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Die
vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugüberwachungssysteme. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein adressierbares Überwachungssystem für ein Fahrzeug.
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Herkömmliche
Systeme und Verfahren zum Prüfen
oder Überwachen
von Fahrzeugparametern wie etwa dem Reifendruck sehen gewöhnlich eine
regelmäßige Prüfung mittels
mechanischer Messgeräte
vor. Diese manuellen Prüfungen
sind jedoch unpraktisch und möglicherweise
unzuverlässig.
Außerdem
können
mittels dieser Prüfungen
keine Informationen im Bedarfsfall während der Fahrt erhoben werden.
Aus diesen Gründen
wurden automatische Überwachungssysteme
entwickelt.
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Automatische
Fahrzeug-Überwachungssysteme
können
die Leistung und Sicherheit eines Kraftfahrzeugs erhöhen. Zum
Beispiel kann ein Reifendruck-Überwachungssystem
verwendet werden, um einen Bediener in Bezug auf einen nicht korrekt
aufgepumpten Reifen zu warnen. Ein nicht korrekt aufgepumpter Reifen
kann einseitig verschleißen,
den Kraftstoffverbrauch erhöhen
und die sichere Handhabung des Fahrzeugs beeinträchtigen.
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Ein
bekanntes Fahrzeug-Überwachungssystem
umfasst einen Luftdrucksensor und einen Sendeempfänger, die
an oder in jedem Reifen angebracht sind (der Sensor und der Sendeempfänger werden
manchmal gemeinsam als „Sensor” bezeichnet).
Die Sendeempfänger
können
programmiert oder auf andere Weise konfiguriert werden, um periodisch
Informationen über
Hochfrequenzwellen (RF) an einen zentralen Empfänger zu senden. Der zentrale
Empfänger
kann mit einer Anzeige oder einer anderen Einrichtung verbunden
sein, die eine für Menschen
lesbare Ausgabe erzeugt. Wenn Informationen zu nicht-periodischen
Intervallen oder Zeiten gewünscht
werden, können
die Sendeempfänger
aktiviert werden (d. h. sie können
dazu veranlasst werden, Informationen aus dem Sensor zu lesen und dann
an den zentralen Empfänger
zu senden), indem separate Sender (häufig als „Initiatoren” oder „Sensorinitiatoren” bezeichnet)
verwendet werden, die in nächster
Nähe zu
jedem Sendeempfänger
angeordnet sind. Der Initiator erzeugt ein niederfrequentes moduliertes
Feld mit ausreichender Intensität,
um den Reifensensor zu aktivieren. Jeder Initiator ist separat mit
einer Steuereinheit verbunden (dabei kann es sich um den zentralen
Empfänger
handeln oder nicht). Das System kann fordern, dass jeder Initiator eine
eindeutige vorprogrammierte oder auf andere Weise vorkonfigurierte
Identität
aufweist, sodass Informationen von einem besonderen Reifen erhalten werden
können.
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DE 100 15 438 A1 zeigt
ein Bussystem mit mehreren Busteilnehmern, wobei drei Anschlussleitungen
(Versorgung, Masse und Signal) mit jedem Teilnehmer verbunden sind.
Um die Teilnehmer zu identifizieren werden die Anschlussleitungen
mit den Anschlusspins der Sensoren unterschiedlich verbunden. Zum
Beispiel wird die Versorgungsleitung mit dem ersten Pin, die Masseleitung
mit dem zweiten Pin und die Signalleitung mit dem dritten Pin des Sensors
verbunden. Eine Auswahllogik muss in jedem Sensor vorhanden sein
um die vorliegende Anschlusskombination zu ermitteln und die Anschlussselektierung
für die
weitere Verarbeitung vorzunehmen.
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DE 199 06 095 A1 zeigt
eine Schaltungsanordnung zum Vernetzen von Sensoren. Die einzelnen
Sensoren weisen jeweils Schaltmodule auf über welche diese angesteuert
werden. Es sind keine separaten Steuerleitungen vorgesehen. Logische Schaltungen
innerhalb der Schaltmodule dienen der Erkennung der Ansprechsignale,
die mittels hard- oder softwaremäßiger Implementierung
aus einem Versorgungssignal herausgefiltert werden.
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DE 298 16 220 U1 zeigt
einen Steckverbinder, der Module einer Baugruppe, die über ein
Bussystem verbunden sind, adressiert.
DE 298 16 220 U1 beschreibt
hauptsächlich
den mechanischen Aufbau des Steckverbinders, der einen Anschluss-
und Kodierbereich aufweist. Der Kodierbereich für die Adressierung untergliedert
sich in Kodierzellen, die mit Hilfe von Blindkammern innerhalb der
Kodierzellen eine differenzierte Adressierung erlauben. Eine Federzunge
berührt
einen Kontaktstift oder nicht, abhängig von der vorhandenen Blindkammer.
Bei Anwesenheit der Blindkammer ist kein Kontakt der Federzunge
mit dem Kontaktstift möglich.
Damit ergibt sich je nach Einsatz der Blindkammern in den einzelnen
Kodierzellen eine unterschiedliche Adresse.
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DE 196 32 150 A1 zeigt
ein Verfahren zur Kontrolle des Luftdrucks in Reifen durch Sensoren, die
sich im oder am Reifen befinden. Ein Signal, bestehend aus dem gemessenen
Druck und eines charakteristischen Identifikationswertes des Reifens
wird als HF-Signal zu einer Steuereinheit übertragen. Das Identifikationssignal
wird aus einem Langwellen-Signal (Aktivierungssignal) generiert,
das die Steuereinheit selektiv jeweils einem Reifen, bzw. einer
Langwelleneinheit am Reifen, über
eine Leitungsverbindung sendet.
