ES2376462T3

ES2376462T3 - Sensor, aparato de control y procedimiento para el funcionamiento de sensores conectados a un aparato de control.

Info

Publication number: ES2376462T3
Application number: ES04786751T
Authority: ES
Inventors: Gerald Hopf; Christian Ohl; Matthias Illing
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2024-09-09
Also published as: DE10342044A1; WO2005024749A3; EP1665866B1; EP1665866A2; WO2005024749A2

Abstract

Primer sensor para un sistema de retención con un módulo emisor (3) para la transmisión de datos a través de una línea (4), en el que el primer sensor (S1, S2, SN) recibe energía a través de la línea (4) y el módulo emisor (3) transmite los datos inmediatamente después de la recepción de un primer nivel de energía, caracterizado porque el primer sensor (S1, S2, SN) pasa a un estado de reposo después de un tiempo de transmisión (TS) predeterminado y activa un primer conmutador (8, 10) de tal manera que un segundo sensor (S2), que está conectado en serie con el primer sensor (S1), recibe ahora el primer nivel de energía, porque el módulo emisor (3) conecta, a la recepción de la energía, una bajada de la corriente (6), en el que un segundo conmutador (22) conecta la bajada de la corriente (6) con la línea (4), en el que el segundo conmutador (22) es activado a través de una lógica de control (7), de tal manera que los datos son generados y emitidos a través de esta modulación del impulso.

Description

Sensor, aparato de control y procedimiento para el funcionamiento de sensores conectados a un aparato de control

Estado de la tecnica

La invencion parte de un sensor o bien un procedimiento para el funcionamiento de sensores conectados a un 5 aparato de control.

Se conoce a partir del documento DE 101 14 504 A1 un procedimiento para la transmision de datos desde al menos un sensor hacia un aparato de control. En este caso, se indica que el sensor esta conectado a traves de una linea de dos hilos con el aparato de control y a traves de esta linea de dos hilos recibe la energia para su funcionamiento. A traves de la linea de dos hilos el sensor transmite entonces por medio de modulacion de la corriente de forma

10 permanente sus datos medidos. El sensor emite inmediatamente despues de la recepcion de la energia, transmitiendo en primer lugar una identificacion del sensor, una identificacion del estado y valores del sensor como datos al aparato de control.

Se conoce a partir del documento DE 28 36 760 un sistema de instalacion de alarma electrica, en el que diferentes transmisores estan conectados entre si en un circuito secuencial en una linea de transmision de dos hilos. Cada 15 transmisor conectara despues de la emision de una seral el transmisor siguiente a la linea del transmisor. Se conoce a partir del documento EP 0 035 277 un sistema de transmision secuencial para la conexion sin direccion de varios usuarios a una central. El control de tiempo se puede realizar en este caso de forma descentralizada, de manera que los usuarios conectan en la central despues de un tiempo predeterminado el usuario siguiente. Para la transmision entre la central y el usuario seleccionado respectivo se pueden intercambiar diferentes representaciones

20 de informacion. A ellas pertenecen serales analogicas, en las que se utiliza una corriente analogica, una transmision de serales digitales con dos niveles de la tension diferentes, una representacion de seral analogica codificada digitalmente con una modulacion de la frecuencia del impulso, con la representacion del numero de impulsos o con una modulacion Delta (en este caso se conmuta entre dos niveles de serales) y una codificacion digital en serie, de manera que a traves de codigos digitales protegidos a traves de seguro de codigo se transmiten los datos.

25 Ventajas de la invencion

El sensor de acuerdo con la invencion o bien el procedimiento de acuerdo con la invencion para el funcionamiento de sensores conectados en un aparato de control con las caracteristicas de las reivindicaciones independientes de la patente tienen, en cambio, la ventaja de que ahora en una linea se pueden conectar varios sensores en serie unos detras de los otros. De esta manera se obtiene un Quasibus, sin que deban utilizarse una comunicacion de bus 30 costosa y un protocolo de bus. Se mantiene el caracter de los sensores, en el sentido de que solamente emiten. Se aprovecha que a partir de la recepcion de un primer nivel de la energia, el sensor comienza a emitir. Este nivel de la energia es necesario para garantizar la operacion de emision. Adicionalmente, ahora esta previsto que despues de un tiempo de transmision determinado, el primer sensor interrumpe su transmision y conmuta la energia al sensor siguiente. De esta manera este segundo sensor puede emitir ahora por si mismo durante un tiempo de transmision 35 determinado sus datos para conmutar entonces de nuevo. Este procedimiento se realiza hasta que el ultimo sensor ha emitido. El aparato de control desconecta totalmente la energia entonces despues de un tiempo predeterminado, que puede depender, por ejemplo, en funcion del numero de los sensores conectados o al menos el primer nivel de energia que es necesario para la emision. Entonces el aparato de control puede conectar de nuevo la energia o bien el primer nivel de energia y el primer sensor emite de nuevo sus datos. De esta manera, cada sensor dispone de

