DE10318602B4 - Apparatus and method for adjusting the signal-to-noise ratio in a measurement system - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Einstellen des Signal/Rausch-Verhältnisses zwischen einem Signalpegel und einem Rauschpegel eines Meßsignals in einem Meßsystem (10) zum Erfassen einer Meßgröße und Ausgeben des von der Meßgröße abhängigen Meßsignals, wobei das Signal/Rausch-Verhältnis von einer ersten Einflußgröße und von einer zweiten Einflußgröße abhängt, wobei die erste Einflußgröße eine Betriebsspannung oder eine Temperatur des Meßsystems ist, mit folgenden Merkmalen:
einer Erfassungseinrichtung (14) zum Erfassen eines Werts der ersten Einflußgröße; und
einer Einstelleinrichtung (18) zum Einstellen eines Werts der zweiten Einflußgröße derart, dass zumindest ein vorbestimmter minimaler Wert des Signal/Rausch-Verhältnisses bei einem ersten Leistungsbedarf erreicht wird, wenn der Wert der Betriebsspannung oberhalb einer bestimmten Spannung liegt oder der Wert der Temperatur unterhalb einer bestimmten Temperatur liegt,
wobei der erste Leistungsbedarf gegenüber einem zweiten Leistungsbedarf bei einem Wert, auf den die zweite Einflußgröße eingestellt ist, wenn die Betriebsspannung nicht oberhalb der bestimmten Spannung liegt oder die Temperatur nicht unterhalb der bestimmten...Device for adjusting the signal-to-noise ratio between a signal level and a noise level of a measuring signal in a measuring system (10) for detecting a measured variable and outputting the measuring signal dependent on the measured variable, wherein the signal / noise ratio of a first influencing variable and a second influencing variable, wherein the first influencing variable is an operating voltage or a temperature of the measuring system, having the following features:
detecting means (14) for detecting a value of the first influencing quantity; and
an adjusting device (18) for setting a value of the second influencing variable such that at least a predetermined minimum value of the signal-to-noise ratio is achieved at a first power requirement, when the value of the operating voltage is above a certain voltage or the value below the temperature certain temperature,
wherein the first power requirement versus a second power demand at a value to which the second predictor is set when the operating voltage is not above the determined voltage or the temperature is not below the determined power level.

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einstellen des Signal/Rausch-Verhältnisses in einem Meßsystem, wobei das Signal/Rausch-Verhältnis von mehreren Einflußgrößen abhängt.The The present invention relates to a device and a Method for setting the signal-to-noise ratio in a measuring system, the signal to noise ratio depends on several factors.

Das Signal/Rausch-Verhältnis, das im Hinblick auf eine logarithmische Darstellung oft auch als Signal-/Rauschabstand bezeichnet wird, ist ein wichtiger Parameter bei allen Arten von Messungen. Oft kann das Signal/Rausch-Verhältnis um den Preis einer Erhöhung des apparativen Aufwands, einer Vergrößerung des Zeitbedarfs, eines erhöhten Leistungsbedarfs oder einer Verschlechterung anderer Parameter erhöht werden. Es existieren jedoch zahlreiche Anwendungen, bei denen ein vorbestimmtes oder ein möglichst hohes Signal/Rausch-Verhältnis mit einem möglichst geringen apparativen Aufwand bei geringem Zeitbedarf und geringem Leistungsbedarf erzielt werden muß. Dazu zählen unter anderem Messungen mit batteriebetriebenen Meßsystemen, beispielsweise Meßsysteme zur Erfassung und Überwachung des Reifendrucks in Fahrzeugreifen.The Signal / noise ratio, this with regard to a logarithmic representation often as Signal-to-noise ratio is an important parameter in all types of measurements. Often the signal-to-noise ratio can be around the price of an increase the expenditure on equipment, an increase in the time required, one increased Power requirement or deterioration of other parameters. It However, there are numerous applications in which a predetermined or one as possible high signal-to-noise ratio with one as possible Low equipment costs with low time and low Power requirement must be achieved. These include measurements with battery powered measuring systems, for example, measuring systems for recording and monitoring the tire pressure in vehicle tires.

Eine Maßnahme zur Erzielung eines geringen Leistungsbedarfs und eines hohen Signal/Rausch-Verhältnisses ist es, als Anregungsspannung für einen Sensor unmittelbar die Batteriespannung zu verwenden und sowohl auf eine Erzeugung einer Anregungsspannung, die höher als die Batteriespannung ist, als auch auf eine Stabilisierung der Anregungsspannung (auf einen Wert, der niedriger als die Batteriespannung ist) zu verzichten. Damit werden der Leistungsbedarf und der apparative Aufwand eines Spannungsgenerators, einer Ladungspumpe, einer Spannungsstabilisierungsschaltung oder ähnlicher Schaltungen eingespart. Ein Nachteil ist, daß die Betriebsspannung bzw. die Batteriespannung dann in der Regel aber einen unmit telbaren Einfluß auf das Signal/Rausch-Verhältnis der Messungen des Meßsystems hat. Ein Einfluß der Betriebsspannung oder der Batteriespannung existiert ferner in zahlreichen Fällen, in denen beispielsweise möglichst einfache oder hinsichtlich ihres Leistungsbedarfs optimierte Schaltungen zur Erzeugung der Anregungsspannung des Sensors oder auch einer Versorgungsspannung eines Verstärkers oder einer anderen nachgeschalteten Komponente verwendet werden. Dies ist besonders dann oft der Fall, wenn die zu erzeugende Anregungsspannung innerhalb der Grenzen der Betriebsspannung möglichst groß sein soll, um ein größtmögliches Sensorsignal zu erzeugen.A measure to achieve a low power requirement and a high signal-to-noise ratio is it, as excitation voltage for a sensor directly to use the battery voltage and both on a generation of an excitation voltage higher than the battery voltage is as well as a stabilization of the excitation voltage (to a value lower than the battery voltage) to dispense. Thus, the power requirement and the equipment cost of a Voltage generator, a charge pump, a voltage stabilization circuit or similar Saved circuits. A disadvantage is that the operating voltage or the battery voltage then but usually a immedi applicable Influence on the signal-to-noise ratio the measurements of the measuring system Has. An influence of Operating voltage or battery voltage also exists in numerous cases in which, for example, as possible simple or optimized in terms of their power consumption circuits for generating the excitation voltage of the sensor or a Supply voltage of an amplifier or another downstream component. This is especially often the case when the excitation voltage to be generated should be as large as possible within the limits of the operating voltage to the greatest possible To generate sensor signal.

Eine weitere Einflußgröße, die in der Regel den Rauschpegel oder den Signalpegel und damit das Signal/Rausch-Verhältnis beeinflußt, ist die Temperatur des Sensors, des nachgeschalteten Verstärkers und weiterer nachgeschalteter Schaltungen. Insbesondere ist die Temperatur ein wesentlicher Faktor, der die Größe des weißen Rauschens bestimmt.A further influencing variable, the usually the noise level or the signal level and thus the Signal / noise ratio affected is the temperature of the sensor, the downstream amplifier and further downstream circuits. In particular, the temperature an important factor that determines the size of the white noise.

Sowohl die Batteriespannung als auch die Temperatur oder auch weitere, oben nicht erwähnte Einflußgrößen sind in vielen Fällen nicht beeinflußbar, können aber stark variieren. Beispielsweise nimmt die Batteriespannung einer Batterie im Laufe ihrer Lebensdauer und vor allem gegen Ende ihrer Lebensdauer mit zunehmender Entladung ab. Oft ist die Batteriespannung auch von der Temperatur der Batterie abhängig, die wiederum durch die Umgebungstemperatur beeinflußt wird. Die Temperatur des Sensors sowie der nachgeschalteten elektronischen Schaltungen ist ebenfalls eine Funktion der Umgebungstemperatur, die bei vielen Anwendungen um viele 10 Kelvin variieren kann.Either the battery voltage as well as the temperature or even more, not mentioned above Are influencing factors in many cases not influenceable, can but vary greatly. For example, the battery voltage decreases a battery over its lifetime and especially towards the end their life with increasing discharge. Often the battery voltage Also dependent on the temperature of the battery, in turn, through the Ambient temperature affected becomes. The temperature of the sensor and the downstream electronic Circuits is also a function of ambient temperature, which can vary by many 10 Kelvin in many applications.

Bei dem oben bereits erwähnten Reifendruckmeßsystem ist beispielsweise ein kapazitiver Sensor in einer kapazitiven Meßbrücke angeordnet, deren Anregungsspannung aus den erwähnten Gründen gleich der Batteriespannung ist oder mit einer einfachen Schaltung aus dieser gewonnen wird. Die Batterie spannung geht in diesem Fall als Proportionalitätsfaktor direkt in die Größe des Meßsignals, also der Ausgangsspannung der Meßbrücke, ein oder beeinflußt sie zumindest. Die Temperatur des Reifens und damit des Meßsystems kann im Winter weit unter 0° liegen und beispielsweise bis zu –30°C und darunter betragen. Bei starker und direkter Sonneneinstrahlung kann die Temperatur im Sommer beispielsweise bis zu 70°C und darüber betragen. Im Fahrbetrieb kommt noch eine Erwärmung durch Reibung mit der Fahrbahn, durch Reibung bzw. Walkarbeit innerhalb des Reifens und durch Abwärme des Bremssystems. Innerhalb dieses extremen Temperaturbereichs ist folglich das thermisch bedingte Rauschen des Meßsystems starken Schwankungen unterworfen.at already mentioned above Reifendruckmeßsystem If, for example, a capacitive sensor is arranged in a capacitive measuring bridge, their excitation voltage for the reasons mentioned equal to the battery voltage is or is obtained from this with a simple circuit. The battery voltage is in this case as a proportionality factor directly in the size of the measuring signal, So the output voltage of the measuring bridge, or at least affects them. The temperature of the tire and thus of the measuring system can be far in winter are below 0 ° and, for example, down to -30 ° C and below be. In strong and direct sunlight, the temperature in summer, for example, up to 70 ° C and above. While driving there is still a warming due to friction with the road surface, due to friction or flexing within of the tire and by waste heat of the brake system. Within this extreme temperature range is Consequently, the thermally induced noise of the measuring system strong fluctuations subjected.