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Die
bestehenden Reifendruck-Überwachungssysteme
erfüllen
ihre Funktion, sind aber nicht vollständig zufriedenstellend. Ein
Problem bei bestehenden Systemen besteht darin, dass weil jeder
Initiator in einem gemultiplexten System eine eindeutige Identität aufweist,
die Initiatoren nicht einfach ausgetauscht werden können. Wenn
also ein Initiator ausfällt,
dass muss ein spezifischer, identischer Initiator und kein allgemeiner
Ersatzinitiator an seiner Stelle installiert werden oder aber das
System muss in der Lage sein, die Identität des neuen Initiators zu „lernen”.
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Der
Begriff „Sensor” ist hier
in seiner allgemeinen Bedeutung verwendet. Ein einzelner „Sensor” kann einen
Aktivator bzw. Initiator sowie einen Sender und/oder einen Empfänger umfassen
oder auf andere Weise damit assoziiert sein. In einigen Ausführungsformen
kann der Initiator und nicht der Sensor selbst einen Adresseingang
aufweisen und mit dem Kabelbaum verbunden sein. Eine Aufgabe der
Erfindung ist es ein adressierbares Überwachungssystem bereitzustellen,
das eine einfache Adressierung ermöglicht.
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Dementsprechend
gibt die Erfindung in einer Ausführungsform
ein adressierbares Überwachungssystem
für ein
Fahrzeug an. Das System kann verwendet werden, um den Reifendruck
zu überwachen, es
kann aber auch in anderen Überwachungsanwendungen
verwendet werden. Das System umfasst eine Vielzahl von Sensoren,
die jeweils einen Adresseingang aufweisen, der mit einem Kabelbaum
verbunden werden kann. Das Überwachungssystem umfasst
weiterhin eine Steuereinrichtung. Der Kabelbaum umfasst eine gemeinsame
Busleitung, eine Erdleitung und wenigstens eine Adressleitung. Die Steuereinrichtung
kann mit der gemeinsamen Busleitung verbunden werden, um ein Steuersignal über die
gemeinsame Busleitung zu jedem aus der Vielzahl von Sensoren zu
senden. Jede Adressleitung ist jeweils eine offene Verbindung oder
eine über
einen Anschluss der Erdleitung des Kabelbaums geerdete Verbindung.
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Jeder
Sensor kann betrieben werden, um seine eigene Adresse in Übereinstimmung
mit der Verbindung zwischen dem Kabelbaum und dem Sensor zu bestimmen.
Wenn Daten von einem bestimmten Sensor gewünscht werden (was auf der Basis
einer Eingabe von einer Person im Fahrzeug bestimmt werden kann),
sendet eine Steuereinrichtung ein Signal mit Adressinformation und
Steuerinformation über
den Kabelbaum zu jedem aus der Vielzahl von Sensoren. Die Adressinformation
ist mit dem gewünschten
Sensor assoziiert oder korreliert. Obwohl alle Sensoren das Signal
von der Steuereinrichtung empfangen können, reagiert nur der Sensor,
der die der Adressinformation im Signal entsprechende Adresse aufweist,
auf die Steuerinformation im Signal.
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In
einer anderen Ausführungsform
gibt die Erfindung ein Verfahren zum Adressieren von Sensoren in
einem Fahrzeug an, wobei jeder Sensor einen Adresseingang und einen
Buseingang aufweist. Das Verfahren umfasst das Vorsehen eines Kabelbaums, der
wenigstens zwei Steckverbindungen, eine gemeinsame Busleitung, eine
Erdleitung und wenigstens eine Adressleitung aufweist. Weiterhin
wird jede Steckverbindung des Kabelbaums derart konfiguriert, dass
der wenigstens einen Adressleitung ein Wert zugewiesen wird. Ein
Sensor wird mit jeder Steckverbindung derart verbunden, dass der
Adresseingang mit der wenigstens einen Adressleitung und der Buseingang
mit der gemeinsamen Busleitung verbunden wird. Der Wert entspricht
einer elektrisch offenen Steckverbindung oder einer über einen Anschluss
der Erdleitung des Kabelbaums elektrisch geerdeten Steckverbindung.
Eine Adresse für
jeden Sensor wird ausschließlich
auf der Basis bestimmt, ob die wenigstens eine Adressleitung mit
der elektrisch offenen oder der elektrisch geerdeten Steckverbindung
verbunden ist. Auf diese Weise erkennt jeder Sensor die an ihn adressierten
Befehlssignale und ignoriert Signale, die für andere Sensoren adressiert
oder bestimmt sind.
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In
einer weiteren Ausführungsform
gibt die Erfindung ein adressierbares Fahrzeug-Reifendruck-Überwachungssystem
an. Das System umfasst eine Vielzahl von Initiatoren, wobei jeder
Initiator wenigstens einen Adresseingang umfasst. Weiterhin umfasst
das System eine Vielzahl von Reifendrucksensoren, wobei jeder aus
der Vielzahl von Reifendrucksensoren in einer drahtlosen Kommunikation
mit einem aus der Vielzahl von Initiatoren steht. Ein Kabelbaum
des Systems hat eine gemeinsame Busleitung, eine Erdleitung, wenigstens
eine Adressleitung und eine Vielzahl von Steckverbindungen. Jeder
Initiator kann betrieben werden, um sich selbst eine Adresse ausschließlich auf
der Basis einer Verbindung zwischen dem Initiator und der Verbindung der
wenigstens einen Adressleitung zuzuweisen, wobei die wenigstens
eine Adressleitung eine elektrisch offene Verbindung oder eine über einen
Anschluss der Erdleitung des Kabelbaums elektrisch geerdete Verbindung
ist.
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Eine
Steuereinrichtung des Systems kann betrieben werden, um ein Signal
auf der gemeinsamen Busleitung zu senden, wobei das Signal eine Befehlsinformation
und eine Adressinformation aufweist. Bei Empfang eines Befehlssignals,
aktiviert der Initiator einen Sender, um einen Luftdrucklesewert
von dem Reifen zu einer Steuereinrichtung zu senden (diese Steuereinrichtung
kann die Steuereinrichtung sein, die die Befehlssignale für die Initiatoren erzeugt).
