DE19734248A1 - Method and device for transmitting sensor output signals between asynchronously operating sensors and their respective data processing devices - Google Patents
Method and device for transmitting sensor output signals between asynchronously operating sensors and their respective data processing devicesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Übertragung der Sensorausgangs signale inertialer Sensoren an ihre jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtun gen und eine Einrichtung die nach dem Verfahren arbeitet.The invention describes a method for transmitting the sensor output signals of inertial sensors to their respective data processing devices and a facility that works according to the procedure.
Wie in der Fig. 6 zu sehen ist, verwendet eine Inertialmeßeinheit (IMU = Inertial Measurement Unit) einen Satz inertialer Sensoren, zum Beispiel Gyro skope oder Beschleunigungsmesser, um alle möglichen rotatorischen und translatorischen Bewegungen zu messen. Die Fig. 6a zeigt einen Sensor 41, der eine physikalische Bewegung in ein Sensorausgangssignal umsetzt, das durch eine Datenverarbeitungseinrichtung 42 ausgewertet wird. Wie die Fig. 6b zeigt, können an eine Datenverarbeitungseinrichtung 42 mehrere Sensoren 41 angeschlossen werden. Eine solche Einheit ist funktional unabhängig und wird als Strang bezeichnet. Um eine über alles gehende Verfügbarkeltsanfor derung zu erreichen, setzt sich eine IMU aus mehreren solchen Strängen in redundanter Konfiguration zusammen. Hier werden alle Sensorausgangssigna le aller Stränge an alle Datenverarbeitungseinrichtungen 42 aller Stränge ver teilt, wie es in der Fig. 6c gezeigt ist.As can be seen in FIG. 6, an inertial measurement unit (IMU) uses a set of inertial sensors, for example gyroscopes or accelerometers, to measure all possible rotary and translatory movements. FIG. 6a shows a sensor 41 that converts physical movement into a sensor output signal which is evaluated by a data processing device 42. As FIG. 6b shows, a plurality of sensors 41 can be connected to a data processing device 42 . Such a unit is functionally independent and is referred to as a strand. To achieve an availability requirement that goes beyond everything, an IMU is composed of several such lines in a redundant configuration. Here, all sensor output signals of all strands are distributed to all data processing devices 42 of all strands, as shown in FIG. 6c.
Die für eine hochauflösende Inertialmessung verwendeten Sensoren wenden für jeden Freiheitsgrad eine Rückstellregelung an, um die physikalische Bewe gung in ein elektrisches Signal zu wandeln. Das von dieser Regelschleife aus gegebene Signal ist ein digitales pulsweitenmoduliertes (pwm) Signal pi, das die möglichen Zustände "0" und "1" annehmen kann. Das Verhältnis zwischen den "0" und den "1" Perioden, im allgemeinen als Arbeitszyklus des pwm-Si gnals bezeichnet, über ein vorgegebenes Intervall bezieht sich direkt auf die physikalische Bewegung des Sensors während dieses Intervalls. Das Intervall, normalerweise eine Periode des pwm-Signals, wird mit Grenzzyklus bezeich net.The sensors used for high-resolution inertial measurement apply a reset control for every degree of freedom in order to convert the physical movement into an electrical signal. The signal given by this control loop is a digital pulse width modulated (pwm) signal p i , which can assume the possible states "0" and "1". The relationship between the "0" and the "1" periods, commonly referred to as the duty cycle of the pwm signal, over a given interval is directly related to the physical movement of the sensor during that interval. The interval, usually a period of the pwm signal, is called the limit cycle.
In der Fig. 7 ist die numerische Verarbeitung des vom Sensor 41 kommenden pulsweitenmodulierten Sensorausgangssignals pi aufgezeigt. Für diese nume rische Verarbeitung quantisieren die Datenverarbeitungseinrichtungen die Ausgangssignale der Sensoren, indem die Anzahl der Perioden eines bekann ten Taktsignals, normalerweise des Sensortaktsignals f0, während der "0" und "1" Perioden des pwm-Signals gezählt werden. Hierzu wird ein Auf-/Ab-Zähler 43 verwendet, der die Dauer der "1" Perioden des pwm-Signals durch eine In krementation und die Dauer der "0" Perioden des pwm-Signals durch eine De krementation mit jeder Periode des Taktsignals f0 "mißt". Nach jedem Abta stintervall veranlaßt ein Auslesetaktsignal die Übernahme des Zählerwerts in ein Register 44 und das Zurücksetzen des Zählers 43. Der im Register 44 ge speicherte Zählerwert c, also die Differenz zwischen Auf-/Abzählen, ist dlrekt proportional zu der von dem Sensor 41 wahrgenommenen physikalischen Be wegung. FIG. 7 shows the numerical processing of the pulse-width-modulated sensor output signal p i coming from the sensor 41 . For this numerical processing, the data processing devices quantize the output signals of the sensors by counting the number of periods of a known clock signal, normally the sensor clock signal f 0 , during the "0" and "1" periods of the pwm signal. For this purpose, an up / down counter 43 is used, the duration of the "1" periods of the pwm signal by an incrementation and the duration of the "0" periods of the pwm signal by a decrementation with each period of the clock signal f 0 "measures". After each sampling interval, a read clock signal causes the counter value to be transferred to a register 44 and the counter 43 to be reset. The counter value c stored in the register 44 , ie the difference between counting up / down, is directly proportional to the physical movement sensed by the sensor 41 .
Die Auflösung einiger Sensoren, und damit ihr Arbeitsbereich, kann durch die Umschaltung der Verstärkung der Regelschleife des jeweiligen Sensors zwi schen "Hoch" und "Niedrig" umgeschaltet werden. Eine solche Umschaltung ist jeweils vor oder nach einem Grenzzyklus möglich.The resolution of some sensors, and thus their working area, can be determined by the Switching the gain of the control loop of the respective sensor between "High" and "Low" can be switched. Such a switch is possible before or after a limit cycle.
Jeder Sensor 41 sendet seinen eigenen Takt f0 sein pwm-Ausgangssignal pi und ein Arbeitsbereichkennungssignal ri in Form seiner Regelschleifen-Ver stärkung ("Hoch" oder "Niedrig") an alle Datenverarbeitungseinrichtungen 42.Each sensor 41 sends its own clock f 0, its pwm output signal p i and a work area identification signal r i in the form of its control loop gain (“high” or “low”) to all data processing devices 42 .
Aus Integritätsgründen arbeiten die jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtun gen 42 einer inertialen Meßeinheit unabhängig voneinander. Der Zeitrahmen zur Datenverarbeitung ist jeweils nur durch den Grenzzyklus der eigenen Sen soren 41 synchronisiert.For reasons of integrity, the respective data processing devices 42 of an inertial measuring unit work independently of one another. The time frame for data processing is only synchronized by the limit cycle of its own sensors 41 .
Aufgrund geringer Unterschiede zwischen den Taktfrequenzen der einzelnen Sensoren 41 zeigt das Abtastintervall der Datenverarbeitungseinrichtung 42 eines Sensors 41 im Vergleich mit dem Grenzzyklus eines pwm-Ausgangs signals eines anderen Sensors 41 eine kleine Phasendrift. Dadurch entsteht ein Aliasingeffekt, der sich dadurch bemerkbar macht, daß ein oszillierender Meßfehler mit einer Dreieck-Wellenform entsteht (bei einem konstanten Sen sorausgangssignal). Die Fehleramplitude dieses Meßfehlers ist der Wert des tatsächlichen Sensorausgangssignals und die Frequenz ist proportional zur Taktdifferenz der beiden Sensoren.Due to small differences between the clock frequencies of the individual sensors 41, the sampling interval of the data processing means 42 in the comparison with the limit cycle of a PWM output signal shows a sensor 41 of another sensor 41, a small phase drift. This creates an aliasing effect, which is noticeable in that an oscillating measurement error with a triangular waveform arises (with a constant sensor output signal). The error amplitude of this measurement error is the value of the actual sensor output signal and the frequency is proportional to the clock difference of the two sensors.