Um unter allen Betriebsbedingungen, d. h. sowohl bei voller Batterie als auch bei weitgehend entladener Batterie und sowohl bei niedrigen als auch bei sehr hohen Temperaturen des Meßsystems, ein vorbestimmtes minimales Signal/Rausch-Verhältnis zu erzielen, werden das Meßsystem und dessen Parameter herkömmlich für ein Worst-Case-Szenarium bzw. für den ungünstigsten Fall der Betriebsbedingungen ausgelegt. Während der meisten Zeit der Lebensdauer der Batterie ist die Batteriespannung jedoch deutlich höher als am Ende der Lebensdauer. Ferner ist die Temperatur des Meßsystems in der Regel niedrig oder moderat und nimmt nur in Ausnahmefällen die in dem Worst-Case-Szenarium angenommenen Werte an. Beispielsweise geht man üblicherweise davon aus, daß ein Auto bei einer Lebensdauer von 10 Jahren mehr als 90% dieser Zeit geparkt ist. Das Meßsystem und seine Parameter, beispielsweise ein Bias- bzw. Vorspannungsstrom, eine Bias-Spannung bzw. Vorspannung, die Bandbreite oder Grenzfrequenz eines Filters etc., sind deshalb für den größten Teil der Betriebszeit des Meßsystems überdimensioniert. Mit dieser Überdimensionierung geht jedoch auch ein unnötig hoher Leistungsbedarf oder ein unnötig hoher apparativer Aufwand einher.In order to achieve a predetermined minimum signal-to-noise ratio under all operating conditions, ie both full battery and largely discharged battery and both low and very high temperatures of the measuring system, the measuring system and its parameters are conventionally for a worst -Case scenario or designed for the worst case operating conditions. However, during most of the life of the battery, the battery voltage is significantly higher than on End of life. Furthermore, the temperature of the measuring system is usually low or moderate and only in exceptional cases assumes the values assumed in the worst-case scenario. For example, it is usually assumed that a car is parked more than 90% of that time over a 10-year life span. The measuring system and its parameters, for example a bias current, a bias voltage, the bandwidth or cut-off frequency of a filter, etc., are therefore oversized for most of the operating time of the measuring system. However, this oversizing also involves an unnecessarily high power requirement or an unnecessarily high expenditure on equipment.

Aus der DE 199 83 794 ist ein System zur Erfassung von Prozessgrößen, die beispielsweise Druck, Temperatur, Durchfluss u.s.w. sein können, bekannt. Das System umfasst ein Filter, dessen Bandbreite basierend auf in einem Sensorausgangssignal erfasstem Rauschen automatisch eingestellt wird. Wenn ein höherer Sensorrauschpegel erfasst wird, wird die Filterbandbreite automatisch vermindert, um Rauschen im Transmitterausgangssignal zu dämpfen. Dadurch wird automatisch das Signal/Rausch-Verhältnis erhöht. Bei niedrigem Sensorrauschen wird die Bandbreite des Filters automatisch erhöht, um ein besseres Ansprechverhalten zu erhalten.From the DE 199 83 794 is a system for the detection of process variables, which may be, for example, pressure, temperature, flow, etc., known. The system includes a filter whose bandwidth is automatically adjusted based on noise detected in a sensor output signal. When a higher sensor noise level is detected, the filter bandwidth is automatically reduced to attenuate noise in the transmitter output signal. This automatically increases the signal-to-noise ratio. With low sensor noise, the bandwidth of the filter is automatically increased for better responsiveness.

Die US-5,416,593 befasst sich mit einer Vorrichtung zum Bestimmen eines Verzerrungswinkels in einem Textilmaterial, das in einer spezifischen Zuführungsrichtung zugeführt wird. Dort wird eine Frequenzcharakteristik eines Filters abhängig von einem Ausgangssignal, das von einer Winkelposition einer ersten Erfassungseinrichtung bezüglich der spezifischen Zuführrichtung des Materials und dem Versatzwinkel abhängt, eingestellt. Auf diese Weise soll die Bandpasskurve des Filters auf die Verzerrungswinkel abhängigen Signalkomponenten eingestellt werden, so dass der Verzerrungswinkel mit größerer Genauigkeit festgestellt werden kann.The US 5,416,593 deals with a device for determining a Distortion angle in a textile material that in a specific feed direction supplied becomes. There is a frequency characteristic of a filter depends on an output signal that is from an angular position of a first Detection device with respect the specific feeding direction depends on the material and the offset angle, set. To this Way is the bandpass curve of the filter on the distortion angle dependent Signal components are adjusted so that the distortion angle with greater accuracy can be determined.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Einstellen des Signal/Rausch-Verhältnisses in einem Meßsystem zu schaffen.The The object of the present invention is to provide a device a method and a computer program for adjusting the signal-to-noise ratio in a measuring system to accomplish.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 10 bzw. ein Computerprogramm nach Anspruch 17 gelöst.These The object is achieved by a device according to claim 1, a method according to claim 10 or a computer program according to claim 17.

Das Einstellen von einer oder mehreren zweiten Einflußgrößen erfolgt vorzugsweise auf der Grundlage eines (mathematischen) Modells des Signal/Rausch-Verhältnisses. Aus diesem mathematischen Modell ist ein mathematischer Algorithmus, im einfachsten Falle eine einfache Formel bzw. Gleichung, abgeleitet, der ausgeführt wird, um aus den erfaßten Werten der durch das Meßsystem nicht beeinflußbaren Einflußgrößen den einzustellenden Wert oder die einzustellenden Werte der durch das Meßsystem veränderbaren Einflußgrößen zu bestimmen. Alternativ sind in einer zwei- oder mehrdimensionalen Nachschlagtabelle bzw. Look-Up-Table Tupel aus Werten der durch das Meßsystem nicht beeinflußbaren und der einzustellenden Einflußgrößen abgelegt, wobei die Tupel vorzugsweise ebenfalls aus dem mathematischen Modell abgeleitet bzw. gewonnen sind. Alternativ wird der mathematische Algorithmus oder die Nachschlagtabelle empirisch ermittelt.The Adjustment of one or more second influencing variables takes place preferably based on a (mathematical) model of Signal / noise ratio. From this mathematical model is a mathematical algorithm, in the simplest case a simple formula or equation derived, the executed is to get out of the covered Values by the measuring system not influenced Influences the value to be set or the values to be set by the measuring system changeable Determine influencing variables. Alternatively, in a two- or more-dimensional lookup table or Look-Up-Table Tuple of values of the by the measuring system not influenced and the influencing variables to be set, the tuples preferably also from the mathematical model derived or obtained. Alternatively, the mathematical Algorithm or the lookup table determined empirically.

Der Einfluß der Einflußgrößen auf das Signal/Rausch-Verhältnis ist in der Regel gut verstanden und theoretisch beschrieben. Die erfindungsgemäße Verwendung einer Nachschlagetabelle oder eines mathematischen Algorithmus führt deshalb besonders einfach und zuverlässig zu einer genauen Einstellung des Signal/Rausch-Verhältnisses und gleichzeitig zu einer Minimierung des Leistungsbedarfs des Meßsystems.Of the Influence of Influencing variables the signal-to-noise ratio is usually well understood and theoretically described. The use according to the invention a look-up table or a mathematical algorithm therefore results especially easy and reliable to a precise adjustment of the signal-to-noise ratio and at the same time to minimize the power requirement of the measuring system.

Gemäß einem bevorzugten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Meßsystem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.According to one preferred aspect, the present invention provides a measuring system with the device according to the invention.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt schafft die Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.According to one another preferred aspect, the invention provides a computer program with program code for execution of the method according to the invention, when the program runs on a computer.

Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.preferred Further developments of the present invention are defined in the subclaims.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The present invention will be described below with reference to the accompanying Figures closer explained. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic representation of a preferred embodiment of the present invention;

2 ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Meßsystems, bei dem die vorliegende Erfindung verwendbar ist; und 2 a schematic circuit diagram of a measuring system to which the present invention is applicable; and

3 ein schematisches Schaltungsdiagramm eines weiteren Meßsystems, bei dem die vorliegende Erfindung verwendbar ist. 3 a schematic circuit diagram of another measuring system in which the present invention is usable.

1 ist eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Ein Meßsystem 10 ist ausgebildet und vorgesehen, um eine Meßgröße zu erfassen und ein von der Meßgröße abhängiges Signal auszugeben. Bei der Meßgröße handelt es sich beispielsweise um einen Druck eines Fluids, d. h. einer Flüssigkeit oder eines Gases, eine Kraft, eine Beschleunigung, eine Temperatur, einen Ort, einen Abstand, einen Winkel, eine Spannung, einen Strom, eine Ladung, eine Frequenz, eine Feldstärke eines elektrischen oder magnetischen Felds, eine Intensität einer elektromagnetischen Strahlung, eine Teilchenflußdichte etc. Das von dem Meßsystem abhängig von der Meßgröße erzeugte Signal weist einen Signalpegel und ein Rauschen mit einem Rauschpegel auf. 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of the present invention. A measuring system 10 is formed and provided to detect a measured variable and output a dependent of the measured variable signal. For example, the measured variable is a pressure of a fluid, ie a liquid or a gas, a force, an acceleration, a temperature, a location, a distance, an angle, a voltage, a current, a charge, a frequency, a field strength of an electric or magnetic field, an intensity of an electromagnetic radiation, a particle flux density, etc. The signal generated by the measuring system depending on the measured quantity has a signal level and a noise having a noise level.

Der Signalpegel oder der Rauschpegel und damit das Signal/Rausch-Verhältnis des Meßsystems 10 werden wesentlich durch Betriebsbedingungen eines Abschnitts 12 des Meßsystems 10 beeinflußt. Diese Betriebsbedingungen werden im Folgenden als Einflußgrößen bezeichnet, da sie das Signal/Rausch-Verhältnis des Meßsystems 10 beeinflussen. Der Abschnitt 12 steht im Folgenden für den oder diejenigen Teile des Meßsy stems 10, die zur Erzeugung des Rauschens des Meßsystems in besonderem Maße beitragen. Der Abschnitt 12 umfaßt beispielsweise einen Sensor, einen Vorverstärker, ein Filter, einen Hauptverstärker, einen Komparator, einen Analog-Digital-Wandler etc.The signal level or noise level and thus the signal-to-noise ratio of the measuring system 10 become essential due to operating conditions of a section 12 of the measuring system 10 affected. These operating conditions are referred to below as influencing variables, since they the signal / noise ratio of the measuring system 10 influence. The section 12 in the following stands for the or those parts of the Meßsy stems 10 , which contribute to the generation of the noise of the measuring system in particular. The section 12 includes, for example, a sensor, a preamplifier, a filter, a main amplifier, a comparator, an analog-to-digital converter, etc.

Der Signalpegel oder der Rauschpegel des Meßsystems 10 wird durch mehrere Einflußgrößen beeinflußt. Ein Teil dieser Einflußgrößen ist durch das Meßsystem nicht oder nicht wesentlich oder nicht beliebig oder nicht mit vertretbarem Aufwand durch das Meßsystem einstellbar bzw. beeinflußbar. Diese Einflußgrößen werden im Folgenden als erste Einflußgrößen bezeichnet. Zu ihnen zählen beispielsweise eine dem Meßsystem 10 von außen zugeführt Betriebs- oder Batteriespannung, eine Temperatur des Sensors oder eine Temperatur des Vorverstärkers des Meßsystems 10, die wesentlich von der Temperatur der Umgebung des Meßsystems 10 abhängt.The signal level or noise level of the measuring system 10 is influenced by several factors. A part of these predictors is not or not essential or not arbitrarily or not with reasonable effort by the measuring system adjustable or influenced by the measuring system. These influencing variables are referred to below as first influencing variables. These include, for example, a measuring system 10 supplied from outside operating or battery voltage, a temperature of the sensor or a temperature of the preamplifier of the measuring system 10 which is significantly different from the temperature of the environment of the measuring system 10 depends.

