EP1374365A2 - Sensor zum anschluss an einen bus und verfahren zur energieversorgung eines an einen bus angeschlossenen sensors - Google Patents

Sensor zum anschluss an einen bus und verfahren zur energieversorgung eines an einen bus angeschlossenen sensors

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Publication number
EP1374365A2
EP1374365A2 EP02729809A EP02729809A EP1374365A2 EP 1374365 A2 EP1374365 A2 EP 1374365A2 EP 02729809 A EP02729809 A EP 02729809A EP 02729809 A EP02729809 A EP 02729809A EP 1374365 A2 EP1374365 A2 EP 1374365A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bus
sensor
energy
logic module
sensor element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02729809A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Nitschke
Klaus-Dieter Meier
Knut Balzer
Ewald Mauritz
Heiko Buehring
Hans Bogenrieder
Bernd Pfaffeneder
Holger Wulff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Conti Temic Microelectronic GmbH
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Conti Temic Microelectronic GmbH
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH, Conti Temic Microelectronic GmbH, Siemens AG filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1374365A2 publication Critical patent/EP1374365A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices

Definitions

  • the invention is based on a sensor for connection to a bus or a method for supplying energy to a sensor connected to a bus according to the type of the independent claims.
  • the sensor according to the invention for connection to a bus or the method according to the invention for supplying energy to a sensor connected to a bus with the features of the independent claims has the advantage that the energy consumption of sensors connected to the bus is limited to a minimum.
  • the sensors then achieve characteristic electrical data of conventional ignition means, ie the operating energy of the sensors is not greater than that of a ignition agent. This allows more sensors to be connected to a bus. This is achieved by the so-called snapshot measurement is carried out. This means that the sensors and in particular slow sensors with a sampling rate of a few Hertz only carry out a few measuring cycles and are in a sleep mode most of the time, that is to say they require little or no current.
  • the measurement result is then stored in a logic module and, if necessary, transmitted via the bus.
  • the charging of the energy store for the sensor element of the sensor is monitored by an energy monitor in order to recognize when the energy store is charged to such an extent that the
  • Sensor element can be supplied with energy by the energy store for at least one measurement.
  • the lower energy consumption of the sensors makes it possible to design a bus with more than seven sensors, for example, and the simultaneous operation of ignition means.
  • the energy monitoring is assigned to the logic module and is therefore additionally designed as voltage monitoring.
  • the voltage monitor is also continuously supplied with electrical energy at the same time as the logic module, so that the energy store for the sensor element is continuously monitored in relation to the electrical energy stored in it.
  • the energy stores are designed as capacitors that can be made small and compact.
  • the logic module then stores the signals from the sensor element and later sends them via the bus. This enables data to be sent via the bus either on request by a bus master or automatically by a sensor.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of the sensor according to the invention
  • FIG. 2 shows a bus system with a connected sensor according to the invention
  • FIG. 3 shows a flow diagram of the method according to the invention.
  • a control device In a typical bus system for restraint systems, a control device is used as the bus master, while sensors and ignition devices are operated as slaves. Upon request, the slaves send their data to the master in specified time periods. A trigger algorithm is then calculated in the control unit with the sensor values, which possibly leads to a trigger decision, which is then transmitted to the ignition means via the bus.
  • the connected sensors and ignition means are assigned as slaves in an initialization phase, in which the slaves can transmit. In these time periods, the bus master switches the voltage on the bus lines to a lower value U actlv than is the case in the inactive bus phase U ⁇ nac ⁇ tv . Modulation of the energy on the bus lines by the individual slaves is only permitted with U actlv .
  • the sensor is now developed in such a way that the sensor element as a main current consumer is only operated in short measuring cycles, but is not used for measurement most of the time. This is achieved by charging an energy store and only when the energy store reaches a predetermined threshold value does a measurement cycle begin. These measurement results are then transmitted by the sensor either on request or automatically via the bus. The sensor element is therefore not operated during the charging phase of the energy store.
  • the logic module which is used for sequence control in the sensor, and also the voltage monitoring of the energy store carries out, is assigned to an energy store, which ensures that during the active communication phase, during which the logic module cannot be supplied with energy via the bus, the necessary electrical energy is supplied by this additional energy store.