40 una division de tiempo, que detecta con la ayuda de la recepcion de la energia. Por lo tanto, la recepcion de la energia regula aqui la comunicacion. De esta manera, se pueden conectar, por ejemplo, sensores de presion o sensores de aceleracion y tambien sensores de peso en serie a traves de una unica linea al aparato de control. Esto ahorra gasto de cableado, sin que esto deba ser compensado por medio de una tecnica complicada.

Por lo tanto la utilizacion del sensor y del aparato de control y del procedimiento, respectivamente, de acuerdo con la

45 invencion se puede ver principalmente en la tecnica de sistemas de retencion, puesto que sobre todo aqui sensores perifericos estan distribuidos en el vehiculo, los cuales se pueden comunicar con el aparato de control. Tambien otros sensores, como la deteccion de ocupantes por medio de sensores de peso, que son, por ejemplo, bulones de medicion del peso, se pueden conectar de manera sencilla a traves del numero realmente limitado de interfaces en el aparato de control. Por lo tanto, no es necesario un bus costoso. Ademas, del ahorro de cables tambien son

50 necesarios menos conectores. Los formatos de datos existentes para la transmision de datos se pueden continuar utilizando. No obstante, en general, deberian conectarse sensores del mismo tiempo en serie entre si. En particular, se puede mantener la ventaja de la comunicacion unidireccional, puesto que esto hace posible una simplificacion considerable de los componentes conectados para la comunicacion. Los sensores solamente necesitan modulos de emisor y el aparato de control solamente necesita un modulo de receptor.

55 Ademas, es ventajoso que el modulo emisor se conecte a la recepcion de la energia una bajada de la corriente. En ello reconoce el aparato de control una subida de la corriente sobre la linea, que se puede medir, por ejemplo, en el aparato de control como subida de la tension en una resistencia de derivacion. De esta manera se identifican

entonces a traves del aparato de control los bits emitidos por el sensor.

A traves de las medidas y los desarrollos indicados en las reivindicaciones dependientes son posibles mejoras ventajosas del sensor y del procedimiento que estan indicados en las reivindicaciones independientes de la patente para el funcionamiento de sensores conectados en un aparato de control.

Es especialmente ventajoso que el tiempo de transmision predeterminado, en el que el sensor transmite sus datos, hasta que entra en la fase de reposo y se conmuta, solamente esta previsto para la transmision de un paquete de datos predeterminado, utilizando aqui, por ejemplo, una longitud de 11 bits.

Adicionalmente, el sensor puede estar conectado con una linea de alimentacion para la recepcion de energia sin interrupcion, De esta manera, se garantiza que, aunque el sensor no pueda emitir, porque emite otro sensor, sin embargo puede medir datos por medio de un elemento sensor, por ejemplo como sensor de aceleracion, para registrar estos datos temporalmente, por ejemplo, en una memoria y luego emitirlos en la fase de emision. De manera alternativa o adicional, de este modo se garantiza que el sensor sea alimentado con energia en la fase, en la que no emite, de manera que no es necesaria en la fase de emision ningun reinicio (�eseteado) del sensor.

De manera alternativa, es posible que este previsto un acumulador de energia, por ejemplo un condensador, para alimentar con energia el sensor tambien en la fase de reposo, en la que solamente detecta. Para cargar el acumulador de energia esta prevista una regulacion de la corriente. No obstante, el acumulador de energia se puede cargar tambien en la fase de emision. Esto se realiza entonces, por ejemplo, porque el sensor no utiliza toda la fase de emision para la emision, sino que utiliza una parte de ella para cargar el acumulador de energia. Por ejemplo, al comienzo de la fase de emision se puede utilizar un intervalo de tiempo de 100 Âµs para la carga y de nuevo un periodo de tiempo de la misma longitud al final de la fase de emision.

Es muy ventajoso que en el estado de reposo el sensor adopte a traves de la linea un segundo nivel de energia, que es mayor que 0. De esta manera se da la posibilidad al sensor de continuar permaneciendo activo sin energia auxiliar o sin acumulador de energia, para evitar el reseteado. De acuerdo con ello, el conmutador en el sensor se conecta para la fase de reposo en un nivel mas bajo de la tension y para el sensor siguiente en un nivel mas elevado de la tension, de manera que los niveles de la tension corresponden a los diferentes niveles de la energia.