Schaltet ein Sensor 41 die Verstärkung der Rückstellschleife während des Ab tastintervalls der Datenverarbeitungseinrichtung 42 zwischen "Hoch" und "Niedrig" um, so kann die Datenverarbeitungseinrichtung 42 keine korrekten Zeitbeziehungen der Arbeitsbereiche "Niedrig" und "Hoch" feststellen. Das Wandlungsergebnis dieses Abtastintervalls muß deshalb verworfen werden, wodurch ein Meßfehler entsteht.If a sensor 41 switches the gain of the reset loop during the sampling interval of the data processing device 42 between "high" and "low", then the data processing device 42 can not determine the correct time relationships of the working areas "low" and "high". The conversion result of this sampling interval must therefore be rejected, which results in a measurement error.
Der Nullpunktsfehler und der Skalenfaktor der Sensoren 41 werden während der Datenverarbeitung ihrer Sensordaten kompensiert. Werden für die Arbeits bereiche "Hoch" und "Niedrig" unterschiedliche Kalibrierungsparameter benö tigt, so kann die korrekte Größe der Kompensationsparameter durch den Kom pensationsalgorithmus nicht berechnet werden, wenn ein Sensor 41 seinen Arbeitsbereich während der Abtastperiode der Datenverarbeitungseinrichtung 42 umschaltet.The zero point error and the scale factor of the sensors 41 are compensated for during the data processing of their sensor data. If different calibration parameters are required for the "high" and "low" work areas, the correct size of the compensation parameters cannot be calculated by the compensation algorithm if a sensor 41 switches its work area during the sampling period of the data processing device 42 .
Ein Sensorausgangssignal, das durch ein Hängenbleiben des Sensors erzeugt wurde, liefert scheinbar korrekt verwendbare Daten und kann nicht von kor rekten Wandlungsergebnissen unterschieden werden.A sensor output signal generated by the sensor getting stuck provides apparently correctly usable data and cannot be corrected by kor direct change results can be distinguished.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übertra gung der Ausgangssignale inertialer Sensoren an ihre jeweiligen Datenverar beitungseinrichtungen anzugeben, das die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, eine Vorrichtung anzugeben, die nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren arbeiten kann.The invention is therefore based on the object of a method for transmission the output signals of inertial sensors to their respective data processing beitungseinrichtung indicate that the disadvantages of the previously described Does not have the prior art. The invention is also based on the object reasons to specify a device that according to the inventive Ver driving can work.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in dem unabhängigen Patentanspruch 1 definiert. Eine erfindungsgemäße Einrichtung, die nach diesem Verfahren ar beitet, ist in dem unabhängigen Patentanspruch 4 definiert. Vorteilhafte Wei terbildungen des Verfahrens und der Einrichtung finden sich jeweils in den nachgeordneten abhängigen Patentansprüchen.The method according to the invention is in independent claim 1 Are defined. An inventive device that ar is defined in the independent claim 4. Advantageous Wei Further training of the procedure and the facility can be found in the subordinate dependent claims.
Durch das erfindungsgemaße Verfahren, das pulsweitenmodulierte Sensoraus gangssignal pi in ein Übertragungssignal po umzuverteilen, das nach der Übertragung und vor der Datenverarbeitung rückabgetastet wird, können bei gleichen Anforderungen an die Anzahl der Übertragungsleitungen von einem Sensor 41 an eine Datenverarbeitungseinheit 42 sowohl der Aliasingeffekt ver hindert werden, als auch die korrekten Zeitbeziehungen beim Umschalten der Arbeitsbereiche eines Sensors aufrechterhalten werden. Dadurch kann der Kompensationsalgorithmus die korrekten Kompensationsparameter immer be rechnen. Weiter können nach der Erfindung die durch einen hängenbleiben den Sensor entstehenden Fehler erkannt und ausgewertet werden,The inventive method of redistributing the pulse-width-modulated sensor output signal p i into a transmission signal p o , which is resampled after the transmission and before the data processing, can both the aliasing effect ver with the same requirements for the number of transmission lines from a sensor 41 to a data processing unit 42 are prevented, as well as the correct time relationships are maintained when switching the working areas of a sensor. As a result, the compensation algorithm can always calculate the correct compensation parameters. Furthermore, according to the invention, the errors resulting from the sensor getting stuck can be recognized and evaluated,
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen in beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:The invention and advantageous details are described below with reference on the drawings in exemplary embodiments explained. Show it:
Fig. 1 eine Pulsumverteilungsschaltung 1 nach der Erfindung; Fig. 1 is a pulse redistribution circuit 1 according to the invention;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Signalwandlungseinrichtung, die aus einer Pulsumverteilungsschaltung 1 und einer Rückgewinnungsschaltung 2 besteht; Figure 2 is a signal converting device according to the invention consisting of a pulse redistribution circuit 1 and a recovery circuit. 2;
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Signalwandlungseinrichtung mit den an die Pulsumverteilungsschaltung 1 und die Rückgewinnungsschaltung 2 angelegten Signalen; Fig. 3 is a signal converting device according to the invention with the pulse redistribution circuit 1 and the recovery circuit 2 applied signals;
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Signalwand lungseinrichtung; Fig. 4 shows a second embodiment of a signal conversion device according to the invention;
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Fehlererkennungsschaltung für das Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 4; Fig. 5 shows an inventive error detection circuit for the exemplary embodiment according to Fig. 4;
Fig. 6 eine allgemeine Darstellung des Zusammenspiels zwischen Sensoren und Datenverarbeitungseinheiten einer inertialen Meßeinheit; und Fig. 6 is a general illustration of the interaction between sensors and data processing units of an inertial measurement unit; and
Fig. 7 eine Datenverarbeitungsschaltung nach dem Stand der Technik. Fig. 7 shows a data processing circuit according to the prior art.
In den Figuren werden durch gleiche Referenzzeichen die gleichen Bauelemen te bezeichnet.In the figures, the same construction elements are identified by the same reference symbols called te.
Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Pulsumverteilungsschaltung 1, die das pwm-Sensorausgangssignal pi hinter jedem Sensor abtastet und ein neu erzeugtes Übertragungssignal po an eine Datenverarbeitungsschaltung 42 übertragen kann. Fig. 1 shows a pulse redistribution circuit according to the invention 1, which can pwm sensor output signal p i scans behind each sensor and a newly generated transmission signal p o to a data processing circuit 42 transmitted.
Diese Pulsumverteilungsschaltung 1 besteht aus einem eingangsseitigen Zäh ler 3, an dessen Takteingang das Sensortaktsignal f0 und an dessen Rück setzeingang ein Sensor-Abtastintervall-Signal s1 anliegen, das 2n Perioden des Sensortaktsignals f0 umfaßt, also das durch 2n geteilte Sensortaktsignal f0 ist. Am Freigabeanschluß des Zählers 3 liegt das pwm-Sensorausgangssig nal pi an. Der Zähler 3 inkrementiert einen Zählerwert k im Takt des Sensor taktsignals f0 wenn an seinem Freigabeanschluß ein hoher Pegel anliegt, wenn also das pwm-Sensor-Ausgangssignal pi einen hohen Pegel "1" aufweist. This pulse redistribution circuit 1 consists of an input-side counter 3 , at the clock input of which the sensor clock signal f 0 and at the reset input of which a sensor sampling interval signal s 1 are present, which comprises 2 n periods of the sensor clock signal f 0 , that is to say the sensor clock signal divided by 2 n f is 0 . The pwm sensor output signal p i is present at the enable connection of the counter 3 . The counter 3 increments a counter value k in time with the sensor clock signal f 0 if a high level is present at its enable connection, that is to say if the pwm sensor output signal p i has a high level "1".