  • FIG. 2 shows a configuration of a bus system to which a bus master 1, which here is a control device as described above, is connected via a bus line 2 to a sensor 3 according to the invention and two ignition means 4 and 5.
  • the sensor 3 is here a belt buckle sensor that is only operated with a low sampling rate. It is therefore not necessary to make the sensor 3 take a measurement frequently, so it can be in one at most times
  • the ignition means 4 and 5 are belt tensioners. Instead of the parallel bus system shown here, it is possible to choose a ring or a daisy channel or a combination of different bus configurations.
  • the control device 1 uses the sensor values to calculate the triggering algorithm and, if necessary, transmits a triggering decision to the ignition means 4 and 5.
  • the bus line 2 is here a two-wire line, which can alternatively also be designed as a single-wire line.
  • Figure 1 shows a circuit diagram of the sensor according to the invention.
  • Two bus connections a and b are connected to a rectifier G. Because a bus system for restraint systems is high due to the necessary safety
  • a diode D1 and a switch S4 are each connected to the rectifier G with their anode.
  • the other side of the switch S4, a logic module L, a sensor element S, a switch S2, an anode of a diode D2, a switch S3 and an anode of a diode D3 are connected to a further connection of the rectifier G.
  • Another connection of the logic module L, an anode of a diode D4 and a capacitor C E ⁇ are connected to the cathode of the diode Dl.
  • the switch S2 is on its other side with a
  • Capacitor C E2 and the cathode of diode D3 connected.
  • the switch S3 is connected on its other side to the capacitor C E ⁇ and the cathode of the diode D2.
  • the cathode of the diode D4 is connected to a switch S4.
  • the other side of the switch Sl leads to a second contact of the
  • the switch S1 connects the cathode of the diode D4 to the capacitor C E2 in a first position and the sensor element S to the capacitor C E2 in a second position.
  • the control of the switch S1 is carried out by a line, not shown here, through the logic module L.
  • a voltage monitoring line is also connected to the capacitor C E2 and the switch S1, which leads to the logic module L, so that there is a
  • Voltage monitoring of the capacitor C E2 can be performed.
  • the sensor element S is connected to the logic module L via an output via which an analog signal is transmitted from the sensor element S, and the sensor element S is connected to the logic module L via an input. This input is used to trigger the measurement carried out by the sensor element S.
  • the logic module L is connected to the switch S2 via a second output in order to actuate the switch S2.
  • the logic module L is connected to the switch S3 via a third output in order to actuate the switch S3.
  • the logic module L is connected to the switch S1 via a fourth output in order to actuate the switch S1.
  • the switches S2 and S3 are closed, so that the capacitors C E1 and C E2 can charge. They charge themselves up to a voltage around the value U ⁇ nactlv .
  • the diode D4 ensures that the capacitor does not discharge through the capacitor C E ⁇ .
  • the diode D4 serves to charge the capacitor C E2 more slowly.
  • the switch S1 is in the upper position, so that the switch S1 connects the capacitor C E2 to the cathode of the diode D4.
  • the capacitor C E2 can then be charged with the charging current I L2 .
  • the capacitor C E1 which is connected directly to the cathode of the diode Dl, charges with the charging current I L1 .
  • Switch S4 is open because it is only closed when the measurement result is sent.
  • the switch S4 is used to modulate the energy. It is also opened in the active bus phase to generate a logical 0, while closing S4 generates a logical 1. In this active bus phase, the voltage U actlv is on the
  • the logic module L recognizes via the voltage monitoring line when the capacitor C E2 is charged to such an extent that a measurement with the sensor element S with the energy that is charged in the capacitor C E2 is possible.
  • the second time begins and the switch S1 is switched to the lower position in order to connect the sensor element S to the capacitor C E2 , which can now discharge via the sensor element S and thus the sensor element S with electrical Energy supplied.
  • the switch S2 is opened so that the capacitor C E2 can discharge only via the switch S1 and the sensor element S.
  • the capacitor C E1 discharges through the logic module L if the switch S4 is closed and the voltage on the bus line is switched to Uactiv. This enables the
  • Logic module L is always supplied with electrical energy.
  • the diode D1 prevents drainage via the bus line a and b.
  • the voltage level on the bus lines is switched between two levels, U ⁇ nactlv and U actl v U act; LV is significantly smaller than U ⁇ nactl ⁇ .
