodes, Maschinencodes oder Bytecodes und eines anderen Zwischencodes sein.
Ein weiteres Beispiel einer Ausführungsform ist zusätzlich ein Datenstrom, ein Signalzug oder eine Sequenz von Signalen, die das Programm repräsentieren, um eines der hier beschriebenen Verfahren vorzunehmen. Der Datenstrom, der Signalzug oder die Sequenz von Signalen können als Beispiel ausgelegt sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netz, transferiert zu werden. Beispiele von Ausführungsformen sind somit auch Daten repräsentierende Signalzüge, die geeignet sind, über ein Netz oder eine Datenkommunikationsverbindung gesendet zu werden, wobei die Daten das Programm sind.
Ein Programm gemäß einem Beispiel einer Ausführungsform kann eines der Verfahren implementieren, während es vorgenommen wird, da es beispielsweise Speicherorte liest oder einen Datenwert oder mehrere Daten in diese schreibt, was möglicherweise zu Schaltprozessen oder anderen Prozessen in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen oder magnetischen Unteranordnungen oder Unteranordnungen, die auf der Basis eines anderen funktionellen Prinzips arbeiten, führt. Demgemäß ermöglicht das Lesen eines Speicherorts, dass Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen abgefühlt, bestimmt oder gemessen werden durch ein Programm. Durch Lesen eines oder mehrerer Speicherorte ist ein Programm daher in der Lage, Variablen, Werte, Messvariablen und andere Informationen abzufühlen, zu bestimmen oder zu messen, und ein Schreiben in einen oder mehrere Speicherorte gestattet es diesem, eine Aktion zu bewirken, zu veranlassen oder vorzunehmen, und andere Vorrichtungen, Maschinen und Komponenten zu betätigen.
Die oben beschriebenen Beispiele von Ausführungsformen sind nur eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Es ist klar, dass Modifikationen und Variationen der hier beschriebenen Anordnungen und Details für Fachleute ersichtlich sind. Daher ist es beabsichtigt, dass die Offenbarung nur durch den Schutzbereich der folgenden Patentansprüche anstatt durch die spezifischen Details begrenzt wird, die hier auf der Basis der Beschreibung und der Erläuterung der Beispiele von Ausführungsformen angeführt wurden.

Claims

Sensorvorrichtung, umfassend: eine Speicherschaltung, die ausgelegt ist, Sensordatenwerte der Sensorvorrichtung zu speichern, wobei jeder Sensordatenwert einen Messwert einer oszillierenden Größe repräsentiert; und eine Übertragungsschaltung, die ausgelegt ist, ein erstes Datensignal an einen externen Empfänger in einem ersten Zustand eines Auslesemodus der Sensorvorrichtung zu senden, wenn eine Oszillationsperiode der oszillierenden Größe länger ist als eine Periodenschwelle, wobei das erste Datensignal wenigstens Informationen über einen aktuellen Sensordatenwert enthält, welcher einen Messwert der oszillierenden Größe repräsentiert, der zwischen einem letztvorhergehenden gemessenen lokalen maximalen Wert der oszillierenden Größe und einem nächstfolgenden lokalen minimalen Wert der oszillierenden Größe gemessen wird, wobei die Übertragungsschaltung ausgelegt ist, ein zweites Datensignal an den externen Empfänger in einem zweiten Zustand des Auslesemodus zu senden, wenn die Oszillationsperiode der oszillierenden Größe kürzer ist als die Periodenschwelle, wobei das zweite Datensignal Informationen über wenigstens einen von einem ersten lokalen Sensordaten-Extremwert und einem folgenden zweiten lokalen Sensordaten-Extremwert enthält.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste lokale Sensordaten-Extremwert einem letztgemessenen lokalen maximalen Wert der oszillierenden Größe entspricht, und der zweite lokale Sensordaten-Extremwert einem letztgemessenen lokalen minimalen Wert der oszillierenden Größe entspricht.