DE102022208219A1

DE102022208219A1 - Sensor system and method for operating a sensor system, electronic device

Info

Publication number: DE102022208219A1
Application number: DE102022208219.2A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dorsch; Amin JEMILI; Stefan Kiesel; Christian Marschall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-08-08
Filing date: 2022-08-08
Publication date: 2024-02-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem mit einem Sensor und einer Ansteuerungselektronik. Der Sensor ist derart ausgestaltet, dass bei Einwirken einer physikalischen Messgröße auf den Sensor eine mittels Strom und/oder Spannung detektierbare Eigenschaft eines Sensorelements verändert wird. Die Ansteuerungselektronik weist einen Umsetzer auf, mit dem die Eigenschaft in einen Strom und/oder eine Spannung umgesetzt wird. Ferner weist die Ansteuerungselektronik einen Ausleseanschluss auf, mit dem der Strom und/oder die Spannung ausgegeben werden kann beziehungsweise können oder ein aus dem Strom und/oder der Spannung ermittelter Digitalwert ausgegeben werden kann. Außerdem weist die Ansteuerungselektronik ein Kalibrierelement und einen Einstellmechanismus auf, wobei das Kalibrierelement mittels des Einstellmechanismus eingestellt werden kann.The invention relates to a sensor system with a sensor and control electronics. The sensor is designed in such a way that when a physical measurement variable acts on the sensor, a property of a sensor element that can be detected by means of current and/or voltage is changed. The control electronics have a converter with which the property is converted into a current and/or a voltage. Furthermore, the control electronics has a readout connection with which the current and/or the voltage can be output or a digital value determined from the current and/or the voltage can be output. In addition, the control electronics have a calibration element and an adjustment mechanism, wherein the calibration element can be adjusted by means of the adjustment mechanism.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem, ein Verfahren zum Betrieb eines Sensorsystems sowie ein elektronisches Gerät.The invention relates to a sensor system, a method for operating a sensor system and an electronic device.

Stand der TechnikState of the art

Sensorsysteme können Sensoren beinhalten, bei denen bei Einwirken einer physikalischen Messgröße auf den Sensor eine mittels Strom und/oder Spannung detektierbare Eigenschaft eines Sensorelements verändert wird. Eine Ansteuerungselektronik kann mittels eines Umsetzers die Eigenschaft in einen Strom und/oder eine Spannung umsetzen. Außerdem weist die Ansteuerungselektronik einen Ausleseanschluss auf, mit dem der Strom und/oder die Spannung ausgegeben werden kann oder ein aus dem Strom und/oder der Spannung ein Digitalwert ausgegeben werden kann. Insbesondere können der Strom und/oder die Spannung auch als Analogwert ausgegeben werden, wobei dadurch ein Rückschluss auf die physikalische Messgröße möglich wird. Insbesondere können die Sensorsysteme kapazitive Beschleunigungssensoren umfassen.Sensor systems can include sensors in which a property of a sensor element that can be detected by means of current and/or voltage is changed when a physical measurement variable acts on the sensor. Control electronics can convert the property into a current and/or a voltage using a converter. In addition, the control electronics has a readout connection with which the current and/or the voltage can be output or a digital value can be output from the current and/or the voltage. In particular, the current and/or the voltage can also be output as an analog value, thereby making it possible to draw conclusions about the physical measurement variable. In particular, the sensor systems can include capacitive acceleration sensors.

Solche Sensorsysteme können durch eine Veränderung von äußeren Einflüssen ein durch einen Offset verursachtes verfälschtes Signal messen. Eine Stressänderung, wie sie durch Löten des Sensorsystems auf einen Träger o.Ä. auftreten kann, ist ein Beispiel für einen solchen äußeren Einfluss, der zu einem Offset führen kann. Es kann ferner vorgesehen sein, einen Offset durch Re-Kalibration zu entfernen. Dies erfolgt im Regelfall digital, da hier eine einfache Addition im Signalpfad ausreichend ist und der Prozess einfach zu handhaben ist. Die digitale Rekalibrierung des Offsets funktioniert zufriedenstellend, wenn der Offset, der durch Kalibration eliminiert werden soll, klein im Vergleich zum Messbereich des Sensorsystems ist.Such sensor systems can measure a distorted signal caused by an offset due to a change in external influences. A change in stress, such as that which can occur due to soldering the sensor system to a carrier or similar, is an example of such an external influence that can lead to an offset. Provision can also be made to remove an offset through recalibration. This is usually done digitally, as a simple addition in the signal path is sufficient and the process is easy to handle. Digital recalibration of the offset works satisfactorily if the offset to be eliminated by calibration is small compared to the measuring range of the sensor system.

Bei Sensorsystemen mit hoher Bandbreite ist der Offset gegebenenfalls nicht klein im Vergleich zum Messbereich. In solchen Sensorsystemen sind die Offsets in der Regel deutlich größer, da die höhere Bandbreite durch verringerte Empfindlichkeit realisiert wird. Bei einer großen Offset-Korrektur kann der Messbereich des Sensorsystems eingeschränkt werden.In sensor systems with a high bandwidth, the offset may not be small compared to the measuring range. In such sensor systems, the offsets are usually significantly larger because the higher bandwidth is achieved through reduced sensitivity. If the offset correction is large, the measuring range of the sensor system can be restricted.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Sensorsystem, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Sensorsystems und ein verbessertes elektronisches Gerät bereitzustellen. Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.An object of the invention is to provide an improved sensor system, an improved method of operating a sensor system and an improved electronic device. These tasks are solved with the subject matter of the independent patent claims. Advantageous further developments are specified in the dependent patent claims.

Ein Sensorsystem weist einen Sensor und eine Ansteuerungselektronik auf. Der Sensor ist derart ausgestaltet, dass bei Einwirken einer physikalischen Messgröße auf den Sensor eine mittels Strom und/oder Spannung detektierbare Eigenschaft eines Sensorelements verändert wird. Die Ansteuerungselektronik weist einen Umsetzer auf, mit dem die Eigenschaft in einen Strom und/oder eine Spannung umgesetzt wird. Ferner weist die Ansteuerungselektronik einen Ausleseanschluss auf, mit dem der Strom und/oder die Spannung ausgegeben werden kann beziehungsweise können oder ein aus dem Strom und/oder der Spannung ermittelter Digitalwert ausgegeben werden kann. Außerdem weist die Ansteuerungselektronik ein Kalibrierelement und einen Einstellmechanismus auf, wobei das Kalibrierelement mittels des Einstellmechanismus eingestellt werden kann.A sensor system has a sensor and control electronics. The sensor is designed in such a way that when a physical measurement variable acts on the sensor, a property of a sensor element that can be detected by means of current and/or voltage is changed. The control electronics have a converter with which the property is converted into a current and/or a voltage. Furthermore, the control electronics has a readout connection with which the current and/or the voltage can be output or a digital value determined from the current and/or the voltage can be output. In addition, the control electronics have a calibration element and an adjustment mechanism, wherein the calibration element can be adjusted by means of the adjustment mechanism.

