JP2010193453A - 電流インターフェースに接続するための受信装置、および電流信号からデータ信号を検出するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データ信号を伝送路を介して伝送するために、位相位置変調による伝送路符号化が公知である。受信信号は、受信装置においてその後再び相応のデータ信号に符号化ないし復号化される。受信コンパレータは、受信した受信信号を基準電圧と比較する。しかしながら送信電流を変調するためのセンサの駆動強度、および、送信機と受信器との間のバスシステムにおける負荷は種々異なり、各信号に対して正確に調整すべき閾値は既知ではなく、送信機の信号が異なる場合には種々異なり得る。
【解決手段】受信コンパレータにおいて受信信号と比較するために使用される、閾値として機能する基準電圧が、受信コンパレータから出力される差信号の評価に基づいて調整される。このようにすれば、例えば検出された受信信号の上下の電圧レベルを平均することによる基準電圧の簡単な調整に比べて、基準電圧をより正確に検出することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電流インターフェースに接続するための受信装置、および電流信号を受信するための方法、ならびにこのような受信装置を備える制御装置、およびこのような受信装置と少なくとも１つの送信機からなる装置に関する。

センサまたは他の周辺機器からのデータないし信号を中央制御装置（ＥＣＵ）に伝送するために、いくつかのシステムにおいては電流インターフェースが使用され、この電流インターフェースは単方向または双方向とすることができる。このようなセンサシステムはとりわけ車両の乗員保護システムにおいて、例えばエアバック制御のために使用される。ＤＥ１０２００４０１３５９７Ａ１はこのようなセンサシステムを開示しており、このセンサシステムは、制御システムと、単方向電流インターフェースによって接続されたセンサとを備えており、このセンサはＰＡＳ３またはＰＡＳ４という名称でも公知である。

ＤＥ１０２００４０１３５９７Ａ１

電流供給は、このようなシステムの場合には一般的に、制御装置の受信装置から伝達される。受信装置は例えば専用のＡＳＩＣとして構成することができ、センサ静電流およびセンサデータ流から構成されるインターフェース電流を出力する。したがってセンサは、自身の測定に基づいてセンサ静電流を変調することができる。新型のシステムにおいては、同期バス動作において複数のセンサを共通の１つの受信装置に接続することができる。したがって受信装置における電流は、全てのセンサの電流受容、ならびに、実際に送信しているセンサの変調された送信電流から構成されている。

送信電流を変調するためのセンサの駆動強度、および、送信機と受信器との間のバスシステムにおける負荷は種々異なるので、送信電流の許容範囲は比較的大きい。したがって受信装置は、比較的大きな許容範囲を備える信号を、解釈すべき信号形態にて受信する。

データ信号を伝送路を介して伝送するために、とりわけ例えばマンチェスタ符号化のような位相位置変調による伝送路符号化が公知である。例えば長方形信号の、または（エッジ急峻度が有限であることを考慮した場合には）台形信号の受信信号は、受信装置においてその後再び相応のデータ信号に符号化ないし復号化される。これに加えて受信コンパレータは、受信した受信信号を基準電圧と比較する。しかしながら各信号に対して正確に調整すべき閾値は既知ではなく、送信機の信号が異なる場合には種々異なり得る。

本発明によれば、受信コンパレータにおいて受信信号と比較するために使用される、閾値として機能する基準電圧が、受信コンパレータから出力される差信号の評価に基づいて調整される。このようにすれば、例えば検出された受信信号の上下の電圧レベルを平均することによる基準電圧の簡単な調整に比べて、基準電圧をより正確に検出することができる。

本発明によれば、とりわけ信号経過の評価を行うことができる。これに加え、とりわけ測定期間において差信号に含まれるハイビットとロービットを量的に評価することができる；すなわちこれは、測定期間における差信号のハイ電圧レベルとロー電圧レベルの全体幅の評価に相当する。