Die Steuereinrichtung empfängt
das gesendete Signal, übersetzt
die Information und vergleicht die Adresse mit einer Reifenposition.
Weil die Identität
und die Adressinformation auf der Basis der Verbindung mit dem Kabelbaum
bestimmt wird, kann jeder Initiator identisch sein, wobei keine
Identität
im Initiator vorprogrammiert zu werden braucht.
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Aus
dem Vorstehenden wird deutlich, dass gemäß einem Aspekt der Erfindung
ein Verfahren und ein System zum Identifizieren und Adressieren von
Sensoren in einem Fahrzeug-Überwachungssystem
angegeben werden. Andere Merkmale und Aspekte der Erfindung werden
durch die folgende ausführliche
Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
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1 ist
eine schematische Darstellung des Reifendruck-Überwachungssystems.
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2 ist
ein schematisches Diagramm eines beispielhaften adressierbaren Überwachungssystems
gemäß der Erfindung.
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3 ist
ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Sensors, der in
einem adressierbaren Überwachungssystem
verwendet werden kann.
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4 ist
eine Tabelle mit Adresskombinationen für einen Sensor mit zwei Adresseingängen wie etwa
den in 3 gezeigten.
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5 ist
ein Schaltungsdiagramm eines beispielhaften niederfrequenten Initiators,
der in Ausführungsformen
der Erfindung verwendet werden kann.
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Bevor
Ausführungsformen
der Erfindung im Detail beschrieben werden, soll darauf hingewiesen werden,
dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details des
Aufbaus und der Anordnung der Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung
beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt werden. Die Erfindung
kann durch andere Ausführungsformen
realisiert werden. Außerdem
ist zu beachten, dass die hier verwendeten Begriffe beispielhaft
sind und die Erfindung keineswegs einschränken. Wenn von „enthalten”, „umfassen” oder „aufweisen” gesprochen
wird, ist gemeint, dass die in Verbindung damit genannten Elemente
sowie entsprechende Äquivalente
darin enthalten sind sind. Die Begriffe „verbunden”, „gekoppelt” oder „befestigt” geben eine direkte oder indirekte
Verbindung, Kopplung oder Befestigung an. Außerdem sind die Begriffe „verbunden” und „gekoppelt” nicht
auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen
beschränkt.
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Ein
bekanntes Reifendruck-Überwachungssystem 15 für ein Fahrzeug 16 ist
in 1 gezeigt. Das Fahrzeug 16 weist vier
Räder 17 auf.
Das System 15 umfasst eine Steuereinrichtung 20 und
vier Sensoren 25. Jeder Sensor 25 ist mit der
Steuereinrichtung 20 über
separate Verbindungen verbunden, die als Drähte 30, 31, 32 und 33 gezeigt
sind. Die Steuereinrichtung 20 umfasst eine Steuereinheit 35 und
eine Empfangseinrichtung bzw. einen Empfänger 40. Der Empfänger 40 ist
mit einer Antenne 41 verbunden. Die Steuereinheit 35 kann einen
Mikroprozessor, einen Mikrocontroller oder eine andere Einrichtung
umfassen, die Befehle ausführen
kann. Vorzugsweise kann die Steuereinheit 35 programmiert
werden und zur Verarbeitung von Eingaben sowie zur Erzeugung von
Ausgaben verwendet werden. Die Steuereinheit 35 ist mit
einer Eingabeeinrichtung 45 verbunden. Die Eingabeeinrichtung 45 kann
tatsächlich
eine Vielzahl von Einrichtungen wie etwa eine oder mehrere Tasten,
Schalter, Tastaturen, Cursor-Einrichtungen,
Joysticks, Berührungsbildschirme,
Spracherkennungssysteme usw. umfassen. Eine typische Position für die Eingabeeinrichtung 45 ist
am Armaturenbrett (nicht gezeigt) des Fahrzeugs, wobei jedoch auch
andere Positionen möglich
sind.
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Jeder
Sensor 25 umfasst einen Initiator 50 (der manchmal
auch als „Langwelleneinheit” bezeichnet
wird, weil gewöhnliche
Initiatoren Komponenten umfassen, die Signale mit niedrigen Frequenzen
senden – z.
B. bei 125 kHz). In dem gezeigten System 15 umfasst jeder
Sensor 25 auch ein Radmodul 51. Das Radmodul 51 kann
einen Sender 52, einen Empfänger 53, einen Sensor 54,
eine Steuereinrichtung 55 und eine Antenne 56 umfassen.
Ein einzelner Initiator 50 ist in relativ naher Nähe positioniert und
ist einem einzelnen Radmodul 51 zugeordnet. Die Drähte 30–33 verbinden
jeden Initiator 50 separat mit der Steuereinrichtung 35.
Die Radmodule 51 können
programmiert werden, um periodisch ein Drucksignal zu übertragen.
Dies geschieht vorzugsweise zu relativ kurz aufeinanderfolgenden,
aber dennoch distinkten Zeiten, um eine Störung zu vermeiden, die häufig auftritt,
wenn mehrere Signale gleichzeitig übertragen werden. Die Drucksignale
werden durch den Empfänger 40 über die
Antenne 41 empfangen. Der Empfänger kann wie gezeigt empfangene
Signale über
eine Verbindung 58 zu der Steuereinheit 35 zur
Verarbeitung geben. Alternativ hierzu kann der Empfänger 40 empfangene
Signale zu einer separaten Steuereinrichtung wie etwa einer Steuereinrichtung
geben, die entfernte tastenlose Eingaben und andere drahtlose Fahrzeugsysteme
(nicht gezeigt) steuert. Die durch die Steuereinheit 35 oder
eine andere Steuereinrichtung empfangenen Signale können verarbeitet
werden, um eine sichtbare Ausgabe auf einer Anzeige zu erzeugen
(eine derartige Ausgabeeinrichtung wird im Folgenden erläutert).