Das Kalibrierelement kann dabei derart in der Ansteuerungselektronik angeordnet sein, dass mittels des Umsetzers bei der Umsetzung der Eigenschaft in einen Strom und/oder eine Spannung das Kalibrierelement ebenfalls berücksichtigt wird. Hierzu kann das Kalibrierelement beispielsweise in Reihe oder parallel zum Sensorelement geschaltet sein.The calibration element can be arranged in the control electronics in such a way that the calibration element is also taken into account by means of the converter when converting the property into a current and/or a voltage. For this purpose, the calibration element can be connected, for example, in series or parallel to the sensor element.

Dadurch kann ein größerer Offset ausgeglichen werden als mittels einer digitalen Rekalibrierung. Im Idealfall kann ein Offset ohne Einschränkung des Messbereichs ausgeglichen werden. Der Einstellmechanismus kann dabei eine analoge oder digitale Vorgabe zum Einstellen des Kalibrierelements umfassen.This means that a larger offset can be compensated for than with digital recalibration. Ideally, an offset can be compensated for without restricting the measuring range. The adjustment mechanism can include an analog or digital specification for adjusting the calibration element.

In einer Ausführungsform des Sensorsystems weist das Sensorelement eine durch die physikalische Messgröße veränderliche Kapazität und das Kalibrierelement eine einstellbare Kapazität auf. In einer alternativen Ausführungsform des Sensorsystems weist das Sensorelement einen durch die physikalische Messgröße veränderlichen Widerstand und das Kalibrierelement einen einstellbaren Widerstand auf. Mittels des Einstellmechanismus können die einstellbare Kapazität beziehungsweise der einstellbare Widerstand eingestellt werden.In one embodiment of the sensor system, the sensor element has a capacitance that can be changed by the physical measured variable and the calibration element has an adjustable capacitance. In an alternative embodiment of the sensor system, the sensor element has a resistance that can be changed by the physical measurement variable and the calibration element has an adjustable resistance. The adjustable capacity or the adjustable resistance can be adjusted using the adjustment mechanism.

In einer Ausführungsform des Sensorsystems weist der Einstellmechanismus einen Datenspeicher und einen Dateneingang auf. Zumindest ein Kalibrierwert kann über den Dateneingang empfangen und im Datenspeicher gespeichert werden. Die Ansteuerungselektronik ist eingerichtet, das Kalibrierelement anhand des Kalibrierwerts einzustellen. Dies kann beispielsweise mittels eines TRIM-Registers realisiert sein, wobei der Kalibrierwert im TRIM-Register abgelegt wird und das Kalibrierelement anhand des im TRIM-Register abgelegten Kalibrierwerts eingestellt wird. Der Datenspeicher kann insbesondere als nicht-flüchtiger Speicher ausgestaltet sein. Bei einer Kalibrierung des Sensorsystems kann dann der Kalibrierwert ermittelt und im Datenspeicher abgelegt werden. Ein TRIM-Register kann dabei einen nichtflüchtigen Datenspeicher umfassen, in dem der Kalibrierwert abgelegt ist. Ferner kann das TRIM-Register ein flüchtiges Register umfassen, in das der Wert nach einer Sensorsysteminitialisierung geladen werden kann.In one embodiment of the sensor system, the adjustment mechanism has a data memory and a data input. At least one calibration value can be received via the data input and stored in the data memory. The control electronics are set up to adjust the calibration element based on the calibration value. This can be implemented, for example, using a TRIM register, with the calibration value is stored in the TRIM register and the calibration element is set based on the calibration value stored in the TRIM register. The data memory can in particular be designed as a non-volatile memory. When the sensor system is calibrated, the calibration value can then be determined and stored in the data memory. A TRIM register can include a non-volatile data memory in which the calibration value is stored. Furthermore, the TRIM register may include a volatile register into which the value can be loaded after sensor system initialization.

In einer Ausführungsform des Sensorsystems ist zumindest ein Kalibrierwert ein Erstkalibrierwert und die Ansteuerungselektronik eingerichtet, das Kalibrierelement anhand des Erstkalibrierwerts einzustellen. Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, das Sensorsystem bei der Herstellung zu kalibrieren und das Kalibrierelement anhand des Erstkalibrierwerts mittels des Einstellmechanismus einzustellen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, das in ein größeres System eingebaute Sensorsystem erneut mittels eines weiteren Kalibrierwerts zu kalibrieren, beispielsweise dann, wenn durch den Einbau des Sensorsystems ein Offset verursacht wird, beispielsweise aufgrund einer Stressänderung, wie sie durch Löten des Sensorsystems auf einen Träger o.Ä. auftreten kann. Der Erstkalibrierwert kann beispielsweise im Datenspeicher abgelegt werden.In one embodiment of the sensor system, at least one calibration value is an initial calibration value and the control electronics are set up to adjust the calibration element based on the initial calibration value. This can be used, for example, to calibrate the sensor system during production and to adjust the calibration element based on the initial calibration value using the adjustment mechanism. In addition, it is possible to calibrate the sensor system installed in a larger system again using a further calibration value, for example if an offset is caused by the installation of the sensor system, for example due to a change in stress, such as that caused by soldering the sensor system to a carrier or the like. Ä. can occur. The initial calibration value can, for example, be stored in the data memory.

In einer Ausführungsform des Sensorsystems umfasst der Kalibrierwert einen Nachkalibrierwert. Dieser kann dem oben bereits erwähnten weiteren Kalibrierwert entsprechen. Der Nachkalibrierwert kann beispielsweise anhand eines Messergebnisses des Sensors und eines weiteren Sensors ermittelt werden. Ferner sind auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen der Nachkalibrierwert anhand eines Messergebnisses des Sensors ermittelt wird, ohne einen weiteren Sensor zu benötigen. Der weitere Sensor kann dabei dem Sensorsystem zugeordnet sein oder als externer Sensor ausgestaltet sein. Im letzteren Fall kann das Sensorsystem einen Sensordateneingang für Daten des weiteren Sensors aufweisen.In one embodiment of the sensor system, the calibration value includes a recalibration value. This can correspond to the additional calibration value already mentioned above. The recalibration value can be determined, for example, based on a measurement result from the sensor and another sensor. Furthermore, configurations are also conceivable in which the recalibration value is determined based on a measurement result from the sensor without requiring an additional sensor. The further sensor can be assigned to the sensor system or can be designed as an external sensor. In the latter case, the sensor system can have a sensor data input for data from the further sensor.

In einer Ausführungsform des Sensorsystems ist der Erstkalibrierwert in einem weiteren Datenspeicher abgelegt. Dies kann beispielsweise dazu dienen, eine Kalibrierung während der Herstellung im weiteren Datenspeicher abzulegen, wobei der weitere Datenspeicher ein Nur-Lese-Speicher sein kann und dadurch ein Nachweis einer Kalibrierung während der Herstellung geführt werden kann. Ein Anwender, der das Sensorsystem in ein größeres System einbaut, kann dann eine weitere Kalibrierung vornehmen, und den Nachkalibrierwert im Datenspeicher ablegen, so dass sowohl der Nachkalibrierwert als auch der Erstkalibrierwert zur Verfügung stehen. Ferner kann der Nachkalibrierwert auch erst im Betrieb des Sensorsystems ermittelt werden.In one embodiment of the sensor system, the initial calibration value is stored in another data memory. This can be used, for example, to store a calibration during production in the further data memory, whereby the further data memory can be a read-only memory and thereby proof of a calibration can be kept during production. A user who installs the sensor system in a larger system can then carry out a further calibration and store the recalibration value in the data memory so that both the recalibration value and the initial calibration value are available. Furthermore, the recalibration value can only be determined during operation of the sensor system.