Dibujo

Los ejemplos de realizacion de la invencion se representan en el dibujo y se explican en detalle en la descripcion siguiente. En este caso�

La figura 1 muestra un diagrama de bloques del aparato de control, que esta conectado con sensores.

La figura 2 muestra la estructura interna de la parte de emision del sensor.

La figura 3 muestra un diagrama de tiempo, y

La figura 4 muestra un diagrama de flujo.

Descripcion

Para la comunicacion de sensores perifericos o de sensores de satelite con un aparato de control, por ejemplo un aparato de control de airbag se han propuesto diferentes interfaces de punto-a-punto o interfaces de bus. En las interfases de punto-a-punto solamente se puede conectar normalmente un sensor. En las interfaces de bus es necesario, en general, un control mas o menos costoso para el acceso al bus.

De acuerdo con la invencion, se proponen un sensor y un procedimiento que posibilitan la ampliacion de una conexion de punto-a-punto de tal manera que se pueden conectar varios sensores unos detras de los otros en una linea sin utilizar un control de bus. Esto se consigue porque a traves de la linea desde el aparato de control los sensores reciben la energia para su funcionamiento y en ello reconocen que ahora pueden emitir por si mismos, de manera que un sensor aqui emite por medio de una logica de control solamente durante un tiempo de transmision predeterminado, luego pasa a un estado de reposo y se conmuta, de manera que puede emitir el sensor siguiente propiamente dicho. Esto se realiza hasta que el ultimo sensor emite sus datos despues de lo cual el aparato de control desconecta totalmente la energia o se conmuta a un nivel de tension mas bajo, para comenzar de nuevo con el primer sensor. Aqui se conectan entre si especialmente sensores del mismo tipo, para posibilitar la simplificacion del procesamiento.

La figura 1 muestra la estructura de principio de la invencion. �n aparato de control 1 esta conectado a traves de un modulo de interfaz 2 por medio de una linea de dos hilos 4 con un sensor S1. Este sensor S1 presenta un conmutador 10, que puede interrumpir un hilo de la linea 4. El conmutador 10 es normalmente un transistor.

En serie detras del sensor S1 esta conectado otro sensor S2, que presenta de la misma manera un conmutador de

este tipo. Detras del sensor S2 pueden estar conectados otros sensores hasta el sensor SN, que emiten de acuerdo con el procedimiento descrito a continuacion de forma secuencial sus datos al aparato de control 1. Como se ha representado anteriormente, el sensor S1 recibe energia desde el aparato de control 1 a traves del modulo de interfaces 2 y la linea 4. Con la ayuda de esta recepcion de energia, el sensor S1 detecta que ahora puede emitir sus datos a traves de la linea 4. Despues de que ha emitido sus datos durante un tiempo de transmision predeterminado, por ejemplo solamente un paquete de datos de 11 bits de longitud, lleva el sensor S1 a su posicion de reposo. Al mismo tiempo, el sensor S1 cierre el conmutador 10, para hacer accesible la energia, que se transmite a traves de la linea 4, ahora al sensor.

Esto es reconocido por el sensor S2 en una tension que se aplica ahora de forma medible por el en la linea 4. Con la ayuda de esta recepcion de energia, el sensor S2 reconoce que ahora puede emitir sus datos por si mismo. Esto es realizado por el sensor S2 tambien durante el tiempo de transmision predeterminado, para pasar entonces por si mismo al estado de reposo y cerrar su conmutador para conectar el sensor siguiente en la linea 4. Este procedimiento se realiza hasta el ultimo sensor SN, que transmite sus datos como ultimo sensor. Para poder comenzar de nuevo con el primer sensor S1, el aparato de control 1 conecta la alimentacion de energia a traves de la linea 4 y el modulo de interfaces 2. Luego el aparato de control 1 conecta a traves del modulo de interfaz 2 la alimentacion de energia de nuevo a traves de la linea 4, de manera que el sensor S1 comienza de nuevo con la transmision de sus datos. Para establecer este instante, esto o bien se puede realizar durante un periodo de tiempo predeterminado, que es suficiente o bien para un numero determinado de sensores conectados unos detras de los otros o para un numero maximo de sensores conectados unos detras de los otros o se detecta de forma dinamica a traves de mensajes o bien identificaciones. Adicionalmente, aqui esta prevista todavia una alimentacion de energia auxiliar 5, que suministra energia de forma permanente a los sensores S1, S2 a SN. Esta alimentacion de energia sirve para que los sensores S1, S2 a SN puedan medir de forma duradera. Los valores de medicion no emitidos son registrados temporalmente en memoria. A traves de la recepcion de energia por medio de la linea de energia auxiliar 5 el aparato de control 1 puede detectar tambien el numero de los sensores conectados. Se puede prescindir tambien de una linea de energia auxiliar.