Nach einer Periode des Sensor-Antastintervall-Signals s1 wird der Zähler zu rückgesetzt und der zählerwert k in ein erstes Register 4 eingeschrieben. Der Zählerwert k kann aufgrund der Periodendauer des Sensor-Abtastintervall-Si gnals s1 maximal den Wert 2n annehmen. Dieser Wert hat in einer binären Darstellung eine Breite von n + 1 Bit. An dem Takteingang des ersten Regi sters 4 liegt das Sensor-Abtastintervall-Signal s1 und an dessen Signalein gang der n + 1 Bit breite zählerwert k an. Dadurch wird am Ende jedes Sen sor-Abtastintervalls der n + 1 Bit breite Zählerwert k in das erste Register 4 geladen. Das erste Register 4 gibt das MSB (Most Significant Bit) des n + 1 Bit breiten Zählerwerts k, also das Bit n + 1, an das ODER-Gatter 7 aus. Weiter gibt das erste Register 4 die n unteren Bit des Zählerwerts k während dem auf das Laden folgenden Sensorabtastintervall an einen Modulo 2n-Addierer aus.After a period of the sensor probe interval signal s 1 , the counter is reset and the counter value k is written into a first register 4 . Due to the period of the sensor sampling interval signal s 1, the counter value k can at most assume the value 2 n . In a binary representation, this value has a width of n + 1 bit. The sensor sampling interval signal s 1 is present at the clock input of the first register 4 and the n + 1 bit wide counter value k is present at its signal input. As a result, the n + 1 bit wide counter value k is loaded into the first register 4 at the end of each sensor sampling interval. The first register 4 outputs the MSB (Most Significant Bit) of the n + 1 bit wide counter value k, ie the bit n + 1, to the OR gate 7 . Furthermore, the first register 4 outputs the n lower bits of the counter value k to a modulo 2 n adder during the sensor sampling interval following the loading.
Dieser Modulo 2n-Addierer wird so beschaltet, daß er die n unteren Bit des Zählerwerts k während eines Sensor-Abtastintervalls im Takt des Sensortakt signals f0 addiert und immer dann ein Übertragsignal ausgibt, wenn bei der n Bit breiten Addition ein Übertrag erzeugt wird.This modulo 2 n adder is connected in such a way that it adds the n lower bits of the counter value k during a sensor sampling interval in time with the sensor clock signal f 0 and always outputs a carry signal when a carry is generated with the n-bit addition .
Das MSB des n + 1 Bit breiten Zählerwerts k, also das Bit n + 1 und das von dem Modulo 2n-Addierer ausgegebene Übertragsignal werden an ein ODER-Gat ter 7 angelegt, dessen Ausgangssignal als Übertragungssignal po an eine Datenverarbeitungseinrichtung 42 übertragen werden kann, die das umver teilte Sensorausgangssignal über eine vorgeschaltete Rückgewinnungsschal tung 2 auswerten kann. Durch diese Beschaltung besteht das Übertragungs signal po während eines Sensor-Abtastintervalls aus einer Anzahl von k gleichmäßig verteilten Pulsen.The MSB of the n + 1 bit wide counter value k, that is to say the bit n + 1 and the carry signal output by the modulo 2 n adder, are applied to an OR gate 7 , the output signal of which is transmitted as a transfer signal p o to a data processing device 42 can, which can evaluate the redistributed sensor output signal via an upstream recovery circuit 2 . Through this circuitry, the transmission signal p o consists of a number of k evenly distributed pulses during a sensor sampling interval.
Der Modulo 2n-Addierer besteht aus einem Addierer 6, der an einem ersten Si gnaleingang die n unteren Bits des Zählerwertes k empfängt und einem zwei ten Register 5. Das n Bit breite Ausgangssignal des Addierers 6 wird an den Signaleingang des zweiten Registers 5 angelegt, an dessen Takteingang das Sensortaktsignal f0 und an dessen Rücksetzeingang das Sensor-Abtastinter vall-Signal s1 anliegen. Das n Bit breite Ausgangssignal des zweiten Registers 5 wird an einen zweiten Signaleingang des Addierers 6 angelegt. Auf diese Weise lädt das zweite Register 5 mit jeder Periode des Sensortaktsignals f0 das gerade aktuelle Ausgangssignal des Addierers 6 und legt dieses wiederum an einen Signaleingang des Addierers 6 an. Da an dem ersten Signaleingang des Addierers 6 während eines Sensor-Abtastintervalls konstant die unteren n Bit des Zählerwerts k anliegen, werden auf diese Weise in einem Sensor-Abtastin tervall 2n Additionen der n unteren Bit des Zählerwerts k ausgeführt. Jedes mal, wenn bei einer dieser Additionen ein Übertragsignal erzeugt wird, wird dieses vom Modulo 2n-Addierer an das ODER-Gatter 7 angelegt.The modulo 2 n adder consists of an adder 6 , which receives the n lower bits of the counter value k at a first signal input and a second register 5 . The n bit wide output signal of the adder 6 is applied to the signal input of the second register 5 , at the clock input of which the sensor clock signal f 0 and at the reset input of the sensor scanning interval signal s 1 are present. The n bit wide output signal of the second register 5 is applied to a second signal input of the adder 6 . In this way, the second register 5 loads the current output signal of the adder 6 with each period of the sensor clock signal f 0 and in turn applies this to a signal input of the adder 6 . Since the lower n bits of the counter value k are constantly applied to the first signal input of the adder 6 during a sensor sampling interval, 2 n additions of the n lower bits of the counter value k are carried out in this way in one sensor sampling interval. Every time a carry signal is generated during one of these additions, this is applied to the OR gate 7 by the modulo 2 n adder.
Auf diese Weise werden durch die Modulo 2n-Addition für 0 ≦ k ≦ 2n-1 eine Anzahl von k logischen Einsen für das Signal po erzeugt, die gleichmäßig über eine Periode von s1 verteilt sind.In this way, the modulo 2 n addition for 0 ≦ k ≦ 2 n -1 generates a number of k logical ones for the signal p o , which are evenly distributed over a period of s 1 .
Für k = 2n werden 2n logische Einsen für das Signal po erzeugt, da das MSB des n + 1 Bit breiten Zählerwerts k mit dem Übertragsignal des Addierers verknüpft wird.For k = 2 n , 2 n logical ones are generated for the signal p o , since the MSB of the n + 1 bit wide counter value k is linked to the carry signal of the adder.
Dieser Pulsumverteilungsalgorithmus kann ebenfalls für Sensoren verwendet werden, die anstelle von pwm-Signalen digitale Datenwörter (den Wert k) aus geben. In diesem Fall wird der Zähler 3 nicht benötigt.This pulse redistribution algorithm can also be used for sensors that output digital data words (the value k) instead of pwm signals. In this case, counter 3 is not required.
Eine solche Vorgehensweise erlaubt der Datenverarbeitungselektronik, das Si gnal po zu willkürlichen Zeitpunkten wieder herzustellen, wobei der maximale Wandlungsfehler für aufaddierte Daten durch den Aliasingeffekt eine Quanti sierungseinheit ist, das heißt eine Taktperiode des Sensortaktsignals f0. Dies ist unabhängig von der Anzahl der Empfänger-Abtastintervalle, die eine will kürliche Länge und in bezug auf die Sensor-Abtastintervalle eine willkürliche Phasenlage haben können.Such a procedure allows the data processing electronics to restore the signal p o at arbitrary times, the maximum conversion error for added data due to the aliasing effect being a quantization unit, that is to say a clock period of the sensor clock signal f 0 . This is independent of the number of receiver sampling intervals, which can have an arbitrary length and an arbitrary phase position with respect to the sensor sampling intervals.