In einer Ausführungsform des Sensorsystems ist die Ansteuerungselektronik eingerichtet, in vorgegebenen Zeitintervallen eine Kalibrierung des Sensorsystems vorzunehmen und dabei den Kalibrierwert im Datenspeicher gegebenenfalls zu überschreiben. Dies kann insbesondere bei der Anordnung des Sensorsystems in einem elektronischen Gerät mit Akkumulator zur Energieversorgung dann erfolgen, wenn der Akkumulator gerade geladen wird, da zu diesen Zeiten ausreichend elektrische Energie zur Verfügung steht, die nicht dem Akkumulator entnommen werden muss beziehungsweise direkt wieder dem Akkumulator zugeführt werden kann. Ferner kann, wenn der Sensor beispielsweise einen Beschleunigungssensor umfasst, während des Ladens angenommen werden, dass der Sensor ausschließlich eine Erdbeschleunigung misst und so gegebenenfalls eine Ermittlung des Nachkalibrierwerts anhand eines Messergebnisses des Sensors möglich werden.In one embodiment of the sensor system, the control electronics are set up to calibrate the sensor system at predetermined time intervals and, if necessary, overwrite the calibration value in the data memory. This can be done in particular when the sensor system is arranged in an electronic device with an accumulator for energy supply when the accumulator is currently being charged, since at these times there is sufficient electrical energy available that does not have to be taken from the accumulator or fed directly back to the accumulator can be. Furthermore, if the sensor comprises, for example, an acceleration sensor, it can be assumed during charging that the sensor only measures gravitational acceleration and thus, if necessary, a determination of the recalibration value based on a measurement result from the sensor becomes possible.

In einer Ausführungsform ist das Sensorsystem in einem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse kann dabei beispielsweise Lötkontakte aufweisen, mit denen das Sensorsystem auf einem Träger o.Ä. verlötet werden kann. Eine Stressänderung, wie sie durch Löten des Sensorsystems auf einen Träger o.Ä. auftreten kann, kann so mittels den beschriebenen Methoden ausgeglichen werden.In one embodiment, the sensor system is arranged in a housing. The housing can, for example, have solder contacts with which the sensor system can be soldered to a carrier or similar. A change in stress, such as that which can occur when the sensor system is soldered to a carrier or similar, can be compensated for using the methods described.

In einer Ausführungsform des Sensorsystems weist die Ansteuerungselektronik ferner einen Analog-Digital-Wandler auf, wobei der Analog-Digital-Wandler eingerichtet ist, den Digitalwert aus dem Strom und/oder der Spannung zu ermitteln. In dieser Ausführungsform wird der Digitalwert über den Ausleseanschluss ausgegeben.In one embodiment of the sensor system, the control electronics further has an analog-digital converter, wherein the analog-digital converter is set up to determine the digital value from the current and/or the voltage. In this embodiment, the digital value is output via the readout connection.

In einer Ausführungsform des Sensorsystems weist die Ansteuerungselektronik ferner eine Kalibriereinheit auf, wobei die Kalibriereinheit eingerichtet ist, das Kalibrierelement mittels des Einstellmechanismus einzustellen. Die Kalibriereinheit kann insbesondere eingerichtet sein, den zumindest einen Kalibrierwert in den Datenspeicher zu schreiben. Ferner kann die Kalibriereinheit optional ein weiteres Sensorelement aufweisen, so dass ein Vergleich der mit dem Sensorelement und dem weiteren Sensorelement ermittelte physikalische Messgröße zur Kalibrierung verwendet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Kalibriereinheit einen Eingang für Daten eines weiteren Sensorelements umfassen, so dass ebenfalls ein Vergleich der mit dem Sensorelement und dem weiteren Sensorelement ermittelte physikalische Messgröße zur Kalibrierung verwendet werden kann. Insbesondere kann die Kalibriereinheit eingerichtet sein, den Nachkalibrierwert zu ermitteln, beispielsweise anhand von Messdaten des Sensors und gegebenenfalls des weiteren Sensors.In one embodiment of the sensor system, the control electronics further has a calibration unit, wherein the calibration unit is set up to adjust the calibration element by means of the adjustment mechanism. The calibration unit can in particular be set up to write the at least one calibration value into the data memory. Furthermore, the calibration unit can optionally have a further sensor element, so that a comparison of the physical measurement variable determined with the sensor element and the further sensor element can be used for calibration. Alternatively or additionally, the calibration unit can include an input for data from a further sensor element, so that a comparison of the physical measurement variable determined with the sensor element and the further sensor element can also be used for calibration. In particular The calibration unit can be set up to determine the recalibration value, for example based on measurement data from the sensor and possibly the other sensor.

In einer Ausführungsform des Sensorsystems ist die Kalibriereinheit eingerichtet, eine Information zur Einstellung des Kalibrierelements anhand eines Algorithmus zu ermitteln. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Information zur Einstellung des Kalibrierelements anhand eines Algorithmus iterativ ermittelt wird. Mittels des Algorithmus kann das Kalibrierelement anhand eines Abbruchkriteriums eingestellt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Kalibrierelement anhand des Abbruchkriteriums final eingestellt wird. Ferner ist die Kalibriereinheit eingerichtet, das Kalibrierelement mittels des Einstellmechanismus anhand der Information einzustellen. Dadurch kann die Kalibrierung verbessert werden.In one embodiment of the sensor system, the calibration unit is set up to determine information for setting the calibration element using an algorithm. It can be provided that the information for setting the calibration element is determined iteratively using an algorithm. Using the algorithm, the calibration element can be set based on a termination criterion. It can be provided that the calibration element is finally adjusted based on the termination criterion. Furthermore, the calibration unit is set up to adjust the calibration element using the adjustment mechanism based on the information. This can improve calibration.

In einem Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Sensorsystems wird eine Information zur Einstellung des Kalibrierelements ermittelt und das Kalibrierelement mittels des Einstellmechanismus anhand der Information eingestellt.In a method for operating a sensor system according to the invention, information for setting the calibration element is determined and the calibration element is adjusted using the adjustment mechanism based on the information.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Information anhand eines Algorithmus erstellt, wobei der Algorithmus das Kalibrierelement anhand eines Abbruchkriteriums eingestellt.In one embodiment of the method, the information is created using an algorithm, the algorithm setting the calibration element based on a termination criterion.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Information mittels eines weiteren Sensorelements gewonnen.In one embodiment of the method, the information is obtained using a further sensor element.

Ein elektronisches Gerät weist ein erfindungsgemäßes Sensorsystem und optional einen Akkumulator sowie optional ein weiteres Sensorelement auf.An electronic device has a sensor system according to the invention and optionally an accumulator and optionally a further sensor element.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen:

1 ein Sensorsystem;
2 ein weiteres Sensorsystem;
3 einen Signalpfad in einem Sensorsystem;
4 einen weiteren Signalpfad in einem Sensorsystem;
5 ein weiteres Sensorsystem;
6 ein weiteres Sensorsystem;
7 ein elektronisches Gerät; und
8 eine Visualisierung eines Kalibrierverfahrens.