  • C Ei and C E2 are charged as energy reserves to a voltage around U ⁇ nactlv , the diode Dl blocks during the time of active data transmission, ie a level of U act ⁇ V on the bus line.
  • the current source via S4 therefore loads the bus, but not the sensor circuit decoupled via DI.
  • the sensor element S If the measurement was carried out with the sensor element S, which is designed here as a Hall element, then the sensor element S transmits via its output an analog signal corresponding to the measurement, which the logic module L digitizes with an integrated analog / digital converter and in one stores registers arranged in logic module L.
  • the logic module L has transmitted a signal triggering the measurement to the sensor element S via the first output, so that the measurement by the Sensor element S can begin.
  • the logic module L either sends the measurement results via the connections a and b and the bus 2 after completion of the measurement or on request, for example by the bus master 1.
  • the switch S4 is closed and the current I TR is used as the transmission current.
  • By closing and opening switch S4 in the active bus phase (Uactiv on bus line 2) digital signals can be generated.
  • the Manchester coding is used here as coding.
  • the switches S1, S2, S3 and S4 are designed here as transistors.
  • the diodes D1 and D2 on the one hand enable the capacitors C E2 and C E ⁇ to be charged and on the other hand that the capacitors discharge in the corresponding direction.
  • the sensor 3 is also the ignition means 4 and 5 slaves in comparison to the bus master 1.
  • the energy stores that is to say the capacitors C E ⁇ and C E2 , are charged via the diode Dl and by the switch S1 in the upper position and the closed switches S2 and S3.
  • the charging currents I ⁇ and I 2 then flow.
  • the logic module L has the voltage monitoring, which detects when the capacitor C E2 has enough energy to supply the sensor element S for at least one measurement. Instead of one measurement, several measurements can be carried out. It is therefore checked in method step 7 whether the voltage across the capacitor C E2 is above a predetermined threshold value. This threshold value characterizes the energy required for the sensor element S.
  • step 6 If this has not been achieved, the charging of the capacitor C E2 is continued in step 6. If, however, the voltage is above the threshold value, then switch S2 is opened in method step 8 and switch S1 is switched to the lower position in order to supply the sensor element S with energy by C E2 . Furthermore, the logic element L transmits a signal triggering the measurement to the sensor element S. The actual measurement is then carried out in method step 9.
  • these measurement signals are then transferred to the logic module L from the sensor element S as an analog signal.
  • the logic module L stores the measurement signals in a register after digitization. Then the
  • Switch S4 is used, either on request by bus master 1 or automatically, to transmit the measurement signal via bus 2 to bus master 1. For this purpose, switch S4 is opened and closed in order to generate digital signals. This then creates the transmission current I TR .
  • the switch S3 is opened at the same time, so that the energy store C E ⁇ supplies the logic module with energy during this time of the bus communication. Even if the capacitor C E2 discharges via the sensor element S, the capacitor C E ⁇ continues to be charged by the current on the bus 2 via the connections a and b. C E ⁇ is only discharged in the active bus phase, since then the voltage on the bus line is switched to U actlv and the logic module L must be supplied by C E ⁇ .
  • the switch S4 is continuously opened again and the switches S2 and S3 are closed and the switch S1 is switched to the upper position, so that the charging of the capacitors C E ⁇ and C E2 can begin again. This is then done in process steps 11 and 12. The system then jumps back to step 6 accordingly.
  • C E1 charging in the inactive bus phase.
  • C E2 can also only charge in the inactive bus phase, but can also discharge again when C E2 has reached the specified voltage value in order to enable measurement by the sensor element,

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Abstract

Es wird ein Sensor zum Anschluss an einen Bus bzw. ein Verfahren zur Energieversorgung eines an einen Bus angeschlossenen Sensors vorgeschlagen, die dazu dienen, den Energieverbrauch eines an den Bus angeschlossenen Sensors zu minimieren. Dazu werden während einer ersten Zeit Energie für einen Sensor in einem Energiespeicher geladen und in einer zweiten Zeit, also der Messzeit, entladen, um das Sensorelement mit Energie zu versorgen. Als Energiespeicher wird ein Kondensator verwendet und die Aufladung des Kondensators wird durch eine Spannungsüberwachung überwacht.

