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Die vorliegende Erfindung betrifft optoelektronische Sensorbauelemente und insbesondere Umgebungslichtsensoren.
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Ein Umgebungslichtsensor ist ein integrierter optoelektronischer Sensor, der die Intensität des Umgebungslichts erfasst und ein Signal ausgibt, das proportional zur Stärke des Umgebungslichts ist. Typischerweise umfassen bekannte Umgebungslichtsensoren eine Fotodiodenanordnung und eine Signalverarbeitungsschaltung.
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Umgebungslichtsensoren werden zum Beispiel in die Armaturenbretter von Kraftfahrzeugen eingebaut. Dort messen sie die Lichtstärke in der Fahrgastzelle. Auf der Grundlage dieser Messung kann dann die Hintergrundbeleuchtung der Anzeigen des Armaturenbretts entsprechend angepasst werden.
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Insbesondere im Kraftfahrzeugbereich besteht die Anforderung an dort eingesetzte Sensoren, dass sie sich zur Integritätsprüfung eignen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eine Funktionsprüfung eines jeden Sensors erfolgen und somit ein eventuell ausgefallener Sensor identifiziert werden kann.
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Diesen Anforderungen genügen derzeitige Umgebungslichtsensoren nicht.
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Nun könnte man daran denken, die bei diskreten fotodiodenbasierten Detektoren bereits angewandte Funktionsüberprüfung auf integrierte optoelektronische Sensoren wie etwa Umgebungslichtsensoren zu übertragen. Eine derartige Funktionsüberprüfung funktioniert wie folgt: Es wird die Versorgungsspannung der Fotodiode umgekehrt. Dadurch wird die Fotodiode nicht mehr in Sperrrichtung, sondern in Vorwärtsrichtung betrieben. Der resultierende Vorwärtsstrom wird gemessen. Wenn der gemessene Vorwärtsstrom innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt, wird auf eine einwandfreie Funktion der Fotodiode geschlossen.
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Diese Integritätsprüfung lässt sich aber bei integrierten optischen Sensoren nicht durchführen, da man dort nicht ohne Weiteres die Versorgungsspannung einzelner Fotodioden umkehren kann, ohne die gesamte integrierte Schaltung zu deaktivieren.
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Daher wäre es wünschenswert, über eine Sensorarchitektur zu verfügen, die eine andere, zuverlässige und einfache Integritätsprüfung ermöglicht, und die sich außerdem für integrierte Schaltungen eignet.
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Diese Architektur sollte insbesondere derart ausgestaltet sein, dass sie sich in einem integrierten optoelektronischen Sensorbauelement wie etwa einem Umgebungslichtsensor umsetzen lässt.
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optoelektronisches Sensorbauelement anzugeben, bei dem auf einfache und bequeme Weise eine Plausibilitäts- bzw. Funktionsüberprüfung durchgeführt werden kann. Die Funktionsüberprüfung sollte insbesondere in Echtzeit im laufenden Betrieb des optoelektronischen Sensorbauelements möglich sein.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein optoelektronisches Sensorbauelement zur Lichtmessung gelöst, mit einem ersten Signalkanal zur Bereitstellung eines ersten elektrischen Signals, welches die Intensität eines auf das Sensorbauelement einfallenden Lichts abbildet, einem von dem ersten Signalkanal signaltechnisch getrennten zweiten Signalkanal zur Bereitstellung eines von dem ersten elektrischen Signal unabhängigen zweiten elektrischen Signals, welches ebenfalls die Intensität des auf das Sensorbauelement einfallenden Lichts abbildet, einer ersten lichtempfindlichen Detektionsanordnung, die zur Erzeugung des ersten elektrischen Signals eingerichtet und dem ersten Signalkanal zugeordnet ist, und einer zweiten lichtempfindlichen Detektionsanordnung, die zur Erzeugung des zweiten elektrischen Signals eingerichtet und dem zweiten Signalkanal zugeordnet ist, wobei beide Detektionsanordnungen eine identische spektrale Empfindlichkeit haben und damit zueinander redundant sind.
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Durch das Vorsehen zweier separater Detektionsanordnungen, die eine identische spektrale Empfindlichkeit haben und damit zueinander redundant sind, liefert das erfindungsgemäße optoelektronische Sensorbauelement bei einwandfreier Funktion zweimal das gleiche Messsignal. Das kann zur redundanzbasierten Plausibilitätsüberwachung genutzt werden. Es wird also eine zusätzliche redundante lichtempfindliche Detektionsanordnung verwendet, um dasselbe einfallende Licht zu erfassen. Durch Vergleich der zueinander redundanten Signale kann auf eine eventuelle Fehlfunktion des Sensorbauelements geschlossen werden.
