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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Sensordaten eines Sensors.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Sensorsystem.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorsystems.
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Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige Sensoren anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf Beschleunigungssensoren erläutert.
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Stand der Technik
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Bekannte Sensorsysteme, beispielsweise Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren, Drucksensoren, oder dergleichen, können die Möglichkeit ihren Messbereich zu Lasten der Genauigkeit zu erweitern, bereitstellen. So kann beispielsweise ein Beschleunigungssensor die Messbereiche: 2g, 4g, 8g und 16g oder ein Drehratensensor die Messbereiche 2000Grad/s, 1000Grad/s, 500Grad/s, 250Grad/s oder 125Grad/s zur Auswahl anbieten. Die Messbereichsänderung bewirkt eine Konfigurationsänderung der analogen und/oder digitalen Filter des Sensorsystems. Je nach Messbereich sind die ausgegebenen Sensordaten unterschiedlich zu interpretieren: Ein gelieferter Beschleunigungssensorwert von beispielsweise 0x4000 bedeutet bei einem Messbereich von 8g eine Messung von 4g, in einem Messbereich von 2g jedoch 1g. Die Sensordaten müssen je nach eingestelltem Messbereich dann angepasst werden, wobei entsprechende Algorithmen hierzu im Sensorsystem vorgehalten werden.
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Offenbarung der Erfindung
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In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen von Sensordaten eines Sensors bereit, umfassend die Schritte
- - Bereitstellen eines maximalen Messbereichs für den Sensor,
- - Bereitstellen eines ersten Messbereichs für den Sensor, der innerhalb des maximalen Messbereichs liegt,
- - Bereitstellen der Sensordaten in einer Datenstruktur, wobei die Datenstruktur eine Größe entsprechend dem ersten Messbereich aufweist,
- - Bereitstellen eines zweiten Messbereichs für den Sensor, der sich vom ersten Messbereich unterscheidet und innerhalb des maximalen Messbereichs liegt,
- - Anpassen der bereitgestellten Sensordaten des ersten Messbereichs für den zweiten Messbereich, derart, dass die angepassten Sensordaten in einer erweiterten Datenstruktur bereitgestellt werden, wobei die erweiterte Datenstruktur eine Größe entsprechend dem maximalen Messbereich aufweist, und wobei die bereitgestellten Sensordaten abhängig von dem Unterschied der Größe zwischen maximalem und zweitem Messbereich und der Größe des zweiten Messbereichs innerhalb der erweiterten Datenstruktur angeordnet werden, und sensordatenfreie Bereiche mit Werten aufgefüllt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung ein Sensorsystem mit einem maximalen Messbereich bereit, umfassend
einen Sensor mit einem ersten Messbereich, der innerhalb des maximalen Messbereichs liegt, wobei der Sensor ausgebildet ist, Sensordaten in einer Datenstruktur bereitzustellen, wobei die Datenstruktur eine Größe entsprechend dem ersten Messbereich aufweist und
eine Anpassungseinrichtung zum Anpassen der bereitgestellten Sensordaten des ersten Messbereichs für einen zweiten Messbereich, der sich vom ersten Messbereich unterscheidet und innerhalb des maximalen Messbereichs liegt, derart,
dass die angepassten Sensordaten in einer erweiterten Datenstruktur bereitgestellt werden, wobei die erweiterte Datenstruktur eine Größe entsprechend dem maximalen Messbereich aufweist, und wobei die bereitgestellten Sensordaten abhängig von dem Unterschied der Größe zwischen maximalem und
zweitem Messbereich und der Größe des zweiten Messbereichs innerhalb der erweiterten Datenstruktur angeordnet werden, und sensordatenfreie Bereiche mit Werten aufgefüllt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorsystems bereit, umfassend die Schritte
- - Herstellen eines Sensors mit einem ersten Messbereich, der innerhalb eines maximalen Messbereichs liegt, wobei der Sensor ausgebildet wird, Sensordaten in einer Datenstruktur bereitzustellen, wobei die Datenstruktur eine Größe entsprechend dem ersten Messbereich aufweist, und
- - Herstellen einer Anpassungseinrichtung zum Anpassen der bereitgestellten Sensordaten des ersten Messbereichs für einen zweiten Messbereich, der sich vom ersten Messbereich unterscheidet und innerhalb des maximalen Messbereichs liegt, derart, dass die angepassten Sensordaten in einer erweiterten Datenstruktur bereitgestellt werden, wobei die erweiterte Datenstruktur eine Größe entsprechend dem maximalen Messbereich aufweist, und wobei die bereitgestellten Sensordaten abhängig von dem Unterschied der Größe zwischen maximalem und zweitem Messbereich und der Größe des zweiten Messbereichs innerhalb der erweiterten Datenstruktur angeordnet werden, und sensordatenfreie Bereiche mit Werten aufgefüllt werden.