本発明によれば、とりわけ電流変調された信号の特有の伝送路符号化を利用することができる。とりわけ、出力データ信号の位相位置の変調が行われるマンチェスタ符号化の場合、理想的にハイビットとロービットの数は−充分長い測定期間に亘って−同じである。本発明によれば、このように差信号が、充分な評価期間ないし測定期間に亘って同数のハイビットとロービットを有するか否かをチェックすることができるということが認識される。そして基準電圧の追従制御によって、ハイビットとロービットの数を相応に変化させることができる。したがってロービットの数よりも多いハイビットの数を検出した場合には、基準電圧を上昇させることができ、ハイビットの数よりも多いロービットの数を検出した場合には、相応にして基準電圧を低減することができる。

したがって本発明によれば、いくつかの利点が達成される。構造的に簡単でありながら、基準電圧の追従制御のために効果的な閉ループ制御回路が形成される。本発明によれば、検出された差信号の符号化ないし復号化の前に、ひいては、データ内容の評価の前に、低コストの追従制御によって、信号の質を格段に改善することができる。このような追従制御は、本発明によれば、とりわけ種々異なるチャネルないし送信機のために実施することができる。本発明によれば、検出された基準電圧をそれぞれのチャネルに割り当て、記憶することができる。

量的評価によって、基準電圧の調整に対する非常に高い精度を達成することができる。このために必要な測定期間は複数のビットを含むことができ、若干数のビット、例えば１０ないし２０個のビットによるだけで、閾値として機能する基準電圧の調整を格段に改善することができる。

とりわけ、種々異なり得る複数のセンサを用いたシステムにおけるフレキシブルかつ確実な検出が、ただ１つの受信装置において、受信装置を事前に正確に基準電圧に調整したり、場合によってはプログラミングしたりする必要なく可能となる。バスシステムにおいて起こり得る障害や変更をフレキシブルに修正することができるので、本発明によれば、自動的に適合可能な受信装置を達成することができる。

基本的に本発明によれば、ハイビットとロービットの数の量的評価を、他の位相位置変調された符号化のため、たとえば差分マンチェスタ符号化またはBiphase-Mark-Code方式のために実施することもできる。

本発明による受信装置は、ハードウェア的に構成されるが、しかしながらとりわけ例えば差評価装置をソフトウェア的に構成し、後続のマンチェスタ符号化ないしマンチェスタ復号化のための符号化装置によって実現することもできる。受信コンパレータは基本的に構成上、２つのアナログ電圧を比較するための任意の比較回路とすることができる。

図１は、本発明による回路装置のブロック図を示す。図１ａ，１ｂは、択一的バスシステムを有する図１の部分図を示す。 図２は、種々異なる識別閾値ないし比較電圧レベルにおける、受信信号および該受信信号から得られるマンチェスタデータ信号の信号線図を示す。

図面において、同様または相応するエレメントには同一または同様の参照符号が付されている。

図１によれば回路装置１は、少なくとも１つのセンサ２、例えばマイクロメカニカルセンサ２と、中央制御装置（ＥＣＵ）４とを有する。中央制御装置４は受信装置３を有し、該受信装置３は電流インターフェース６を介してセンサ２と接続されている。電流インターフェース６は、ここでは少なくとも１つのバス接続５を備えるバスシステム６として構成されている。バス接続５は、２つの線路７ａおよび７ｂを備える２線バス接続５として構成することができ、これら２つの線路を介してインターフェース電流Ｉが流れる。この際センサ２は、インターフェース電流Ｉにおいて電流変調によって電流信号Ｓ０を形成し、このようにして本発明による送信機を表している。

本発明によれば、図１のように中央制御装置４にとりわけ複数のセンサ２を接続することもでき、バスシステム６は２つ以上のバス接続５を有する。

受信装置３は、例えば別個の受信ＩＣとして構成することも、制御装置４に組み込むこともできる。受信装置３は接続装置８を有し、該接続装置８は、例えばここでは説明しない公知のやり方で、インターフェース電流Ｉを生成するための電流源と、変調された電流信号Ｓ０を検出するための電圧検出器とを有する。