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Gemäß bevorzugter Ausführungsformen kann das erfindungsgemäße Sensorbauelement, eines, mehrere oder alle der folgenden Merkmale aufweisen, in allen technisch möglichen Kombinationen:
- - mindestens eine Signalverarbeitungsschaltung zur Aufbereitung des ersten und des zweiten elektrischen Signals;
- - die beiden Detektionsanordnungen und jede Signalverarbeitungsschaltung sind als eine einzige integrierte Schaltung mit einer gemeinsamen Spannungsversorgung ausgebildet;
- - eine erste Signalverarbeitungsschaltung zur Aufbereitung des ersten elektrischen Signals und eine getrennte zweite Signalverarbeitungsschaltung zur Aufbereitung des zweiten elektrischen Signals;
- - die spektrale Empfindlichkeit beider Detektionsanordnungen hat einen photopischen Verlauf;
- - eine weitere lichtempfindliche Detektionsanordnung und einen zugeordneten weiteren Signalkanal, wobei die weitere Detektionsanordnung zur Erfassung von Infrarotlicht eingerichtet ist;
- - eine weitere lichtempfindliche Detektionsanordnung und einen zugeordneten weiteren Signalkanal, wobei die weitere Detektionsanordnung eine identische spektrale Empfindlichkeit wie die erste und zweite Detektionsanordnung hat und gegenüber Umgebungslicht abgeschirmt ist, sodass sie ein Referenzsignal für Dunkelheit liefern kann;
- - jede Detektionsanordnung umfasst mindestens eine Fotodiode;
- - eine lichtempfindliche Gesamtmessfläche, die in eine Anzahl Messelemente unterteilt ist, wobei die Messelemente durch die Fotodioden der Detektionsanordnungen gebildet werden;
- - die erste Detektionsanordnung definiert eine erste lichtempfindliche Messfläche und die zweite Detektionsanordnung eine zweite lichtempfindliche Messfläche, wobei die Fläche der ersten Messfläche ein ganzzahliges Vielfaches der Fläche der zweiten Messfläche ist;
- - das Sensorbauelement ist ein Umgebungslichtsensor.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System zur Lichtmessung mit Funktionsprüfung, wobei das System ein Sensorbauelement mit den oben angeführten Merkmalen und eine Einrichtung zur Funktionsprüfung des Sensorbauelements umfasst, wobei die Funktionsprüfungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die beiden von den beiden ersten Detektionsanordnungen erzeugten elektrischen Signale zu vergleichen und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs auf eine Fehlfunktion des Sensorbauelements (100) zu schließen.
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Das Lichtmesssystem kann vorzugsweise eines, mehrere oder alle der folgenden Merkmale aufweisen, in allen technisch möglichen Kombinationen:
- - der durch die Funktionsprüfungseinrichtung vorgenommene Vergleich besteht darin, die Differenz zwischen den beiden erzeugten elektrischen Signalen zu bilden und auf eine Fehlfunktion zu schließen, wenn der Betrag der Differenz einen bestimmten Schwellenwert übersteigt;
- - die Funktionsprüfungseinrichtung ist weiterhin dazu eingerichtet, das Referenzsignal mit den ersten beiden elektrischen Signalen zu vergleichen und auf eine Fehlfunktion des Sensorbauelements zu schließen, wenn der Betrag mindestens eines der beiden elektrischen Signale kleiner ist als der Betrag des Referenzsignals.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System zur auf Lichtmessung basierender elektronischen Steuerung mit einem wie oben definierten Sensorbauelement und einer elektronischen Steuerungseinheit, wobei das Sensorbauelement und die Steuerungseinheit über eine digitale Kommunikationsschnittstelle miteinander verbunden sind, sodass das Sensorbauelement seine Messergebnisse in Form von digitalen Daten an die Steuerungseinheit übertragen kann, wobei das System ein Verfahren zur Überprüfung der fehlerfreien Datenübertragung zwischen dem Sensorbauelement und der Steuerungseinheit vorsieht, z.B. mittels einer Prüfsumme, einer zyklischen Redundanzprüfung oder eines Fehlerkorrekturverfahrens.
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Die Erfindung betrifft auch eine Kombination aus den beiden oben definierten Systemen.