Description

Sensor zum Anschluß an einen Bus und Verfahren zur
Energieversorgung eines an einen Bus angeschlossenen Sensors
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Sensor zum Anschluß an einen Bus bzw. einem Verfahren zur Energieversorgung eines an einen Bus angeschlossenen Sensors nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Es ist bereits aus der Patentschrift DE 38 11 217 bekannt,
Sensoren für ein Ruckhaltesystem an einen Bus anzuschließen.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemaße Sensor zum Anschluß an einen Bus bzw. das erfindungsgemaße Verfahren zu Energieversorgung eines an einen Bus angeschlossenen Sensors mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass der Energieverbrauch von an den Bus angeschlossenen Sensoren auf ein Minimum beschrankt wird. Damit erreichen dann die Sensoren elektrische Kenndaten von gewohnlichen Zundmitteln, d.h. die Betriebsenergie der Sensoren ist nicht großer als die eines Zundmittels. Damit lassen sich dann mehr Sensoren an einen Bus anschließen. Dies wird dadurch erreicht, dass das sogenannte Snapshot-Measurement durchgeführt wird. Dies beinhaltet, dass die Sensoren und dabei insbesondere langsame Sensoren mit einer Abtastrate von einigen Hertz nur wenige Meßzyklen durchfuhren und sich die meiste Zeit in einem Sleepmodus befinden, also keinen oder nur sehr wenig Strom benotigen. Das Meßergebnis wird dann in einem Logikbaustein abgespeichert und bei Bedarf über den Bus übertragen. Die Aufladung des Energiespeichers für das Sensorelement des Sensors wird dabei durch eine Energieuberwachung überwacht, um zu erkennen, wann der Energiespeicher so weit aufgeladen ist, dass das
Sensorelement durch den Energiespeicher für wenigstens eine Messung mit Energie versorgt werden kann. Insbesondere ist durch den geringeren Energieverbrauch der Sensoren es nun möglich, einen Bus mit mehr als beispielsweise sieben Sensoren und den gleichzeitigen Betrieb von Zundmitteln zu gestalten.
Durch die in den abhangigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Sensors zum Anschluß an einen Bus bzw. Verfahrens zur Energieversorgung eines an einen Bus angeschlossenen Sensors möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass ein weiterer Energiespeicher vorhanden ist, der in einer aktiven Busphase, also wenn eine Kommunikation über den Bus stattfindet, den Logikbaustein mit Energie versorgt, da wahrend dieser Zeit der Logikbaustein über den Bus nicht versorgt werden kann. Dieser Energiespeicher wird wahrend der inaktiven Busphase aufgeladen.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass die Energieuberwachung dem Logikbaustein zugeordnet ist und damit zusatzlich als Spannungsuberwachung ausgebildet ist. Damit wird gleichzeitig mit dem Logikbaustein auch die Spannungsuberwachung dauernd mit elektrischer Energie versorgt, so dass der Energiespeicher für das Sensorelement dauernd in Bezug auf die in ihm gespeicherte elektrische Energie überwacht wird.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass die Energiespeicher als Kondensatoren ausgebildet sind, die sich klein und kompakt herstellen lassen.
Schließlich ist es auch von Vorteil, dass der Logikbaustein dann die Signale vom Sensorelement speichert und spater über den Bus versendet. Dies ermöglicht, dass entweder auf Anfrage durch einen Busmaster oder automatisch ein Sensor Daten über den Bus versendet.
Zeichnung
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigt Figur 1 ein Schaltbild des erfindungsgemaßen Sensors, Figur 2 ein Bussystem mit einem angeschlossenen erfindungsgemaßen Sensor und Figur 3 ein Flußdiagramm des erfindungsgemaßen Verfahrens.
Beschreibung
Durch die zunehmende Anzahl von Ruckhaltemitteln und Sensoren in einem Kraftfahrzeug ist es vorteilhaft, einen Bus zu verwenden, um Zundmittel und Sensoren für solche
Ruckhaltesysteme miteinander zu verbinden, um Kabelaufwand zu reduzieren. In einigen Anwendungen ist es gewünscht, sogenannte langsame Sensoren mit einer Abtastrate um einigen Hertz und Zundmittel zusammen an einem Bus betreiben zu können. Ein Beispiel dafür ist der Betrieb von Gurtschloßschaltern und der Insassengewichtssensierung sowie der Gurtstraffer im Kraftfahrzeug an einem Bus.
