JP2001209879A - 組込型センサとの通信のための方法 - Google Patents

組込型センサとの通信のための方法

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JP2001209879A
JP2001209879A JP2000351591A JP2000351591A JP2001209879A JP 2001209879 A JP2001209879 A JP 2001209879A JP 2000351591 A JP2000351591 A JP 2000351591A JP 2000351591 A JP2000351591 A JP 2000351591A JP 2001209879 A JP2001209879 A JP 2001209879A
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ドラクセルマイール ディーター
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    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動の安全性を損なうことなく、組込の終わ
った状態においてもセンサのプログラミングや読出しに
対する問合せが可能となるように改善を行うこと。 【解決手段】 回転数センサの測定モードへの置換え、
給電線路上で給電電圧に外部変調を施し、センサ内で受
信した変調給電電圧の、センサ内に記憶されている予め
定められた条件の充足に関して分析を行い、基準が満た
されている場合には、受信した変調給電電圧を外部の通
信信号として解釈するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサが出力信号
として順次連続する信号パルスを供給し、前記センサは
給電線路を介して給電電圧を外部から供給可能であるよ
うに例えば自動車に組込まれている、組込型センサ、例
えば回転数センサとの通信のための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、任意の多数のセンサに適用可
能ではあるが、ここでは出力信号として論理ＬないしＨ
の信号パルスを供給する回転数センサに基づいて本発明
の基礎となっている課題と実施例の説明を行う。
【０００３】従来技術においては、ホイールの回転を検
出する種々異なる回転数センサが公知である。例えば歯
車を備えた公知のセンサでは、歯車の歯の部分と間隙部
分がそれぞれ論理Ｈ（＝High）/論理Ｌ（＝Low）の状態
に置換えられる。公知の２線式電流インターフェースの
ケースでは、これらの状態の出力が、次のようにして行
われる。すなわち各状態に所定の電力に対応付けられ
る。それによって２つの給電線路を同時に信号出力線と
しても利用できる。
【０００４】同様に３線式電圧インターフェースを有す
る回転数センサも公知である。ここでも３つの給電線路
が同時に信号出力線として用いられている。
【０００５】しかしながらいずれにせよこの種のセンサ
は、確実な動作を直ぐに確定することはできない。これ
らのセンサは組込み箇所に応じて非常に大きな入力信号
や非常に小さな入力信号を受取る。機械的な組立てのコ
ントロールに対しては、センサ信号の大きさに関する情
報を提供するさらなる付加信号が望まれる。
【０００６】一般的に言えることは、センサは通常は自
動車内のすぐには手の届かない場所に組込まれているこ
とである。そのためそれに所属する集積されたインテリ
ジェンス回路との直接の通信は不可能である。多くの場
合回転数センサの給電線路に対してのみ組込みの後でも
アクセスできるだけである。
【０００７】前述したような公知の出発例において欠点
となるのは、組込まれた状態におけるセンサのプログラ
ミングや読出しに対する問合せがもはや不可能なことで
ある。
【０００８】それ故に、センサから所定のプロトコルで
デジタル出力データを送信することが提案されている。
この場合所定の余裕ビットにおいて、所定の入力信号レ
ベルの超過がシグナリングできる。しかしながら基本的
に望まれるのは、このような形式ないし方式において同
時に入力信号に関する総合的な情報を送出することであ
る。しかしながらいずれにせよプロトコルは障害対策の
理由上から比較的簡素で遅い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、冒頭に述べたような形式のセンサとの通信方法にお