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Drucklesewerte
können
auch in Reaktion auf eine Eingabe vom Benutzer bzw. Fahrer erhalten werden.
Wie oben genannt, kann die Eingabeeinrichtung 45 mehrere
Tasten usw. für
jeden Reifen 17 umfassen. Um einen Drucklesewert von einem
Reifen 17 zu erhalten, gibt die Steuereinheit 35 selektiv
ein Langwellensignal über
die entsprechende Busleitung 30–33 an den designierten
Initiator 50. Das Signal aktiviert den gewünschten
Initiator 50. Bei Aktivierung sendet der Initiator 50 ein
Langwellensignal zu dem zugewiesenen Radmodul 51. Das entsprechende Radmodul 51 wiederum
liest den Sensor 54 und sendet ein Signal mit der Druckinformation
an den Empfänger 40.
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Jedes
Radmodul 51 ist an oder in einem Reifen 17 des
Fahrzeugs 16 positioniert. Wie bereits genannt, umfasst
in der gezeigten Ausführungsform
jedes Radmodul 51 einen Sender 52, einen Empfänger 53,
einen Sensor oder eine Messeinrichtung 54, eine Steuereinrichtung
bzw. Verarbeitungseinrichtung 55 und eine Antenne 56.
Der Empfänger 53 empfängt das
von dem Initiator 50 gesendete Signal. Der Empfang des Langwellensignals
veranlasst den Sender 51, die durch den Sensor 54 erhaltenen
Informationen zu senden (in der gezeigten Ausführungsform sind die Informationen
Luftdruckinformationen für den
Reifen). Die Steuereinheit 55 des Radmoduls 51 veranlasst
auch, dass der Sender 52 Informationen sendet, die den
mit der Information des Sensors 52 assoziierten Reifen 17 identifiziert.
In einer Ausführungsform
verarbeitet die Steuereinheit 55 des Radmoduls 51 den
Luftdrucklesewert bzw. die Luftdruckinformation und die Reifenidentifikationsinformation zu
einem einzigen Datensignal. Der Sender 52 des Radmoduls 51 sendet
das Datensignal zu der Steuereinrichtung 20. Der Empfänger 40 an
der Steuereinrichtung 20 empfängt das Datensignal und kann das
Datensignal oder eine konditionierte Version desselben an die Steuereinheit 35 oder
alternativ zu einer separaten Verarbeitungs- oder Steuereinheit (nicht
gezeigt) senden. Die Steuereinheit 35 verarbeitet das Datensignal
derart, dass Informationen zu dem Druck in einem bestimmten Reifen 17 für einen Fahrer
oder Mitfahrer über
eine Anzeige oder eine ähnliche
Ausgabeeinrichtung 59 bereitgestellt werden oder durch
Fahrzeugsteuersysteme verwendet werden (z. B. Antiblockierbremsen,
aktive Radaufhängung
usw. – nicht
gezeigt). Wie die Eingabeeinrichtung 45 kann auch die Ausgabeeinrichtung 59 auf dem
Armaturenbrett (nicht gezeigt) des Fahrzeugs angeordnet sein.
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2 ist
ein schematisches Diagramm eines beispielhaften adressierbaren Überwachungssystems 100.
In der gezeigten Ausführungsform
ist das System 100 in einem Fahrzeug 102 mit vier
Rädern 103 positioniert.
Das System 100 umfasst eine Steuereinrichtung 105,
einen Kabelbaum 110 mit vier Steckverbindungen (z. B. Steckern) 111, 112, 113 und 114 und
eine Vielzahl von Sensoren 115, die jeweils eine Steckverbindung
(z. B. eine Buchse) 116, 117, 118 und 119 aufweisen.
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Die
Steuereinrichtung 105 umfasst eine Sensor-Steuereinrichtung 120 und
eine Hochfrequenz(RF)-System-Steuereinrichtung 125.
Die Sensor-Steuereinrichtung 120 ist programmiert, um ein Befehlssignal
für eine
Messübertragung
von jedem Sensor 115 zu einem spezifizierten Zeitpunkt
zu erzeugen und zu senden (z. B. jeweils nach einem Zeitintervall
und/oder Streckenintervall und/oder beim Starten des Fahrzeugs 102,
usw.). Die Sensor-Steuereinrichtung 120 kann auch eine
manuelle Eingabe (weiter unten erläutert) empfangen, um ein Befehlssignal
zu erzeugen. Die RF-System-Steuereinrichtung 125 empfängt und übersetzt
die von jedem Sensor 115 übertragenen RF-Signale. Ein
Antenne 126 ist mit der RF-System-Steuereinrichtung 125 verbunden,
um die RF-Signale zu empfangen. Jedes RF-Signal umfasst einen Adressteil
und einen Informationsteil. Der Informationsteil umfasst Daten auf
der Basis einer Messung von einem bestimmten Sensor 115.
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Die
Sensor-Steuereinrichtung 120 und die RF-System-Steuereinrichtung 125 können unter
Verwendung von verschiedenen bekannten Einrichtungen wie etwa programmierbaren
Mikroprozessoren, Microcontrollern, programmierbaren Logik-Controllern
und anderen ähnlichen
Einrichtungen implementiert werden. Die Steuereinrichtungen 120 und 125 können auch
unter Verwendung von anderen integrierten Schaltungen, diskreten
Komponenten und Kombinationen derselben realisiert werden. In einer typischen Ausführungsform
umfasst die Steuereinrichtungen 120 und 125 einen
Speicher und entsprechende Ein- und Ausgabeeinrichtungen, die dem Fachmann
bekannt sind. Weiterhin können
die Sensor-Steuereinrichtung 120 und die RF-System-Steuereinrichtung 125 andere
Elemente umfassen oder mit denselben gekoppelt sein (z. B. mit einem
oder mehreren Analog-Digital-Wandlern,
einer oder mehreren Ansteuereinrichtungen, einer oder mehreren Stromversorgungen,
usw.), die die Sensor-Steuereinrichtung 120 oder
die RF-System-Steuereinrichtung auf dem Fachmann bekannte Weise
unterstützen.