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Speicherschaltung ein Messregister umfasst, das ausgelegt ist, den aktuellen Sensordatenwert zu speichern, wobei die Speicherschaltung ein Maximum-Register umfasst, das ausgelegt ist, den letzten lokalen maximalen Sensordatenwert zu speichern, wobei die Speicherschaltung ein Minimum-Register umfasst, das ausgelegt ist, den letzten lokalen minimalen Sensordatenwert zu speichern.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Übertragungsschaltung ausgelegt ist, einen Sensordatenwert-Lesebefehl von dem externen Empfänger zu empfangen, wobei die Übertragungsschaltung ausgelegt ist zu beginnen, wenigstens eines von dem ersten Datensignal und dem zweiten Datensignal in Antwort auf den Empfang des Sensordatenwert-Lesebefehls zu übertragen.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Übertragungsschaltung ausgelegt ist, einen Schnell-Auslesebefehl von dem externen Empfänger zu empfangen, wobei die Übertragungsschaltung ausgelegt ist zu beginnen, wenigstens eines von dem ersten Datensignal und dem zweiten Datensignal nach dem Empfang des Schnell-Auslesebefehls zu übertragen.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Übertragungsschaltung ausgelegt ist, Triggerpulse von dem externen Empfänger im Auslesemodus zu empfangen, wobei die Übertragungsschaltung ausgelegt ist, Informationen zu senden, die in wenigstens einem angeforderten Register nach einem Triggerpuls gespeichert sind.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das angeforderte Register der Speicherschaltung durch Adresseninformationen identifiziert wird, die von dem externen Empfänger an der Sensorvorrichtung empfangen werden.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die in dem angeforderten Register gespeicherten Informationen Informationen über wenigstens eines von dem aktuellen Sensordatenwert, dem letzten lokalen maximalen Sensordatenwert, dem letzten lokalen minimalen Sensordatenwert, einem Offset der Sensordatenwerte, einer aktuellen Temperatur, einer Referenztemperatur, einem Status der Sensorvorrichtung und in einem Nurlesespeicher der Sensorvorrichtung gespeicherten Daten sind.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, wobei die Periodenschwelle niedriger ist als 10-mal eine Zeit zwischen direkt aufeinanderfolgenden Triggerpulsen, die im ersten Zustand des Auslesemodus empfangen werden.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 6-9, wobei die Periodenschwelle größer ist als 2-mal eine Zeit zwischen direkt aufeinanderfolgenden Triggerpulsen, die im ersten Zustand des Auslesemodus empfangen werden.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 6-10, wobei in Antwort auf einen ersten Triggerpuls, der vom externen Empfänger im zweiten Zustand des Auslesemodus empfangen wird, die Übertragungsschaltung ausgelegt ist, den ersten lokalen Sensordaten-Extremwert entsprechend einem letztgemessenen lokalen Extremwert der oszillierenden Größe zu senden, wobei ansprechend auf einen zweiten Triggerpuls, der vom externen Empfänger im zweiten Zustand des Auslesemodus empfangen wird, die Übertragungsschaltung ausgelegt ist, den ersten lokalen Sensordaten-Extremwert erneut zu übertragen, vorausgesetzt dass kein neuerer lokaler Extremwert der oszillierenden Größe seit dem ersten Triggerpuls gemessen wurde.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, wobei das zweite Datensignal Informationen über wenigstens einen von dem ersten lokalen Sensordaten-Extremwert und dem folgenden zweiten lokalen Sensordaten-Extremwert enthält, ohne Informationen über irgendeinen anderen Sensordatenwert entsprechend einem Messwert der oszillierenden Größe zu enthalten, der zwischen dem ersten lokalen Sensordaten-Extremwert und dem zweiten lokalen Sensordaten-Extremwert gemessen wird.