Andere Einflußgrößen sind einstellbar. Diese werden im Folgenden als zweite Einflußgrößen bezeichnet. Zu den einstellbaren Einflußgrößen zählen beispielsweise Filterparameter, Verstärkerbandbreiten, Meßzeiten, Bias-Ströme, Bias-Spannungen, Abtastfrequenzen, die Anzahl der Einzelmessungen, über die gemittelt wird, etc.Other Are influencing factors adjustable. These are referred to below as the second influencing variables. The adjustable influencing variables include, for example Filter parameters, amplifier bandwidths, measurement times, Bias currents, Bias voltages, Sampling frequencies, the number of individual measurements, over the is averaged, etc.

Eine Erfassungseinrichtung 14 ist mit dem Abschnitt 12 des Meßsystems 10 verbunden, um einen momentanen Wert der durch das Meßsystem nicht einstellbaren Einflußgröße oder momentane Werte der durch das Meßsystem nicht einstellbaren Einflußgrößen zu erfassen. Die Erfassungseinrichtung 14 umfaßt beispielsweise einen Temperatursensor, der thermisch mit dem Abschnitt 12 gekoppelt ist, um die Temperatur des Abschnitts 12 zu messen, einen Temperatursensor, der die Umgebungstemperatur mißt, oder einen Spannungssensor, um die Betriebs- oder Batteriespannung, die dem Meßsystem zugeführt wird, zu erfassen. Die Erfassungseinrichtung 14 umfaßt ferner vorzugsweise Einrichtungen zum Verstärken, Filtern, Aufbereiten oder Digitalisieren eines bei der Erfassung der Einflußgröße erzeugten Erfassungssignals umfassen.A detection device 14 is with the section 12 of the measuring system 10 connected to a current value of the non-adjustable by the measuring system influencing variable or instantaneous values of the non-adjustable by the measuring system influencing variables to capture. The detection device 14 For example, it includes a temperature sensor thermally connected to the section 12 is coupled to the temperature of the section 12 to measure a temperature sensor that measures the ambient temperature or a voltage sensor to detect the operating or battery voltage that is supplied to the measuring system. The detection device 14 Furthermore, it preferably comprises means for amplifying, filtering, processing or digitizing a detection signal generated during the detection of the influencing variable.

Eine Einrichtung 16 ist ausgebildet und vorgesehen, um abhängig von dem erfaßten Wert der ersten Einflußgröße einen einzustellenden Wert einer zweiten Einflußgröße zu bestimmen. Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung umfaßt die Einrichtung 16 einen Speicher, in dem eine Nachschlagtabelle bzw. Look-Up-Table gespeichert bzw. abgelegt ist. In der Nachschlagetabelle ist einer Mehrzahl von Werten der ersten Einflußgröße jeweils ein Wert der zweiten Einflußgröße zugeordnet, wobei im Fall des Vorliegens von einem der in der Nachschlagtabelle eingetragenen Werte der ersten Einflußgröße der zugeordnete Wert der zweiten Einflußgröße einzustellen ist. Bei einer beschränkten Anzahl von Einträgen wird immer der nächst größere oder der nächst kleinere Eintrag derart ausgewählt, daß mit der gegebenen Schrittweite ein Signal/Rausch-Verhältnis oberhalb des angestrebten bzw. vorgegebenen Minimalwertes eingestellt wird.An institution 16 is formed and provided to determine a value to be set a second influencing variable depending on the detected value of the first influencing variable. According to a variant of the present invention, the device comprises 16 a memory in which a look-up table or look-up table is stored or stored. In the look-up table, a plurality of values of the first influencing variable are each assigned a value of the second influencing variable, wherein in the case of the presence of one of the values of the first influencing variable entered in the look-up table, the assigned value of the second influencing variable must be set. In the case of a limited number of entries, the next largest or the next smallest entry is always selected in such a way that, with the given step size, a signal / noise ratio above the desired or predetermined minimum value is set.

Gemäß einer anderen Variante umfaßt die Einrichtung 16 eine Berechnungseinrichtung, die vorgesehen und ausgebildet ist, um mittels eines mathematischen Algorithmus aus dem durch die Erfassungseinrichtung 14 erfaßten Wert der ersten Einflußgröße einen einzustellenden Wert der zweiten Einflußgröße zu bestimmen. Bei dem mathematischen Algorithmus handelt es sich im einfachsten Fall um eine Gleichung bzw. eine Formel bzw. eine mathematische Funktion, deren Eingangsgröße der erfaßte Wert der ersten Einflußgröße und deren Ausgangsgröße der einzustellende Wert der zweiten Einflußgröße ist.According to another variant, the device comprises 16 a calculating device, which is provided and designed to be generated by the detection device by means of a mathematical algorithm 14 detected value of the first influencing variable to determine a value to be set the second influencing variable. In the simplest case, the mathematical algorithm is an equation or a formula or a mathematical function whose input quantity is the detected value of the first influencing variable and whose output is the value to be set of the second influencing variable.

Die Tabelleneinträge der Nachschlagtabelle oder der mathematische Algorithmus sind vorzugsweise aus einem mathematischen Modell des Signal/Rausch-Verhältnisses abgeleitet oder gewonnen, wobei das mathematische Modell die Abhängigkeit des Signal/Rausch-Verhältnisses von den ersten Einflußgrößen und den zweiten Einflußgrößen modelliert. Alternativ sind die Einträge der Nachschlagtabelle bzw. der mathematische Algorithmus empirisch bestimmt.The table entries the lookup table or mathematical algorithm is preferably off a mathematical model of the signal-to-noise ratio derived or gained, the mathematical model being the dependence the signal-to-noise ratio from the first predictors and the second predictors modeled. Alternatively, the entries the lookup table or the mathematical algorithm empirically certainly.

Eine Einstelleinrichtung 18 ist vorgesehen und ausgebildet, um den durch die Einrichtung 16 bestimmten einzustellenden Wert der zweiten Einflußgröße einzustellen. Dazu steuert die Einstelleinrichtung 18 beispielsweise die Grenzfrequenz, die Ordnung oder einen anderen Filterparameter eines Filters, der das von dem Meßsystem 10 erzeugte von der Meßgröße abhängige Signal oder aber ein Zwischensignal, aus dem das Signal gewonnen wird, filtert. Eine andere mögliche zweite Einflußgröße, deren Wert durch die Einstelleinrichtung 18 eingestellt wird, ist die Bandbreite oder die Verstärkung eines Verstärkers. Weitere Beispiele für zweite Einflußgrößen sind Bias-Ströme, -Spannungen, Meßzeiten, die Anzahl von Messungen, über deren Einzelergebnisse gemittelt wird, etc. Falls es sich bei der ersten Einflußgröße um die Temperatur handelt, kommen als zweite Einflußgröße auch eine Versorgungsspannung, eine Anregungsspannung des Sensors oder die Betriebsspannung des Meßsystems 10 in Frage.An adjustment device 18 is provided and adapted to the by the device 16 set certain value to be set of the second influencing variable. The adjustment device controls this 18 For example, the cutoff frequency, the order or another filter parameter of a filter, that of the measuring system 10 generated dependent on the measured variable signal or an intermediate signal from which the signal is obtained filters. Another possible second influencing variable, its value by the adjustment 18 is the bandwidth or gain of an amplifier. Further examples of second influencing variables are bias currents, voltages, measuring times, the number of measurements over the individual results of which are averaged, etc. If the first influencing variable is the temperature, the second influencing variable is also a supply voltage, an excitation voltage of the sensor or the operating voltage of the measuring system 10 in question.

Die Erfassungseinrichtung 14, die Einrichtung 16 und die Einstelleinrichtung 18 sind untereinander durch eine oder mehrere Leitungen oder durch einen Bus verbunden, um den erfaßten Wert der ersten Einflußgröße und den einzustellenden Wert der zweiten Einflußgröße zu übertragen bzw. miteinander auszutauschen. Nachfolgend wird ein Beispiel für die Arbeitsweise der Erfassungseinrichtung 14, der Einrichtung 16 und der Einstelleinrichtung 18 beschrieben.The detection device 14 , the device 16 and the adjustment device 18 are interconnected by one or more lines or by a bus to transmit or exchange the sensed value of the first predictor and the value of the second predictor to be set. The following is an example of the operation of the detection device 14 , the device 16 and the adjuster 18 described.

Der Sensor des Meßsystems 10 erfaßt die Meßgröße so, daß sich unter momentan vorliegenden Betriebsbedingungen ein maximales Signal/Rausch-Verhältnis ergibt. Um mit einfachen Mitteln sicherzustellen, daß das Signal die größtmögliche Amplitude hat, wird als Sensoranregungsspannung die Betriebsspannung oder die Batteriespannung verwendet, die dem Meßsystem 10 von außen zugeführt wird, oder die Sensoranregungsspannung wird durch eine einfache Schaltung aus der Betriebsspannung gewonnen, wodurch sie von dieser abhängig ist.The sensor of the measuring system 10 detects the measurand so that there is a maximum signal-to-noise ratio under present operating conditions. To ensure with simple means that the signal has the greatest possible amplitude, the operating voltage or the battery voltage, which is the measuring system, is used as the sensor excitation voltage 10 is supplied from the outside, or the sensor excitation voltage is obtained by a simple circuit from the operating voltage, whereby it depends on this.

Das Meßsystem 10 erfaßt die Betriebsspannung als eine erste, von dem Meßsystem 10 nicht veränderbare Einflußgröße. Die Erfassung der Betriebsspannung bedeutet bei vielen Systemen, insbesondere bei batteriebetriebenen Systemen, keinen zusätzlichen Aufwand, da sie ohnehin verlangt bzw. erforderlich ist. Optional wird auch die Temperatur des Meßsystems 10 bzw. von dessen Abschnitt 12 als eine weitere erste Einflußgröße erfaßt. Auch dies bedeutet in der Regel keinen zusätzlichen Aufwand, da ein Erfassung der Temperatur zur Temperaturkompensation bzw. zur Kompensation eines Temperaturgangs des Sensors oder des Meßsystems 10 oft obligatorisch ist.The measuring system 10 detects the operating voltage as a first, from the measuring system 10 unchangeable influencing variable. The detection of the operating voltage means in many systems, especially in battery-powered systems, no additional effort, since it anyway required or required. The temperature of the measuring system is also optional 10 or from its section 12 detected as a further first influencing variable. This also usually means no additional effort, since a detection of the temperature for temperature compensation or to compensate for a temperature variation of the sensor or the measuring system 10 often mandatory.