図１ａおよび１ｂは、別のバスシステム６ｂおよび６ｂを有する、図１のブロック図の一部分を示す。これらの図においては、見易さの観点から、図１のその他の要素は省略されている。図１ａでは、複数のセンサ２が共通の線路７ａおよび７ｂに接続されており、接続装置８は、唯一のバス接続５のためにただ１つの接続部を有する。図１ｂでは、複数のセンサ２がチェーンとして連続して接続されており、ここでも接続装置８は、唯一のバス接続５のためにただ１つの接続部を有する。以下、図１と関連させて本願発明をさらに詳細に説明する。

各センサ２はそれぞれ電流変調回路を有し、該電流変調回路は、接続装置８から出力される静電流を変調し、これによって電流信号Ｓ０を接続装置８に伝送する。したがって各センサ２を、該センサ自身の別個のエネルギー供給部ないし電圧源無しに構成し、インターフェース電流Ｉによって給電することができる。

接続装置８は電流信号Ｓ０を受信し、電圧信号として受信信号Ｓ１を受信コンパレータ９に出力する。受信コンパレータ９はさらに、基準電圧源１０からの基準電圧ＵＲを受容する。受信コンパレータ９は、受信信号Ｓ１を、閾値として利用される基準電圧ＵＲと比較し、この比較結果に基づいてマンチェスタ符号器１２に差信号Ｓ２を出力する。

センサ２は、マンチェスタ符号化によって電流信号Ｓ０を出力する。マンチェスタ符号化自体は公知であり、伝送すべき信号の位相位置の変調を引き起こす伝送路符号を表している。マンチェスタ符号化においては、符号化すべきデータ信号のハイビットおよびロービットが、マンチェスタ符号のビットの上昇エッジないし下降エッジによって描写され、その間には潜在エッジ（Kann-Flanken）が設けられており、この潜在エッジは、データ情報を伝送せず、２つの上昇エッジの間の移行または２つの下降エッジの間の移行のために使用される。

したがって受信信号Ｓ１も差信号Ｓ２も、マンチェスタ符号化されている。マンチェスタ符号器１２はマンチェスタ符号化ないし復号化を実施し、データ信号Ｓ４を、受信装置４の別の装置１４に出力する。この装置１４は、例えばデータ信号Ｓ４の評価を実施することができる。

センサ２と受信装置３の間のバス接続５においては駆動強度および負荷が異なるので、電流信号Ｓ０の比較的大きな許容範囲が生じる。したがって受信装置３は、比較的大きな許容範囲を備える電流信号Ｓ０を、解釈すべき信号形態にて受信する。閾値の正確な位置、すなわち設定すべき基準電圧ＵＲの高さは、種々のセンサ２毎に異なり得るが、場合によってはそれぞれのセンサ２毎に時間によっても異なり得る。

本発明によれば、マンチェスタ符号化の場合、電流信号Ｓ０ないし該電流信号から得られる電圧信号としての受信信号Ｓ１において同数のハイビットＨおよびロービットＬが存在する、ということが利用される。したがってマンチェスタ符号信号は、−場合によっては充分に多いビットの後で−それぞれ常に同数のハイビットおよびロービットを有する。

したがって本発明によれば、差信号Ｓ２が差評価装置１５に供給され、差評価装置１５は、図２に関連して記載された方法に基づいて差信号Ｓ２を評価し、制御信号Ｓ３を基準電圧源１０に出力する。

図２の線図ａ，ｂ，ｃは、それぞれ異なる基準電圧ＵＲないし識別閾値を備える非理想的な受信信号Ｓ１の、測定期間Δｔにわたる時間経過と、ここから導出される差信号Ｓ２とを示す。

受信コンパレータ９は、線図ａ，ｂ，ｃにおいて、受信信号Ｓ１がそれぞれの基準電圧ＵＲの上にあるか下にあるかに応じて、それぞれハイ信号またはロー信号を出力する。図２ａでは、基準電圧ＵＲは、台形の受信信号Ｓ１の比較的上方に位置している。受信信号Ｓ１の第１上昇エッジ２０−１と第１下降エッジ２０−２との間には、信号領域として、狭幅のハイ領域２１−１が形成される。これに続いて前記下降エッジ２０−２と第２上昇エッジ２０−３との間においては、比較的幅広のロー領域２１−２が形成され、この後相応にして、次の下降エッジ２０−４まではハイ領域２１−３が、下降エッジ２０−５までは比較的幅広のロー領域２１−４が後続する。このように、形成された差信号Ｓ２においては、ロー領域の全体幅はハイ領域の全体幅よりも広くなっている。したがってビットを領域に割り当てる場合、例えば領域２１−１に１つのハイビットＨを割り当て、領域２１−２に２つのロービットＬを割り当てる場合には、ロービットＬはハイビットＨよりも多く形成されることとなる。したがって差信号Ｓ１から直接、基準電圧ＵＲが高過ぎに設定されているということが認識できるのである。