In einem typischen Bussystem für Ruckhaltesysteme wird ein Steuergerat als Busmaster verwendet, wahrend Sensoren und Zundmittel als Slaves betrieben werden. Die Slaves senden auf Anforderung in vorgegebenen Zeitabschnitten ihre Daten an den Master. Im Steuergerat wird dann mit den Sensorenwerten ein Auslosealgorithmus berechnet, der gegebenenfalls zu einer Ausloseentscheidung fuhrt, die dann über den Bus an die Zundmittel übertragen wird. In einer besonderen Ausfuhrung eines Busses, der im folgenden beschrieben wird, werden in einer Initialisierungsphase den angeschlossenen Sensoren und Zundmitteln als Slaves Zeitabschnitte zugeordnet, in denen die Slaves senden können. Dabei schaltet der Busmaster in diesen Zeitabschnitten die Spannung auf den Busleitungen auf einen niedrigeren Wert Uactlv, als es in der inaktiven Busphase der Fall ist Uιnacιtv. Nur bei Uactlv wird eine Modulation der Energie auf den Busleitungen durch die einzelnen Slaves gestattet.
Erfindungsgemaß wird nun der Sensor so weitergebildet, dass das Sensorelement als ein Hauptstromverbraucher nur in kurzen Meßzyklen betrieben wird aber die meiste Zeit nicht zur Messung eingesetzt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Energiespeicher aufgeladen wird und nur, wenn der Energiespeicher einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, beginnt ein Meßzyklus. Diese Meßergebnisse werden dann von dem Sensor entweder auf Anfrage oder automatisch über den Bus übertragen. Damit wird das Sensorelement wahrend der Aufladungsphase des Energiespeichers nicht betrieben. In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass auch der Logikbaustein, der zur Ablaufsteuerung im Sensor dient und auch die Spannungsuberwachung des Energiespeichers durchfuhrt, einem Energiespeicher zugeordnet ist, der dafür sorgt, dass wahrend der aktiven Kommunikationsphase, wahrend der der Logikbaustein über den Bus nicht mit Energie versorgt werden kann, mit der notwendigen elektrischen Energie durch diesen zusatzlichen Energiespeicher versorgt wird.
Figur 2 zeigt eine Konfiguration eines Bussystems, an das ein Busmaster 1, der hier wie oben beschrieben ein Steuergerat ist, über eine Busleitung 2 mit einem erfindungsgemaßen Sensor 3 und zweier Zundmittel 4 und 5 verbunden ist. Der Sensor 3 ist hier ein Gurtschloßsensor, der nur mit einer geringen Abtastrate betrieben wird. Daher ist es nicht notwendig, den Sensor 3 häufig zu einer Messung zu veranlassen, er kann sich also die meiste Zeit in einem
Sleep-Modus befinden. Bei den Zundmitteln 4 und 5 handelt es sich um Gurtstraffer. Anstatt des hier gezeigten parallelen Bussystems ist es möglich, ein Ring oder auch ein Daisy- Chane oder auch eine Kombination aus verschiedenen Buskonfigurationen zu wählen. Das Steuergerat 1 berechnet anhand der Sensorenwerte den Auslosealgorithmus und übertragt gegebenenfalls eine Ausloseentscheidung an die Zundmittel 4 und 5. Die Busleitung 2 ist hier eine Zweidrahtleitung, die alternativ auch als eine Eindrahtleitung ausgeführt werden kann.
Figur 1 zeigt ein Schaltbild des erfindungsgemaßen Sensors. Zwei Busanschlusse a und b sind an einen Gleichrichter G angeschlossen. Da ein Bussystem für Ruckhaltesysteme aufgrund der notwendigen Sicherheit eine hohe
Zuverlässigkeit aufweisen muß und die an den Bus 2 angeschlossenen Busstationen über den Bus 2 mit Energie in Form eines Gleichstroms versorgt werden, ist eine Fehlerbehandlung bei einem Kurzschluß der positiv vorgespannten Busleitung die Leitungen umzupolen, so dass dann die ursprungliche Masseleitung als signalfuhrende Leitung verwendet wird. Damit ist es ungewiß, welche Polarität die Busanschlusse a und b haben werden. Durch den Gleichrichter G wird dies jedoch irrelevant.