Die Fig. 2 zeigt eine gesamte Signalwandlungsschaltung nach der Erfindung. Auf der linken Seite ist die in der Fig. 1 detailliert gezeigte Pulsumvertei lungsschaltung 1 zu erkennen, die vom Sensor das Ausgangssignal pi und das Sensortaktsignal f0 erhält. Weiter erhält sie das vom Sensortaktsignal abgelei tete Signal s1, das die Länge des Sensor-Abtastintervalls anzeigt. Die Pulsum verteilungsschaltung 1 leitet das erzeugte Übertragungssignal po an die Rück gewinnungsschaltung 2, die einer Datenverarbeitungsschaltung 42 vorge schaltet ist. Fig. 2 shows a total signal conversion circuit according to the invention. On the left side, the pulse redistribution circuit 1 shown in FIG. 1 can be seen, which receives the output signal p i and the sensor clock signal f 0 from the sensor. It also receives the signal s 1 derived from the sensor clock signal, which indicates the length of the sensor sampling interval. The Pulsum distribution circuit 1 passes the generated transmission signal p o to the recovery circuit 2 , which is a data processing circuit 42 upstream.
Die Rückgewinnungsschaltung 2 weist einen 1 : 2-Dekoder 8 auf, der das Über tragungssignal po empfängt. Abhängig vom Zustand des Übertragungssignals po erzeugt der 1 : 2-Dekoder 8 für einen von zwei in der Rückgewinnungsschal tung 2 vorhandenen Zählern 9 und 10 ein Freigabesignal. Die Zähler 9 und 10 zählen jeweils das an ihrem Takteingang anliegende Sensortaktsignal f0, wenn sie freigegeben sind. Auf diese Weise zählt abhängig vom Übertragungssignal po entweder der Zähler 9 oder der Zähler 10. Abhängig von einem Empfänger- Abtastintervall, das durch ein Auslesetaktsignal s2 angezeigt wird, werden die Zählerstände der Zähler 9 und 10 jeweils in Register 11 und 12 übertragen und auf 0 zurückgesetzt.The recovery circuit 2 has a 1: 2 decoder 8 , which receives the transmission signal p o . Depending on the state of the transmission signal p o , the 1: 2 decoder 8 generates an enable signal for one of two counters 9 and 10 present in the recovery circuit 2 . The counters 9 and 10 each count the sensor clock signal f 0 present at their clock input when they are released. In this way, depending on the transmission signal p o, either the counter 9 or the counter 10 counts. Depending on a receiver sampling interval, which is indicated by a read clock signal s 2 , the counter readings of the counters 9 and 10 are each transferred to registers 11 and 12 and reset to 0.
Das Auslesetaktsignal s2 muß nicht zum Sensortaktsignal f0 oder zum Sen sor-Abtastintervall-Signal s1, das 2n Perioden des Sensortaktsignals anzeigt, synchronisiert sein. Es kann dazu phasenverschoben sein und/oder eine an dere Frequenz aufweisen.The read clock signal s 2 does not have to be synchronized to the sensor clock signal f 0 or to the sensor sampling interval signal s 1 , which indicates 2 n periods of the sensor clock signal. For this purpose, it can be out of phase and / or have a different frequency.
Die Rückgewinnungsschaltung 2 verwendet also verschiedene Zähler 9 und 10, um die Einsen und Nullen des Übertragungssignals po, also des umverteil ten Sensorausgangssignals pi, separat zu messen, wodurch während eines Empfänger-Abtastintervalls zwei Zählerwerte c⁺ und c⁻ erhalten werden. Diese werden während des folgenden Empfänger-Abtastintervalls in jeweils einem Register 11, 12 zwischengespeichert. Ein Wert c, der die vom Sensor gesehene physikalische Bewegung darstellt, ist durch die Gleichung c = c⁺ - c⁻ gegeben.The recovery circuit 2 thus uses different counters 9 and 10 to separately measure the ones and zeros of the transmission signal p o , that is to say the redistributed sensor output signal p i , whereby two counter values c⁺ and c⁻ are obtained during a receiver sampling interval. These are temporarily stored in a register 11 , 12 during the following receiver sampling interval. A value c, which represents the physical movement seen by the sensor, is given by the equation c = c⁺ - c⁻.
Die Fig. 3a zeigt eine Signalwandlungsschaltung nach der Erfindung, also die Pulsumverteilungsschaltung 1 und die Rückgewinnungsschaltung 2 mit den an ihnen anliegenden und von ihnen abgegebenen Signalen. Diese Signale sind bis auf das Sensortaktsignal f0 beispielhaft in den Fig. 3b bis 3f dar gestellt. Die Fig. 3b zeigt das Signal s1, das pro Periode 2n Perioden des Sensortaktsignals f0 umfaßt. Die Fig. 3c zeigt das pulsweitenmodulierte Sen sorausgangssignal pi. Die Fig. 3d zeigt das durch die Pulsumverteilungs schaltung 1 gewandelte Sensorausgangssignal po. Dieses Übertragungssignal po ist nicht mehr abhängig vom Sensor-Abtastintervall. Demzufolge kann das durch das in der Fig. 3e gezeigte Signal s2 definierte Empfänger-Abtastinter vall eine beliebige Länge und eine beliebige Phasenlage in bezug auf das durch das in der Fig. 3b gezeigte Signal s1 definierte Sensor-Abtastintervall haben. In der Fig. 3f ist schließlich das Signal c gezeigt, das den während jedes Empfänger-Abtastintervalls erzeugten digitalen Zählerwerts darstellt. FIG. 3a shows a signal conversion circuit according to the invention, ie the pulse redistribution circuit 1 and the recovery circuit 2 applied to the them and discharged from them signals. Except for the sensor clock signal f 0 , these signals are shown by way of example in FIGS . 3b to 3f. FIG. 3b shows the signal s 1, the per period 2 n periods of the sensor clock signal f 0 comprises. The Fig. 3c shows the pulse width modulated Sen sorausgangssignal p i. Fig. 3d shows the circuit by the pulse redistribution 1-converted sensor output signal p o. This transmission signal p o is no longer dependent on the sensor sampling interval. Accordingly, the receiver sampling interval defined by the signal s 2 shown in FIG. 3e can have any length and any phase position with respect to the sensor sampling interval defined by the signal s 1 shown in FIG. 3b. Finally, FIG. 3f shows signal c, which represents the digital counter value generated during each receiver sampling interval.
Auch die Ausgangssignale von Sensoren, die mehrere Arbeitsbereiche aufwei sen, können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewandelt und rückge wonnen werden. Zur eindeutigen Zuordnung bei der Rückgewinnung ist die Übertragung eines vom Sensor abgegebenen Arbeitsbereichkennungssignals ri nötig.The output signals from sensors that have several working areas can be converted and recovered using the method according to the invention. The transmission of a work area identification signal r i emitted by the sensor is necessary for unambiguous assignment during the recovery.
Eine Signalwandlungsschaltung mit Pulsumverteilungs- und Rückgewin nungsschaltung für Sensoren, die in zwei Bereichen arbeiten, ist in der Fig. 4 gezeigt. Die Pulsumverteilungsschaltung 1 ist gemäß der Fig. 1 aufgebaut und empfängt demzufolge das Sensortaktsignal f0, das pulsweitenmodulierte Sensorausgangssignal pi und das Sensor-Abtastintervall-Signal s1. Ein vom Sensor erzeugtes Arbeitsbereichkennungssignal ri wird durch eine Verzöge rungsschaltung 13, die ebenfalls das Signal s1 empfängt, in ein verzögertes Arbeitsbereichkennungssignal ro gewandelt. Das Übertragungssignal po und das verzögerte Arbeitsbereichkennungssignal ro werden an einen 2 : 4-Dekoder 14 angelegt. Das Arbeitsbereichkennungssignal ri ist jeweils so verzögert, daß das verzögerte Arbeitsbereichkennungssignal ro zu dem gerade durch die Pulsumverteilungsschaltung 1 erzeugten Übertragungssignal po korrespon diert.A signal conversion circuit with pulse redistribution and recovery circuit for sensors operating in two areas is shown in FIG. 4. The pulse redistribution circuit 1 is constructed in accordance with FIG. 1 and accordingly receives the sensor clock signal f 0 , the pulse-width-modulated sensor output signal p i and the sensor sampling interval signal s 1 . A work area identification signal r i generated by the sensor is converted into a delayed work area identification signal r o by a delay circuit 13 , which also receives the signal s 1 . The transmission signal p o and the delayed work area identification signal r o are applied to a 2: 4 decoder 14 . The operating range identification signal r i is in each case delayed such that the delayed operating range identification signal r o diert to the generated just by the pulse redistribution circuit 1 transmission signal p o corres.