Embodiments of the invention are explained using the following drawings. Show in the schematic drawing:

1 a sensor system;
2 another sensor system;
3 a signal path in a sensor system;
4 another signal path in a sensor system;
5 another sensor system;
6 another sensor system;
7 an electronic device; and
8th a visualization of a calibration procedure.

Im Folgenden können für identische beziehungsweise identisch wirkende Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet sein. Ferner können gegebenenfalls nicht zwingend erforderliche Merkmale in den Figuren dargestellt sein.In the following, the same reference numerals can be used for identical or identically appearing features. Furthermore, features that are not absolutely necessary may be shown in the figures.

1 zeigt ein Sensorsystem 100 mit einem Sensor 110 und einer Ansteuerungselektronik 120. Der Sensor 110 ist derart ausgestaltet, dass bei Einwirken einer physikalischen Messgröße auf den Sensor 110 eine mittels Strom und/oder Spannung detektierbare Eigenschaft eines Sensorelements 111 verändert wird. Die Ansteuerungselektronik 120 weist einen Umsetzer 121 auf, mit dem die Eigenschaft in einen Strom und/oder eine Spannung umgesetzt wird. Die Ansteuerungselektronik 120 weist ferner einen Ausleseanschluss 122 auf. Die Ansteuerungselektronik 120 weist ferner einen optionalen Analog-Digital-Wandler 123 auf, der eingerichtet ist, einen Digitalwert aus dem Strom und/oder der Spannung zu ermitteln. Der Digitalwert kann über den Ausleseanschluss 122 ausgegeben werden. Anstelle des Analog-Digital-Wandlers 123 kann auch vorgesehen sein, den Strom und/oder die Spannung direkt am Ausleseanschluss als Analogsignal auszugeben. Die Ansteuerungselektronik 120 weist ferner ein Kalibrierelement 124 und einen Einstellmechanismus 125 auf. Das Kalibrierelement 124 kann mittels des Einstellmechanismus 125 eingestellt werden. 1 shows a sensor system 100 with a sensor 110 and control electronics 120. The sensor 110 is designed such that when a physical measurement variable acts on the sensor 110, a property of a sensor element 111 that can be detected by means of current and / or voltage is changed. The control electronics 120 has a converter 121 with which the property is converted into a current and/or a voltage. The control electronics 120 also has a readout connection 122. The control electronics 120 also has an optional analog-digital converter 123, which is set up to determine a digital value from the current and/or the voltage. The digital value can be output via the readout connection 122. Instead of the analog-digital converter 123, provision can also be made to output the current and/or the voltage directly at the readout connection as an analog signal. The control electronics 120 also has a calibration element 124 and an adjustment mechanism 125. The calibration element 124 can be adjusted using the adjustment mechanism 125.

Das Kalibrierelement 124 kann dabei parallel oder in Reihe zum Sensorelement 111 geschaltet sein. Das Kalibrierelement 124 kann dabei derart in der Ansteuerungselektronik 120 angeordnet sein, dass mittels des Umsetzers 121 bei der Umsetzung der Eigenschaft in einen Strom und/oder eine Spannung das Kalibrierelement 124 ebenfalls berücksichtigt wird.The calibration element 124 can be connected in parallel or in series with the sensor element 111. The calibration element 124 can be arranged in the control electronics 120 in such a way that the calibration element 124 is also taken into account by means of the converter 121 when converting the property into a current and/or a voltage.

Dadurch kann ein größerer Offset, insbesondere ohne Einschränkung des Messbereichs, ausgeglichen werden als mittels einer digitalen Rekalibrierung. Der Einstellmechanismus 125 kann dabei eine analoge oder digitale Vorgabe zum Einstellen des Kalibrierelements 124 umfassen.This means that a larger offset can be compensated for, in particular without restricting the measuring range, than by means of digital recalibration. The adjustment mechanism 125 can include an analog or digital specification for adjusting the calibration element 124.

In einem Ausführungsbeispiel des Sensorsystems 100 weist das Sensorelement 111 eine durch die physikalische Messgröße veränderliche Kapazität und das Kalibrierelement 124 eine einstellbare Kapazität auf. In einer alternativen Ausführungsform des Sensorsystems 100 weist das Sensorelement 111 einen durch die physikalische Messgröße veränderlichen Widerstand und das Kalibrierelement 124 einen einstellbaren Widerstand auf. Mittels des Einstellmechanismus 125 können die einstellbare Kapazität beziehungsweise der einstellbare Widerstand eingestellt werden.In an exemplary embodiment of the sensor system 100, the sensor element 111 has a capacitance that can be changed by the physical measured variable and the calibration element 124 has an adjustable capacitance. In an alternative embodiment of the sensor system 100, the sensor element 111 has a resistance that can be changed by the physical measured variable and the calibration element 124 has an adjustable resistance. The adjustable capacitance or the adjustable resistance can be adjusted using the adjustment mechanism 125.

Insbesondere kann das Sensorelement 111 eine Kapazität einer mikroelektromechanischen Struktur (MEMS) umfassen. Der Sensor 110 kann dann beispielsweise ein Beschleunigungssensor sein, mit dem Beschleunigungen in alle drei Raumrichtungen gemessen werden können. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Sensor 110 mehr als ein Sensorelement 111 umfasst. In diesem Fall kann vorgesehen sein, die Sensorelemente 111 differentiell auszuwerten und ein Kalibrierelement 124 zu verwenden. Alternativ kann auch jedem Sensorelement 111 ein eigenes Kalibrierelement 124 zugeordnet sein, jeweils mit einem eigenen Einstellmechanismus 125.In particular, the sensor element 111 may include a capacity of a microelectromechanical structure (MEMS). The sensor 110 can then be, for example, an acceleration sensor with which accelerations in all three spatial directions can be measured. Furthermore, it can be provided that the sensor 110 includes more than one sensor element 111. In this case, provision can be made to evaluate the sensor elements 111 differentially and to use a calibration element 124. Alternatively, each sensor element 111 can also be assigned its own calibration element 124, each with its own setting mechanism 125.

2 zeigt ein Sensorsystem 100, das dem Sensorsystem 100 der 1 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Der Einstellmechanismus 125 weist einen Datenspeicher 126 und einen Dateneingang 127 auf. Zumindest ein Kalibrierwert kann über den Dateneingang 127 empfangen und im Datenspeicher 126 gespeichert werden. Die Ansteuerungselektronik 120 ist eingerichtet, das Kalibrierelement 124 anhand des Kalibrierwertseinzustellen. 2 shows a sensor system 100 that corresponds to the sensor system 100 of 1 corresponds, unless differences are described below. The setting mechanism 125 has a data memory 126 and a data input 127. At least one calibration value can be received via the data input 127 and stored in the data memory 126. The control electronics 120 is set up to adjust the calibration element 124 based on the calibration value.