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, ferner umfassend eine Steuerschaltung, die ausgelegt ist, eine aktuelle Oszillationsperiode der oszillierenden Größe zu bestimmen, wobei die Steuerschaltung ausgelegt ist, die Sensorvorrichtung vom ersten Zustand des Auslesemodus in den zweiten Zustand des Auslesemodus zu schalten, wenn die aktuelle Oszillationsperiode unter die Periodenschwelle fällt.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, wobei die oszillierende Größe ein Magnetfeld ist, das durch ein sich drehendes Element verursacht wird, wobei die Sensorvorrichtung einen Magnetfeldsensor umfasst, der ausgelegt ist, die Messwerte der oszillierenden Größe durch Messen des Magnetfelds zu generieren.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, wobei die Übertragungsschaltung ausgelegt ist, ein Sensorsignal in einem Normalbetriebsmodus der Sensorvorrichtung zu senden, wobei das Sensorsignal einen Puls für jede Periode der oszillierenden Größe umfasst.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, wobei die Übertragungsschaltung ausgelegt ist, im zweiten Zustand des Auslesemodus nur Extremwerte der oszillierenden Größe zu übertragen.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16, wobei eine Anzahl von Sensordatenwerten, die pro Zeiteinheit im ersten Zustand des Auslesemodus übertragen werden, gleich ist einer Anzahl von Sensordatenwerten, die pro Zeiteinheit im zweiten Zustand des Auslesemodus übertragen werden.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-17, wobei die Übertragungseinheit ausgelegt ist, das erste Datensignal und das zweite Datensignal durch Modulieren eines Versorgungsstroms zu senden, der an die Sensorvorrichtung geliefert wird.
Sensorvorrichtung, umfassend: eine Speicherschaltung, die ausgelegt ist, Sensordatenwerte der Sensorvorrichtung zu speichern, wobei jeder Sensordatenwert einen Messwert einer oszillierenden Größe repräsentiert; und eine Übertragungsschaltung, die ausgelegt ist, ein Sensorsignal an einen externen Empfänger in einem Normalbetriebsmodus der Sensorvorrichtung zu senden, wobei das Sensorsignal einen Puls für jede Periode der oszillierenden Größe umfasst, wobei die Übertragungsschaltung ausgelegt ist, ein Datensignal an den externen Empfänger in einem Auslesemodus der Sensorvorrichtung zu senden, wobei das Datensignal Informationen über wenigstens eines von einem Offset von Sensordatenwerten der Sensorvorrichtung, einer Temperatur der Sensorvorrichtung, einem gespeicherten maximalen Sensordatenwert, einem gespeicherten minimalen Sensordatenwert und in einem Nurlesespeicher der Sensorvorrichtung gespeicherten Daten enthält.
Verfahren zur Datenübertragung für eine Sensorvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Speichern von Sensordatenwerten der Sensorvorrichtung, wobei jeder Sensordatenwert einen Messwert einer oszillierenden Größe repräsentiert; Senden eines ersten Datensignals an einen externen Empfänger in einem ersten Zustand eines Auslesemodus der Sensorvorrichtung, wenn eine Oszillationsperiode der oszillierenden Größe länger ist als eine Periodenschwelle, wobei das erste Datensignal wenigstens Informationen über einen aktuellen Sensordatenwert enthält, welcher einen Messwert der oszillierenden Größe repräsentiert, der zwischen einem letztvorhergehenden gemessenen lokalen maximalen Wert der oszillierenden Größe und einem nächstfolgenden lokalen minimalen Wert der oszillierenden Größe gemessen wird; und Senden eines zweiten Datensignals an den externen Empfänger in einem zweiten Zustand des Auslesemodus, wenn die Oszillationsperiode der oszillierenden Größe kürzer ist als die Periodenschwelle, wobei das zweite Datensignal Informationen über wenigstens einen von einem ersten lokalen Sensordaten-Extremwert und einem folgenden zweiten lokalen Sensordaten-Extremwert enthält.