Der 2 : 4-Dekoder 14 erzeugt aufgrund der vier möglichen Signalkombinationen der an ihm anliegenden Eingangssignale po und ro, die jeweils die zwei Zu stände "0" und "1" annehmen können, vier Ausgangssignale, die jeweils die zwei Zustände "0" und "1" annehmen können und von denen je nach Zustand der Eingangssignale ein bestimmtes einen bestimmten Zustand aufweist, wäh rend die anderen den jeweils anderen Zustand aufweisen. Die Ausgangssignale werden als Freigabesignale an Zähler 15 bis 18 angelegt, an deren Taktein gang jeweils das Sensortaktsignal f0 anliegt. Auf diese Weise zählt je nach Zu stand des Übertragungssignals po und des verzögerten Arbeitsbereichken nungssignals ro jeweils einer der Zähler 15 bis 18 im Takt des Sensortaktsi gnals f0.The 2: 4 decoder 14 generates four output signals, each of the two states "0", based on the four possible signal combinations of the input signals p o and r o applied to it , which can each take the two states "0" and "1""and" 1 "can assume and of which, depending on the state of the input signals, a certain one has a certain state, while the others have the other state. The output signals are applied as enable signals to counters 15 to 18 , at the clock input of which the sensor clock signal f 0 is applied. In this way, depending on the state of the transmission signal p o and the delayed work area identification signal r o , one of the counters 15 to 18 counts in time with the sensor clock signal f 0 .
Ebenso wie in der Schaltung nach Fig. 2, werden die Zählerstände am Ende jedes Empfänger-Abtastintervalls, das durch das Signal s2 angezeigt wird, an Register 19 bis 22 übertragen, wonach die Zähler 15 bis 18 zurückgesetzt wer den. Den Registern ist jetzt der Zustand des Übertragungssignals po für jeden Arbeitsbereich des Sensors zu entnehmen. In dem gewählten Beispiel ergäbe sich ein Zählerwert 1 Tür einen niedrigen Arbeitsbereich des Sensors aus der Differenz der in dem Register 19 und dem Register 20 gespeicherten Werte l⁺ sind l⁻, hier also zu l = l⁺ - l⁻. Ein die physikalische Bewegung des Sensors in dessen hohen Arbeitsbereich darstellender Wert h ist entsprechend durch die Differenz der in den Registern 21 und 22 gespeicherten Zählerwerte h⁺ und h⁻ gegeben, hier also zu h = h⁺ - h⁻.As in the circuit of FIG. 2, the counter readings at the end of each receiver sampling interval, which is indicated by the signal s 2 , are transferred to registers 19 to 22 , after which the counters 15 to 18 are reset. The registers now show the state of the transmission signal p o for each working area of the sensor. In the selected example, a counter value of 1 door would result in a low working range of the sensor from the difference between the values l⁺ are l⁻ stored in register 19 and register 20 , in this case to l = l⁺ - l⁻. A value h representing the physical movement of the sensor in its high working range is correspondingly given by the difference between the counter values h⁺ and h⁻ stored in registers 21 and 22 , in this case to h = h⁺ - h⁻.
Die erfindungsgemäße Übertragung der Sensorausgangssignale hat weiter den Vorteil, daß empfängerseitig eine Fehlererkennung durchgeführt werden kann. Ein Blockdiagramm einer Fehlererkennungsschaltung, die zu der in der Fig. 4 gezeigten Rückgewinnungsschaltung paßt, ist in der Fig. 5 dargestellt. Hier dienen die vier unterschiedlichen Registerwerte l⁺, l⁻, h⁺ und h⁻ als Eingangs signale. Bei der erfindungsgemäßen Rückgewinnung muß die Summe aller sich auf einen Sensor beziehenden Zählerwerte gleich zu der Anzahl von f0 Taktpulsen pro s2 Abtastintervall sein, und ist somit konstant für unverän derte Längen des Empfänger-Abtastintervalls. "Hänge" -Fehler führen zu uner warteten Summen der Zählerwerte und können dadurch einfach erkannt wer den, da ein Hängefehler zur Folge hat, daß die Eingänge pi und ri konstante Werte liefern. Damit sind auch po und ro (nach der Pulsumverteilung) kon stant, so daß der nachgeschaltete Dekoder ständig genau einen der Zähler 15 bis 18 freigibt. Hierdurch wird bewirkt, daß genau drei der vier Zähler 15 bis 18 und damit auch die entsprechenden drei der vier Register 19 bis 22 stets den Wert Null liefern. Dies ist ein Hinweis auf das Vorliegen eines Hängefeh lers, da dieser Zustand im regulären Betrieb sehr unwahrscheinlich ist. Nach dem Stand der Technik ist die Identifikation dieses Zustands in der notwendi gen Schärfe (Aliasing-Abtastfehler) nicht möglich.The transmission of the sensor output signals according to the invention has the further advantage that an error detection can be carried out on the receiver side. A block diagram of an error detection circuit that matches the recovery circuit shown in FIG. 4 is shown in FIG . Here the four different register values l⁺, l⁻, h⁺ and h⁻ serve as input signals. In the recovery according to the invention, the sum of all counter values relating to a sensor must be equal to the number of f 0 clock pulses per s 2 sampling interval, and is therefore constant for unchanged lengths of the receiver sampling interval. "Hanging" errors lead to unexpected sums of the counter values and can therefore be easily recognized, since a hanging error has the consequence that the inputs p i and r i supply constant values. So that p o and r o (after the pulse redistribution) are constant, so that the downstream decoder constantly releases exactly one of the counters 15 to 18 . This has the effect that exactly three of the four counters 15 to 18 and thus also the corresponding three of the four registers 19 to 22 always deliver the value zero. This is an indication of the presence of a hanging error, since this condition is very unlikely in regular operation. According to the prior art, the identification of this state in the necessary sharpness (aliasing scanning error) is not possible.
In der in der Fig. 5 gezeigten Schaltung liegt diese Summe aller Zählerwerte am Ausgang "Intervall" an. Die Zählerwerte l⁺ und l⁻ des niedrigen Arbeitsbe reichs werden von einem Addierer 27 addiert und die Zählerwerte h⁺ und h⁻ des hohen Arbeitsbereichs werden von einem Addierer 34 addiert. Die jeweili gen Additionsergebnisse der Addierer 27 und 34 werden auf einen Addierer 29 geführt, der somit die Summe aller Zählerwerte bildet.In the circuit shown in FIG. 5, this sum of all counter values is present at the “interval” output. The counter values l⁺ and l⁻ of the low work area are added by an adder 27 and the counter values h⁺ and h⁻ of the high work area are added by an adder 34 . The respective addition results of adders 27 and 34 are passed to an adder 29 , which thus forms the sum of all counter values.
Weiter wird nach der erfindungsgemäßen Anordnung die Dauer des Sensorbe triebs mit "hoher" Rate oder "niedriger" Rate nach jedem Empfänger-Abtastin tervall s2 aus den unterschiedlichen Zählerwerten bestimmt. Dadurch erzeu gen alle Abtastintervalle gültige Wandlungsergebnisse, und eine genaue be reichsabhängige Nullpunktsfehlerkompensation kann erreicht werden.Furthermore, according to the arrangement according to the invention, the duration of the sensor operation at "high" rate or "low" rate after each receiver sampling interval s 2 is determined from the different counter values. As a result, all conversion intervals generate valid conversion results, and an exact range-dependent zero point error compensation can be achieved.