In 2 sind zwei unterschiedliche Optionen gezeigt, wie der Kalibrierwert über den Dateneingang 127 eingegeben werden kann. Eine Option stellt eine Eingabeschnittstelle 128 der Ansteuerungselektronik 120 dar. Hier kann ein Digitalwert als Kalibrierwert von außen eingegeben werden, beispielsweise als Erstkalibrierwert, und das Kalibrierelement 124 entsprechend eingestellt werden. Eine alternativ oder zusätzlich vorgesehene Option stellt eine Kalibriereinheit 129 dar. Die Kalibriereinheit kann auch als Kalibrierungselektronik bezeichnet werden. Mittels der Kalibriereinheit 129 kann das Signal des Analog-Digital-Wandlers 123 ausgewertet werden und ein Nachkalibrierwert als Kalibrierwert ermittelt werden. Dieser Nachkalibrierwert kann dann von der Kalibriereinheit 129 an den Dateneingang 127 weitergegeben und das Kalibrierelement 124 entsprechend eingestellt werden. Alternativ zur Darstellung der 2 kann die Kalibriereinheit 129 gegebenenfalls auch das Signal des Umsetzers 121 anstelle des Signals des Analog-Digital-Wandlers 123 verwenden. Dies ist in 2 gestrichelt dargestellt, wobei dann die Verbindung der Kalibriereinheit 129 mit dem Analog-Digital-Wandler 123 wegfallen kann. Ferner kann vorgesehen sein, dass eine zur Kalibriereinheit 129 identisch oder ähnlich aufgebaute Elektronik außerhalb des Sensorsystems 100 verwendet wird und der Nachkalibrierwert dann über die Eingabeschnittstelle 128 der Ansteuerungselektronik 120 bereitgestellt werden kann.In 2 Two different options are shown as to how the calibration value can be entered via data input 127. One option is an input interface 128 of the control electronics 120. Here, a digital value can be entered as a calibration value from outside, for example as an initial calibration value, and the calibration element 124 can be set accordingly. An alternative or additional option provided is a calibration unit 129. The calibration unit can also be referred to as calibration electronics. Using the calibration unit 129, the signal from the analog-digital converter 123 can be evaluated and a recalibration value can be determined as the calibration value. This recalibration value can then be passed on from the calibration unit 129 to the data input 127 and the calibration element 124 can be set accordingly. As an alternative to displaying the 2 If necessary, the calibration unit 129 can also use the signal from the converter 121 instead of the signal from the analog-digital converter 123. This is in 2 shown in dashed lines, in which case the connection of the calibration unit 129 to the analog-digital converter 123 can be omitted. Furthermore, it can be provided that electronics constructed identically or similarly to the calibration unit 129 are used outside the sensor system 100 and the recalibration value can then be provided to the control electronics 120 via the input interface 128.

Der Datenspeicher 126 kann beispielsweise als TRIM-Register realisiert sein, wobei der zumindest eine Kalibrierwert im TRIM-Register abgelegt wird und das Kalibrierelement 124 anhand des im TRIM-Register abgelegten Kalibrierwerts eingestellt wird. Der Datenspeicher 126 kann insbesondere als nicht-flüchtiger Speicher ausgestaltet sein.The data memory 126 can be implemented, for example, as a TRIM register, with the at least one calibration value being stored in the TRIM register and the calibration element 124 being set based on the calibration value stored in the TRIM register. The data memory 126 can in particular be designed as a non-volatile memory.

3 zeigt einen Signalpfad 140 eines Sensorsystems 100, das den Ausgestaltungen der 1 und 2 entsprechen kann. Eine physikalische Messgröße 112, beispielsweis eine Beschleunigung, wirkt auf das Sensorelement 111, beispielsweise einen Beschleunigungssensor mit einer mikroelektromechanischen Struktur. Signale des Kalibrierelements 124 und des Sensorelements 111 werden gemeinsam im Umsetzer 121 in ein Spannungs- und/oder Stromsignal mit einem ersten Wertebereich 141 umgesetzt. Im Falle des Beschleunigungssensors mit mikroelektromechanischer Struktur kann der Umsetzer 121 ein CV-Wandler sein, der eine Kapazität in eine Spannung umsetzt. Der erste Wertebereich 141 kann dann beispielhaft zwischen -1 Volt und +1 Volt liegen und einer Beschleunigung zwischen -6 G und +6 G, also zwischen der sechsfachen negativen Erdbeschleunigung und der sechsfachen positiven Erdbeschleunigung entsprechen. Das dann im Analog-Digital-Wandler 123 gewandelte Signal weist einen zweiten Wertebereich 142 auf, der beispielhaft zwischen -4 G und +4 G liegen kann. 3 shows a signal path 140 of a sensor system 100, which corresponds to the embodiments of 1 and 2 can correspond. A physical measurement variable 112, for example an acceleration, acts on the sensor element 111, for example an acceleration sensor with a microelectromechanical structure. Signals from the calibration element 124 and the sensor element 111 are converted together in the converter 121 into a voltage and/or current signal with a first value range 141. In the case of the acceleration sensor with a microelectromechanical structure, the converter 121 may be a CV converter that converts a capacitance into a voltage. The first value range 141 can then be, for example, between -1 volt and +1 volt and correspond to an acceleration between -6 G and +6 G, i.e. between six times the negative acceleration due to gravity and six times the positive acceleration due to gravity. The signal then converted in the analog-digital converter 123 has a second value range 142, which can be between -4 G and +4 G, for example.

Ist ein Offset des Sensorsystems 100 beziehungsweise des Sensorelements 111 klein gegenüber dem zweiten Wertebereich 142, kann eine digitale Eliminierung des Offsets durchgeführt werden. Dies kann im gezeigten Ausführungsbeispiel dann der Fall sein, wenn der Offset kleiner als der Unterschied zwischen erstem Wertebereich 141 und zweitem Wertebereich 142, im gezeigten Fall also kleiner als plusminus 2 G ist. Ist der Offset größer, kann auf die erfindungsgemäße Offset-Korrektur mittels Kalibrierelement 124 zurückgegriffen werden.If an offset of the sensor system 100 or the sensor element 111 is small compared to the second value range 142, the offset can be digitally eliminated. In the exemplary embodiment shown, this can be the case if the offset is smaller than the difference between the first value range 141 and the second value range 142, i.e. smaller than plus-minus 2 G in the case shown. If the offset is larger, the offset correction according to the invention can be used using calibration element 124.