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Es werden nun verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben, wobei:
- 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorbauelements mit einer Fotodiode pro Kanal und einer gemeinsamen Signalverarbeitungsschaltung ist;
- 2 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorbauelements mit einer Fotodiode pro Kanal und einer Signalverarbeitungsschaltung pro Kanal ist;
- 3 ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorbauelements mit vier Fotodioden pro Kanal ist; und
- 4 ein Blockdiagramm einer möglichen Hardware-Umsetzung eines erfindungsgemäßen Sensorbauelements in Form eines Chips mit einer in einzelne Pixel unterteilten Messfläche ist.
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Bei den in den Figuren gezeigten verschiedenen Sensorbauelementen 100, 200, 300 und 400 handelt es sich jeweils um einen kombinierten Umgebungslicht- und Näherungssensor. Derartige Sensoren liefern ein Ausgangssignal, welches mit zunehmender Stärke eines auf den Sensor einfallenden Lichts L (siehe die Pfeile in den Figuren) zunimmt. Somit kann anhand solcher Sensoren die Stärke des Lichts L gemessen werden, welches in der Umgebung herrscht, in welcher sich der Sensor befindet. Zusätzlich ist der Sensor noch in der Lage, die Annäherung eines menschlichen Körperteils zu detektieren.
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Solche Sensoren können zum Beispiel im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs verbaut sein. Dort dienen sie zur Messung der in der Fahrgastzelle herrschenden Lichtverhältnisse. Anhand des Messergebnisses kann dann die Hintergrundbeleuchtung der Armaturenbrettanzeigen angepasst werden. Dank der Annäherungserkennung können auch von einem Insassen des Fahrzeugs ausgehende Befehle erkannt werden.
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Natürlich lassen sich die in den Figuren gezeigten Sensoren auch in anderen Bereichen einsetzen.
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Die 1 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform 100 eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensorbauelements. Das Sensorbauelement 100 liegt in der Form einer integrierten Schaltung vor. Das Sensorbauelement 100 kann zum Beispiel als Halbleiterchip realisiert sein. Das Sensorbauelement 100 umfasst vier lichtempfindliche Detektionsanordnungen 102, 104, 106 und 108 sowie eine gemeinsame Signalverarbeitungsschaltung 110. Der Halbleiterchip 100 wird über einen Anschluss VDD mit Strom versorgt. Üblicherweise umfasst der Chip auch einen Erdungsanschluss GND.
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Der Chip 100 verfügt über vier weitere Anschlüsse, die in der Figur von 1 bis 4 fortlaufend nummeriert sind. Der Halbleiterchip 100 verfügt außerdem über eine hier nicht dargestellte Messfläche, zur Messung des einfallenden Umgebungslichts L. Die Detektionsanordnungen 102, 104, 106 und 108 sind Teil der Messfläche.
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Im vorliegenden Beispiel besteht jede der vier Detektionsanordnungen jeweils aus einer Fotodiode 102 bis 108. Je eine Fotodiode 102 bis 108 entspricht einem Signalkanal 112 bis 118 zur Bereitstellung eines elektrischen Signals. Die vier Signalkanäle 112, 114, 116 und 118 sind jeweils signaltechnisch voneinander getrennt. Sie stellen jeweils ein von den anderen elektrischen Signalen unabhängiges elektrisches Signal bereit.
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Die beiden ersten Fotodioden 102 und 104 besitzen eine identische spektrale Empfindlichkeit. Sie sind damit zueinander redundant. Mit anderen Worten liefern sie also das gleiche Signal bei gleichem einfallenden Umgebungslicht L. Vorzugsweise hat die spektrale Empfindlichkeit bei den Fotodioden 102 und 104 einen photopischen Verlauf. Das heißt, dass die spektrale Empfindlichkeit der beiden Detektionsanordnungen 102 und 104 derjenigen des menschlichen Auges nachempfunden ist.
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Die dritte Detektionsanordnung 106 hat eine Fotodiode, deren spektrale Empfindlichkeit sich von derjenigen der ersten zwei Fotodioden 102 und 104 unterscheidet. Die Fotodiode 106 ist eine für Infrarotstrahlung empfindliche Fotodiode (IR-Fotodiode). Dass es sich bei der Fotodiode 106 um eine von den zwei anderen Fotodioden 102 und 104 unterschiedliche Fotodiode handelt, ist durch den schwarzen Punkt im Fotodiodendreieck kenntlich gemacht.