In der Fig. 5 liegt der korrekte die Bewegung des Sensors repräsentierende Ausgangswert am Ausgang "Rate" an. Dieser wird erzeugt, indem die mit ei nem jeweiligen Skalierungsfaktor multiplizierten Differenzen der Zählerwerte eines jeweiligen Arbeitsbereichs zu den mit einem Nullpunktsfehlerkorrektur wert multiplizierten Summen der Zählerwerte addiert werden, und diese Addi tionsergebnisse aller Arbeitsbereiche wiederum summiert werden.In FIG. 5, the correct movement of the sensor is representing the output value at the output of "Rate". This is generated by adding the differences of the counter values of a respective work area multiplied by a respective scaling factor to the sums of the counter values multiplied by a zero-point error correction, and these addition results of all work areas are in turn added up.
In der Schaltung gemäß Fig. 5 wird der Zählerwert l⁻ von einem Addierer 23 von dem ihm zugeordneten Zählerwert l⁺ subtrahiert. Die so gebildete Diffe renz wird von einem Multiplizierer 24 mit einem für den niedrigen Bereich vor handenen Skalierungsfaktor multipliziert. Das Ergebnis dieser Multiplikation wird einem Addierer 25 zugeführt, der es zu der durch den Addierer 27 gebil deten und von dem Multiplizierer 26 mit einem Nullpunktsfehlerkorrekturwert für den niedrigen Bereich multiplizierten Summe der Zählerwerte l⁺ und l⁻ ad diert. Weiter wird der Zählerwert h⁻ von einem Addierer 30 von dem ihm zuge ordneten Zählerwert h⁺ subtrahiert. Die so gebildete Differenz wird von einem Multiplizierer 31 mit einem für den hohen Bereich vorhandenen Skalierungs faktor multipliziert. Das Ergebnis dieser Multiplikation wird einem Addierer 32 zugeführt, der es zu der durch den Addierer 34 gebildeten und von dem Multi plizierer 33 mit einem Nullpunktsfehlerkorrekturwert für den hohen Bereich multiplizierten Summe der Zählerwerte h⁺ und h⁻ addiert. Die von einem Addie rer 28 gebildete Summe der Ergebnisse der Addierer 25 und 32 ist der korrek te die Bewegung des Sensors kennzeichnende Ausgangswert am Ausgang "Rate".In the circuit shown in Fig. 5 the counter value is l⁻ by an adder 23 of its associated counter value l⁺ subtracted. The difference thus formed is multiplied by a multiplier 24 by a scaling factor available for the low range. The result of this multiplication is fed to an adder 25 , which adds it to the sum of the counter values l⁺ and l⁻, which is formed by the adder 27 and multiplied by the multiplier 26 by a zero point error correction value for the low range. Furthermore, the counter value h⁻ is subtracted from an adder 30 from the counter value h⁺ assigned to it. The difference thus formed is multiplied by a multiplier 31 by a scaling factor available for the high range. The result of this multiplication is fed to an adder 32 , which adds it to the sum of the counter values h⁺ and h⁻, which is formed by the adder 34 and multiplied by the multiplier 33 by a zero point correction value for the high range. The sum of the results of the adders 25 and 32 formed by an adder 28 is the correct output value at the output “rate” which characterizes the movement of the sensor.
Claims (9)
- a) Zählen der Taktzyklen des Sensortaktsignals (f0) in einem Sensor-Abtast intervall, das 2n Perioden des Sensortaktsignals (f0) umfaßt, während der das pulsweltenmodulierte Sensorausgangssignal (pi) einen ersten Pegel hat;
- b) n-fache Modulo-2n-Addition der gezählten Taktzyklen im Takt des Sensor taktsignals (f0), wobei ein Übertragungssignal (po) so beeinflußt wird, daß es immer dann für einen Taktzyklus des Sensortaktsignals (f0) von einem zweiten Pegel auf einen ersten Pegel umschaltet, wenn durch die Modulo-2n-Addition ein Übertrag erzeugt wird oder das Bit n + 1 der Anzahl der im Schritt a) gezähl ten Taktzyklen einen ersten Pegel hat;
- c) Zählen der Taktzyklen des Sensortaktsignals (f0) in einem Empfänger-Ab tastintervall, während der das Übertragungssignal (po) einen zweiten Pegel hat, für alle möglichen Arbeitsbereiche des Sensors
- d) Zählen der Taktzyklen des Sensortaktsignals (f0) in einem Empfänger-Ab tastintervall, während der das Übertragungssignal (po) einen ersten Pegel hat, für alle möglichen Arbeitsbereiche des Sensors; und
- e) Übertragen der jeweiligen Anzahl der im Schritt c) gezählten Sensortakt zyklen, während der das Übertragungssignal (po) einen zweiten Pegel hat, und der jeweiligen Anzahl der im Schritt d) gezählten Sensortaktzyklen, während der das Übertragungssignal (po) einen ersten Pegel hat, an die jeweilige/n Da tenverarbeitungseinrichtung/en.
- a) counting the clock cycles of the sensor clock signal (f 0 ) in a sensor sampling interval, which comprises 2 n periods of the sensor clock signal (f 0 ), during which the pulse world modulated sensor output signal (p i ) has a first level;
- b) n-fold modulo-2 n addition of the counted clock cycles in time with the sensor clock signal (f 0 ), a transmission signal (p o ) being influenced in such a way that it is always by a clock cycle of the sensor clock signal (f 0 ) switches the second level to a first level when a carry is generated by the modulo 2 n addition or the bit n + 1 of the number of clock cycles counted in step a) has a first level;
- c) Counting the clock cycles of the sensor clock signal (f 0 ) in a receiver sampling interval, during which the transmission signal (p o ) has a second level, for all possible working areas of the sensor
- d) counting the clock cycles of the sensor clock signal (f 0 ) in a receiver sampling interval, during which the transmission signal (p o ) has a first level, for all possible operating ranges of the sensor; and
- e) transmitting the respective number of sensor clock cycles counted in step c) during which the transmission signal (p o ) has a second level and the respective number of sensor clock cycles counted in step d) during which the transmission signal (p o ) has a first Level, to the respective data processing device (s).
- a) Bilden der Differenz der beiden für jeden Arbeitsbereich gezählten Zahlen;
- b) Bilden der Summe der beiden für jeden Arbeitsbereich gezählten Zahlen;
- c) Bilden des Produktes der im Schritt a) erhaltenen Differenz und eines je weiligen Skalierungsfaktors;
- d) Bilden des Produktes der im Schritt b) erhaltenen Summe und eines je weiligen Nullpunktsfehlerkorrekturwerts; und
- d) Bilden der Summe der in den Schritten c) und d) erzeugten Produkte; und bei mehr als einem Arbeitsbereich noch mit den Schritten:
- e) Bilden der Summe der im Schritt d) erzeugten Summen aller Arbeitsberei che; und
- f) Bilden der Summe der im Schritt b) erzeugten Summen aller Arbeitsberei
che,
wobei im Fall eines Arbeitsbereichs die im Schritt b) erzeugte Summe und im Fall mehrerer Arbeitsbereiche die im Schritt f) erzeugte Summe die Summe al ler Sensortaktzyklen in einem Empfänger-Abtastintervall ist und im Fall eines Arbeitsbereichs die im Schritt d) erzeugte Summe und im Fall mehrerer Ar beitsbereiche die im Schritt e) erzeugte Summe der die Bewegung des Sensors repräsentierende Ausgangswert ist.