Typischerweise sind die Ausgangsspannung eines Sensors und damit der Signalpegel des von dem Meßsystem 10 abhängig von der Meßgröße erzeugten Signals proportional zur Anregungsspannung des Sensors. Dies gilt beispielsweise für resistive Meßbrücken oder kapazitive Sensoren. Bei abnehmender Betriebsspannung verringert sich deshalb der Signalpegel. Um dies zu kompensieren, wird eine durch die Einstelleinrichtung 18 einstellbare zweite Einflußgröße so verändert, daß der Einfluß der abnehmenden Betriebsspannung auf das Signal/Rausch-Verhältnis kompensiert bzw. das Signal/Rausch-Verhältnis konstant oder größer als ein vorbestimmter minimaler Wert gehalten wird.Typically, the output voltage of a sensor and thus the signal level of the measuring system 10 depending on the measured variable generated signal proportional to the excitation voltage of the sensor. This applies, for example, to resistive measuring bridges or capacitive sensors. As the operating voltage decreases, the signal level decreases. To compensate for this, one through the adjustment 18 adjustable second influencing variable is changed so that the influence of the decreasing operating voltage on the signal / noise ratio compensated or the signal / noise ratio is kept constant or greater than a predetermined minimum value.

Mit steigender absoluter Temperatur des Meßsystems 10 und insbesondere von dessen Abschnitt 12 nimmt ferner die Amplitude des weißen Rauschens bzw. der Rauschpegel zu. Auch dies verringert das Signal/Rausch-Verhältnis. Vorzugsweise wird daher eine durch die Einstelleinrichtung 18 einstellbare zweite Einflußgröße so verändert, daß der Einfluß der Temperatur auf das Signal/Rausch-Verhältnis ausgeglichen wird.With increasing absolute temperature of the measuring system 10 and in particular its section 12 Further, the amplitude of the white noise or the noise level increases. This also reduces the signal-to-noise ratio. Preferably, therefore, a by the adjustment 18 adjustable second influencing variable changed so that the influence of temperature on the signal / noise ratio is compensated.

Umgekehrt wird vorzugsweise bei einer Verbesserung der Betriebsbedingungen, d. h. einer Erhöhung der Betriebsspannung oder einer Verringerung der Temperatur eine durch die Einstelleinrichtung 18 einstellbare Einflußgröße so verändert, daß das Signal/Rausch-Verhältnis nicht unnötig hoch wird, sondern den vorbestimmten minimalen Wert annimmt oder nur wenig darüber liegt. Damit wird Leistung eingespart, die andernfalls für eine unnötig hohe Abtastrate, eine unnötig lange Meßzeit etc. verbraucht würde.Conversely, preferably, with an improvement in the operating conditions, ie an increase in the operating voltage or a decrease in the temperature by the adjustment 18 adjustable influence variable so changed that the signal / noise ratio is not unnecessarily high, but the predetermined minimum value assumes or is only slightly above. This saves power that would otherwise be consumed for an unnecessarily high sampling rate, an unnecessarily long measurement time, etc.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Referenz- bzw. Anregungsspannung des Sensors maximal, d. h. gleich der Batterie- bzw. Betriebsspannung gewählt werden kann, da in Kauf genommen werden kann, daß sie mit abnehmender Betriebsspannung fällt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Erfassung von Temperatur und Betriebsspannung in batteriebetriebenen Sensorsystemen bzw. Meßsystemen in der Regel ohnehin vorgesehen sind und deshalb durch die vorliegende Erfindung mitgenutzt werden können. Bei einer großen Betriebsspannung und damit einer großen Referenz- bzw. Anregungsspannung wird im Vergleich zu einer herkömmlichen Worst-Case-Dimensionierung das erwünschte Signal/Rausch-Verhältnis mit einer kürzeren Meßdauer oder einem geringen Stromverbrauch bzw. Leistungsbedarf erreicht. Dadurch wird die Lebensdauer einer Batterie, die das Meßsystem 10 mit Leistung versorgt, deutlich verlängert. Gleichfalls wird bei einer geringen Temperatur im Vergleich zu einer Worst-Case-Dimensionierung das erwünschte Signal/Rausch-Verhältnis mit einem geringen Stromverbrauch bzw. Leistungsbedarf oder einer verkürzten Meßdauer erreicht. Insbesondere bei Systemen mit langen Standzeiten, während derer die Temperatur des Meßsystems 10 niedrig ist, kann auf diese Weise die Lebensdauer der Batterie deutlich verlängert werden. Beispiele dafür sind Anwendungen in Autos, die nur im Betrieb oder bei starker Sonneneinstrahlung und somit selten hohe Temperaturen erreichen.An advantage of the present invention is that the reference or excitation voltage of the Sensors maximum, ie equal to the battery or operating voltage can be selected, since it can be accepted that it falls with decreasing operating voltage. Another advantage is that the detection of temperature and operating voltage in battery-powered sensor systems or measuring systems are usually provided anyway and therefore can be shared by the present invention. At a large operating voltage and thus a large reference or excitation voltage, the desired signal-to-noise ratio is achieved with a shorter measurement duration or a low power consumption or power requirement compared to a conventional worst case dimensioning. This will increase the life of a battery that is the measuring system 10 Powered, significantly extended. Likewise, at a low temperature compared to a worst-case dimensioning, the desired signal-to-noise ratio is achieved with a low power consumption or power requirement or a shortened measurement time. Especially in systems with long service life, during which the temperature of the measuring system 10 is low, this can significantly extend the life of the battery. Examples of this are applications in cars that only reach during operation or in strong sunlight and thus rarely high temperatures.

2 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Meßsystems, bei dem die vorliegende Erfindung verwendbar ist. Das Meßsystem umfaßt einen kapazitiven Drucksensor mit zwei veränderlichen Kapazitäten CS1, CS2. Die beiden Kapazitäten CS1, CS2 des Drucksensors sind von einem Fluiddruck, d. h. einem Gas- oder Flüssigkeitsdruck, dem der Drucksensor ausgesetzt ist, abhängig. Die beiden veränderlichen Kapazitäten CS1, CS2 des Drucksensors bilden einander diametral gegenüberliegende Zweige einer Brückenschaltung 30. Die beiden anderen einander ebenfalls diametral gegenüberliegenden Zweige der Brückenschaltung 30 werden durch Referenzkondensatoren gebildet, als deren Bezugszeichen ihre unveränderlichen Kapazitäten CR1, CR2 verwendet werden. 2 Fig. 12 is a schematic circuit diagram of a measuring system to which the present invention is applicable. The measuring system comprises a capacitive pressure sensor with two variable capacitances C S1 , C S2 . The two capacitances C S1 , C S2 of the pressure sensor are dependent on a fluid pressure, ie a gas or fluid pressure to which the pressure sensor is exposed. The two variable capacitances C S1 , C S2 of the pressure sensor form diametrically opposite branches of a bridge circuit 30 , The two other likewise diametrically opposite branches of the bridge circuit 30 are formed by reference capacitors whose references use their invariable capacitances C R1 , C R2 .

Ein erster Knoten 32 der Brückenschaltung 30 zwischen dem ersten Referenzkondensator CR1 und der zweiten veränderlichen Kapazität CS2 des Sensors ist über einen ersten Umschalter 34 alternativ mit zwei Referenzspannungen +Vref, –Vref gleichen Betrags und entgegengesetzten Vorzeichens verbindbar. Ein zweiter Knoten 36 der Brückenschaltung 30 zwischen dem ersten Referenzkondensator CR1 und der ersten veränderlichen Kapazität CS1 des Sensors ist über einen ersten Koppelkondensator CDAC1, dessen Bezugszeichen wiederum gleich seiner Kapazität ist, und einen zweiten Umschalter 38 entweder mit einer positiven Kompensationsspannung +Vdac oder mit einer negativen Kompensationsspannung –Vdac verbindbar. Die Kompensationsspannungen +Vdac, –Vdac weisen den gleichen Betrag und entgegengesetztes Vorzeichen auf. Sie werden durch einen oder zwei nichtdargestellte Digital-Analog-Wandler erzeugt. Ein dritter Knoten 40 der Brückenschaltung 30 zwischen der ersten veränderlichen Kapazität CS1 des Sensors und dem zweiten Referenzkondensator CR2 ist über einen dritten Umschalter 42 entweder mit der positiven Referenzspannung +Vref oder der negativen Referenzspannung –Vref verbindbar. Ein vierter Knoten 44 zwischen dem zweiten Referenzkondensator CR2 und der zweiten veränderlichen Kapazität CS2 ist über einen zweiten Koppelkondensator CDAC2 und einen vierten Umschalter 46 entweder mit der positiven Kompensationsspannung +Vdac oder der negativen Kompensationsspannung –Vdac verbindbar.A first node 32 the bridge circuit 30 between the first reference capacitor C R1 and the second variable capacitance C S2 of the sensor is via a first switch 34 alternatively connectable to two reference voltages + Vref, -Vref of equal magnitude and opposite sign. A second node 36 the bridge circuit 30 between the first reference capacitor C R1 and the first variable capacitance C S1 of the sensor is via a first coupling capacitor C DAC1 , whose reference number is again equal to its capacity, and a second switch 38 either connectable to a positive compensation voltage + Vdac or to a negative compensation voltage -Vdac. The compensation voltages + Vdac, -Vdac have the same magnitude and opposite sign. They are generated by one or two unrepresented digital-to-analog converters. A third knot 40 the bridge circuit 30 between the first variable capacitance C S1 of the sensor and the second reference capacitor C R2 is via a third switch 42 either connectable to the positive reference voltage + Vref or the negative reference voltage -Vref. A fourth node 44 between the second reference capacitor C R2 and the second variable capacitance C S2 is via a second coupling capacitor C DAC2 and a fourth switch 46 either connectable to the positive compensation voltage + Vdac or the negative compensation voltage -Vdac.

Der zweite Knoten 36 der Brückenschaltung 30 und der erste Koppelkondensator CDAC1 sind ferner mit einem nichtinvertierenden Eingang 48 eines OPVs bzw. Differenzverstärkers 50 verbunden. Der vierte Knoten 44 der Brückenschaltung 30 und der zweite Koppelkondensator CDAC2 sind ferner mit einem invertierenden Eingang 52 des Differenzverstärkers 50 verbunden. Ein erster Ausgang 54 des Differenzverstärkers 50 ist mit einem ersten Signalausgang 56 des Meßsystems verbunden. Der erste Ausgang 54 des Differenzverstärkers 50 ist ferner über einen ersten Schalter 58 mit dem nichtinvertierenden Eingang 48 des Differenzverstärkers 50, dem zweiten Knoten 36 der Brückenschaltung 30 und dem ersten Koppelkondensator CDAC1 verbindbar. Ein zweiter Ausgang 60 des Differenzverstärkers 50 ist mit einem zweiten Signalausgang 62 des Meßsystems verbunden. Der zweite Ausgang 60 des Differenzverstärkers 50 ist ferner über einen zweiten Schalter 64 mit dem invertierenden Eingang 52 des Differenzverstärkers 50, dem vierten Knoten 44 der Brückenschaltung 30 und dem zweiten Koppelkondensator CDAC2 verbindbar.The second node 36 the bridge circuit 30 and the first coupling capacitor C DAC1 are further provided with a noninverting input 48 an OPV or differential amplifier 50 connected. The fourth node 44 the bridge circuit 30 and the second coupling capacitor C DAC2 are further provided with an inverting input 52 of the differential amplifier 50 connected. A first exit 54 of the differential amplifier 50 is with a first signal output 56 connected to the measuring system. The first exit 54 of the differential amplifier 50 is also via a first switch 58 with the non-inverting input 48 of the differential amplifier 50 , the second node 36 the bridge circuit 30 and the first coupling capacitor C DAC1 connectable. A second exit 60 of the differential amplifier 50 is with a second signal output 62 connected to the measuring system. The second exit 60 of the differential amplifier 50 is also a second switch 64 with the inverting input 52 of the differential amplifier 50 , the fourth node 44 the bridge circuit 30 and the second coupling capacitor C DAC2 connectable.