Es posible que el conmutador 10 conecte en la fase de reposo el sensor S1 a un nivel bajo de la tension, que no posibilita emitir al sensor S1, pero lo alimenta con energia de tal forma que no es necesario un acumulador de energia o una linea de tension auxiliar para el sensor S1, para no desconectarlo totalmente en la fase de reposo. Esto evita, como la alimentacion a traves de la linea de tension auxiliar y el acumulador de energia una desconexion completa del sensor S1. La conexion para la fase de emision significaria entonces un reseteado, que no es deseable en virtud de sus efectos y cargas posiblemente impredecibles. No obstante, de manera alternativa existen estas otras posibilidades� desconectar la energia totalmente en la fase de reposo, utilizar la linea de energia auxiliar, utilizar acumulador de energia.

La figura 2 muestra la estructura interna de la parte de emision de loe sensores S1, S2 a SN. Aqui se representa una alternativa para la alimentacion de energia del sensor durante la fase de reposo. �n sensor 3 presenta, como se ha representado anteriormente, un conmutador 8, que interrumpe o cierra la linea hacia el sensor siguiente. El conmutador es controlado por una logica de control 7, que cierra el conmutador, tan pronto como el sensor 3 ha emitido sus datos a traves de la linea 4. Para la emision se utiliza la bajada de corriente 6, que esta conectada a traves de un conmutador 22 con la linea 4. El conmutador 22 es activado de nuevo por la logica de control 7 y, en concreto, de tal forma que se generan y se emiten datos a traves de esta modulacion del impulso. La bajada de la corriente 6 esta conectada sobre su otro lado con el segundo hilo de la linea 4. En paralelo con ello se conecta una derivacion con un conmutador 23, que es activado de la misma manera por la logica de control, un diodo 20, una resistencia previa 21 y un condensador �. El condensador � sirve para la carga, para suministrar energia al sensor 3 durante la fase de reposo. Por lo tanto, si debe cargarse el condensador �, se cierra el conmutador 23 para recibir energia a traves de la linea 4 para cargar el condensador �. Para la rectificacion se utiliza el diodo 20. La logica de control 7 mide la tension a traves del condensador � para supervisar la energia acumulada. La estructura de la parte de emision del sensor representada aqui es la misma en cada sensor.

La figura 3 muestra un diagrama de tiempo de la tension para la energia alimentada a traves de la linea 4 y la ventana de emision de los sensores individuales. En el ciclo de tempo superior, se conecta durante el tiempo T la tension de �off a �on de aproximadamente �0 � del tiempo T y de esta manera suministra energia a los sensores S1, S2 a SN conectados en serie unos detras de los otros. Solamente durante el ultimo 10 � se conecta la energia a 0, de manera que en este tiempo no puede emitir ningun sensor. Entonces se conmuta de nuevo a la energia �on para mover de nuevo el primer sensor S1 a emitir. El tiempo T esta dimensionado de tal forma que todos los sensores S1, S2 a SN pueden emitir. El periodo de tiempo, en el que la tension representada aqui esta conectada a �off, puede ser muy pequero, por ejemplo tambien solo 1� de T. Esta desconexion solamente sirve para comenzar de nuevo el proceso. Debajo se representan sobre el eje de tiempo las ventanas de emision TS correspondientes de los sensores S1, S2 a SN. Los sensores solamente pueden transmitir sus datos durante el tiempo TS, que esta previamente ajustado. Luego se conmuta para posibilitar la emision al sensor siguiente. De esta manera, se transmiten secuencialmente los datos de los sensores S1, S2 a SN. Esto se realiza hasta que la tension, es decir, la alimentacion de la tension sobre la linea 4 esta en �on. Aqui se representan tensiones equivalentes. Sobre la linea 4 se imprime una corriente continua, que corresponde a la tension �on a traves de una resistencia de derivacion. A

traves de la repeticion ciclica del proceso descrito se garantiza una transmision continua de los datos.

Como se ha representado anteriormente, el acumulador de energia interna � se puede cargar, por ejemplo, durante la transmision de datos desde el sensor hacia el aparato de control en la ventana de tiempo TS. La energia acumulada se puede utilizar para la alimentacion del sensor, mientras que otros sensores transmiten datos y durante

5 el tiempo, en el que la alimentacion de la tension no existe durante corto espacio de tiempo a traves del aparato de control 1 o se ha interrumpido a traves de un conmutador abierto en uno de los sensores antepuestos. Por ejemplo, se puede conseguir una corriente de carga uniforme, regulando la corriente, que circula al sensor, a traves de una regulacion adecuada de la corriente. De esta manera, se evitan modificaciones del nivel de la corriente de reposo.