- a) forming the difference between the two numbers counted for each work area;
- b) forming the sum of the two numbers counted for each work area;
- c) forming the product of the difference obtained in step a) and a respective scaling factor;
- d) forming the product of the sum obtained in step b) and a respective zero point correction value; and
- d) forming the sum of the products generated in steps c) and d); and if you have more than one work area, follow the steps:
- e) forming the sum of the totals generated in step d) of all work areas; and
- f) forming the sum of the sums of all work areas generated in step b),
where in the case of a work area the sum generated in step b) and in the case of several work areas the sum generated in step f) is the sum of all sensor clock cycles in a receiver sampling interval and in the case of a work area the sum generated in step d) and in the case several working areas, the sum generated in step e) is the output value representing the movement of the sensor.
eine Pulsumverteilungsschaltung (1), die ein pulsweltenmoduliertes Aus gangssignal eines Sensors unter Zuhilfenahme dessen Sensortaktsignals (f0) in ein digitales Übertragungssignal (po) wandelt, das gleichmäßig über ein Sensor-Abtastintervall s1, das 2n Perioden des Sensortaktsignals (f0) umfaßt, verteilte erste Pegel aufweist, die jeweils die Dauer eines Taktzyklus des Sen sortaktsignals (f0) aufweisen, und
eine Rückgewinnungsschaltung (2), die aus dem digitalen Übertragungs signal (po) unter Zuhilfenahme des Sensortaktsignals (f0) und eines verzöger ten Arbeitsbereichkennungssignals (ro) jeweils die Anzahl von Taktzyklen des Sensortaktsignals (f0) während eines Empfänger-Abtastintervalls ausgibt, während der das pulsweltenmodulierte Ausgangssignal (pi) des Sensors in dem jeweiligen Arbeitsbereich einen ersten Pegel und einen zweiten Pegel aufweist.4. A device for converting a pulse-width modulated output signal (p i ) of a sensor into such a form that it can transmit to data processing devices that receive the sensor signals from one or more sensors and can be processed by them, one sensor in each case besides the pulse-width modulated output signal (p i ) also outputs its clock frequency (f 0 ) and its work area identification signal (r i ), characterized by:
a pulse redistribution circuit ( 1 ) which converts a pulse world modulated output signal from a sensor with the aid of its sensor clock signal (f 0 ) into a digital transmission signal (p o ) which is uniform over a sensor sampling interval s 1 , the 2 n periods of the sensor clock signal (f 0 ) comprises, distributed first levels, each having the duration of a clock cycle of the sensor clock signal (f 0 ), and
a recovery circuit ( 2 ) which outputs the number of clock cycles of the sensor clock signal (f 0 ) during a receiver sampling interval from the digital transmission signal (p o ) with the aid of the sensor clock signal (f 0 ) and a delayed work area identification signal (r o ) , during which the pulse world modulated output signal (p i ) of the sensor has a first level and a second level in the respective working range.
einen Zähler (3), an dessen Takteingang das Sensortaktsignal (f0), an des sen Rücksetzeingang ein Signal s1, das aus dem durch 2n geteilten Sensor taktsignal (f0) erzeugt wurde, und an dessen Freigabeeingang das pulsweiten modulierte Ausgangssignal (pi) des Sensors anliegt,
ein erstes Register (4), an dessen Signaleingang das n + 1 Bit breite Aus gangssignal des Zählers (3) und an dessen Takteingang das Signal s1 anliegt,
einen Modulo 2n-Addierer (5, 6), der ein die n unteren Bit des n + 1 Bit breiten im ersten Register (4) gespeicherten Signals repräsentierendes Aus gangssignal des ersten Registers, das Signal s1 und das Sensortaktsignal (f0) empfängt, bei jeder Taktperiode des Sensortaktsignals (f0) eine Modulo-2n-Ad dition des n Bit breiten Ausgangssignals des ersten Registers (4) vornimmt, und ein Übertragsignal ausgibt, und
ein Oder-Gatter (7), an dessen ersten Signaleingang ein das höchste Bit des n + 1 Bit breiten ersten Registers (4) repräsentierendes Signal und an des sen zweiten Signaleingang das Übertragsignal des Modulo-2n-Addierers (5, 6) anliegt, und das das digitale Übertragungssignal (po) ausgibt.5. Device according to claim 4, characterized in that the pulse redistribution circuit ( 1 ) contains the following modules:
a counter ( 3 ) at whose clock input the sensor clock signal (f 0 ), at its reset input a signal s 1 , which was generated from the sensor clock signal (f 0 ) divided by 2 n , and at its enable input the pulse-width modulated output signal ( p i ) of the sensor,
a first register ( 4 ), at whose signal input the n + 1 bit wide output signal of the counter ( 3 ) and at whose clock input the signal s 1 is present,
a modulo 2 n adder ( 5 , 6 ), which represents an output signal of the first register representing the n lower bits of the n + 1 bit wide in the first register ( 4 ), the signal s 1 and the sensor clock signal (f 0 ) receives, at each clock period of the sensor clock signal (f 0 ) performs a modulo 2 n addition of the n bit wide output signal of the first register ( 4 ), and outputs a carry signal, and
an OR gate ( 7 ), at the first signal input of which a signal representing the highest bit of the n + 1 bit wide first register ( 4 ) and at the second signal input of the carry signal of the modulo-2 n adder ( 5 , 6 ) is present , and that outputs the digital transmission signal (p o ).
einen Addierer (6) mit zwei Signaleingängen, an dessen ersten Signalein gang das n Bit breite Ausgangssignal des ersten Registers (4) anliegt und der ein die Summe der an seinen zwei Signaleingängen anliegenden Signale reprä sentierendes n Bit breites Ausgangssignal und als Ausgangssignal des Modulo 2n-Addierers ein Übertragsignal ausgibt, und
ein zweites Register (5), an dessen Signaleingang das n Bit breite Aus gangssignal des Addierers (6), an dessen Takteingang das Sensortaktsignal (f0) und an dessen Rücksetzeingang das Signal s1 anliegt, und dessen n Bit brei tes Ausgangssignal an dem zweiten Signaleingang des Addierers (6) anliegt.6. Device according to claim 5, characterized in that the Modu lo-2 n adder ( 5 , 6 ) contains the following assemblies:
an adder ( 6 ) with two signal inputs, at the first signal input of which the n-bit wide output signal of the first register ( 4 ) is present and which has an n-bit wide output signal representing the sum of the signals present at its two signal inputs and as the output signal of the modulo 2 n adders outputs a carry signal, and
a second register ( 5 ), at the signal input of the n-bit output signal from the adder ( 6 ), at the clock input of the sensor clock signal (f 0 ) and at the reset input of the signal s 1 , and the n-bit output signal at the second signal input of the adder ( 6 ) is present.
einen Dekodierer (8), der aus dem digitalen Übertragungssignal (po) und dem verzögerten Arbeitsbereichkennungssignal (ro), die jeweils an einem sei ner Eingänge anliegen, Freigabesignale erzeugt, die für einen jeweiligen Ar beitsbereich des Sensors jeweils den Zuständen des Übertragungssignals (po) entsprechen,
jeweils zwei Zählern (9, 10; 15, 16, 17, 18) pro Arbeitsbereich, an deren Takteingang das Sensortaktsignal (f0), an deren Freigabeeingang jeweils ein vom Dekodierer (8) erzeugtes Freigabesignal und an deren Rücksetzeingang ein Auslesetaktsignal s2 anliegen,
pro Zähler (9, 10; 15, 16, 17, 18) jeweils ein Register (11, 12; 19, 20, 21, 22), an dessen Takteingang das Auslesetaktsignal s2 und an dessen Signalein gang ein Ausgangssignal eines jeweiligen Zählers anliegt.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the recovery circuit ( 2 ) contains the following modules:
a decoder ( 8 ), which generates release signals from the digital transmission signal (p o ) and the delayed work area identification signal (r o ), each of which is applied to one of its inputs, which for each respective work area of the sensor corresponds to the states of the transmission signal ( p o ) correspond to
Two counters ( 9 , 10 ; 15 , 16 , 17 , 18 ) per work area, at whose clock input the sensor clock signal (f 0 ), at their enable input a respective enable signal generated by the decoder ( 8 ) and at the reset input of a read clock signal s 2 ,
for each counter ( 9 , 10 ; 15 , 16 , 17 , 18 ) one register ( 11 , 12 ; 19 , 20 , 21 , 22 ), at whose clock input the read clock signal s 2 and at whose signal input an output signal of a respective counter is present .