Die erste veränderliche Kapazität CS1 des Sensors und die Kapazität des ersten Referenzkondensators CR1 sind so gewählt, daß ihre Differenz möglichst klein ist, und die zweite veränderliche Kapazität CS2 des Sensors und die Kapazität des zweiten Referenzkondensators CR2 sind so gewählt, daß ihre Differenz möglichst klein ist. Die Differenzen zwischen der ersten veränderlichen Kapazität CS1 des Sensors und der Kapazität des ersten Referenzkondensators CR1 sowie zwischen der zweiten veränderlichen Kapazität CS2 des Sensors und der Kapazität des zweiten Referenzkondensators CR2 sind von dem durch den Sensor erfaßten Druck abhängig.The first variable capacitance C S1 of the sensor and the capacitance of the first reference capacitor C R1 are chosen so that their difference is as small as possible, and the second variable capacitance C S2 of the sensor and the capacitance of the second reference capacitor C R2 are chosen so that their Difference is as small as possible. The differences between the first variable capacitance C S1 of the sensor and the capacitance of the first reference capacitor C R1 and between the second variable capacitance C S2 of the sensor and the capacitance of the second reference capacitor C R2 depend on the pressure detected by the sensor.

Die Umschalter 34, 38, 42, 46 und die Schalter 58, 64 werden durch ein Taktsignal gesteuert synchron und periodisch alter nierend geschaltet. Jede Taktperiode des Taktsignals besteht aus einer ersten Zeitdauer clock1 und einer zweiten Zeitdauer clock2, die zusammen die Taktperiode bilden. Innerhalb der ersten Zeitdauer (clock1) jeder Taktperiode verbindet der erste Umschalter 34 den ersten Knoten 32 der Brückenschaltung 30 mit der negativen Referenzspannung –Vref, der zweite Umschalter 38 verbindet den ersten Koppelkondensator CDAC1 mit der negativen Kompensationsspannung –Vdac, der dritte Umschalter 42 verbindet den dritten Knoten 40 der Brückenschaltung 30 mit der positiven Referenzspannung +Vref, der vierte Umschalter 46 verbindet den zweiten Koppelkondensator CDAC2 mit der positiven Kompensationsspannung +Vdac, der erste Schalter 58 verbindet den ersten Ausgang 54 des Differenzverstärkers 50 mit dem nichtinvertierenden Eingang 48 des Differenzverstärkers 50, dem zweiten Knoten 36 der Brückenschaltung 30 und dem ersten Koppelkondensator CDAC1, und der zweite Schalter 64 verbindet den zweiten Ausgang 60 des Differenzverstärkers 50 mit dem invertierenden Eingang 52 des Differenzverstärkers 50, dem vierten Knoten 44 der Brückenschaltung 30 und dem zweiten Koppelkondensator CDAC2.The switches 34 . 38 . 42 . 46 and the switches 58 . 64 are controlled by a clock signal synchronously and switched periodically alter nierend. Each clock period of the clock signal consists of a first time period clock1 and a second time period clock2, which together form the clock period. Within the first time period (clock1) of each clock period, the first switch connects 34 the first node 32 the bridge circuit 30 with the negative reference voltage -Vref, the second switch 38 connects the first coupling capacitor C DAC1 with the negative compensation voltage -Vdac, the third switch 42 connects the third node 40 the bridge circuit 30 with the positive reference voltage + Vref, the fourth switch 46 connects the second coupling capacitor C DAC2 to the positive compensation voltage + Vdac, the first switch 58 connects the first exit 54 of the differential amplifier 50 with the non-inverting input 48 of the differential amplifier 50 , the second node 36 the bridge circuit 30 and the first coupling capacitor C DAC1 , and the second switch 64 connects the second exit 60 of the differential amplifier 50 with the inverting input 52 of the differential amplifier 50 , the fourth node 44 the bridge circuit 30 and the second coupling capacitor C DAC2 .

Während der zweiten Zeitdauer (clock2) jeder Taktperiode verbindet der erste Umschalter 34 den ersten Knoten 32 der Brückenschaltung 30 mit der positiven Referenzspannung +Vref, der zweite Umschalter 38 verbindet den ersten Koppelkondensator CDAC1 mit der positiven Kompensationsspannung +Vdac, der dritte Umschalter 42 verbindet den dritten Knoten 40 der Brückenschaltung 30 mit der negativen Referenzspannung –Vref, der vierte Umschalter 46 verbindet den zweiten Koppelkondensator CDAC2 mit der negativen Kompensationsspannung –Vdac, der erste Ausgang 54 des Differenzverstärkers 50 ist von dem nichtinvertierenden Eingang 48 des Differenzverstärkers 50, dem zweiten Knoten 36 der Brückenschaltung 30 und dem ersten Koppelkondensator CDAC1 isoliert, und der zweite Ausgang 60 des Differenzverstärkers 50 ist von dem invertierenden Eingang 52 des Differenzverstärkers 50, dem vierten Knoten 44 der Brückenschaltung 30 und dem zweiten Koppelkondensator CDAC2 isoliert.During the second time period (clock2) of each clock period, the first switch connects 34 the first node 32 the bridge circuit 30 with the positive reference voltage + Vref, the second switch 38 connects the first coupling capacitor C DAC1 with the positive compensation voltage + Vdac, the third switch 42 connects the third node 40 the bridge circuit 30 with the negative reference voltage -Vref, the fourth switch 46 connects the second coupling capacitor C DAC2 to the negative compensation voltage -Vdac, the first output 54 of the differential amplifier 50 is from the non-inverting entrance 48 of the differential amplifier 50 , the second node 36 the bridge circuit 30 and the first coupling capacitor C DAC1 isolated, and the second output 60 of the differential amplifier 50 is from the inverting input 52 of the differential amplifier 50 , the fourth node 44 the bridge circuit 30 and the second coupling capacitor C DAC2 isolated.

Die Funktion des Meßsystems wird im Folgenden zunächst ohne die Kompensationsspannungen ±Vdac erklärt. Die durch das synchrone und periodisch alternierende Umschalten des ersten Umschalters 34 und des dritten Umschalters 42 erzeugte Rechteckspannung zwischen dem ersten Knoten 32 und dem dritten Knoten 40 der Brückenschaltung 30 erzeugt zwischen dem zweiten Knoten 36 und dem vierten Knoten 44 eine Wechselspannung, deren Amplitude und deren relatives Vorzeichen bezogen auf die Spannung zwischen dem ersten Knoten 32 und dem dritten Knoten 40 der Brückenschaltung 30 von Vorzeichen und Betrag der Differenz zwischen der ersten veränderlichen Kapazität CS1 des Sensors und der Kapazität des ersten Referenzkondensators CR1 und von Betrag und Vorzeichen der Differenz der zweiten veränderlichen Kapazität CS2 und der Kapazität des zweiten Referenzkondensators CR2 abhängt.The function of the measuring system is first explained below without the compensation voltages ± Vdac. The by the synchronous and periodically alternating switching of the first switch 34 and the third switch 42 generated square wave voltage between the first node 32 and the third node 40 the bridge circuit 30 generated between the second node 36 and the fourth node 44 an alternating voltage, its amplitude and its relative sign relative to the voltage between the first node 32 and the third node 40 the bridge circuit 30 depends on the sign and magnitude of the difference between the first variable capacitance C S1 of the sensor and the capacitance of the first reference capacitor C R1 and the magnitude and sign of the difference of the second variable capacitance C S2 and the capacitance of the second reference capacitor C R2.

In der ersten Zeitdauer clock1 jeder Taktperiode, bzw. in der Taktphase, in der die Schalter 58, 64 in den Rückkopplungszweigen des Differenzverstärkers 50 geschlossen sind, ist die Spannung zwischen den Eingängen 48, 52 des Differenzverstärkers 50 Null, da die Rückkopplung bewirkt, daß sich ein virtuelles GND- bzw. Massepotential einstellt. In dieser Taktphase werden die Sensorkondensatoren bzw. die veränderlichen Kapazitäten CS1, CS2 des Sensors gegen diesen virtuellen GND-Knoten aufgeladen. Erst in der zweiten Zeitdauer clock1 jeder Taktperiode bzw. in der Taktphase, in der die Schalter 58, 64 in de Rückkoppelzweigen des Differenzverstärkers 50 offen sind, entsteht eine Spannung bzw. eine Potentialdifferenz am Ausgang 36, 44 der Brückenschaltung 30 und damit zwischen den Eingängen 48, 52 des Differenzverstärkers 50. Diese Spannung wird dann mit der Leerlaufverstärkung des Differenzverstärkers 50 verstärkt.In the first time period clock1 each clock period, or in the clock phase in which the switches 58 . 64 in the feedback branches of the differential amplifier 50 are closed, the voltage is between the inputs 48 . 52 of the differential amplifier 50 Zero, since the feedback causes a virtual GND or ground potential to set. In this clock phase, the sensor capacitors or the variable capacitances C S1 , C S2 of the sensor are charged against this virtual GND node. Only in the second time period clock1 each clock period or in the clock phase in which the switches 58 . 64 in de feedback branches of the differential amplifier 50 are open, creates a voltage or a potential difference at the output 36 . 44 the bridge circuit 30 and thus between the entrances 48 . 52 of the differential amplifier 50 , This voltage then becomes the open-loop gain of the differential amplifier 50 strengthened.

Diese Differenz wird während der zweiten Zeitdauer jeder Taktperiode, in der die Schalter 58, 64 offen sind, durch den Differenzverstärker 50 verstärkt. Zwischen den Signalausgängen 56, 62 des Meßsystems entsteht so eine periodisch veränderliche Spannung, deren Phase bezogen auf das die Umschalter 34, 38, 42, 46 und die Schalter 58, 64 steuernde Taktsignal das Vorzeichen der genannten Kapazitätsdifferenzen anzeigt.This difference is made during the second period of each clock period in which the switches 58 . 64 are open, through the differential amplifier 50 strengthened. Between the signal outputs 56 . 62 The measuring system thus produces a periodically variable voltage whose phase relative to the changeover switch 34 . 38 . 42 . 46 and the switches 58 . 64 controlling clock signal indicates the sign of said capacitance differences.