いて、作動の安全性を損なうことなく、組込の終わった
状態においてもセンサのプログラミングや読出しに対す
る問合せが可能となるように改善を行うことである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、前記センサを測定モードに置換えるステップと、給
電線路上で給電電圧に外部変調を施すステップと、セン
サ内で受信した変調給電電圧の、センサ内に記憶されて
いる予め定められた条件の充足に関して分析を行うステ
ップと、基準が満たされている場合には、受信した変調
給電電圧を外部の通信信号として解釈するステップとを
有するようにして解決される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の基本的な考察は、以下に
述べるようなステップを回転数センサの測定モードへの
置換え後に実施することである。すなわち、給電線路上
で給電電圧に外部変調を施し、センサ内で受信した変調
給電電圧の、センサ内に記憶されている予め定められた
条件の充足に関して分析を行い、基準が満たされている
場合には、受信した変調給電電圧を外部の通信信号とし
て解釈するステップである。
【００１２】請求項１の特徴部分に記載されている本発
明による方法は、従来の解決手段に比べて次のような利
点を有している。すなわち、作動の安全性を損なうこと
なく、組込の終わった状態においてもセンサのプログラ
ミングや読出しに対する問合せが可能となることであ
る。特にこのセンサにはテストモードの後で、十分な障
害感度を有するように推奨することがシグナリング可能
である。
【００１３】本発明の別の有利な実施例ないし改善例は
従属請求項に記載されている。
【００１４】有利な実施例によれば、前記回転数センサ
は、二線式電流インターフェースを介して外部から供給
可能であり、回転数センサ内で受信した変調給電電圧は
所属のセンサ電流と比較され、負の抵抗値特性が検出さ
れた場合、受信した変調給電電圧が外部通信信号として
解釈される。
【００１５】また別の有利な実施例によれば、前記回転
数センサは、負の抵抗値特性が論理ＬないしＨの信号パ
ルスの所定の数の周期に亘って検出された場合に、通信
モードに切換えられる。
【００１６】別の有利な実施例によれば、通信モードに
おいて、給電電圧の各変調が所定の信号持続時間と大き
さを有する、外部通信信号として解釈される。
【００１７】有利には、論理“１”のレベルは、２/３
の周期期間のＨパルスと１/３の周期期間のＬパルスに
相応する。
【００１８】さらに有利には、論理“０”のレベルは、
１/３の周期期間のＨパルスと２/３の周期期間のＬパル
スに相応する。
【００１９】有利には、前記回転数センサは、通信モー
ドにおいて通信信号を給電線路上で外部に向けて送信す
る。
【００２０】別の有利な実施例によれば、前記給電電圧
は、通信のない場合に実質的に一定に維持される。
【００２１】さらに有利には前記回転数センサは、３線
式電圧インターフェースを介して外部から供給可能であ
る。
【００２２】さらに有利には、前記回転数センサは、通
信モードにおいて通信信号を電圧出力線路上で外部に向
けて送信する。
【００２３】
【実施例】次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳
細に説明する。なお図中において機能的に同じ構成要素
には同じ参照番号が付されている。
【００２４】図１には２線式電流インターフェースを備
えた公知の回転数センサ回路が示されている。
【００２５】図１において符号Ｖbatはバッテリ電圧、
符号１０は電圧変調/復調回路、符号Ｖiは給電電圧、符
号Ｌは給電線路、符号Ｒsは測定抵抗、符号ＶRは測定電
圧、符号Ｓはインテリジェンス回路を備えたセンサ、符
号Ｉs,Vsはセンサ電流とセンサ電圧、符号ＧＮＤはアー
スである。
【００２６】図２には３線式電圧インターフェースを備
えた別の公知の回転数センサ回路が概略的に示されてい
る。
【００２７】この図２による回路では、測定抵抗Ｒsは
何も設けられておらず、その代わりに電圧測定線路Ｌs
が付加的に“外部”に向けて延在している。
【００２８】これらの２つの回路では、インテリジェン
ス回路を備えたセンサが自動車への組込みの後ではもは
や完全にアクセス不能になるわけではなく、まだ給電線
路Ｌや電圧出力線路ないしはアース線路を介して外部か