einem jeweiligen ersten Addierer (23, 30) für jeden Arbeitsbereich, der die Differenz der beiden für jeden Arbeitsbereich gezählten Zahlen bildet;
einem jeweiligen zweiten Addierer (27, 34) für jeden Arbeitsbereich, der die Summe der beiden für jeden Arbeitsbereich gezählten Zahlen bildet;
einem jeweiligen ersten Multiplizierer (24, 31) für jeden Arbeitsbereich, der die vom jeweiligen ersten Addierer (23, 30) gebildete Differenz mit einem jeweiligen Skalierungsfaktor multipliziert;
einem jeweiligen zweiten Multiplizierer (26, 33) für jeden Arbeitsbereich, der die vom jeweiligen zweiten Addierer (27, 34) gebildete Summe mit einem je weiligen Nullpunktsfehlerkorrekturwert multipliziert; und
einem jeweiligen dritten Addierer (25, 32) für jeden Arbeitsbereich, der die von dem jeweiligen ersten Multiplizierer (24, 31) und dem jeweiligen zweiten Multiplizierer (26, 33) erzeugten Produkte addiert; und bei mehr als einem Ar beitsbereich noch mit:
einem vierten Addierer (28), der die von den jeweiligen dritten Addierern (25, 32) gebildeten Summen addiert; und
einem fünften Addierer (29), der die von den jeweiligen zweiten Addierern (27, 34) erzeugten Summen addiert. 8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized by a data processing device to which the respective number of clock cycles of the sensor clock signal (f 0 ) is applied during a receiver sampling interval by the recovery circuit ( 2 ) during which the pulse-width modulated output signal (p i ) of the sensor in the respective working area has a first level and a second level, for each sensor with:
a respective first adder ( 23 , 30 ) for each work area forming the difference of the two numbers counted for each work area;
a respective second adder ( 27 , 34 ) for each work area forming the sum of the two numbers counted for each work area;
a respective first multiplier ( 24 , 31 ) for each work area, which multiplies the difference formed by the respective first adder ( 23 , 30 ) by a respective scaling factor;
a respective second multiplier ( 26 , 33 ) for each work area, which multiplies the sum formed by the respective second adder ( 27 , 34 ) by a respective zero-point error correction value; and
a respective third adder ( 25 , 32 ) for each work area, which adds the products generated by the respective first multiplier ( 24 , 31 ) and the respective second multiplier ( 26 , 33 ); and with more than one work area:
a fourth adder ( 28 ) which adds the sums formed by the respective third adders ( 25 , 32 ); and
a fifth adder ( 29 ) which adds the sums generated by the respective second adders ( 27 , 34 ).
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19734248A DE19734248B4 (en) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | Method and device for converting and transmitting sensor output signals between asynchronously operating sensors and their respective data processing devices |
PCT/EP1998/004722 WO1999008248A1 (en) | 1997-08-07 | 1998-07-28 | Method and device for transmitting sensor output signals between sensors working in asynchronous mode and their respective data processing units |
EP98938710A EP1002307B1 (en) | 1997-08-07 | 1998-07-28 | Method and device for transmitting sensor output signals between sensors working in asynchronous mode and their respective data processing units |
DE59806460T DE59806460D1 (en) | 1997-08-07 | 1998-07-28 | METHOD AND DEVICE FOR TRANSMITTING SENSOR OUTPUT SIGNALS BETWEEN ASYNCHRONOUS SENSORS AND THEIR RESPECTIVE DATA PROCESSING UNITS |
ES98938710T ES2186198T3 (en) | 1997-08-07 | 1998-07-28 | INSTALLATION PROCEDURE FOR THE TRANSMISSION OF SENSOR OUTPUT SIGNALS BETWEEN ASYNCHRONOUS OPERATING SENSORS AND THEIR RESPECTIVE DATA PROCESSING UNIT. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19734248A DE19734248B4 (en) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | Method and device for converting and transmitting sensor output signals between asynchronously operating sensors and their respective data processing devices |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19734248A1 true DE19734248A1 (en) | 1999-02-11 |
DE19734248B4 DE19734248B4 (en) | 2004-04-22 |
Family
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Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19734248A Expired - Fee Related DE19734248B4 (en) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | Method and device for converting and transmitting sensor output signals between asynchronously operating sensors and their respective data processing devices |
DE59806460T Expired - Lifetime DE59806460D1 (en) | 1997-08-07 | 1998-07-28 | METHOD AND DEVICE FOR TRANSMITTING SENSOR OUTPUT SIGNALS BETWEEN ASYNCHRONOUS SENSORS AND THEIR RESPECTIVE DATA PROCESSING UNITS |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59806460T Expired - Lifetime DE59806460D1 (en) | 1997-08-07 | 1998-07-28 | METHOD AND DEVICE FOR TRANSMITTING SENSOR OUTPUT SIGNALS BETWEEN ASYNCHRONOUS SENSORS AND THEIR RESPECTIVE DATA PROCESSING UNITS |
Country Status (4)
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---|---|
EP (1) | EP1002307B1 (en) |
DE (2) | DE19734248B4 (en) |
ES (1) | ES2186198T3 (en) |
WO (1) | WO1999008248A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1126247A2 (en) * | 2000-02-19 | 2001-08-22 | Hella KG Hueck & Co. | Method for detecting errors in PWM-signals |
EP1363404A1 (en) * | 2002-05-08 | 2003-11-19 | Micronas GmbH | Pulse-width modulated sensor output signal |
DE10302379A1 (en) * | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Minebea Co., Ltd. | Pulse width modulator circuit and method for controlling a pulse width module gate circuit |
WO2006029924A1 (en) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Robert Bosch Gmbh | Method for processing sensor data |
WO2006029925A1 (en) | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Robert Bosch Gmbh | Method for processing sensor data |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006059580B4 (en) * | 2006-12-16 | 2014-07-10 | Henning Becker | Method for controlling the power of an electrical device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4649386A (en) * | 1983-07-29 | 1987-03-10 | Phillips Petroleum Company | Data acquisition |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05167450A (en) * | 1991-12-10 | 1993-07-02 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | A/d converter circuit |
-
1997
- 1997-08-07 DE DE19734248A patent/DE19734248B4/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-07-28 ES ES98938710T patent/ES2186198T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-28 EP EP98938710A patent/EP1002307B1/en not_active Expired - Lifetime
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4649386A (en) * | 1983-07-29 | 1987-03-10 | Phillips Petroleum Company | Data acquisition |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1126247A2 (en) * | 2000-02-19 | 2001-08-22 | Hella KG Hueck & Co. | Method for detecting errors in PWM-signals |
DE10007644A1 (en) * | 2000-02-19 | 2001-08-23 | Hella Kg Hueck & Co | Fault detection for pulse width modulated signals, involves detecting fault if predetermined number of periodic durations is outside tolerance range |
EP1126247A3 (en) * | 2000-02-19 | 2002-01-16 | Hella KG Hueck & Co. | Method for detecting errors in PWM-signals |
EP1363404A1 (en) * | 2002-05-08 | 2003-11-19 | Micronas GmbH | Pulse-width modulated sensor output signal |
DE10220844B4 (en) * | 2002-05-08 | 2006-05-11 | Micronas Gmbh | Method for transmitting measured values by means of a pulse-modulated signal and associated sensor and system with sensor |
DE10302379A1 (en) * | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Minebea Co., Ltd. | Pulse width modulator circuit and method for controlling a pulse width module gate circuit |
DE10302379B4 (en) * | 2003-01-22 | 2005-06-09 | Minebea Co., Ltd. | Pulse width modulator circuit and method for controlling a pulse width modulator circuit |
US7221203B2 (en) | 2003-01-22 | 2007-05-22 | Minebea Co., Ltd. | Pulse-width modulator circuit and method for controlling a pulse width modulator circuit |
WO2006029924A1 (en) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Robert Bosch Gmbh | Method for processing sensor data |
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