Die Funktion des Meßsystems beruht darauf, die Kapazitätsdifferenzen durch die über die Koppelkondensator CDAC1, CDAC2 eingekoppelten Kompensationsspannungen ±Vdac mehr oder weniger zu kompensieren. Die zur Kompensation erforderlichen Kompensationsspannungen sind proportional zu der Verstimmung der Brückenschaltung und damit zu der Meßgröße. Eine mit den Ausgängen 56, 62 verbundene Steuerung verändert, beispielsweise entsprechend dem Verfahren der sukzessiven Approximation eine Approximationszahl und damit die durch den nichtdargestellten Digital-Analog-Wandler erzeugten Kompensationsspannungen ±Vdac solange, bis die Kompensationsspannungen ±Vdac die Kapazitätsdifferenzen (bis auf einen unvermeidlichen Quantisierungsfehler) kompensieren. Die danach vorliegende Approximationszahl ist (bis auf den genannten unvermeidlichen Quantisierungsfehler) zu dem an dem Sensor anliegenden Druck proportional.The function of the measuring system is based on compensating more or less the capacitance differences by the compensation voltages ± Vdac coupled in via the coupling capacitor C DAC1 , C DAC2 . The compensation voltages required for the compensation are proportional to the detuning of the bridge circuit and thus to the measurand. One with the outputs 56 . 62 Connected control changes, for example, according to the method of successive approximation, an approximation number and thus the compensation voltages generated by the unrepresented digital-to-analog converter ± Vdac until the compensation voltages ± Vdac compensate for the capacitance differences (except for an unavoidable quantization error). The number of approximations thereafter is proportional to the pressure applied to the sensor (except for the unavoidable quantization error mentioned).

Es werden Ladungsdifferenzen auf den veränderlichen Kapazitäten CS1, CS2 des Sensors durch Ladungen auf den Koppelkondensatoren CDAC1, CDAC2 kompensiert. Daher kann der Digital-Analog-Wandler alternativ auch realisiert werden, indem die Kompensationsspannung Vdac konstant bleibt und die Koppelkondensatoren CDAC1, CDAC2 durch parallelschaltbare Kondensatoren mit Kapazitäten in binärer Gewichtung, d. h. mit Kapazitätsverhältnissen 1:2:4:8:...:2n gebildet werden. Die Summen der parallelgeschalteten Kapazitäten bilden dann programmierbare bzw. veränderliche Kapazitäten der Koppelkondensatoren CDAC1, CDAC2. Charge differences on the variable capacitances C S1 , C S2 of the sensor are compensated by charges on the coupling capacitors C DAC1 , C DAC2 . Therefore, the digital-to-analog converter can alternatively be realized by the compensation voltage Vdac remains constant and the coupling capacitors C DAC1 , C DAC2 by parallel- connectable capacitors with capacities in binary weighting, ie with capacity ratios 1: 2: 4: 8: ... : 2 n be formed. The sums of the capacitors connected in parallel then form programmable or variable capacitances of the coupling capacitors C DAC1 , C DAC2 .

Die in 2 dargestellte Schaltung ist zusammen mit dem nicht dargestellten Digital-Analog-Wandler und der ebenfalls nicht dargestellten Steuerung beispielsweise Bestandteil eines Reifendruckmeßsystems. Die durch Druckänderungen innerhalb des Meßbereichs des Sensors erzeugten Veränderungen der veränderlichen Kapazitäten CS1, CS2 des Sensors sind in der Regel sehr klein gegenüber den über den Meßbereich gemittelten Werten der veränderlichen Kapazitäten CS1, CS2 bzw. gegenüber den Kapazitäten der Referenzkondensatoren CR1, CR2. Die Rauschbandbreite der in 2 dargestellten Schaltung wird deshalb in der Regel durch die Kondensatoren der Meßbrücke bzw. deren mittlere Kapazität C0 bestimmt. Der in dB gemessene Signal-/Rauschabstand SNRADC bzw. das logarithmierte Signal/Rausch-Verhältnis des in 2 dargestellten Analog-Digital-Wandlers beträgt näherungsweise

Figure 00170001
In the 2 shown circuit is together with the digital-to-analog converter, not shown, and the control, also not shown, for example, part of a tire pressure. The changes in the variable capacitances C S1 , C S2 of the sensor produced by pressure changes within the measuring range of the sensor are generally very small compared with the values of the variable capacitances C S1 , C S2 and the capacitances of the reference capacitors C R1, averaged over the measuring range , C R2 . The noise bandwidth of in 2 As a rule, therefore, the circuit represented is determined by the capacitors of the measuring bridge or its mean capacitance C 0 . The signal-to-noise ratio SNR ADC measured in dB or the logarithmized signal-to-noise ratio of the in 2 represented analog-to-digital converter is approximately
Figure 00170001

Dabei sind k die Boltzmann-Konstante, T die absolute Temperatur des Meßsystems, ΔC die Änderung der veränderlichen Kapazitäten CS1, CS2 des Sensors durch die Meßgröße (hier: durch den Druck) und Co die Summe des nicht von der Meßgröße abhängigen bzw. unveränderlichen Anteils einer veränderlichen Kapazitäten CS1 bzw. CS2 des Sensors und der (ebenfalls unveränderlichen) Kapazität des jeweiligen Referenzkondensators CR1 bzw. CR2.K is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature of the measuring system, ΔC is the change in the variable capacitances C S1 , C S2 of the sensor by the measurand (here: by the pressure) and Co is the sum of the non-dependent on the measured variable or. immutable portion of a variable capacitances C S1 and C S2 of the sensor and the (also immutable) capacity of the respective reference capacitor C R1 and C R2 .

Bei einem Reifendrucksensor wird im Vergleich zur möglichen Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers in sehr langen Zeitabständen (beispielsweise alle 0,5 s) gemessen. Eine Messung dauert dabei typischerweise weniger als 1 ms. Zur Verringerung des Rauschpegels kann deshalb die Messung des Reifendrucks zu jedem Abtastzeitpunkt mehrmals wiederholt und ein Mittelwert der Ergebnisse der wiederholten Messungen gebildet werden. Der Signal-/Rauschabstand SNRgemittelt der gemittelten Messung ist dabei wie folgt von der Anzahl N der Messungen, deren Einzelergebnisse gemittelt werden, abhängig:

Figure 00180001
In a tire pressure sensor is compared to the possible sampling rate of the analog-to-digital converter at very long time intervals (for example, every 0.5 s) measured. A measurement typically takes less than 1 ms. To reduce the noise level, therefore, the measurement of the tire pressure at each sampling time may be repeated several times and an average of the results of the repeated measurements may be formed. The signal-to-noise ratio SNR averaged over the averaged measurement is dependent on the number N of measurements whose individual results are averaged as follows:
Figure 00180001

Diese Gleichung kann nach der Anzahl N der gemittelten Messungen aufgelöst werden,

Figure 00180002
This equation can be solved for the number N of averaged measurements,
Figure 00180002

Wenn die Erfassungseinrichtung 14 die Referenzspannung Vref und die Temperatur T erfaßt, kann somit die Anzahl N der gemittelten Einzelmessungen für jeden Meßzeitpunkt so eingestellt werden, daß der Signal-/Rauschabstand SNRgemittelt immer konstant ist bzw. immer (mindestens) einen vorbestimmten minimalen Wert SNRsoll annimmt,

Figure 00180003
If the detection device 14 the reference voltage V ref and the temperature T detected, thus, the number N of the averaged individual measurements for each measurement time can be set so that the signal / noise ratio SNR averaged is always constant or always (at least) assumes a predetermined minimum value SNR soll ,
Figure 00180003

Dieser Gleichung ist zu entnehmen, daß unter günstigen Bedingungen (hohe Referenzspannung Vref und niedrige Temperatur T) die Anzahl N der gemittelten Einzelmessungen klein ist. Nur unter ungünstigen Bedingungen (niedrige Referenzspannung Vref und hohe Temperatur T) nimmt die Anzahl N der gemittelten Einzelmessungen eine hohen Wert an. Im Gegensatz dazu würde bei der herkömmlichen Worst-Case-Dimensionierung die Anzahl N der gemittelten Einzelmessungen immer, also auch unter günstigen Bedingungen den hohen Wert aufweisen, den sie gemäß der vorliegenden nur im ungünstigsten Fall einer minimalen Referenzspannung Vref und einer maximalen Temperatur T tatsächlich aufweist.It can be seen from this equation that under favorable conditions (high reference voltage V ref and low temperature T), the number N of the averaged individual measurements is small. Only under unfavorable conditions (low reference voltage V ref and high temperature T) does the number N of the averaged individual measurements assume a high value. In contrast, in the conventional worst-case dimensioning, the number N of the averaged individual measurements would always, even under favorable conditions, have the high value which, according to the present invention, is only a minimal reference in the worst case voltage V ref and a maximum temperature T actually has.

Ein herkömmlich dimensioniertes Meßsystem würde deshalb viel zu viele Messungen durchführen und deshalb einen unnötig hohen Leistungsbedarf aufweisen. Wählt man die Referenzspannung Vref von der Betriebsspannung abhängig, ergibt sich ein Worst Case und damit die maximale Anzahl N der gemittelten Einzelmessungen nur bei der minimalen Betriebsspannung und einer maximalen Temperatur. Die minimale Betriebsspannung tritt aber nur zum Ende der Lebensdauer der Batterie auf und somit nur während eines geringen Anteils der Betriebsdauer des Meßsystems. Auch für die Temperatur kann angenommen werden, daß diese über die Lebensdauer eines Reifendruckmeßsystems nur selten das Maximum (Worst Case) erreicht. Aus der letzten Gleichung ist erkennbar, daß die Anzahl N der gemittelten Einzelmessungen für Betriebsspannungen, die über der minimalen Betriebsspannung liegen, und für Temperaturen, die unter der maximalen Temperatur liegen, exponentiell abnimmt. Aus der Verringerung der Anzahl N der gemittelten Einzelmessungen folgen eine Verringerung der Anzahl N der gemittelten Einzelmessungen und eine entsprechende Energieersparnis.A conventionally dimensioned measuring system would therefore perform far too many measurements and therefore have an unnecessarily high power requirement. If the reference voltage V ref is selected as a function of the operating voltage, the result is a worst case and thus the maximum number N of the averaged individual measurements only at the minimum operating voltage and a maximum temperature. However, the minimum operating voltage occurs only at the end of the life of the battery and thus only during a small proportion of the operating time of the measuring system. It can also be assumed for the temperature that it seldom reaches the maximum (worst case) over the life of a tire pressure measuring system. It can be seen from the last equation that the number N of averaged individual measurements decreases exponentially for operating voltages above the minimum operating voltage and for temperatures below the maximum temperature. The reduction in the number N of the averaged individual measurements is followed by a reduction in the number N of the averaged individual measurements and a corresponding energy saving.