An den Gleichrichter G ist mit ihrer Anode eine Diode Dl und ein Schalter S4 jeweils angeschlossen. An einen weiteren Anschluß des Gleichrichters G ist die andere Seite des Schalters S4, ein Logikbaustein L, ein Sensorelement S, ein Schalter S2, eine Anode einer Diode D2, ein Schalter S3 und eine Anode einer Diode D3 angeschlossen. An die Kathode der Diode Dl ist ein anderer Anschluß des Logikbausteins L, eine Anode einer Diode D4 und ein Kondensator CEι angeschlossen.
Der Schalter S2 ist auf seiner anderen Seite mit einem
Kondensator CE2 und der Kathode der Diode D3 verbunden. Der Schalter S3 ist auf seiner anderen Seite mit dem Kondensator CEι und der Kathode der Diode D2 verbunden. Die Kathode der Diode D4 ist mit einem Schalter S4 verbunden. Die andere Seite des Schalters Sl fuhrt zu einem zweiten Kontakt des
Sensorelements S. Der Schalter Sl verbindet in einer ersten Stellung die Kathode der Diode D4 mit dem Kondensator CE2 und in einer zweiten Stellung das Sensorelement S mit dem Kondensator CE2. Die Steuerung des Schalters Sl wird durch eine hier nicht dargestellte Leitung durch den Logikbaustein L vorgenommen.
An den Kondensator CE2 und den Schalter Sl ist weiterhin eine Spannungsuberwachungsleitung angeschlossen, die zum Logikbaustein L fuhrt, so dass dort eine
Spannungsuberwachung des Kondensators CE2 durchgeführt werden kann. Das Sensorelement S ist über einen Ausgang, über den ein Analogsignal vom Sensorelement S übertragen wird, mit dem Logikbaustein L verbunden, über einen Eingang ist das Sensorelement S mit dem Logikbaustein L verbunden. Dieser Eingang dient zum Auslosen der Messung, die durch das Sensorelement S durchgeführt wird.
Über einen zweiten Ausgang ist der Logikbaustein L mit dem Schalter S2 verbunden, um den Schalter S2 zu betätigen. Über einen dritten Ausgang ist der Logikbaustein L mit dem Schalter S3 verbunden, um den Schalter S3 zu betätigen. Über einen vierten Ausgang ist der Logikbaustein L mit dem Schalter Sl verbunden, um den Schalter Sl zu betätigen.
Wahrend einer ersten Zeit, wahrend der der hier dargestellte Sensor nicht mißt, sind die Schalter S2 und S3 geschlossen, so dass sich die Kondensatoren CE1 und CE2 aufladen können. Sie laden sich damit auf eine Spannung um den Wert Uιnactlv auf. Die Diode D4 sorgt dafür, dass sich der Kondensator nicht über den Kondensator CEι entladt. Außerdem dient die Diode D4 dazu, den Kondensator CE2 langsamer aufzuladen. Darüber hinaus ist der Schalter Sl in der oberen Stellung, so dass der Schalter Sl den Kondensator CE2 mit der Kathode der Diode D4 verbindet. Damit kann sich dann der Kondensator CE2 aufladen und zwar mit dem Ladestrom IL2. Des Kondensator CE1, der direkt an die Kathode der Diode Dl angeschlossen ist, ladt sich mit dem Ladestrom IL1 auf.