In den meisten Ausführungsformen
der Erfindung bietet ein relativ einfacher Mikroprozessor wie etwa
ein 8- oder 16-Bit-Prozessor mit einer Taktgeschwindigkeit von weniger
als 20 MHz eine angemessene Leistung.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann die Steuereinrichtung 105 mit einer oder mehrere Eingabeeinrichtungen
(allgemein durch den Kasten 130 angegeben) und einer oder
mehreren Ausgabeeinrichtungen (allgemein durch den Kasten 135 angegeben)
gekoppelt sein. Die eine oder mehreren Eingabeeinrichtungen 130 sehen
eine Schnittstelle vor, über
die ein Bediener (z. B. der Fahrer oder ein Mitfahrer) manuell die
Sensor-Steuereinrichtung 120 steuern können. Die Eingabeeinrichtungen
sind zum Beispiel Knöpfe,
Wählscheiben,
Drücktasten
(einschließlich
von Tastaturen, Tastenfeldern usw.), Schalter, Pedale, Berührungseinrichtungen
(einschließlich
von Berührungsbildschirmen),
Zeigeeinrichtungen, Mikrofone oder andere Eingabeeinrichtungen.
Die eine oder mehreren Ausgabeeinrichtungen 135 sehen eine
Schnittstelle zwischen der RF-System-Steuereinrichtung 125 und
dem Fahrer oder einem Mitfahrer vor und gestatten es der RF-System-Steuereinrichtung 125,
Ausgaben für den
Fahrer oder Mitfahrer vorzusehen. Die Ausgabeeinrichtungen sind
zum Beispiel Anzeigeeinrichtungen (z. B. LEDs, Glühlampen,
Entladungslampen, Fluoreszenzlampen usw.), Anzeigebildschirme (einschließlich von
Flüssigkristallanzeigen
(LCDs) usw.) und Klangeinrichtungen (einschließlich von Lautsprechern, Klangerzeugungseinrichtungen,
Summern usw.).
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Zum
Beispiel umfasst eine Ausführungsform der
Erfindung eine Eingabeeinrichtung 130 mit einem Tastenfeld,
die auf oder in dem Armaturenbrett des Fahrzeugs 102 montiert
ist. Das Tastenfeld kann eine Auswahltaste für jeden Reifen 103 des
Fahrzeugs 102 umfassen. Durch die manuelle Auswahl einer
der Tasten kann ein Bediener oder Mitfahrer eine Messlesung von
einem bestimmten Sensor 115 anfordern. In Reaktion darauf
gibt der Sensor 115 die betreffende Messinformationen und
die Sensorposition an die RF-System-Steuereinrichtung 125.
Eine Ausführungsform
der Ausgabeeinrichtung 135 ist eine LCD, die in dem Armaturenbrett
des Fahrzeugs 102 montiert ist. Die LCD erzeugt eine Textanzeige
der ausgewählten
Reifenposition und der entsprechenden Messlesung (z. B. „Vorderer,
linker Reifen: 35 PSI”, „Vorderer,
rechter Reifen: 33 PSI”,
usw.). Zusätzlich zu
der LCD kann die Ausgabeeinrichtung 135 eine weitere akustische
und/oder visuelle Warneinrichtung umfassen, die aktiviert wird,
wenn eine Reifendruckmesslesung zu niedrig oder zu hoch ist.
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Der
Kabelbaum 110 verbindet die Sensor-Steuereinrichtung 120 mit
jedem Sensor 115 in dem System 100. 3 zeigt
eine beispielhaften Steckverbindung 111–114 (hier ein Stecker 136) für die Verbindung
mit einer beispielhaften Steckverbindung (hier eine Buchse 137).
In der in 3 gezeigten Ausführungsform
umfasst der Kabelbaum 110 eine Leistungsleitung 140,
eine Erdleitung 145, zwei Adressleitungen 155, 156 und
eine Busleitung 160. Die Busleitung 160 überträgt Befehlssignale
von der Sensor-Steuereinrichtung 120 zu
jedem Sensor 115. Der Stecker 136 umfasst Stifte 161, 162 und 165,
die jeweils den Leitungen 140, 145 und 160 entsprechen. Der
Stecker 136 umfasst auch Stifte 163, 164,
die mit den Adressleitungen 155, 156 verbunden
werden können,
wenn der Bus 110 entsprechend ausgestattet ist. In der
beispielhaften Ausführungsform
von 3 ist die Adressleitung 155 mit der Erde
verbunden und ist die Adressleitung 156 schwebend (d. h. der
Stift 164 ist nicht verbunden bzw. offen). Auf der Basis
des Typs der Verbindung zwischen dem Stecker 136 und der
Buchse 137 (insbesondere der entsprechenden Werte auf den
Stiften 163 und 164) kann jeder Sensor 115 seine
eigene Adresse bestimmen.