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Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit zum einen eine Nachbearbeitung der Sensordaten entsprechend dem eingestellten Messbereich nicht mehr notwendig ist. Zum anderen müssen unterschiedliche Algorithmen nicht mehr vorgehalten werden, sodass benötigter Speicherplatz im Sensor bzw. Sensorsystem reduziert werden kann. Gleichzeitig wird die Flexibilität erhöht, da zukünftige Messbereichserweiterungen bereits bei der Herstellung des Sensors berücksichtigt werden können, sodass eine Erweiterung später auf einfachere Weise bereitgestellt werden kann.
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Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden die bereitgestellten Sensordaten sequenziell in der erweiterten Datenstruktur, die eindimensional ausgebildet ist, hintereinander abgelegt, derart, dass die sensordatenfreien Bereiche am Anfang der erweiterten Datenstruktur und/oder Ende der erweiterten Datenstruktur angeordnet werden. Auf diese Weise ist eine einfache Messbereichserweiterung und Weiterverarbeitung der angepassten Sensordaten anhand der erweiterten Datenstruktur durch entsprechende nachgeschaltete Auswerteeinrichtungen möglich.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung verringert sich bei einem größeren Messbereich ausgehend von dem ersten Messbereich die Größe des sensordatenfreien Bereichs am Anfang der erweiterten Datenstruktur und es vergrößert sich die Größe des sensordatenfreien Bereichs am Ende der erweiterten Datenstruktur entsprechend der Größe der Verringerung. Mit anderen Worten werden somit von kleineren zu größeren Messbereichen die bereitgestellten Sensordaten innerhalb der erweiterten Datenstruktur verschoben, was eine einfache Anpassung der Sensordaten für verschiedene Messbereiche für eine Weiterverarbeitung ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die Werte als Vorzeichen und/oder als Wert „0“ bereitgestellt. Damit werden auf einfache Weise die sensordatenfreien Bereiche in der erweiterten Datenstruktur ergänzt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die Werte als Zufallsdaten bereitgestellt. Dies ermöglicht insbesondere bei auf die angepassten Daten anzuwendenden Filterverfahren eine einfachere Implementierung der Filterverfahren.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird die erweiterte Datenstruktur mit einer MSB-0-Bit Nummerierung bereitgestellt. Auf diese Weise ist eine einfache Weiterverarbeitung der angepassten Sensordaten möglich.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Sensorsystems umfasst die Anpassungseinrichtung einen Mikrocontroller. Damit wird eine zuverlässige und schnelle Anpassung der bereitgestellten Sensordaten ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Sensorsystems bilden Sensor und Anpassungseinrichtung eine bauliche Einheit. Damit wird der Bauraum des Sensorsystems insgesamt reduziert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Sensorsystems werden Sensor und Anpassungseinrichtung baulich getrennt, jedoch miteinander verbunden, vorzugsweise über eine kabellose Verbindung. Damit wird die Flexibilität hinsichtlich der Anordnung von Sensor und Anpassungseinrichtung erhöht.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Figurenliste
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Dabei zeigen in schematischer Form
- 1 verschiedene Anordnungen von Sensordaten innerhalb einer Datenstruktur für verschiedene Messbereiche eines Sensors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein Sensorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 Schritte eines Verfahrens zum Bereitstellen von Sensordaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 4 Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt verschiedene Anordnungen von Sensordaten innerhalb einer Datenstruktur für verschiedene Messbereiche eines Sensors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist eine sequenzielle Datenstruktur 10 der Größe j Bit gezeigt, die für einen primären Messbereich A eines Sensors festgelegt ist. Sensordaten werden in dieser Datenstruktur 10 vom Sensor bereitgestellt.