図２の線図ｂは、基準電圧ＵＲが低過ぎる場合、すなわち設定された識別閾値が低過ぎる場合における相応の事例を示す。幅広のハイ領域２１−１が形成され、これに狭幅のロー領域２１−２と非常に幅広のハイ領域２１−３が後続する。したがってビットを割り当てる場合には、差信号Ｓ２において、ハイビットＨはロービットＬよりも多く形成される。

図２の線図ｃは、正しく調整された基準電圧ＵＲによる、受信信号Ｓ１の識別を示している。差信号Ｓ２において、同じ幅のハイ領域とロー領域、すなわち同数のハイビットＨとロービットＬが形成される。

このように、図２ａの場合には差評価装置１５は、差信号Ｓ２において、測定期間ΔｔにわたってハイビットＨの数がロービットＬの数より少ないことを検出し、そしてＵＲを低下させるために制御信号Ｓ３を基準電圧源１０に供給する。これに続いて例えば差信号Ｓ２が図２ｂに相応して出力される場合には、差評価装置１５は、ＵＲが低過ぎに設定されたことを認識し、相応の制御信号Ｓ３を基準電圧源１０に供給して、基準電圧ＵＲを上昇させ、基準電圧ＵＲを先行する前記２つの値の間に設定する。このようにして装置９，１５，１０は、基準電圧ＵＲを調整ないし追従制御するための閉ループ制御システムを形成している。このようにして図２の線図ｃに相応する差信号Ｓ２を、図示した非理想的な受信信号Ｓ１の場合においても正しく調整することができ、したがってマンチェスタ符号器１２は、続いてデータ信号Ｓ４への符号化ないし復号化を実施することができる。

Claims (14)