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Wie
in 3 gezeigt, umfasst die Buchse 137 ein
Leistungssteckloch 168, ein Erdsteckloch 170,
ein erstes Adresssteckloch 175, ein zweites Adresssteckloch 176 und
ein Bussteckloch 180. Die Leistungsleitung 140,
die Erdleitung 145 die Adressleitungen 155 und
die Busleitung 160 sind jeweils mit dem Leistungssteckloch 168,
dem Erdsteckloch 170, den Adressstecklöchern 175 und dem
Bussteckloch 180 jeder Buchse 137 verbunden. In
der gezeigten Ausführungsform
umfasst der Stecker zwei Adressstifte 163, 164 und
weist die Buchse 137 zwei entsprechende Stecklöcher auf,
wobei die Anzahl der Adressverbindungen zwischen dem Kabelbaum und dem
Sensor je nach der entsprechenden Überwachungsanwendung auch nur
eins oder mehr als zwei sein kann. Zum Beispiel benötigt ein Überwachungssystem 100 mit
nur zwei Sensoren 115 nur eine einzige Verbindung zwischen
Kabelbaum und Sensor. Eine Anwendung mit fünf bis acht Sensoren 115 benötigt drei
Verbindungen zwischen Kabelbaum und Sensor.
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In
der gezeigten Ausführungsform
ist den Adressleitungen 155, 156 einer von zwei
Werten zugewiesen: ein Erdungswert (der unter Verwendung einer Erdverbindung
vorgesehen werden kann) und ein Schwebewert (der unter Verwendung
einer Nicht-Verbindung
vorgesehen werden kann). Der Sensor 115 bestimmt seine
Identität
auf der Basis der durch die Adressstecklöcher 175, 176 gelesenen Werte.
Die durch die Adressstecklöcher 175, 176 gelesenen
Werte entsprechen den Werten, die den Adressstiften 163, 164 zugewiesen
sind. 4 zeigt eine Tabelle mit den einzigartigen Adressen,
die unter Verwendung der zwei Adressstifte 163, 164 erzeugt
werden können,
indem diesen ein schwebender Wert (keine Verbindung) oder ein Erdungswert (Erdverbindung)
zugewiesen wird. In der Tabelle geben „A” und „B” jeweils die Stifte 163 und 164 wieder. Wie
aus der Tabelle entnommen werden kann, ist jedem Reifen 103 eine
Adresse oder Identität
zugewiesen. Der „Reifen
1” weist
eine Adresse „GND
GND” auf,
die binär
durch „00” wiedergegeben
werden kann. Wenn mit anderen Worten die Stifte 163 und 164 in
einem Stecker 136 mit der Erde verbunden werden, liest
die Buchse 137 eines Sensors 115 die Werte an
den Stiften 163 und 164 und weist sich selbst
die Adresse „00” zu. Danach
liest oder bestätigt
der Sensor 115 nur die Befehlssignale, die einen „00”-Adressteil
umfassen, und ignoriert Signale mit anderen Adressteilen. Den „Reifen
2”, „Reifen
3” und „Reifen
4” sind
jeweils die Adressen „GND
N” („01”), „N GND” („10”) und „N N” („11”) zugewiesen.
Natürlich
kann eine andere Korrelation zwischen Adressen und Reifenpositionen
vorgesehen sein als in 4.
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Nachdem
ein Sensor 115 seine Adresse bestimmt hat, erkennt er über die
Busleitung 160 von der Sensor-Steuereinrichtung 120 übertragene
Befehlssignale, die an ihn adressierten sind, und ignoriert Befehlssignale,
die an andere Sensoren 115 adressiert sind. Dieser Aspekt
der Erfindung ermöglicht,
dass in einem Überwachungssystem 100 eine System-Steuereinrichtung 120 allen
Sensoren 115 über
eine gemeinsame bzw. einzige Busleitung wie etwa die Busleitung 110 Befehle
zukommen lässt. Die
Verwendung einer gemeinsamen bzw. einzigen Busleitung 110 reduziert
den Verdrahtungsaufwand (insbesondere an der Sensor-Steuereinrichtung)
und ermöglicht
im Vergleich zu Systemen aus dem Stand der Technik Einsparungen
an Materialien und Raum in einem Fahrzeug 102.
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In
der Ausführungsform
von 2 umfasst jeder Sensor 115 einen Initiator 205 und
ein Fernmodul 215. Der Initiator 205 in jedem
Sensor 115 kann das Fernmodul 215 des Sensors 115 aktivieren.
Das Fernmodul 215 ist an oder in einem einzelnen Reifen 103 positioniert.
Im Fall eines Reifendruck-Überwachungssystems 100 umfasst
das Fernmodul 215 einen Sender 216, einen Empfänger 218 und
einen Sensor 220. Jedes Fernmodul 215 kann auch
eine Steuereinrichtung 222 umfassen, die programmiert ist,
um eine Messung von dem Sensor 220 zu lesen und über eine
Antenne 225 ein RF-Signal mit Informationen auf der Basis
der Lesung aus dem Sensor 220 an die RF-System-Steuereinrichtung 125 zu
senden. Wenn in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung Information
zu nicht programmierten Zeiten gewünscht wird, kann eine über die
Eingabeeinrichtung 130 empfangene manuelle Eingabe von einem
Fahrer oder Mitfahrer verwendet werden, um einen oder mehrere der
Initiatoren 205 zu aktivieren. Die Aktivierung von einem
oder mehreren der Initiatoren 205 veranlasst, dass jedes
assoziierte Fernmodul 215 ein RF-Signal, das Information
zu einem durch den entsprechenden Sensor 218 festgestellten Reifendruck
und eine Adresse des Sensors 218 enthält, zu der RF-System-Steuereinrichtung 125 sendet.
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5 ist
ein Schaltungsdiagramm eines beispielhaften Niederfrequenz-Initiators 205,
der in Ausführungsformen
der Erfindung verwendet werden kann. Der Initiator 205 umfasst
allgemein eine Initiator-Steuereinrichtung 305, einen Rückkopplungsverstärker 310,
einen Spannungsregler 315, einen Taktoszillator 320,
ein MOSFET-Ansteuerelement 325 und Spulen-Ansteuerelemente 375/380.