4 zeigt einen Signalpfad 140 eines Sensorsystems 100, der dem Signalpfad 140 der 3 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Der Einstellmechanismus 125 umfasst mehrere Kalibrierwerte, die dem Kalibrierelement 124 zugeführt werden können. Hierzu weist der Einstellmechanismus 125 einen Multiplexer 143 auf, der mit einem ersten Register 144 und einem zweiten Register 145 verbunden ist. Mittels des Multiplexers 143 kann ausgewählt werden, ob der Kalibrierwert des ersten Registers 144 oder der Kalibrierwert des zweiten Registers 145 zur Einstellung des Kalibrierelements 124 verwendet werden soll. Das erste Register 144 und das zweite Register 145 können dabei als TRIM-Register ausgestaltet sein. Das zweite Register 145 kann dabei genutzt werden, um Herstellerseitig eine Kalibrierung des Sensorsystems 100 durchzuführen und den entsprechenden Erstkalibrierwert abzulegen. Im ersten Register 144 können dann zusätzlich durchgeführte Kalibrierungen mittels des Nachkalibrierwerts abgelegt werden. Ferner kann in einem Überprüfungsregister 146 abgelegt sein, ob das Kalibrierelement 124 mittels des Nachkalibrierwerts des ersten Registers 144 oder des Erstkalibrierwerts des zweiten Registers 145 eingestellt wurde. 4 shows a signal path 140 of a sensor system 100, which corresponds to the signal path 140 of 3 corresponds, unless differences are described below. The adjustment mechanism 125 includes several calibration values that can be supplied to the calibration element 124. For this purpose, the setting mechanism 125 has a multiplexer 143, which is connected to a first register 144 and a second register 145. The multiplexer 143 can be used to select whether the calibration value of the first register 144 or the calibration value of the second register 145 should be used to set the calibration element 124. The first register 144 and the second register 145 can be designed as TRIM registers. The second register 145 can be used to carry out a calibration of the sensor system 100 by the manufacturer and to store the corresponding initial calibration value. In the first register 144, additional calibrations can then be carried out using of the recalibration value. Furthermore, whether the calibration element 124 was set using the recalibration value of the first register 144 or the initial calibration value of the second register 145 can be stored in a checking register 146.

5 zeigt ein Sensorsystem 100, das dem Sensorsystem 100 der 2 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Die Kalibriereinheit 129 ist mit dem Datenspeicher 126 des Einstellmechanismus 125 verbunden. Ferner ist ein weiterer Sensor 115, der nicht Teil des Sensorsystems 100 ist, mit der Kalibriereinheit 129 verbunden. Der weitere Sensor 115 liefert eine weitere Information über die physikalische Messgröße, mit der der Kalibrierwert, insbesondere der Nachkalibrierwert, im Datenspeicher 126 angepasst werden kann. Diese Anpassung wird durch die Kalibriereinheit 129 durchgeführt. Die Kalibriereinheit 124 ist also insbesondere eingerichtet, den Nachkalibrierwert aus der mittels der weiteren Sensors 115 bestimmten Messgröße, also dem Messergebnis des weiteren Sensors 115 zu ermitteln. Bei diesem Vorgang kann ein Messwert des weiteren Sensors 115 mit einem Messwert des Sensors 110 verglichen beziehungsweise abgeglichen werden. Deshalb ist die Kalibriereinheit 129 ebenfalls wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben, mit dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 123 verbunden. Der weitere Sensor 115 kann die Information über die physikalische Messgröße analog oder digital ausgeben. Entsprechend kann die Kalibriereinheit 129 eingerichtet sein, diese Information als Analogwert oder als Digitalwert zu verarbeiten. Die Eingabeschnittstelle 128 ist über den Dateneingang 127 mit einem weiteren Datenspeicher 131 verbunden. 5 shows a sensor system 100 that corresponds to the sensor system 100 of 2 corresponds, unless differences are described below. The calibration unit 129 is connected to the data memory 126 of the adjustment mechanism 125. Furthermore, another sensor 115, which is not part of the sensor system 100, is connected to the calibration unit 129. The further sensor 115 provides further information about the physical measurement variable with which the calibration value, in particular the recalibration value, can be adjusted in the data memory 126. This adjustment is carried out by the calibration unit 129. The calibration unit 124 is therefore set up in particular to determine the recalibration value from the measured variable determined by the further sensor 115, i.e. the measurement result of the further sensor 115. During this process, a measured value from the further sensor 115 can be compared or aligned with a measured value from the sensor 110. That's why the calibration unit 129 is also like in connection with 2 described, connected to the output of the analog-digital converter 123. The further sensor 115 can output the information about the physical measurement variable analogously or digitally. Accordingly, the calibration unit 129 can be set up to process this information as an analog value or as a digital value. The input interface 128 is connected to another data memory 131 via the data input 127.

Die Ansteuerungselektronik 120 ist eingerichtet, das Kalibrierelement 124 anhand eines weiteren Kalibrierwerts, insbesondere eines Erstkalibrierwerts, einzustellen. Der Erstkalibrierwerts kann dabei über Eingabeschnittstelle 128 und den Dateneingang 127 im weiteren Datenspeicher 131 abgelegt werden. Dies kann beispielsweise während einer Kalibrierung durch den Hersteller erfolgen, und der weitere Datenspeicher 131 kann ein Nur-Lese-Speicher sein. Dies ermöglicht, die ursprüngliche Kalibrierung des Herstellers nachzuvollziehen, selbst wenn mittels des weiteren Sensors 115 eine weitere Kalibrierung vorgenommen wurde. Eine Auswahleinheit 132 kann dann den Nachkalibrierwert aus dem Datenspeicher 126 oder den Erstkalibrierwert aus dem weiteren Datenspeicher 131 auswählen. Die Auswahleinheit 132 kann analog zum Multiplexer 143 der 4 ausgestaltet sein. Prinzipiell kann aber auch der Erstkalibrierwert aus dem Datenspeicher 126 oder den Nachkalibrierwert aus dem weiteren Datenspeicher 131 ausgewählt werden, wenn diese entsprechend abgelegt sind.The control electronics 120 is set up to adjust the calibration element 124 based on a further calibration value, in particular an initial calibration value. The initial calibration value can be stored in the further data memory 131 via the input interface 128 and the data input 127. This can be done, for example, during a calibration by the manufacturer, and the further data memory 131 can be a read-only memory. This makes it possible to trace the manufacturer's original calibration, even if a further calibration was carried out using the additional sensor 115. A selection unit 132 can then select the recalibration value from the data memory 126 or the initial calibration value from the further data memory 131. The selection unit 132 can be analogous to the multiplexer 143 4 be designed. In principle, however, the initial calibration value can also be selected from the data memory 126 or the recalibration value from the further data memory 131 if these are stored accordingly.

6 zeigt ein Sensorsystem 100, das dem Sensorsystem 100 der 5 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Das Sensorsystem 100 ist in einem Gehäuse 101 angeordnet. Auch die Sensorsysteme 100 der 1, 2 und 5 können analog in einem Gehäuse 101 angeordnet werden. 6 shows a sensor system 100 that corresponds to the sensor system 100 of 5 corresponds, unless differences are described below. The sensor system 100 is arranged in a housing 101. Also the sensor systems 100 of the 1 , 2 and 5 can be arranged analogously in a housing 101.

Unabhängig vom Gehäuse 101 ist auch der Einstellmechanismus 125 des Sensorsystems der 6 anders ausgestaltet. Der Datenspeicher 126 und der weitere Datenspeicher 131 sind direkt miteinander verbunden. Dabei kann während einer herstellerseitigen Kalibrierung der Erstkalibrierwert im weiteren Datenspeicher 131 geschrieben werden und im Datenspeicher 126 der Nachkalibrierwert auf Null gesetzt werden. Durch die Kalibriereinheit 129 wird dann nur ein Differenzwert in den Datenspeicher 126 geschrieben, wobei dann der Erstkalibrierwert und der Differenzwert addiert werden können. So ist keine Auswahleinheit 132 notwendig.The adjustment mechanism 125 of the sensor system is also independent of the housing 101 6 designed differently. The data memory 126 and the further data memory 131 are directly connected to one another. During a calibration by the manufacturer, the initial calibration value can be written in the further data memory 131 and the recalibration value can be set to zero in the data memory 126. The calibration unit 129 then only writes a difference value into the data memory 126, in which case the initial calibration value and the difference value can then be added. So no selection unit 132 is necessary.