ら“到達”できる可能性が残されている。
【００２９】以下の明細書では、図１による回路を参考
にして説明を続ける。
【００３０】図３には、図１による回路の信号振幅の時
間経過が示されており、図３ａは周知の測定モードに対
するものであり、図３ｂは通信モードへの切換に対する
ものである。
【００３１】この実施例では、通信モードへの切換に対
して、負の抵抗特性を有する給電の選択が提案されてい
る。モードは以下のようにしてい示される。
【００３２】センサＳが回転する車輪を識別すると、こ
のセンサはその電流量に応じて、順次連続する論理Ｌ
(ロー)と論理Ｈ(ハイ)の信号パルスを出力信号として供
給する。この場合この測定状態は図３のａに示されてい
る。給電電圧Ｖiは、運転に起因する変動（これは選択
されたモードに係わらずいずれにせよ出現し得るもので
ある）は別として実質的に一定である。センサ電流は矩
形形状を有し、７ｍＡ〜１４ｍＡの間で変動し、それに
応じてセンサ電圧も８Ｖ〜１０Ｖの間で変動する。
【００３３】この場合給電電圧は、センサＳに対して高
い電流量の時には低い電圧を与え、そして低い電流量の
時には高い電圧を与える。この２つの供給電圧は十分
に、通常の作動範囲で存在する。
【００３４】所望の通信ないし通信モードのシグナリン
グのために電圧変調/復調回路１０が給電電圧Ｖiを変調
する（図３ｂ参照）。この場合給電電圧は、センサＳに
対して高い電流量の時には高い電圧を与え、そして低い
電流量の時には低い電圧を与える。換言すれば、負の抵
抗特性が予め与えられるかないしはセンサ電流Ｉsとセ
ンサ電圧Ｖsの間の位相差は０度である。
【００３５】ここにおいてセンサＳのインテリジェンス
回路が所期のパルス数ないしパルス時間毎にこの状態を
中断なく識別した場合には、センサはテストモードない
し通信モードに切換わる。負の抵抗特性は実際のシステ
ムにおいては通常は存在しないので、通信モードの誤っ
た活動化が十分に回避される。
【００３６】この原理はさらに改善可能である。それに
より所定の電流量のもとで存在し得る所定の電圧レベル
を示すことによって、障害の安全性をさらに高めること
ができる。
【００３７】また所定の通信モードを活動化させるため
に、できるだけ“深く”て“高い”多くの給電電圧を与
えることも考えられる。
【００３８】その場合には、給電の負の抵抗に対する具
体的な数値を出すことは重要ではない。それどころかこ
の関係が離散的にのみ生じる（所定の電流量範囲に所定
の電圧値が対応する）場合には全く自然であり得る。そ
れとは別に生じる振動の危険性は低減される。
【００３９】ここにおいて通信モードに入った場合に
は、センサ特性が切換られなければならない。この場合
可能なのは、内部アナログ信号、例えば（増幅された）
センサ入力信号が電流に変換されそのような方式でアナ
ログ出力されることである。さらにデータプロトコルを
所定の通信モードに切換え、実質的に通常よりも多くの
データを伝送することも可能である。
【００４０】以下に示すような手法が適用されてもよ
い。すなわち通常モードではセンサＳが既に前述したよ
うに論理“０”と“１”の情報（これは図３ａに従って
センサの電流経過において鏡像化される）からなる緩慢
で耐障害性に富んだプロトコルによって動作されてもよ
い。その際センサＳは、広い作動電圧範囲で動作する
（例えば４.５Ｖ〜２４Ｖ）。ここにおいて作動電圧が
高い電流量のもとでは９.５Ｖを上回り、さらに低い電
流量のもとで８.５Ｖを下回り（つまり負の抵抗）、こ
の状態が所定のデータ交換の数に亘って持続するなら
ば、センサは通信モードに切換られる。その際電流レベ
ルの切換直後の時間は、給電電圧源に時間を与えて新た
な電圧レベルを設定するために排除される。回路が通信
モードにある場合には、他のデータプロトコルに切換ら
れる。
【００４１】再び通常モードのケースに戻すためには、
次のような手段が可能である。すなわちデータプロトコ
ル毎のソフトウエアのリセット、作動電圧の遮断と投
入、あるいは所期の持続時間（１５０μｓよりも長い）
に亘る５Ｖ以上の給電電圧。特に最後の条件は、次のよ
うな目的を有している。すなわちチップを通常の作動条
件下（強電電圧が５Ｖ以上）で自動的に通常モードに戻
すことである。テストモードのデータプロトコルは、詳
細には、通常５Ｖ以下の作動電圧を利用する傾向にあ
る。
【００４２】通信−インターフェースプロトコルは、こ
の例の場合以下に述べるように機能する。給電電圧の初