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Allgemein
ruft die Initiator-Steuereinrichtung 305 die in den Speicher
programmierten Befehle ab und interpretiert und führt diese
aus. Die Initiator-Steuereinrichtung 305 ist programmiert,
um Steuersignale von der Steuereinrichtung 120 über den Kabelbaum 110 zu
empfangen, das Steuersignal auf Daten und Identifikationsinformation
zu analysieren und Antwortsignale mit Steuerinformation und/oder Identifikationsinformation
zu erzeugen. Für
die in 5 gezeigte Ausführungsform kann die Initiator-Steuereinrichtung 305 das
Mikrocontroller-Modell NEC μ789122
sein. Es können
jedoch auch verschiedene andere Steuereinrichtungen und Prozessoren verwendet
werden. Alternativ hierzu kann die Initiator-Steuereinrichtung 305 unter
Verwendung von verschiedenen bekannten Einrichtungen wie etwa Mikroprozessoren,
programmierbaren Logik-Steuereinrichtungen und anderen ähnlichen
Einrichtungen implementiert werden. Die Initiator-Steuereinrichtung 305 kann
auch unter Verwendung von anderen integrierten Schaltungen, diskreten
Komponenten und Kombinationen derselben realisiert werden. In dem
in 5 gezeigten Beispiel umfasst die Initiator-Steuereinrichtung 305 eine
Verbindung zu einer Anordnung von Widerständen (R2, R4, R6, R8) und Kondensatoren
(C2, C4, C6).
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Nach
der Verbindung des Kabelbaums 110 mit den Initiator 205 sieht
das Leistungseingangs-Steckloch 168 eine Verbindung mit
dem Rücksetzanschluss
der Initiator-Steuereinrichtung 205 vor. In der beispielhaften
Ausführungsform
von 5 ist das Leistungseingangs-Steckloch 168 mit
einer Anordnung von Kondensatoren (C8, C10, C12) und einer Diode
(D1) verbunden, um das Leistungssignal für die Steuereinrichtung 305 zu
konditionieren. Das Leistungseingangs-Steckloch 168 ist
außerdem
mit einer Gesamtspannungs-Schutzschaltung 310 verbunden,
um das Leistungssignal für
die Spulenansteuerschaltung 375/380 zu konditionieren.
In dem Beispiel von 5 umfasst die Gesamtspannungs-Schutzschaltung 310 eine
Anordnung von Widerständen
(R10, R12, R14, R16, R18), Leistungstransistoren 345, 350 und 255,
eine Zener-Diode (D1) und ein Darlington-Transistorpaar 360.
Alternativ hierzu können
Kombinationen von diskreten Komponenten und/oder Verstärkerschaltungen
verwendet werden.
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Sobald
die Initiator-Steuereinrichtung 205 mit dem Kabelbaum 110 verbunden
wird, bestimmt sie ihre Adresse. Bei der Bestimmung der Adresse geben
die Adressleitungen 155, 156 ein Adresssignal über die
Adresseingangs-Stecklöcher 175, 176 an die
Initiator-Steuereinrichtung 305. In dem Beispiel von 5 konditioniert
eine Anordnung von Kondensatoren (C14, C16, C18, C20) und Widerständen (R20,
R22, R24, R26) das Adresssignal derart, dass es durch die Initiator-Steuereinrichtung 305 gelesen werden
kann. Alternativ hierzu können
auch andere Kombinationen von diskreten Komponenten und/oder integrierten
Schaltungen verwendet werden.
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Nach
der Bestimmung ihrer eindeutigen Adresse erkennt die Initiator-Steuereinrichtung 205, welche
Befehlssignale an sie selbst adressiert sind, und ignoriert die
Signale für
andere Initiatoren 205. Die Initiator-Steuereinrichtung 205 erhält ein Befehlssignal
von dem Buseingangs-Steckloch 180. In dem Beispiel von 5 ist
das Buseingangs-Steckloch 180 mit einer Anordnung von Kondensatoren
(C22, C24) und Widerständen
(R28, R30, R32) verbunden, um das Befehlssignal derart zu konditionieren,
dass es durch die Initiator-Steuereinrichtung 305 gelesen werden
kann. Alternativ hierzu können
auch andere Kombinationen von diskreten Komponenten und/oder integrierten
Schaltungen verwendet werden.
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Der
Spannungsregler 315 ist ein Spannungsbegrenzungselement,
um die Schaltung der Initiator-Steuereinrichtung 305 zu
schützen.
Der Spannungsregler 315 empfängt das Leistungssignal von der
Leistungseingangsstift 165 und begrenzt das Signal, bevor
es die Initiator-Steuereinrichtung 305 erreicht.
Für die
Ausführungsform
von 5 kann der Spannungsregler 315 das Spannungsregler-Modell L4949
für 5 Volt
sein, das insbesondere für
Mikrocomputer-Steuersysteme
in Kraftfahrzeuganwendungen entworfen ist. In dem Beispiel von 5 umfasst
der Spannungsregler 315 eine Verbindung zu einer Anordnung
von Kondensatoren (C26, C28, C30).
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Der
Taktoszillator 320 gibt ein Zeitsignal an die Initiator-Steuereinrichtung 205.
Mit dem Zeitsignal kann die Übertragung
des Aktivierungssignals von dem Initiator 205 zu dem Fernmodul
an oder nahe dem Reifen 103 getaktet und/Oder gezählt werden.
In der Ausführungsform
von 5 kann der Taktoszillator 320 ein Quarzsignalerzeuger
mit einer Frequenz von 4 MHz sein. Natürlich können auch verschiedne andere
Signalerzeuger verwendet werden.
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Bei
einer Aktivierung durch ein Befehlssignal verwendet die Initiator-Steuereinrichtung 305 das Zeitsignal,
um Logiksignale zu einem Paar von Exlusiv-ODER-Gattern 365, 370 auszugeben.