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Die vierte Detektionsanordnung 108 umfasst eine Fotodiode vom gleichen Typ wie die ersten zwei Fotodioden 102 und 104. Dies bedeutet, dass die spektrale Empfindlichkeit der vierten Fotodiode 108 identisch zu derjenigen der Fotodioden 102 und 104 ist. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass die vierte Fotodiode 108 zum Beispiel durch eine opake Abdeckung gegenüber dem Umgebungslicht L abgeschirmt ist. Dies ist durch das Kreuz in dem Fotodiodendreieck kenntlich gemacht.
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Somit bildet der erste Signalkanal 112 die Intensität des auf das Sensorbauelement 100 einfallenden Lichts L ab. Ebenso bildet der zweite Signalkanal 114 die Intensität des auf das Sensorbauelement 100 einfallenden Umgebungslichts L ab. Der dritte Signalkanal 116 bildet die Intensität des auf das Sensorbauelement 100 einfallenden Infrarotlichts ab. Der vierte Signalkanal 118 hingegen liefert ein konstantes Referenzsignal für Dunkelheit.
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Sämtliche Fotodioden 102 bis 108 sind mit derselben Signalverarbeitungsschaltung 110 verbunden. Die Signalverarbeitungsschaltung 110 übernimmt also die Aufbereitung sämtlicher von den Fotodioden 102 bis 108 gelieferten Signale. Dies erfolgt zum Beispiel seriell, sodass die Signalverarbeitungsschaltung nacheinander die Signale der vier verschiedenen Fotodioden umwandelt.
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Typischerweise umfasst die Signalverarbeitungsschaltung 110 einen Verstärker und einen Analog-zu-Digital-Wandler.
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Der Anschluss Nr. 1 ist der Datenausgang des Chips 100. Über diesen werden die von den Detektionsanordnungen 102, 104, 106 und 108 gelieferten und durch die Signalverarbeitungsschaltung 110 verarbeiteten Signale ausgegeben. Der Anschluss Nr. 2 ist ein Clock-Eingang zur Bereitstellung einer Taktfrequenz an den Chip 100. Der Anschluss Nr. 3 ist ein sogenannter Interrupt-Pin. Über diesen Ausgang kann der Chip 100 z.B. einer externen Kontrolleinheit mitteilen, dass eine große Änderung der Lichtintensität stattfindet. Der Anschluss Nr. 4 ist ein sogenannter Address-Pin. Über diesen Eingang kann z.B. eine externe Kontrolleinheit eine Adresse des Sensors einstellen. der vierten Fotodiode 108.
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Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform 200 eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensorbauelements. Das Sensorbauelement 200 hat einen vergleichbaren Aufbau wie das Sensorbauelement 100 aus 1. Es unterscheidet sich lediglich darin, dass jeder Signalkanal 212, 214, 216 und 218 einer eigenen und getrennten Signalverarbeitungsschaltung 210a bis 210d zugeordnet ist. Bei dem Sensorbauelement 200 können also die Signale der vier verschiedenen Fotodioden 202 bis 208 parallel und gleichzeitig verarbeitet werden. Im Gegensatz zu dem Sensorbauelement 100 aus 1 können durch das Vorsehen je einer eigenen Signalverarbeitungsschaltung 210a und 210b für die beiden redundanten Kanäle 212 und 214 unerwünschte Abweichungen zwischen den beiden Ausgangssignalen, die durch die serielle Signalverarbeitung vorkommen können, ausgeschlossen werden. Außerdem kann bei dieser zweiten Ausführungsform eine fehlerhafte Signalverarbeitungsschaltung erkannt werden.
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Das Blockdiagramm gemäß 3 zeigt eine dritte Ausführungsform 300 eines erfindungsgemäßen Sensorbauelements. Die Besonderheit bei dieser Variante besteht darin, dass jedem der vier Kanäle 312, 314, 316 und 318 nicht nur eine einzelne Fotodiode, sondern eine ganze Fotodiodengruppe zugeordnet ist. In diesem Beispiel umfasst jede Diodengruppe vier Fotodioden, die parallel geschaltet sind. Durch das Vorsehen mehrerer Fotodioden pro Kanal ergibt sich eine größere Signalausbeute. Außerdem fallen so eventuelle leichte Unterschiede zwischen den Kennlinien der Fotodioden, welche bei Verwendung lediglich einer Fotodiode pro Kanal zu unerwünschten Abweichungen zwischen den Signalen der beiden redundanten Kanäle führen können, weniger ins Gewicht. Derartige Kennlinienunterschiede können z.B. eine Folge von Schwankungen bei Prozessparametern während der Fotodiodenfertigung sein.