期状態は低い（＜５Ｖ）。ここにおいてデータワードを
伝送したい場合、一連のパルスが送信される。論理１は
２/３の周期期間を有するハイパルスと１/３の周期期間
を有するローパルスによって表わされる。それに対して
論理０は、１/３の周期期間のハイパルスと２/３の周期
期間のローパルスによって表わされる。最後にはさらに
ストップビットが送信される。このストップビットは、
伝送の終了をシグナリングする。その際ハイパルスの持
続時間は、非臨界的である（１/３または２/３周期）。
重要なのは、それに続くローパルスの長さが十分なこと
である（＞１周期）。これは完全なワードが伝送された
ことを意味する信号である。いずれは次のワードを表わ
す新たなパルス列が送信され得る。
【００４３】図４には、本発明による方法の実施形態の
もとで伝送される信号パルスが時間ｔの関数として示さ
れている。
【００４４】図４では、次のようなケースのパルス列の
シミュレーションが示されている。
【００４５】−通常モードから通信モードへ切換られ、 −データが伝送され、 −再び通常モードへ戻される この場合信号Ｖiは、センサＳのインテリジェンス回路
の給電電圧の値を表わしている（“０”は５Ｖ以下を意
味し、ハイはそれ以上を意味する、さらに通信モードに
切換えるためには７Ｖ以上である）。信号Ｉsはセンサ
Ｓの電流量を表わしている（図３のようにハイもしくは
ローの電流量を表わしている）。
【００４６】まず一度は図４ａに示されているように回
路は通常モードにある。この回路は、通常モードにおい
てはハイまたはローの電流量Ｉsを送出する。それに対
する応答として給電電圧Ｖiはハイもしくはローの値に
セットされる。信号Ｉsの６番目の信号エッジでは、通
信モードに切換られる。その後で３つのデータワードＤ
Ｗ１〜ＤＷ３の伝送が行われる。最終的に給電電圧Ｖi
が比較的長い時間の間再び高まる。これは通常モードへ
の戻りにつながる。
【００４７】図４ｂには第２のデータワードＤＷ２の伝
送区分が示されている。このデータワードは、１３個の
データビットと１個のストップビットからなる。給電電
圧Ｖ iの各上昇縁と共に１つの新たなビットの出現が識
別できる。さらに論理１と０の伝送も識別できる。
【００４８】図４のｃには、さらに１つのビットの伝送
の拡大区分が示されている。上昇縁に対する応答とし
て、給電電圧Ｖiにおいてはシフトクロックが形成され
る（ビットリミット）。外部からはこれは、所期の遅延
と共に１つの新たな初期ビットが現れることによって識
別可能である。
【００４９】この技法により、センサ構成要素の通信イ
ンターフェースに対する無制限のアクセスを得ることが
可能となる。具体的なケースにおいては、磁気信号の時
事の特性量を含んでいるレジスタに対してアクセス可能
である。
【００５０】さらに回路においては最小と最大の磁気値
を記憶するレジスタも存在する。またステータス状態も
存在する。それにより磁気信号はデジタル手法で読出さ
れ、センサを測定手段として所期のように利用できる。
【００５１】本発明は前述した有利な実施例に限定され
るものではなく、それどころか多種多様な変更も可能で
ある。
【００５２】センサは、自動車に組込まれるだけでな
く、家電製品、例えば洗濯機などに組込まれていてもよ
い。
【００５３】特に、前述した実施形態では２線式電流イ
ンターフェースが用いられていたが、本発明はもちろん
３線式の電圧インターフェースやその他のインターフェ
ースに対しても適用可能である。
【００５４】給電線路上の給電電圧の外部からの任意の
変調も行うことが可能である。この場合は、回転数セン
サ内に記憶されている所定の基準の充足に関して分析さ
れる。その際この基準が満たされている場合には外部の
通信信号として解釈される。
【００５５】本発明は回転数センサに限定されるもので
もなく、それどころか任意のセンサ（例えば圧力セン
サ、加速度センサなど）に対しても適用可能である。同
様にセンサモードにおいて論理出力信号が存在する必要
はなく、任意の信号パルスであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】２線式電流インターフェースを備えた公知の回
転数センサ回路を概略的に示した図である。
【図２】３線式電圧インターフェースを備えた別の公知
の回転数センサ回路を概略的に示した図である。
【図３】図１による回路の信号振幅の時間経過を示した
図であり、ａは測定モード、ｂは通信モードにおけるも