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Um den primären Messbereich A zu erweitern, werden nun diese Sensordaten in der Datenstruktur 10 auf folgende Weise angepasst: Abhängig von der Größe des maximalen Messbereichs A*2m , welcher größer ist als der primäre Messbereich A, werden nun die Sensordaten in einer erweiterten Datenstruktur 20 angeordnet. Gezeigt sind in 1 nun verschiedene Messbereiche A, A*2k , A*2l , A*2m mit 1 <k<l<m, wobei Bezugszeichen 14 den maximalen Messbereich A*2m des Sensors und Bezugszeichen 11 den primären Messbereich A bezeichnet. Die bereitgestellten Sensordaten des Sensors werden nun entsprechend dem jeweiligen Messbereich 11, 12, 13, 14 mit zusätzlichen Werten am Anfang 20a oder am Ende 20b zur Bildung der erweiterten Datenstruktur 20 aufgefüllt, wobei letztere messbereichsunabhängig insgesamt eine Größe j+m Bit aufweist, d. h. die Gesamtgröße j+m bit entspricht dabei dem maximalen Messbereich A*2m 14 des Sensors. Liegt nun der Messbereich 12, 13 zwischen dem primären Messbereich 11 und dem maximalen Messbereich 14 werden entsprechend am Anfang 20a und am Ende 20b die nun zusätzlich vorhandenen und aufzufüllenden Bereiche der erweiterten Datenstruktur 20 mit dem Wert „0“ aufgefüllt. Hierbei wird ebenfalls der primäre Messbereich 11 angepasst, indem am Anfang 20a m Werte „0“ hinzugefügt werden. Im Falle von Inertialsensoren, deren Sensordaten in der Regel vorzeichenbehaftet sind, wird anstelle eines der Wert „0“ das sogenannte most-significant-bit MSB des Sensordatums hinzugefügt. Ausgehend von diesem Messbereich 11 werden dann bei zu größeren Messbereichen 12, 13, 14 hin entsprechend die Anzahl der aufgefüllten Werte am Anfang 20a vermindert und diese entsprechend am Ende 20b der erweiterten Datenstruktur 20 hinzugefügt.
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Im Detail wird also für den primären Messbereich 11 in der erweiterten Datenstruktur 20 am Anfang 20a m Werte mit dem Wert „0“ hinzugefügt. Bei den größeren Messbereichen 12, 13, 14 werden dann m-k Werte „0“ am Anfang 20a und k Werte „0“ am Ende 20a aufgefüllt. Bei dem Messbereich 12 werden dann m-I Werte „0“ am Anfang 20a und I Werte mit dem Wert „0“ am Ende 20b aufgefüllt. Wird der Messbereich auf den maximalen Messbereich 14 erweitert, werden lediglich am Ende 20b m Werte „0“ hinzugefügt. Letztendlich wird dann eine erweiterten Datenstruktur 20 der Größe j+m Bit bereitgestellt. Mit anderen Worten, wenn der Sensor zum Beispiel die Daten in einem Bereich A mit Genauigkeit von j Bit liefert, und dieser auch in den Bereichen A*2k , A*2l und A*2m Daten liefern kann, wo gilt 1 <k<l<m, dann hat das Datenformat mindestens die Bitbreite j+m. In dem Bereich A würden die niedrigsten j Bits Informationen tragen und der Rest wird mit dem MSB-Wert in dem Fall, dass die Daten vorzeichenbehaftet sind oder mit „0“ für vorzeichenlose Daten aufgefüllt. In dem Bereich A*2k sind die niedrigsten k Bits mit „0“ oder den Bits, die erhöhte Genauigkeit haben, gefüllt und nächsten j Bits mit dem Datenwert et cetera. Darüber hinaus können anstelle der Werte „0“ auch ganz oder teilweise Zufallswerte verwendet werden.