Im Gegensatz zu den Darstellungen der 5 und 6 kann der weitere Sensor 115 auch Teil des Sensorsystems 100 sein. Insbesondere kann der weitere Sensor 115 auch innerhalb des Gehäuses 101 angeordnet sein.In contrast to the representations of the 5 and 6 The further sensor 115 can also be part of the sensor system 100. In particular, the further sensor 115 can also be arranged within the housing 101.

7 zeigt ein elektronisches Gerät 150 mit einem Sensorsystem 100, das wie eines der Sensorsysteme 100 der 1, 2, 5 oder 5 ausgestaltet sein kann. Ferner ist ein optionaler weiterer Sensor 115 im elektronischen Gerät 150 angeordnet, wobei eine Kalibrierung des Sensorsystems 100 anhand von Daten des weiteren Sensors 115 erfolgen kann. Ferner weist das elektronische Gerät 150 einen optionalen Akkumulator 151 auf, wobei die Kalibrierung beispielsweise während eines Ladevorgangs des Akkumulators 151 erfolgen kann. Das elektronische Gerät 150 ist in 7 als kabelloser In-Ohr-Kopfhörer ausgestaltet. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass der Sensor 110 ein Beschleunigungssensor ist Der weitere Sensor 115 kann ebenfalls einen Beschleunigungssensor umfassen. Der weitere Sensor 115 kann dabei bezüglich eines Offsets stabil sein und nicht driften. Dies kann damit verbunden sein, dass der weitere Sensor 115 Beschleunigungsänderungen nur mit einer niedrigen Frequenz bestimmen kann. Der Sensor 100 kann Beschleunigungsänderungen auch mit hohen Frequenzen ermitteln und beispielsweise Beschleunigungsänderungen auch mit Frequenzen im Bereich bis 20 Kilohertz abdecken. Dies ermöglicht, hörbare Geräusche mittels des Sensors 100 zu detektieren, die mit dem weiteren Sensor 115 nicht detektierbar wären. Der Sensor 100 ist dann jedoch mit einem Offset und einer Drift beaufschlagt, so dass der weitere Sensor 115 zur Kalibrierung verwendet werden kann. Die durch das Sensorsystem 100 ermittelten Beschleunigungen können dann beispielsweise verwendet werden, um mit einem im elektronischen Gerät 150 angeordneten Mikrophon aufgenommene Geräusche in Umgebungsgeräusche ohne Korrelation zu Daten des Sensorsystems und durch einen Träger des Kopfhörers gesprochene Sprache mit Korrelation zu Daten des Sensorsystems aufgeteilt werden. So kann Sprache auch in lauten Umgebungen aufgenommen werden. 7 shows an electronic device 150 with a sensor system 100, which is like one of the sensor systems 100 of 1 , 2 , 5 or 5 can be designed. Furthermore, an optional further sensor 115 is arranged in the electronic device 150, wherein the sensor system 100 can be calibrated based on data from the further sensor 115. Furthermore, the electronic device 150 has an optional accumulator 151, wherein the calibration can take place, for example, during a charging process of the accumulator 151. The electronic device 150 is in 7 designed as wireless in-ear headphones. In this case it can be provided that the sensor 110 is an acceleration sensor. The further sensor 115 can also include an acceleration sensor. The further sensor 115 can be stable with respect to an offset and not drift. This may be due to the fact that the additional sensor 115 can only determine acceleration changes at a low frequency. The sensor 100 can also detect changes in acceleration with high frequencies and, for example, cover changes in acceleration with frequencies in the range of up to 20 kilohertz. This makes it possible to detect audible noises using the sensor 100 that would not be detectable with the additional sensor 115. However, the sensor 100 is then subjected to an offset and a drift, so that the further sensor 115 can be used for calibration. The accelerations determined by the sensor system 100 can then, for example, ver can be used to split sounds recorded with a microphone arranged in the electronic device 150 into ambient noise without correlation to data from the sensor system and speech spoken by a wearer of the headphones with correlation to data from the sensor system. This means speech can be recorded even in noisy environments.

Der durch die Kalibriereinheit 129 durchgeführte Algorithmus muss den im Datenspeicher 126 abzulegenden Nachkalibrierwert finden, der zu einem minimalen oder zumindest ausreichend kleinem resultierenden Offset führt. Für den Algorithmus kann ein Abbruchkriterium definiert werden. Das Abbruchkriterium kann ein finales Abbruchkriterium sein. Dieses kann umfassen, dass der Offset unter einer vordefinierten Schwelle liegt oder alternativ, dass sich das Vorzeichen des resultierenden Offsets ändert zwischen zwei nacheinander gesetzten Werten für das Kalibrierelement 124. Diese Schwelle kann größer oder gleich der Hälfte der maximal möglichen Offset-Änderung sein, die auftritt, wenn der Nachkalibrierwert inkrementiert wird.The algorithm carried out by the calibration unit 129 must find the recalibration value to be stored in the data memory 126, which leads to a minimal or at least sufficiently small resulting offset. A termination criterion can be defined for the algorithm. The termination criterion can be a final termination criterion. This can include that the offset is below a predefined threshold or, alternatively, that the sign of the resulting offset changes between two consecutively set values for the calibration element 124. This threshold can be greater than or equal to half of the maximum possible offset change occurs when the recalibration value is incremented.

Mathematisch handelt es sich hierbei um die Suche der Nullstelle für den resultierenden Offset in Abhängigkeit von Werten zur Einstellung des Kalibrierelements 124. Dazu sind verschiedene Verfahren denkbar, beispielsweise ein Brute-Force-Algorithmus, bei dem alle möglichen Werte für das Kalibrierelement 124 ausprobiert werden, eine sukzessive Approximation, bei der der Wert für das Kalibrierelement 124 schrittweise inkrementiert und dekrementiert wird abhängig vom Vorzeichen des resultierenden Offsets bis das Abbruchkriterium erreicht ist. Eine weitere Möglichkeit stellt das Intervall-Halbierungsverfahren dar. Dieses kann durchgeführt werden, wenn der resultierende Offsets an den Extremen (also Maximum und Minimum) des Wertebereichs für das Kalibrierelement 124 ein ungleiches Vorzeichen besitzt, was jedoch in der Regel erfüllt ist. In diesem Fall werden die Vorzeichen des resultierenden Offsets an den Extremen und das Vorzeichen in der Mitte des Wertebereichs für das Kalibrierelement 124 ermittelt. Der Wertebereich wird daraufhin von der Mitte zu der Extremseite eingeschränkt, die das gegenteilige Vorzeichen zur Mitte aufweist. Dieser Prozess wird nun iteriert bis die Abbruchbedingung erfüllt ist. Ferner kann vorgesehen sein, den Algorithmus iterativ durchzuführen.Mathematically, this involves searching for the zero point for the resulting offset depending on values for setting the calibration element 124. Various methods are conceivable for this, for example a brute force algorithm in which all possible values for the calibration element 124 are tried, a successive approximation in which the value for the calibration element 124 is gradually incremented and decremented depending on the sign of the resulting offset until the termination criterion is reached. Another possibility is the interval halving method. This can be carried out if the resulting offsets at the extremes (i.e. maximum and minimum) of the value range for the calibration element 124 have an unequal sign, which is, however, usually the case. In this case, the signs of the resulting offset are determined at the extremes and the sign in the middle of the value range for the calibration element 124. The range of values is then restricted from the middle to the extreme side, which has the opposite sign to the middle. This process is now iterated until the termination condition is met. Provision can also be made to carry out the algorithm iteratively.