のである。
【図４】本発明の方法による実施形態における伝送され
た信号パルスを示した図である。
【符号の説明】
Ｖbat バッテリ電圧 １０ 電圧変調/復調回路 Ｖi 給電電圧 Ｌ 給電線路 Ｒs 測定抵抗 ＶR 測定電圧 Ｓ インテリジェンス回路を備えたセンサ Ｉs センサ電流 Vs センサ電圧 ＧＮＤ アース

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 組込型センサ、例えば回転数センサとの
    通信のための方法であって、 前記センサは、出力信号として順次連続する信号パルス
    を供給し、前記センサ（Ｓ）は給電線路（Ｌ）を介して
    給電電圧（Ｖi）を外部から供給可能であるように例え
    ば自動車に組込まれている形式のものにおいて、 前記センサ（Ｓ）を測定モードに置換えるステップと、 給電線路（Ｌ）上で給電電圧（Ｖi）に外部変調を施す
    ステップと、 センサ（Ｓ）内で受信した変調給電電圧（Ｖi）の、セ
    ンサ（Ｓ）内に記憶されている予め定められた条件の充
    足に関して分析を行うステップと、 基準が満たされている場合には、受信した変調給電電圧
    （Ｖi）を外部の通信信号として解釈するステップとを
    有していることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記センサ（Ｓ）は、出力信号として順
    次連続する論理ＬとＨの信号パルスを供給する、請求項
    １記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記回転数センサ（Ｓ）は、二線式電流
    インターフェースを介して外部から供給可能であり、 回転数センサ（Ｓ）内で受信した変調給電電圧（Ｖi）
    は所属のセンサ電流（Ｉs）と比較され、 負の抵抗特性が検出された場合、受信した変調給電電圧
    （Ｖi）を外部通信信号として解釈する請求項１または
    ２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記回転数センサ（Ｓ）は、負の抵抗特
    性が論理ＬないしＨの信号パルスの所定の数の周期に亘
    って検出された場合に、通信モードに切換えられる、請
    求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 通信モードにおいて、給電電圧（Ｖi）
    の各変調を、所定の信号持続時間と大きさを有する外部
    通信信号として解釈する、請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 論理“１”のレベルは、２/３の周期期
    間のＨパルスと１/３の周期期間のＬパルスに相応す
    る、請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 論理“０”のレベルは、１/３の周期期
    間のＨパルスと２/３の周期期間のＬパルスに相応す
    る、請求項５記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記回転数センサ（Ｓ）は、通信モード
    において通信信号を給電線路（Ｌ）上で外部に向けて送
    信する、請求項４から７いずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記給電電圧（Ｖi）は、通信のない場
    合に実質的に一定に維持される、請求項１から８いずれ
    か１項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記回転数センサ（Ｓ）は、３線式電
    圧インターフェースを介して外部から供給可能である、
    請求項４記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記回転数センサ（Ｓ）は、通信モー
    ドにおいて通信信号を電圧出力線路（Ｌs）上で外部に
    向けて送信する、請求項１０記載の方法。
JP2000351591A 1999-11-19 2000-11-17 組込型センサとの通信のための方法 Pending JP2001209879A (ja)

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