Die Exklusiv-ODER-Gatter 365, 370 passen die Modulation der
Logiksignale an, bevor diese das MOSFET-Ansteuerelement 325 (unten
erläutert)
erreichen. In dem Beispiel von 5 umfassen
die Exklusiv-ODER-Gatter 365, 370 eine Verbindung
zu Widerständen
(R34, R36).
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Das
MOSFET-Ansteuerelement 325 wandelt die Ausgangssignale
von den Exklusiv-ODER-Gattern 365, 370 zu modulierenden
Spannungssignalen um. In der Ausführungsform von 5 kann
das MOSFET-Ansteuerelement 325 ein Micrel-Modell MIC4427
eines dualen, nicht invertierenden MOSFET-Ansteuerelements sein.
In den gezeigten Beispielen umfasst das MOSFET-Ansteuerelement eine Verbindung
zu einer Anordnung von Kondensatoren (C32, C34).
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Die
modulierenden Spannungssignale aus dem MOSFET-Ansteuerelement 325 steuern
das Schalten eines Paares von MOSFET-Transistoren 375, 380.
Das Schalten der MOSFET-Transistoren 375, 380 sieht
eine Ausgabe von gepulsten Spannungssignalen für die Antennen 385, 390 vor.
In dem Beispiel von 5 umfassen die MOSFET-Transistoren 375, 380 eine
Verbindung zu einer Anordnung von Kondensatoren (C36, C38, C40,
C42).
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Die
gepulsten Spannungssignale von den Transistoren 375, 380 steuern
eine drahtlose Übertragung
von den Antennen 385, 390 des Initiators 205.
Die drahtlose Übertragung
aktiviert das Fernmodul 215, um eine Drucklesung zu übertragen.
In dem Beispiel von 5 umfassen die Antennen eine
Verbindung zu einer Anordnung aus einer gemeinsamen Modusdrosselspule 395 und
Kondensatoren (C44, C46, C48, C50, C52), um Störungen zu reduzieren. Wenn
die gepulsten Spannungssignale die Antennen 390, 395 erreichen,
erzeugt der Initiator 205 die drahtlose Übertragung
zu dem Fernmodul 215 in der Nähe des Initiators 205.
In der Ausführungsform
von 2 erfolgt die drahtlose Kommunikation über eine induktive
Kopplung. Natürlich
können
auch andere Formen der drahtlosen Kommunikation verwendet werden
(z. B. RF-Signal, usw.). Bei einer induktiven Kopplung erzeugt der
Initiator 205 ein modulierendes Magnetfeld. Wenn der Initiator 205 und
das Fernmodul 215 während
der Drehung des Reifens 103 miteinander ausgerichtet werden,
induziert das Magnetfeld ein Signal in dem Empfänger 218 des Fernmoduls 215 in
der Nähe
des Initiators 205. Wenn der Empfänger 218 das induzierte
Signal empfängt,
aktiviert die Steuereinheit 222 den Sender 216,
um ein RF-Signal mit Identifikations- und Luftdruckinformation zu
der RF-System-Steuereinrichtung 125 zu übertragen.
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Im
Folgenden wird ein Zyklus des Betriebs für die beispielhafte Ausführungsform
eines Reifendruck-Überwachungssystems 100 von 2 beschrieben.
Zuerst erzeugt die Sensor-Steuereinrichtung 120 ein Befehlssignal
mit einer Adresse und sendet dieses an alle Sensoren 115 in
dem System 100, um eine Luftdruckmessung vorzusehen. Alternativ
hierzu kann ein Bediener manuell ein Befehlssignal über einen
entfernten Schalter 130 im Armaturenbrett des Fahrzeugs 102 initiieren.
Für Befehle
an mehrere Sensoren 115 sendet die Sensor-Steuereinrichtung 120 die
Befehlssignale vorzugsweise in einer dichten sequentiellen Reihenfolge
zu den Sensoren 115. Der Kabelbaum 110 leitet
die Befehlssignale zu allen Initiatoren 205 im System 100.
Auf der Basis der Adressverbindung 155, 156 des
Kabelbaums 110 zu jedem Initiator 205 erkennt
jeder Initiator 205 ein an sich adressiertes Befehlssignal,
während
er die an andere Initiatoren 205 adressierten Befehlssignale ignoriert.
Wenn die Adresse des Befehlssignals mit der Adresse des Initiators übereinstimmt,
erzeugt der Initiator 205 ein modulierendes Magnetfeld
in der Nähe
des Initiators.
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Wenn
der Initiator 205 und das Fernmodul 215 während der
Drehung des Reifens 102 miteinander ausgerichtet werden,
triggert das Magnetfeld das Fernmodul 215, um ein RF-Signal
mit dem Luftdruckwert und einer Ursprungsadresse an die RF-System-Steuereinrichtung 125 oder
alternativ zu einer separaten Verarbeitungs- oder Steuereinheit
(nicht gezeigt) zu senden. Die Antenne 126 enthält das RF-Signal
und sendet das Signal zu der RF-System-Steuereinrichtung 125.
Die Verarbeitungseinrichtung in der RF-System-Steuereinrichtung 125 übersetzt
die Ursprungsadresse und das Informationssignal zu einer Position
und einem Luftdruckwert für
den Reifen 103. Nach einem Abgleich des Ursprungs mit einer
vorprogrammierten Position des Reifens 103 überträgt die RF-System-Steuereinrichtung 125 die
Position und den Luftdruckwert zu einer Ausgabeeinrichtung 135.
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Die
vorliegende Erfindung gibt also unter anderem ein Verfahren und
ein System zum Adressieren eines Fahrzeug-Überwachungssystems
an. Die Erfindung wurde mit Bezug auf Reifendruck-Überwachungssysteme
erläutert,
wobei die Erfindung jedoch nicht auf derartige Systeme beschränkt ist,
sondern auch in anderen Systemen verwendet werden kann, die andere
Parameter (Temperatur, Gewicht, usw.) überwachen. In den folgenden
Ansprüchen
werden verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung definiert.