Wie im Beispiel der 2 verfügt auch hier jeder einzelne Kanal 312 bis 318 über seine eigene Signalverarbeitungsschaltung 310a bis 310d.
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Die 4 zeigt eine Hardware-Realisierung eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensorbauelements 400. Bei dieser Ausführungsform ist das Sensorbauelement 400 als integrierter Halbleiterchip ausgeführt. Der Halbleiterchip 400 verfügt über sechs Kontakte 420, 422, 424, 426, 428 und 430. Im Zentrum des Halbleiterchips 400 ist eine Gesamtmessfläche 432 ausgebildet. Die Gesamtmessfläche 432 ist der lichtempfindliche Bereich des Sensorbauelements 400. Im vorliegenden Beispiel ist die Gesamtmessfläche 432 quadratisch ausgebildet.
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Die sechs Kontakte 420 bis 430 umrahmen die Gesamtmessfläche 432. Der Kontakt 420 oben links dient zur Spannungsversorgung des Halbleiterchips 400. Der Kontakt 422 oben rechts ist der Datenausgang. Über diesen Kontakt 422 werden die vom Sensorchip 400 gelieferten Messsignale ausgelesen. Der Kontakt 422 kann als I2C-Schnittstelle ausgebildet sein. Der Kontakt 424 in der Mitte links dient zur Erdung des Halbleiterchips 400. Der Kontakt 426 rechts in der Mitte dient zum Anschluss eines Zeitgebers (Clock) zwecks Datenübertragung z.B. über eine I2C-Schnittstelle. Der Kontakt 428 unten links dient zur Adressierung. Der Kontakt 430 unten rechts ist ein Interrupt.
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Die Gesamtmessfläche 432 ist in eine Anzahl von einzelnen Messelementen unterteilt. Vorliegend gibt es 4 × 4 = 16 Messelemente. Die einzelnen Messelemente sind mit den Nummer 1 bis 4 gekennzeichnet. Die einzelnen hier quadratischen Messelemente entsprechen jeweils einer einzelnen Fotodiode.
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Die Nummer des Messelements (1 bis 4) gibt an, welchem der vier Messkanäle des Umgebungslichtsensors 400 das jeweilige Messelement zugeordnet ist. Vergleichbar zum Beispiel der 3 sind jedem Messkanal vier Fotodioden zugeordnet. Die Messkanäle 1 und 2 sind wiederum redundant ausgebildet. Die zugehörigen Fotodioden haben dieselbe spektrale Empfindlichkeit (z.B. bilden sie die Empfindlichkeit des menschlichen Auges nach) und dienen zur Erfassung desselben spektralen Bereichs. Der Messkanal 3 dient zur Erfassung des Infrarotlichts. Der Messkanal 4 wiederum ist vier abgeschirmten Fotodioden zugeordnet, welche das bereits erwähnte Referenzsignal liefern.
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Die 4x4-Fotodioden sind wie folgt auf der Gesamtmessfläche 432 verteilt: In den Ecken und im Zentrum der quadratischen Gesamtmessfläche 432 befinden sich die redundanten Fotodioden zur Umgebungslichtmessung. Die Fotodioden zur Referenzmessung und Infrarotlichtmessung sind mittig an den Außenseiten der quadratischen Gesamtmessfläche 432 angeordnet.
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Diese Pixelanordnung hat den Vorteil, dass die Geometrie symmetrisch ist. So gibt es auf jeder Außenseite der aktiven optischen Fläche 432 eine abgeschirmte und eine Infrarotfotodiode. Dadurch sind die Signale unabhängig vom Lichteinfallswinkel.
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Mit anderen Worten ist also die Gesamtmessfläche 432 in einzelne Bildelemente oder auch Pixel unterteilt.
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In der bisherigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass die von der(den) Fotodiode(n) des ersten Kanals abgedeckte Messfläche und die von der(den) Fotodiode(n) des zweiten Messkanals abgedeckte Messfläche gleich groß sind. Alternativ kann jedoch auch die eine Messfläche ein ganzzahliges Vielfaches der anderen Messfläche sein.