3 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Meßsystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Meßsystem weist eine Brückenschaltung 80 aus vier Brückenimpedanzen 82, 84, 86, 88 auf, von denen mindestens eine Bestandteil eines Sensors und durch eine durch den Sensor erfaßte Meßgröße veränderlich ist. Die Brückenschaltung 80 weist vier Knoten 92, 94, 96, 98 auf. Der erste Knoten 92 ist mit einer Versorgungsspannung Vdd verbunden, der dritte Knoten 96 ist mit Masse Gnd verbunden. Ein Analog-Digital-Wandler (ADC; ADC = Analog-Digital-Converter) 100 erfaßt eine Spannung zwischen dem zweiten Knoten 94 und dem vierten Knoten 98 der Brückenschaltung 80. Dazu ist ein erster Eingang 102 des Analog-Digital-Wandlers 100 mit dem zweiten Knoten 94 der Brückenschaltung 80 verbunden und ein zweiter Eingang 104 mit dem vierten Knoten 98 der Brückenschaltung 80 verbunden. Der Analog-Digital-Wandler wandelt die Spannung zwischen dem zweiten Knoten 94 und dem vierten Knoten 98 der Brückenschaltung 80 in ein digitales Signal bzw. eine durch das digitale Signal dargestellte Zahl. Diese Zahl gibt der Analog-Digital-Wandler 100 an seinen Ausgängen 106, 108 aus. Die Ausgänge 106, 108 des Analog-Digital-Wandlers 100 sind mit einem digitalen Filter 110 bzw. mit dessen Eingängen 112, 114 verbunden. 3 Fig. 10 is a schematic circuit diagram of a measuring system according to another embodiment of the present invention. This measuring system has a bridge circuit 80 from four bridge impedances 82 . 84 . 86 . 88 of which at least one component of a sensor and by a measured variable detected by the sensor is variable. The bridge circuit 80 has four nodes 92 . 94 . 96 . 98 on. The first node 92 is connected to a supply voltage Vdd, the third node 96 is connected to Earth Gnd. An analog-to-digital converter (ADC; ADC = Analog-to-Digital Converter) 100 detects a voltage between the second node 94 and the fourth node 98 the bridge circuit 80 , This is a first entrance 102 of the analog-to-digital converter 100 with the second node 94 the bridge circuit 80 connected and a second entrance 104 with the fourth node 98 the bridge circuit 80 connected. The analog-to-digital converter converts the voltage between the second node 94 and the fourth node 98 the bridge circuit 80 in a digital signal or a number represented by the digital signal. This number is given by the analog-to-digital converter 100 at its exits 106 . 108 out. The exits 106 . 108 of the analog-to-digital converter 100 are with a digital filter 110 or with its inputs 112 . 114 connected.

Das Meßsystem aus 3 führt bei einem einzelnen Meßzeitpunkt mehrere Einzelmessungen durch, d. h. der Analog-Digital-Wandler 100 wandelt mehrfach hintereinander die Spannung zwischen dem zweiten Knoten 94 und dem vierten Knoten 98 der Brückenschaltung 80 in digitale Signale. Da mindestens eine der Brückenimpedanzen 82, 84, 86, 88 in der Brückenschaltung 80 von der Meßgröße des Sensors abhängt, hängen auch die Verstimmung der Brückenschaltung 80 und damit die Spannung zwischen dem zweiten Knoten 94 und dem vierten Knoten 98 und damit das von dem Analog-Digital-Wandler 100 an seinen Ausgängen 106, 108 erzeugte digitale Signal von der Meßgröße des Sensors ab. Das Filter 110 filtert die Mehrzahl der nacheinander von dem Analog-Digital-Wandler 100 erzeugten digitalen Signale, beispielsweise durch Mittelwertbildung.The measuring system off 3 performs several individual measurements at a single measurement time, ie the analog-to-digital converter 100 repeatedly converts the voltage between the second node 94 and the fourth node 98 the bridge circuit 80 into digital signals. Because at least one of the bridge impedances 82 . 84 . 86 . 88 in the bridge circuit 80 depends on the measured variable of the sensor, also hang the detuning of the bridge circuit 80 and thus the tension between the second node 94 and the fourth node 98 and that of the analog-to-digital converter 100 at its exits 106 . 108 generated digital signal from the measured variable of the sensor. The filter 110 filters the majority of successively from the analog-to-digital converter 100 generated digital signals, for example by averaging.

Die Abtastrate bzw. Sample-Frequenz fs des Analog-Digital-Wandlers 100 und die Grenzfrequenz fg (entsprechend beispielsweise einer Zeitdauer, innerhalb derer die digitalen Signal des Analog-Digital-Wandlers 100 gemittelt werden) sind einstellbar und stellen somit durch das Meßsystem einstellbare zweite Einflußgrößen im Sinne der vorliegenden Erfindung dar.The sampling rate or sample frequency fs of the analog-to-digital converter 100 and the cut-off frequency fg (corresponding to, for example, a period of time within which the digital signal of the analog-to-digital converter 100 are averaged) and thus represent by the measuring system adjustable second influencing variables in the sense of the present invention.

Die Brückenimpedanzen 82, 84, 86, 88 der Brückenschaltung 80 aus 3 sind vorzugsweise resistive Elemente bzw. Widerstände. In diesem Fall wird, wie dargestellt, eine konstante Spannung zwischen dem ersten Knoten 92 und dem dritten Knoten 96 der Brückenschaltung 80 angelegt, um eine bei konstanter Meßgröße von dieser abhängige konstante Spannung zwischen dem zweiten Knoten 94 und dem vierten Knoten 98 der Brückenschal tung 80 zu erhalten. Alternativ sind die Brückenimpedanzen 82, 84, 86, 88 kapazitive Bauelemente bzw. Kondensatoren. In diesem Fall wird vorzugsweise zwischen dem ersten Knoten 92 und dem dritten Knoten 96 der Brückenschaltung 80 wie bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Wechselspannung angelegt, um zwischen dem zweiten Knoten 94 und dem vierten Knoten 98 der Brückenschaltung 80 eine Wechselspannung zu erhalten, deren Amplitude und relative Phasenlage in Bezug zu der Wechselspannung zwischen dem ersten Knoten 92 und dem dritten Knoten 96 die Verstimmung der Brückenschaltung 80 und damit den Wert der Meßgröße darstellt.The bridge impedances 82 . 84 . 86 . 88 the bridge circuit 80 out 3 are preferably resistive elements or resistors. In this case, as shown, a constant voltage between the first node 92 and the third node 96 the bridge circuit 80 applied to a constant measured value dependent thereon constant voltage between the second node 94 and the fourth node 98 the bridge scarf device 80 to obtain. Alternatively, the bridge impedances 82 . 84 . 86 . 88 capacitive components or capacitors. In this case, preferably between the first node 92 and the third node 96 the bridge circuit 80 like the one in 2 illustrated embodiment, an alternating voltage applied to between the second node 94 and the fourth node 98 the bridge circuit 80 to obtain an AC voltage whose amplitude and relative phase position with respect to the AC voltage between the first node 92 and the third node 96 the detuning of the bridge circuit 80 and thus represents the value of the measured variable.

Alternativ sind die Brückenimpedanzen 82, 84, 86, 88 induktive Bauelemente bzw. Spulen. In diesem Fall wird vorzugsweise über den ersten Knoten 92 und den dritten Knoten 96 der Brückenschaltung 80 ein Wechselstrom angelegt bzw. getrieben, der eine Wechselspannung zwischen dem zweiten Knoten 94 und dem vierten Knoten 98 hervorruft, deren Amplitude und Phasenlage die Verstimmung der Brückenschaltung 80 und damit den momentanen Wert der Meßgröße angibt.Alternatively, the bridge impedances 82 . 84 . 86 . 88 inductive components or coils. In this case, preferably via the first node 92 and the third node 96 the bridge circuit 80 an alternating current is applied which drives an AC voltage between the second node 94 and the fourth node 98 causes their amplitude and phase the detuning of the bridge circuit 80 and thus indicates the instantaneous value of the measured variable.

Auch für das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel gilt, daß das Meßsignal von der Anregungsspannung der Brückenschaltung 80 abhängt. Weiterhin ist auch das Signal/Rausch-Verhältnis des Meßsystems von der Anregungsspannung und von der Temperatur abhängig. Diese Einflüsse werden beispielsweise durch eine Veränderung des Verhältnisses der Abtastrate zur Filtergrenzfrequenz kompensiert, um ein von den Betriebsbedingungen unabhängiges Signal/Rausch-Verhältnis zu erzielen.Also for the in 3 illustrated embodiment is that the measurement signal from the excitation voltage of the bridge circuit 80 depends. Furthermore, the signal-to-noise ratio of the measuring system is dependent on the excitation voltage and the temperature. These influences are compensated, for example, by a change in the ratio of the sampling rate to the filter cutoff frequency in order to achieve a signal-to-noise ratio independent of the operating conditions.

1010
Meßsystemmeasuring system
1212
Abschnittsection
1414
Erfassungseinrichtungdetector
1616
EinrichtungFacility
1818
Einstelleinrichtungadjustment
CS1 C S1
erste veränderliche Kapazität des Sensorsfirst variable capacity of the sensor
CS2 C S2
zweite veränderliche Kapazität des Sensorssecond variable capacity of the sensor
3030
Brückenschaltungbridge circuit
CR1 C R1
erster Referenzkondensatorfirst reference capacitor
CR2 C R2
zweiter Referenzkondensatorsecond reference capacitor
3232
erster Knotenfirst node
3434
erster Umschalterfirst switch
3636
zweiter Knotensecond node
CDAC1 C DAC1
erster Koppelkondensatorfirst coupling capacitor
3838
zweiter Umschaltersecond switch
4040
dritter Knotenthird node
4242
dritter Umschalterthird switch
4444
vierter Knotenfourth node
CDAC2 C DAC2
zweiter Koppelkondensatorsecond coupling capacitor
4646
vierter Umschalterfourth switch
4848
nichtinvertierender Einganginverting entrance
5050
Differenzverstärkerdifferential amplifier
5252
invertierender Einganginverting entrance
5454
erster Ausgang des Differenzverstärkers 50 first output of the differential amplifier 50
5656
erster Signalausgang des Meßsystemsfirst Signal output of the measuring system
5858
erster Schalterfirst switch
6060
zweiter Ausgang des Differenzverstärkers 50 second output of the differential amplifier 50
6262
zweiter Signalausgang des Meßsystemssecond Signal output of the measuring system
6464
zweiter Schaltersecond switch
8080
Brückenschaltungbridge circuit
8282
Brückenimpedanzbridge impedance
8484
Brückenimpedanzbridge impedance
8686
Brückenimpedanzbridge impedance
8888
Brückenimpedanzbridge impedance
9292
Knotennode
9494
Knotennode
9696
Knotennode
9898
Knotennode
100100
Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
102102
erster Eingang des Analog-Digital-Wandlers 100 first input of the analog-to-digital converter 100
104104
zweiter Eingang des Analog-Digital-Wandlers 100 second input of the analog-to-digital converter 100
106106
erster Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 100 first output of the analog-to-digital converter 100
108108
zweiter Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 100 second output of the analog-to-digital converter 100
110110
Filterfilter
112112
erster Eingang des Filters 110 first input of the filter 110
114114
zweiter Eingang des Filters 110 second input of the filter 110

Claims (17)