La figura 4 muestra un diagrama de flujo del procedimiento de acuerdo con la invencion. En la etapa del

10 procedimiento 400, el aparato de control 1 conecta la energia sobre la linea 4, de manera que el primer sensor 1 es alimentado con energia. A continuacion, el emisor S1 emite sus datos en la etapa del procedimiento 401. No obstante, esto solamente lo realiza durante el tiempo TS. Despues de la expiracion del tiempo TS, el primer sensor pasa en la etapa del procedimiento 402 a una fase de reposo y conmuta el conmutador 10, de tal manera que el sensor S2 siguiente se conmuta a la alimentacion de energia y a la linea 4. A continuacion, el sensor S2 siguiente

15 puede emitir sus datos en la etapa del procedimiento 403. En la etapa del procedimiento 404 verifica si se aplica todavia energia sobre la linea 4 y, en caso afirmativo, el sensor S2 pasa a la fase de reposo y conmuta su conmutador, de tal manera que el sensor siguiente puede emitir a continuacion. No obstante, si se establece en la etapa del procedimiento 405 que no existe ya energia en la linea 4, se termina el procedimiento en su primer ciclo. A continuacion se retorna a la etapa del procedimiento 400. En lugar de la verificacion de la energia se puede utilizar

20 tambien la verificacion del tiempo, que conduce, sin embargo, entonces a la desconexion de la energia.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Primer sensor para un sistema de retencion con un modulo emisor (3) para la transmision de datos a traves de una linea (4), en el que el primer sensor (S1, S2, SN) recibe energia a traves de la linea (4) y el modulo emisor (3) transmite los datos inmediatamente despues de la recepcion de un primer nivel de energia, caracterizado porque el primer sensor (S1, S2, SN) pasa a un estado de reposo despues de un tiempo de transmision (TS) predeterminado y activa un primer conmutador (8, 10) de tal manera que un segundo sensor (S2), que esta conectado en serie con el primer sensor (S1), recibe ahora el primer nivel de energia, porque el modulo emisor (3) conecta, a la recepcion de la energia, una bajada de la corriente (6), en el que un segundo conmutador (22) conecta la bajada de la corriente

(6) con la linea (4), en el que el segundo conmutador (22) es activado a traves de una logica de control (7), de tal manera que los datos son generados y emitidos a traves de esta modulacion del impulso.
2.-Sensor de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque el tiempo de transmision (TS) predeterminado esta previsto para la transmision de un paquete de datos predeterminado.
3.- Sensor de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado porque el paquete de datos tiene una longitud de 11 bits.
4.- Sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer sensor (S1) esta conectado con una linea de alimentacion (5) para la recepcion de energia sin interrupcion.
5.- Sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer sensor (S1) presenta un acumulador de energia (�) para la alimentacion de energia sin interrupcion.
6.- Sensor de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado porque para la carga del acumulador de energia (�) esta prevista una regulacion de la corriente.
7.- Sensor de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque el sensor esta configurado de tal forma que el sensor (S) recibe en el estado de reposo a traves de la linea (4)un segundo nivel de tension, que es mayor que 0.
8.- Procedimiento para el funcionamiento de sensores (S1, S2, SN), conectados en un aparato de control de airbag (1), para un sistema de retencion, en el que el aparato de control (1) prepara la energia para los sensores (S1, S2, SN) a traves de una linea (4), a traves de la cual se transmiten tambien los datos de los sensores, caracterizado porque los sensores (S1, S2, SN) estan conectados en serie, porque un sensor (S1) mas proximo al aparato de control (1) emite datos, despues de la recepcion de un primer nivel de energia, al aparato de control (1) durante un tiempo de transmision (TS) predeterminado, conectando, a la recepcion de la energia, una bajada de la corriente (6) a traves de un modulo emisor (3), en el que un conmutador (22) conecta la bajada de la corriente (6) con la linea (4), en el que el conmutador (22) es activado a traves de una logica de control (7), de tal manera que los datos son generados y emitidos a traves de esta modulacion del impulso, porque entonces el sensor (S1) proximo siguiente pasa a un estado de reposo y un sensor siguiente (S2) se conmuta para la transmision de datos hacia el aparato de control (1), porque el aparato de control (1) desconecta el primer nivel de energia, despues de que todos los sensores (S1, S2, SN) han transmitido datos.