Der Schalter S4 ist geöffnet, da dieser nur geschlossen wird, wenn das Meßergebnis gesendet wird. Der Schalter S4 dient zur Modulation der Energie. Er wird in der aktiven Busphase auch geöffnet, um eine logische 0 zu erzeugen, wahrend das Schließen von S4 eine logische 1 generiert. In dieser aktiven Busphase ist die Spannung Uactlv auf der
Busleitung 2, so dass die Kondensatoren CEι und CE2 nicht mehr aufgeladen werden. Eine Entladung dieser Kondensatoren verhindert die Diode Dl. Über die Spannungsuberwachungsleitung erkennt der Logikbaustein L, wann der Kondensator CE2 so weit aufgeladen ist, dass eine Messung mit dem Sensorelement S mit der Energie, die im Kondensator CE2 geladen wird, möglich ist. Ist dieser Zeitpunkt erreicht, dann beginnt die zweite Zeit, und der Schalter Sl wird in die untere Stellung geschaltet, um das Sensorelement S mit dem Kondensator CE2 zu verbinden, der sich nun über das Sensorelement S entladen kann und damit das Sensorelement S mit elektrischer Energie versorgt. Dabei wird der Schalter S2 geöffnet, so dass sich der Kondensator CE2 nur über den Schalter Sl und das Sensorelement S entladen kann. Der Kondensator CE1 entladt sich dabei über den Logikbaustein L, sofern der Schalter S4 geschlossen und die Spannung auf der Busleitung auf Uactiv geschaltet ist. Damit wird ermöglicht, dass der
Logikbaustein L immer mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Diode Dl verhindert dabei ein Abfließen über die Busleitung a und b. Hier wird der Spannungspegel an den Busleitungen zwischen zwei Pegeln geschaltet, Uιnactlv und Uactlv Uact;LV ist dabei deutlich kleiner als Uιnactlϊ. Da CEi und CE2 als Energiereserven auf eine Spannung um Uιnactlv geladen werden, sperrt die Diode Dl wahrend der Zeit der aktiven Datenübertragung, d.h. ein Pegel von UactιV auf der Busleitung. Die Stromquelle über S4 belastet daher den Bus, nicht aber die über Dl entkoppelte Schaltung des Sensors.
Wurde die Messung mit dem Sensorelement S durchgeführt, das hier als ein Hall-Element ausgebildet ist, dann übertragt das Sensorelement S über seinen Ausgang ein der Messung entsprechendes Analogsignal, das der Logikbaustein L mit einem integrierten Analog-/Digital-Wandler digitalisiert und in einem im Logikbaustein L angeordneten Register abspeichert. Zunächst hat jedoch der Logikbaustein L über den ersten Ausgang ein die Messung auslosendes Signal zum Sensorelement S übertragen, so dass die Messung durch das Sensorelement S beginnen kann. Der Logikbaustein L sendet entweder nach Abschluß der Messung die Meßergebnisse über die Anschlüsse a und b und den Bus 2 oder auf Abruf beispielsweise durch den Busmaster 1. Dafür wird dann der Schalter S4 geschlossen und der Strom ITR wird als Ubertragungsstrom verwendet. Durch das Schließen und Offnen des Schalters S4 in der aktiven Busphase (Uactiv auf der Busleitung 2) können digitale Signale erzeugt werden. Als Codierung wird hier die Manchester-Codierung verwendet.
Die Schalter Sl, S2, S3 und S4 sind hier als Transistoren ausgebildet. Die Dioden Dl und D2 ermöglichen einerseits ein Aufladen der Kondensatoren CE2 und CEι und andererseits, dass sich die Kondensatoren in der entsprechenden Richtung entladen.
Hier wie in Figur 2 gezeigt, ist der Sensor 3 wir auch die Zundmittel 4 und 5 Slaves im Vergleich zum Busmaster 1.
In Figur 3 ist als Flußdiagramm das erfindungsgemaße
Verfahren dargestellt. In Verfahrensschritt 6 werden die Energiespeicher, also die Kondensatoren CEι und CE2 über die Diode Dl und durch den Schalter Sl in der oberen Stellung sowie die geschlossenen Schalter S2 und S3 aufgeladen. Dabei fließen dann die Ladestrome I ι und I 2. Der Schalter S4 ist dagegen geöffnet, so dass die nachfolgende Schaltung nicht kurzgeschlossen ist. Der Logikbaustein L weist die Spannungsuberwachung auf, die erkennt, wann der Kondensator CE2 genügend Energie hat, um das Sensorelement S für wenigstens eine Messung zu versorgen. Statt einer Messung können auch mehrere Messungen durchgeführt werden. Daher wird in Verfahrensschritt 7 überprüft, ob die Spannung am Kondensator CE2 über einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Dieser Schwellwert charakterisiert die notwendige Energie für das Sensorelement S. Ist dies nicht erreicht, dann wird das Aufladen des Kondensators CE2 in Verfahrensschritt 6 fortgesetzt. Ist jedoch die Spannung über dem Schwellwert, dann wird in Verfahrensschritt 8 ein Offnen des Schalter S2 vorgenommen und der Schalter Sl wird in die untere Stellung geschaltet, um das Sensorelement S durch CE2 mit Energie zu versorgen. Weiterhin wird vom Logikbaustein L dem Sensorelement S ein die Messung auslosendes Signal übertragen. Dann wird in Verfahrensschritt 9 die eigentliche Messung durchgeführt.