8 visualisiert eine weitere Möglichkeit für einen durch die Kalibriereinheit 129 durchgeführten Algorithmus, die Newton-Iteration. Hierbei muss der resultierende Offset eine streng monotone Abhängigkeit von den Werten für das Kalibrierelement 124 besitzen, was im Regelfall erfüllt ist. Im Diagramm 200 ist der Offset 202 über den Werten 201 für das Kalibrierelement 124 als Kurve 203 aufgetragen. Für einen ersten Punkt 211 der Kurve 203 wird nun eine erste Tangente 212 bestimmt. Durch den Schnittpunkt der ersten Tangente 212 mit der Werte-Achse 201 ergibt sich ein zweiter Punkt 221. Auch an diesem wird eine zweite Tangente 222 bestimmt, die wiederum die Werte-Achse 201 schneidet. Für den resultierenden Wert 231 liegt die Kurve 203 unterhalb eines Abbruchkriteriums 204, so dass der Wert 231 für die Einstellung des Kalibrierelements 124 verwendet werden kann. 8th visualizes another possibility for an algorithm carried out by the calibration unit 129, the Newton iteration. The resulting offset must have a strictly monotonic dependence on the values for the calibration element 124, which is usually fulfilled. In diagram 200, offset 202 is plotted over values 201 for calibration element 124 as curve 203. A first tangent 212 is now determined for a first point 211 of the curve 203. The intersection of the first tangent 212 with the value axis 201 results in a second point 221. A second tangent 222 is also determined at this point, which in turn intersects the value axis 201. For the resulting value 231, the curve 203 lies below a termination criterion 204, so that the value 231 can be used for setting the calibration element 124.

Der Algorithmus kann alternativ auch auf einer externen Kontrolleinheit implementiert werden, wobei die Kontrolleinheit dann nicht Teil des Sensorsystems 100 ist. Die externe Kontrolleinheit kann dazu eingerichtet sein, Daten über den Ausleseanschluss 122 auszulesen, die im Zusammenhang mit der Kalibriereinheit 129 erläuterten Verfahrensschritte durchzuführen und dann den Nachkalibrierwert über die Eingabeschnittstelle 128 zur Verfügung zu stellen. In diesem Fall kann das Einstellen des Kalibrierelements 124 anhand des über die Eingabeschnittstelle zur Verfügung gestellten Nachkalibrierwerts erfolgen. Wird der Algorithmus auf der Kalibriereinheit 129 implementiert, ist die Komplexität der Anschlüsse des Sensorsystems 100 vergleichbar zu einer digitalen Kompensation.Alternatively, the algorithm can also be implemented on an external control unit, in which case the control unit is then not part of the sensor system 100. The external control unit can be set up to read out data via the readout connection 122, to carry out the procedural steps explained in connection with the calibration unit 129 and then to make the recalibration value available via the input interface 128. In this case, the calibration element 124 can be adjusted based on the recalibration value provided via the input interface. If the algorithm is implemented on the calibration unit 129, the complexity of the connections of the sensor system 100 is comparable to digital compensation.

In einem Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems 100 kann also eine Information zur Einstellung des Kalibrierelements 124 ermittelt werden und das Kalibrierelement 124 mittels des Einstellmechanismus 125 anhand der Information eingestellt werden. Dabei kann die Information anhand eines Algorithmus erstellt werden, wobei der Algorithmus das Kalibrierelement 124 anhand eines Abbruchkriteriums einstellt. Die Information kann insbesondere mittels eines weiteren Sensors 115 gewonnen werden.In a method for operating a sensor system 100, information for setting the calibration element 124 can be determined and the calibration element 124 can be adjusted using the adjustment mechanism 125 based on the information. The information can be created using an algorithm, with the algorithm setting the calibration element 124 based on a termination criterion. The information can be obtained in particular using a further sensor 115.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen hieraus können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited to the examples disclosed and other variations may be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Sensor system (100) with a sensor (110) and control electronics (120), wherein the sensor (110) is designed such that when a physical measurement variable acts on the sensor (110), a property of a sensor element that can be detected by means of current and / or voltage (111) is changed, the control electronics (120) having a converter (121) with which the property is converted into a current and/or a voltage, the control electronics (120) having a readout connection (122). in which the current and/or the voltage can be output or a digital value determined from the current and/or the voltage can be output, the control electronics (120) further having a calibration element (124) and an adjustment mechanism (125), the calibration element (124) can be adjusted using the adjustment mechanism (125).

Sensor system (100). Claim 1 , wherein the sensor element (111) has a capacitance that can be changed by the physical measured variable and the calibration element (124) has an adjustable capacitance or the sensor element (111) has a resistance that can be changed by the physical measured variable and the calibration element (124) has an adjustable resistance.

Sensor system (100). Claim 1 or 2 , wherein the setting mechanism (125) has a data memory (126) and a data input (127), wherein at least one calibration value can be received via the data input (127) and stored in the data memory (126), the control electronics (120) being set up, adjust the calibration element (124) based on the calibration value.

Sensor system (100). Claim 3 , wherein at least one calibration value is a recalibration value, the recalibration value being determined based on a measurement result of the sensor (110) and a further sensor (115).

Sensor system (100). Claim 3 or 4 , wherein at least one calibration value is an initial calibration value, wherein the control electronics (120) is set up to adjust the calibration element (124) based on the initial calibration value

Sensor system (100) according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the control electronics (120) further has a calibration unit (129), wherein the calibration unit (129) is set up to adjust the calibration element (124) by means of the adjustment mechanism (125).

Sensor system (100). Claim 6 , wherein the calibration unit (129) is set up to determine information for setting the calibration element (124) using an algorithm, the calibration element (124) being set based on a termination criterion by means of the algorithm, and wherein the calibration unit (129) is set up, adjust the calibration element (124) using the adjustment mechanism based on the information.

Method for operating a sensor system (100) according to one of Claims 1 until 7 , wherein information for setting the calibration element (124) is determined and the calibration element (124) is adjusted using the adjustment mechanism based on the information.

Procedure according to Claim 8 , wherein the information is created using an algorithm, the algorithm adjusting the calibration element (124) based on a termination criterion.

Electronic device (150) with a sensor system (100) according to one of Claims 1 until 7 .