Vorrichtung zum Einstellen des Signal/Rausch-Verhältnisses zwischen einem Signalpegel und einem Rauschpegel eines Meßsignals in einem Meßsystem (10) zum Erfassen einer Meßgröße und Ausgeben des von der Meßgröße abhängigen Meßsignals, wobei das Signal/Rausch-Verhältnis von einer ersten Einflußgröße und von einer zweiten Einflußgröße abhängt, wobei die erste Einflußgröße eine Betriebsspannung oder eine Temperatur des Meßsystems ist, mit folgenden Merkmalen: einer Erfassungseinrichtung (14) zum Erfassen eines Werts der ersten Einflußgröße; und einer Einstelleinrichtung (18) zum Einstellen eines Werts der zweiten Einflußgröße derart, dass zumindest ein vorbestimmter minimaler Wert des Signal/Rausch-Verhältnisses bei einem ersten Leistungsbedarf erreicht wird, wenn der Wert der Betriebsspannung oberhalb einer bestimmten Spannung liegt oder der Wert der Temperatur unterhalb einer bestimmten Temperatur liegt, wobei der erste Leistungsbedarf gegenüber einem zweiten Leistungsbedarf bei einem Wert, auf den die zweite Einflußgröße eingestellt ist, wenn die Betriebsspannung nicht oberhalb der bestimmten Spannung liegt oder die Temperatur nicht unterhalb der bestimmten Temperatur liegt, reduziert ist.Device for adjusting the signal-to-noise ratio between a signal level and a noise level of a measuring signal in a measuring system ( 10 ) for detecting a measured variable and outputting the measurement variable dependent on the measurement signal, wherein the signal / noise ratio of a first Influence depends on a second influencing variable, wherein the first influencing variable is an operating voltage or a temperature of the measuring system, having the following features: 14 ) for detecting a value of the first predictor; and an adjustment device ( 18 ) for setting a value of the second influencing variable such that at least a predetermined minimum value of the signal-to-noise ratio is reached at a first power requirement, when the value of the operating voltage is above a certain voltage or the value of the temperature is below a certain temperature, wherein the first power requirement is reduced from a second power requirement at a value to which the second predictor is set when the operating voltage is not above the determined voltage or the temperature is not below the predetermined temperature. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einem Speicher (16) zum Speichern einer Nachschlagtabelle, die einer Mehrzahl von Werten der ersten Einflußgröße jeweils einen Wert der zweiten Einflußgröße zuordnet, wobei die Einstelleinrichtung (18) ferner ausgebildet ist, um auf den Speicher zuzugreifen, um aus der Nachschlagetabelle den Wert der zweiten Einflußgröße zu lesen, der dem durch die Erfassungseinrichtung (14) erfaßten Wert der ersten Einflußgröße zugeordnet ist, und um den aus der Nachschlagetabelle (16) gelesenen Wert der zweiten Einflußgröße einzustellen.Apparatus according to claim 1, further comprising: a memory ( 16 ) for storing a look-up table which in each case assigns a value of the second influencing variable to a plurality of values of the first influencing variable, wherein the setting device ( 18 ) is further adapted to access the memory to read from the look-up table the value of the second predictor, which is provided by the detection means ( 14 ) is assigned to the first influencing variable and to the value obtained from the look-up table ( 16 ) read set value of the second influencing variable. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Berechnungseinrichtung (16) zum Berechnen des durch die Einstelleinrichtung (18) einzustellenden Werts der zweiten Einflußgröße aus dem durch die Erfassungseinrichtung (14) erfaßten Wert der ersten Einflußgröße mittels eines mathematischen Algorithmus.Apparatus according to claim 1, further comprising calculating means ( 16 ) for calculating by the adjusting device ( 18 ) value of the second influencing variable to be set by the detector ( 14 ) detected value of the first predictor by means of a mathematical algorithm. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der mathematische Algorithmus auf einem mathematischen Modell der Abhängigkeit des Signal/Rausch-Verhältnisses von der ersten Einflußgröße und von der zweiten Einflußgröße beruht.Apparatus according to claim 3, wherein the mathematical Algorithm on a mathematical model of dependence the signal-to-noise ratio from the first predictor and from the second factor is based. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die erste Einflußgröße eine durch das Meßsystem nicht einstellbare Größe ist.Device according to one of claims 1 to 4, wherein the first Influence size one through the measuring system is not adjustable size. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die zweite Einflußgröße ein Filterparameter eines Filters (110) zum Filtern des von der Meßgröße abhängigen Signals, eine Meßzeit, während derer das Meßsystem (10) die Meßgröße erfaßt, eine Anzahl von Erfassungen der Meßgröße, über die das Meßsystem (10) mittelt, oder eine Abtastrate zum Erfassen der Meßgröße ist, wobei die Einstelleinrichtung (18) eine Einrichtung zum Einstellen der Versorgungsspannung, des Filterparameters, der Meßzeit, der Anzahl von Erfassungen bzw. der Abtastrate ist.Device according to one of Claims 1 to 5, in which the second influencing variable is a filter parameter of a filter ( 110 ) for filtering the signal dependent on the measured variable, a measuring time during which the measuring system ( 10 ) detects the measured quantity, a number of measurements of the measured variable, via which the measuring system ( 10 ), or a sampling rate for detecting the measured variable, wherein the adjusting device ( 18 ) is a device for adjusting the supply voltage, the filter parameter, the measurement time, the number of acquisitions or the sampling rate. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Meßsystem (10) kapazitive oder resistive oder induktive Sensor-Bauelemente oder eine kapazitive oder eine resistive oder eine induktive Meßbrücke (30, 80) aufweist, die ein Impedanzbauelement (CS1, CS2, 82, 84, 86, 88) umfaßt, dessen Impedanz von der Meßgröße abhängig ist.Device according to one of claims 1 to 6, wherein the measuring system ( 10 ) capacitive or resistive or inductive sensor components or a capacitive or a resistive or an inductive measuring bridge ( 30 . 80 ) comprising an impedance component (C S1 , C S2 , 82 . 84 . 86 . 88 ) whose impedance is dependent on the measured variable. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Meßsystem (10) ein Reifendruckmeßsystem zum Messen eines Luftdrucks in einem Reifen eines Fahrzeugs ist.Apparatus according to claim 1, wherein the measuring system ( 10 ) is a tire pressure measuring system for measuring an air pressure in a tire of a vehicle. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die zweite Einflußgröße eine Anzahl N von Einzelmessungen ist, über die gemittelt wird.Apparatus according to claim 8, wherein the second influencing variable is a Number N of individual measurements is averaged over. Verfahren zum Einstellen des Signal/Rausch-Verhältnisses zwischen einem Signalpegel und einem Rauschpegel eines Meßsignals in einem Meßsystem (10), das eine Meßgröße erfaßt und das von der Meßgröße abhängige Meßsignal erzeugt, wobei das Signal/Rausch-Verhältnis von einer ersten Einflußgröße und von einer zweiten Einflußgröße abhängt, wobei die erste Einflußgröße eine Betriebsspannung oder eine Temperatur des Meßsystems ist, mit folgenden Schritten: Erfassen eines Werts der ersten Einflußgröße; und Einstellen eines Werts der zweiten Einflußgröße, derart, dass zumindest ein vorbestimmter minimaler Wert des Signal/Rausch-Verhältnisses bei einem ersten Leistungsbedarf erreicht wird, wenn der Wert der Betriebsspannung oberhalb einer bestimmten Spannung liegt oder der Wert der Temperatur unterhalb einer bestimmten Temperatur liegt, wobei der erste Leistungsbedarf gegenüber einem zweiten Leistungsbedarf bei einem Wert, auf den die zweite Einflußgröße eingestellt ist, wenn die Betriebsspannung nicht oberhalb der bestimmten Spannung liegt oder die Temperatur nicht unterhalb der bestimmten Temperatur liegt, reduziert ist.Method for setting the signal-to-noise ratio between a signal level and a noise level of a measuring signal in a measuring system ( 10 ), which detects a measured variable and generates the measurement variable dependent on the measurement signal, wherein the signal / noise ratio depends on a first influencing variable and a second influencing variable, wherein the first influencing variable is an operating voltage or a temperature of the measuring system, comprising the following steps: Detecting a value of the first predictor; and setting a value of the second influencing variable such that at least a predetermined minimum value of the signal-to-noise ratio is reached at a first power requirement, when the value of the operating voltage is above a certain voltage or the value of the temperature is below a certain temperature, wherein the first power requirement compared to a second power requirement at a value to which the second influencing variable is set when the operating voltage is not above the predetermined voltage, or the temperature is not below the certain temperature, is reduced. Verfahren nach Anspruch 10, ferner mit einem Schritt des Lesens des beim Schritt des Einstellens einzustellenden Werts der zweiten Einflußgröße aus einer Nachschlagtabelle, die einer Mehrzahl von Werten der ersten Einflußgröße jeweils einen Wert der zweiten Einflußgröße zuordnet.The method of claim 10, further comprising a step reading the value to be set in the setting step the second influencing variable from a Lookup table, which is a plurality of values of the first predictor each assigns a value of the second influence variable. Verfahren nach Anspruch 10, ferner mit einem Schritt des Berechnens des beim Schritt des Einstellens einzustellenden Werts der zweiten Einflußgröße aus dem beim Schritt des Erfassens erfaßten Werts der ersten Einflußgröße mittels eines mathematischen Algorithmus.The method of claim 10, further comprising a step calculating the value to be set at the setting step Value of the second influencing variable from the at the step of detecting Value of the first variable by a mathematical algorithm. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem der Rauschpegel des Meßsignals von der ersten Einflußgröße oder der zweiten Einflußgröße abhängt.Method according to one of claims 10 to 12, wherein the Noise level of the measuring signal from the first predictor or the second influencing variable depends. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem der Signalpegel des Meßsignals ferner von der ersten Einflußgröße oder der zweiten Einflußgröße abhängt.Method according to one of claims 10 to 13, wherein the Signal level of the measuring signal Furthermore, from the first predictor or the second influencing variable depends. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem das Signal/Rausch-Verhältnis ferner von einer dritten Einflußgröße abhängt.Method according to one of claims 10 to 14, wherein the Signal / noise ratio further depends on a third factor. Verfahren zum Einstellen des Signal/Rausch-Verhältnisses eines Reifendruckmeßsystems auf einen von Betriebsspannung und Betriebstemperatur des Reifendruckmeßsystems unabhängigen vorbestimmten Wert mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11–16, wobei die Meßgröße der Reifendruck ist, wobei die erste Einflußgröße die Betriebsspannung ist, wobei die zweite Einflußgröße eine Anzahl N von Einzelmessungen ist, über die gemittelt wird, und wobei eine dritte Einflußgröße die Betriebstemperatur ist.Method for adjusting the signal-to-noise ratio a tire pressure measuring system to one of operating voltage and operating temperature of the tire pressure measuring system independent predetermined value with a method according to any one of claims 11-16, wherein the measured variable the tire pressure is, wherein the first influencing variable, the operating voltage is, wherein the second influencing variable a Number N of individual measurements is averaged over, and where a third factor is the operating temperature is. Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.Computer program with program code for carrying out the Method according to one the claims 10 to 16 when the program runs on a computer.
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