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2 zeigt in schematischer Form ein Sensorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 2 ist ein Sensorsystem 1 gezeigt, umfassend einen Sensor 30, der entsprechend Sensordaten in der Datenstruktur 10 bereitstellt und eine Anpassungseinrichtung 31 zur Ausgabe von angepassten Daten entsprechend der Datenstruktur 20 wie in 1 beschrieben.
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3 zeigt Schritte eines Verfahrens zum Bereitstellen von Sensordaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 3 sind Schritte eines Verfahrens zum Bereitstellen von Sensordaten eines Sensors gezeigt.
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Hierbei erfolgt in einem ersten Schritt S1 ein Bereitstellen eines maximalen Messbereichs für den Sensor.
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Weiter erfolgt in einem zweiten Schritt S2 ein Bereitstellen eines ersten Messbereichs für den Sensor, der innerhalb des maximalen Messbereichs liegt.
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Weiter erfolgt in einem dritten Schritt S3 ein Bereitstellen der Sensordaten in einer Datenstruktur, wobei die Datenstruktur eine Größe entsprechend dem ersten Messbereich aufweist,
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Weiter erfolgt in einem vierten Schritt S4 ein Bereitstellen eines zweiten Messbereichs für den Sensor, der sich vom ersten Messbereich unterscheidet und innerhalb des maximalen Messbereichs liegt.
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Weiter erfolgt in einem fünften Schritt S5 ein Anpassen der bereitgestellten Sensordaten des ersten Messbereichs für den zweiten Messbereich, derart, dass die angepassten Sensordaten in einer erweiterten Datenstruktur bereitgestellt werden, wobei die erweiterte Datenstruktur eine Größe entsprechend dem maximalen Messbereich aufweist, und wobei die bereitgestellten Sensordaten abhängig von dem Unterschied der Größe zwischen maximalem und zweitem Messbereich und der Größe des zweiten Messbereichs innerhalb der erweiterten Datenstruktur anordnet werden, und sensordatenfreie Bereiche mit Werten aufgefüllt werden.
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4 zeigt Schritte eines Verfahren zur Herstellung eines Sensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 4 sind Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Sensorsystems gezeigt.
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Hierbei erfolgt im einem ersten Schritt T1 ein Herstellen eines Sensors mit einem ersten Messbereich, der innerhalb eines maximalen Messbereichs liegt, wobei der Sensor ausgebildet wird, Sensordaten in einer Datenstruktur bereitzustellen, wobei die Datenstruktur eine Größe entsprechend dem ersten Messbereich aufweist.
Weiter erfolgt in einem zweiten Schritt T2 ein Herstellen einer Anpassungseinrichtung zum Anpassen der bereitgestellten Sensordaten des ersten Messbereichs für einen zweiten Messbereich, der sich vom ersten Messbereich unterscheidet und innerhalb des maximalen Messbereichs liegt, derart, dass die angepassten Sensordaten in einer erweiterten Datenstruktur bereitgestellt werden, wobei die erweiterte Datenstruktur eine Größe entsprechend dem maximalen Messbereich aufweist, und wobei die bereitgestellten Sensordaten abhängig von dem Unterschied der Größe zwischen maximalem und zweitem Messbereich und der Größe des zweiten Messbereichs innerhalb der erweiterten Datenstruktur anordnet werden, und sensordatenfreie Bereiche mit Werten aufgefüllt werden.
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Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf:
- • Reduzierung des Speicherbedarfs im internen Speicher des Sensors/ Sensorsystems.
- • Nachbearbeitung der Sensordaten entsprechend den eingestellten Messbereich nicht mehr erforderlich.
- • Datenformat ist vom Messbereich unabhängig.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