In Verfahrensschritt 10 werden dann diese Meßsignale als Analogsignal dem Logikbaustein L vom Sensorelement S übergeben. Der Logikbaustein L legt die Meßsignale in einem Register nach einer Digitalisierung ab. Dann wird der
Schalter S4 dazu verwendet, entweder auf Anfrage durch den Busmaster 1 oder automatisch, um das Meßsignal über den Bus 2 zu dem Busmaster 1 zu übertragen. Dazu wird der Schalter S4 geöffnet und geschlossen, um digitale Signale zu erzeugen. Damit entsteht dann der Ubertragungsstrom ITR.
Wahrend der aktiven Busphase wird gleichzeitig der Schalter S3 geöffnet, so dass der Energiespeicher CEι den Logikbaustein in dieser Zeit der Buskommunikation mit Energie versorgt. Auch wenn sich der Kondensator CE2 über das Sensorelement S entladt, wird der Kondensator CEι weiterhin über die Anschlüsse a und b von dem auf dem Bus 2 befindlichen Strom geladen. Nur in der aktiven Busphase kommt es zu Entladung von CEι, da dann die Spannung auf der Busleitung auf Uactlv geschaltet wird und der Logikbaustein L von CEι versorgt werden muß.
Nach der Übertragung wird der Schalter S4 wieder dauernd geöffnet und die Schalter S2 und S3 geschlossen und der Schalter Sl in die obere Stellung geschaltet, so dass das Aufladen der Kondensatoren CEι und CE2 wieder beginnen kann. Dies wird dann in den Verfahrensschritten 11 und 12 vorgenommen. Dann wird entsprechend zurückgesprungen zu Verfahrensschritt 6.
Es muß also zwischen der aktiven und inaktiven Busphase einerseits und der Meßphase und Aufladungsphase von CE2 andererseits unterschieden werden, wobei sich CE1 in der inaktiven Busphase auflädt. Auch CE2 kann sich nur in der inaktiven Busphase aufladen, jedoch auch wieder entladen, wenn CE2 den vorgegebenen Spannungswert erreicht hat, um damit eine Messung durch das Sensorelement zu ermöglichen,

Claims

Ansprüche
1. Sensor zum Anschluß an einen Bus (2), wobei der Sensor (3) ein Sensorelement (S) , einen Logikbaustein (L) zur
Ablaufsteuerung und einen Anschluß (a, b) an den Bus (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (S) mit einem ersten Energiespeicher (CE2) verbindbar ist und dass im Sensor (3) Mittel (Sl, G) zum Aufladen des ersten Energiespeichers (CE2) über den Bus (2) in einer ersten Zeit und Mittel (L, S2) zum Versorgen des Sensorelements (S) in einer zweiten Zeit vorhanden sind, wobei eine Energieuberwachung (L) die Aufladung des ersten Energiespeichers (CE2) überwacht.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Energiespeicher (CEι) vorhanden ist, der zur Energieversorgung des Logikbausteins (L) wahrend einer Bus ommunikation dient.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieuberwachung dem Logikbaustein (L) zugeordnet ist und als Spannungsuberwachung ausgebildet ist.
4. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Energiespeicher (CEι, CE2) jeweils als Kondensatoren ausgebildet sind.
5. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Logikbaustein (L) Signale vom Sensorelement (S) speichert und über den Bus (2) versendet.
6. Verfahren zur Energieversorgung eines an einen Bus (2) angeschlossenen Sensors (3), wobei ein Logikbaustein (L) an eine Busleitung (2) zu seiner Energieversorgung wahrend einer ersten Zeit angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Zeit ein erster Energiespeicher (CE2) für ein Sensorelement (S) des Sensors (3) aufgeladen wird, wobei die Energieuberwachung die Aufladung überwacht, und dass in einer zweiten Zeit das Sensorelement (S) von dem ersten Energiespeicher (CE2) versorgt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Energiespeicher (CEι) aufgeladen wird, der wahrend einer Buskommunikation zur Energieversorgung des Logikbausteins (L) dient.
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