1. 少なくとも接続装置（８）と基準電圧源（１０）と受信コンパレータ（９）とを有する、電流インターフェース（６，６ａ，６ｂ）に接続するための受信装置であって、
   前記接続装置（８）は、前記電流インターフェース（６，６ａ，６ｂ）を介して電流信号（Ｓ０）を受信し、かつ電圧信号としての受信信号（Ｓ１）を出力し、
   前記基準電圧源（１０）は、基準電圧（ＵＲ）を出力し、
   前記受信コンパレータ（９）は、前記受信信号（Ｓ１）と前基準電圧（ＵＲ）を受信し、かつ差信号（Ｓ１）を出力する、
   形式の受信装置において、
   前記基準電圧源（１０）は、前記基準電圧（ＵＲ）を、前記差信号（Ｓ２）の評価に基づいて調整する、
   ことを特徴とする受信装置。
2. 前記受信装置は、前記差信号（Ｓ２）を前記基準電圧（ＵＲ）の変化によって調整するための閉ループ制御回路（９，１５，１０）を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記受信信号（Ｓ１）は位相位置変調されている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の受信装置。
4. 前記受信装置は差評価装置（１５）を有しており、該差評価装置（１５）は、
   前記差信号（Ｓ２）を受信し、
   測定期間（Δｔ）における該差信号（Ｓ２）のハイビット（Ｈ）および／またはロービット（Ｌ）の数から、および／または、測定期間（Δｔ）における差信号（Ｓ２）のハイ電圧レベルの総期間およびロー電圧レベルの総期間から、現在調整されている基準電圧（ＵＲ）を評価し、
   この評価に基づいて制御信号（Ｓ３）を、基準電圧（ＵＲ）を出力するための前記基準電圧源（１０）に出力する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の受信装置。
5. 前記測定期間（Δｔ）における前記ハイビット（Ｈ）の数が前記ロービット（Ｌ）の数よりも多い場合、および／または、前記ハイ電圧レベルの総期間が前記ロー電圧レベルの総期間よりも長い場合には、前記差評価装置（１５）が、前記基準電圧（ＵＲ）を上昇させるための制御信号（Ｓ３）を出力し、
   前記測定期間（Δｔ）における前記ロービット（Ｌ）の数が前記ハイビット（Ｈ）の数よりも多い場合、および／または、前記ロー電圧レベルの総期間が前記ハイ電圧レベルの総期間よりも長い場合には、前記差評価装置（１５）が、前記基準電圧（ＵＲ）を低減させるための制御信号（Ｓ３）を出力する、
   ことを特徴とする請求項４記載の受信装置。
6. 前記電流インターフェース（６，６ａ，６ｂ）は、複数のバス接続（５）を備えるバスシステム（６，６ａ，６ｂ）として構成されており、
   前記接続装置（８）は、前記バスシステム（６，６ａ，６ｂ）の少なくとも２つの送信機に接続するために設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の受信装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項記載の受信装置（３）と、前記差信号（Ｓ２）をデータ信号（Ｓ４）に変換するための符号化装置（１２）と、前記データ信号（Ｓ４）を処理するための別の装置（１４）とを有する制御装置。
8. 請求項１〜６のいずれか一項記載の受信装置（３）と、少なくとも１つの送信機（２）とを有する回路装置において、
   前記送信機（２）は、前記電流インターフェース（６，６ａ，６ｂ）を介して前記受信装置（３）と接続されており、前記電流インターフェース（６，６ａ，６ｂ）を介して電流信号（Ｓ０）を前記受信装置（３）に出力する、
   ことを特徴とする回路装置。
9. 前記少なくとも１つの送信機（２）はエネルギー源を備えておらず、伝送路符号化された信号を、前記受信装置（３）に出力する、
   ことを特徴とする請求項８記載の回路装置。
10. 前記回路装置は、少なくとも２つの送信機（２）を有し、
    前記電流インターフェース（６，６ａ，６ｂ）はバスシステムとして構成されており、
    該バスシステムは、前記受信装置（３）と前記少なくとも２つの送信機（２）とを接続している、
    ことを特徴とする請求項８または９記載の回路装置。
11. 前記少なくとも１つの送信機（２）はセンサ（２）であり、前記受信装置（３）は、中央制御装置（４）の一部である、
    ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項記載の回路装置。
12. 電流信号（Ｓ０）からデータ信号（Ｓ４）を検出する方法において、
    少なくとも１つの電流信号（Ｓ０）を、電圧信号として形成された受信信号（Ｓ１）に変換し、
    該受信信号（Ｓ１）を基準電圧（ＵＲ）と比較して差信号（Ｓ２）を出力し、
    該差信号（Ｓ２）からデータ信号（Ｓ４）を検出し、
    この際前記基準電圧（ＵＲ）は、前記差信号（Ｓ２）の評価によって形成される、
    ことを特徴とする方法。
13. 前記電流信号（Ｓ０）および前記受信信号（Ｓ１）は位相位置変調されており、
    測定期間（Δｔ）において前記差信号（Ｓ２）に含まれるハイビット（Ｈ）の数および前記ロービット（Ｌ）の数、および／または、測定期間（Δｔ）における前記差信号（Ｓ２）のハイ電圧レベルとロー電圧レベルの総期間を検出することによって、現在調整されている基準電圧（ＵＲ）が評価され、場合によっては変化される、
    ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. 前記差信号（Ｓ２）は、以下のようして閉ループ制御される、すなわち、
    測定期間（Δｔ）において前記差信号（Ｓ２）に含まれるハイビット（Ｈ）の数および前記ロービット（Ｌ）の数が同じになるように、または、測定期間（Δｔ）における前記差信号（Ｓ２）のハイ電圧レベルの総期間とロー電圧レベルの総期間が同じになるように基準電圧（ＵＲ）を調整することによって閉ループ制御される、
    ことを特徴とする請求項１２または１３記載の方法。

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