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Ein Sensorbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit einer Funktionsprüfungseinrichtung zu einem System zur Lichtmessung mit Funktionsprüfung kombiniert werden. Die Funktionsprüfungseinrichtung liest dann die beiden ersten Kanäle 1 und 2 des Sensorbauelements aus. Sie vergleicht die beiden ausgelesenen Signale und schließt in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs auf eine Fehlfunktion des Sensorbauelements. Vorzugsweise geschieht der Vergleich durch eine Differenzbildung zwischen den beiden von den Kanälen gelieferten Signalen. Wenn der Betrag der Differenz zwischen den beiden Signalen einen bestimmten Schwellenwert übersteigt, wird davon ausgegangen, dass das Sensorbauelement fehlerbehaftet ist. Da die Fotodioden des ersten Kanals und die Fotodioden des zweiten Kanals identisch ausgebildet sind, sollten die beiden ersten Kanäle auch identische Signale liefern. Wenn eine signifikante Abweichung zwischen den beiden Signalen auftritt, spricht also einiges dafür, dass eine Fehlfunktion der Fotodioden oder der Signalverarbeitungsschaltung vorliegt.
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Zusätzlich kann die Funktionsprüfungseinrichtung auch das vom vierten Kanal gelieferte Referenzsignal mit den von den beiden ersten Kanälen gelieferten Signalen vergleichen. Da die zugehörigen Fotodioden des vierten Kanals abgedeckt sind, liegt am Ausgang Nr. 4 des Sensorbauelements stets das Minimumsignal an, das man erwartet, wenn in der Umgebung des Sensorbauelements vollständige Finsternis herrscht. Dementsprechend sollte der Betrag der Signale der ersten beiden Kanäle stets größer oder gleich demjenigen des Referenzsignals sein. Wenn der Betrag mindestens eines der beiden Signale der ersten beiden Kanäle kleiner als der Betrag des Referenzsignals ist, kann man ebenso von einer Fehlfunktion ausgehen.
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In dem Fall, dass die Messfläche des ersten Kanals ein ganzzahliges Vielfaches N der Messfläche des zweiten Kanals ist, wird das von dem ersten Kanal gelieferte Signal
I1 um ein ganzzahliges Vielfaches N größer sein als dasjenige des zweiten Kanals
12. Hier wird dann der Plausibilitätswert P gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
wobei N das ganzzahlige Vielfache ist, I1 das Signal des ersten Kanals ist, und 12 das Signal des zweiten Kanals ist.
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Auch hier wird auf eine Fehlfunktion geschlossen, wenn der Betrag des Plausibilitätswerts P einen bestimmten Schwellenwert übersteigt.
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Die Sensorarchitektur mit redundanten optischen Kanälen kann auch dazu verwendet werden, um Kurzschlüsse zwischen den beiden redundanten Fotodiodenkanälen zu identifizieren. Dazu muss an beiden redundanten Kanälen eine sequenzielle und eine parallele Messung durchgeführt werden. Wenn zwischen beiden Fotodiodenkanälen ein Kurzschluss existiert, ist das Messergebnis der sequenziellen Messung doppelt so hoch wie das Messergebnis einer parallelen Messung. Ohne Kurzschluss wird bei beiden Messungen dasselbe Messergebnis erwartet.
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Das erfindungsgemäße Sensorbauelement kann auch mit einer elektronischen Steuerungseinheit zu einem System zur auf Lichtmessung basierender elektronischen Steuerung kombiniert werden. Bei der elektronischen Steuerungseinheit kann es sich zum Beispiel um einen sogenannten Mikrocontroller (MCU) handeln. Das Sensorbauelement und die Steuerungseinheit sind dann über eine digitale Kommunikationsschnittstelle miteinander verbunden. Diese Schnittstelle wird zum Beispiel durch den Kontakt 422 und Kontakt 426 in 4 gebildet. Dadurch kann das Sensorbauelement seine Messergebnisse in Form von digitalen Daten an den MCU übertragen. Dabei kann ein Verfahren zur Überprüfung der fehlerfreien Datenübertragung zwischen dem Sensorbauelement und dem MCU vorgesehen sein, zum Beispiel mittels einer Prüfsumme, einer zyklischen Redundanzprüfung oder eines Fehlerkorrekturverfahrens.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 200, 300, 400
- Sensorbauelement
- 102, 104, 106, 108
- lichtempfindliche Detektionsanordnung
- 110, 210, 310
- Signalverarbeitungsschaltung
- 112, 114, 116, 118
- Signalkanal
- 212, 214, 216, 218
- Signalkanal
- 312, 314, 316, 318
- Signalkanal
- 420
- Versorgungsspannungsanschluss
- 422
- Datenausgang
- 424
- Masseanschluss
- 426
- Taktgeberanschluss
- 428
- Adressierungspin
- 430
- Interrupt
- 432
- Gesamtmessfläche
- L
- Umgebungslicht
