JP5193067B2 - 自動でアドレス取得するマルチセンサー回路 - Google Patents

Description

本発明は一般にリモートセンサー回路（remote sensor networks）に関する。より詳細には、共通通信ライン（common communication line）に接続された複数のセンサーを有するリモートセンサー回路に関する。

自動車は、さまざまな状況を検出するためのセンサーを備える。検出のために用いられるセンサーの、ある一つの状況は自動車の衝突である。センサーが自動車の衝突を示す状況を検出した場合、複数の安全装置が、自動車に乗車している人の被害を減少するよう動作状態となる。自動車が衝突する間、乗車している人の保護への重大な重要性のために、一般的に、多くのセンサーがしばしば用いられる。

センサーシステムの複雑さを減少する目的で、共通通信ライン上の幾つかのセンサーから信号を通信することを良く用いる。そのような回路の動作中、配列の複数のセンサーにおける一つのみが、共通通信ラインを介して、所定の時間にレシーバーへデータを送信することが可能である。２台以上のセンサーがレシーバーへ、それのデータを送信すると、双方のセンサーの出力は互いに干渉し合う可能性がある。そして、レシーバーは正しくない信号を受信することとなる。この問題への一つの解決策は、離散時間信号ウインドウ（discrete time signal window）内で特定の時間間隔の間、それらのデータを通信ライン（communication line）へ送信するよう、前もってプログラムされたセンサーを利用することである。共通通信ラインに接続された各センサーは、前もってプログラムされていなければならず、これによって、一つのセンサーのみが、時間信号ウインドウの一部である一定時間内にレシーバーと通信する。反対に、誤ってプログラムされたセンサーを利用すると、センサーが通信ラインにデータを送信しない時間間隔が存在する可能性がある。

製造中、同じ時間間隔の間に通信するよう前もってプログラムされた２台以上のセンサーを通信ライン上に不注意で置くことが有り得る。この状態が起きないようにするために、各センサーは、物理的にユニークとなるようにし、センサーがそのセンサーのデータを送信する間、時間間隔を表すよう個々のパーツ番号が与えられる。これらの要件は、製造コストをさらに増加させる。

物理的にユニークなセンサーを作り、個々のパーツ番号を割当てることを回避する一つの解決策は、コントローラーに接続されたシリアル通信ライン（serial communication line）を有するセンサーを提供することである。セットアップモードの間、コントローラーは、個々のアドレスをそれぞれのセンサーに割当てることができる。データを送信するよう特定のアドレスのセンサーに、コントローラーが通知する時、センサーは、そのセンサーのデータを通信ラインへ送信のみすることができる。しかし、これは、２方向の通信ラインと追加のハードウェアを必要とするという欠点を有し、さらにコストを増加させる。

したがって、費用効果の高い解決策のための必要性が存在する。その解決策は、複数のセンサーが同一製造物であることを可能にする。その複数のセンサーは、共通通信ラインに置かれ、通信ラインに対して、２台以上のセンサーによって同時に発生するデータ送信の問題を回避する。

本発明の概要
既知の技術の欠点及び制限を克服するために、自動車アプリケーションのためのセンサー回路を初期化するセンサー回路及び方法を開示する。センサー回路は、レシーバー及び複数のセンサー組立体を備える。レシーバーはアウトプットを有し、各センサー組立体は第１及び第２ピンを有する。

レシーバー及びセンサー組立体は、デイジーチェーン型の構成で接続される。特に、第１のセンサー組立体の第１ピンは、レシーバーのアウトプットに接続される。各センサー組立体の第２ピンは次のセンサー組立体の第１ピンに接続される。

動作中、センサー組立体は静止電流（quiescent current）を引き込む。その静止電流は、レシーバーのアウトプットから提供され、センサー組立体を介して流れる。第１のセンサー組立体は、電流をレシーバーのアウトプットから直接、引き込む。第２のセンサー組立体は、第１のセンサー組立体の第２ピンから電流を引き込む。各「下流の」センサー組立体が、「上流の」センサー組立体の第２ピンから電流を引き込むことによって、追加のセンサーも同様に接続される。第２のセンサー組立体によって引き込まれる静止電流量は、第１のセンサー組立体によって引き込まれる静止電流量より小さくすることができる。各センサー組立体は、第１ピンから第２ピンを通る電流量を測定することができる。その結果、各下流のセンサー組立体によって引き込まれる静止電流量が決定される。この測定によって、各センサー組立体は、センサー回路上のその組立体の位置を決定すること、そして、離散時間信号ウインドウを決定することが可能となる。離散時間信号ウインドウは、同期パルスによって始動させられたデータ送信のために確保された時間の一部である。同期パルスは、レシーバーによって提供される。

各センサー組立体は、センサー信号を出力するよう構成されたセンサーとロジックユニットを備える。ロジックユニットは、センサーに接続され、センサー信号を受信するよう、そして、離散時間信号ウインドウを決定し、さらに、離散時間信号ウインドウの間のセンサー信号に基づく電流変調信号を第１のセンサーピンへ出力するよう構成されている。

ロジックユニットはさらに、電流モニターを備える。その電流モニターは、初期設定段階の間、第１ピンから第２ピンを通る静止電流を測定するよう構成されている。ロジックユニットはさらに、出力制御ユニットを備える。その出力制御ユニットは、第１ピンから第２ピンを通る静止電流の大きさに基づいてセンサー信号を出力するために離散時間信号ウインドウを決定するよう、そして、離散時間信号ウインドウの間、第１ピンへセンサー信号を出力するよう構成されている。

方法については、電流は最初に、第１ピンから第２ピンを通る。電流が流れている間、第１ピンから第２ピンを通る電流量を測定する。この電流測定を用いることで、第１ピンへセンサー信号を出力するよう特定の時間間隔を決定することができる。この方法は、センサー組立体に同期パルスを提供するステップ、そして、同期パルスによって始動させられる前もって決定された離散時間信号ウインドウの間に第１ピンへセンサー信号を出力するステップをさらに含むことができる。

これら及びその他の効果、特徴、そして本発明の実施例は、以下の図面、詳細な説明、請求項により明らかになる。

図１では、センサー組立体１０を示す。センサー組立体１０は、センサー１２及びロジックユニット１４を備える。ロジックユニット１４は、第１ピン１６、第２ピン１８、リターンピン（return pin）１９に接続される。さらに、センサー１２はロジックユニット１４及び第１ピン１６に接続される。

ロジックユニット１４は、第１ピン１６及び第２ピン１８の間に接続された電流モニター２４を備える。電流モニター２４は、電流検出レジスタ（current sense resistor）や、既知又は今後開発されるであろう任意の電流監視装置とすることができる。出力制御装置２６は、電流モニター２４、第１ピン１６、リターンピン１９、そして、センサー１２のアウトプット２２に接続される。動作中において、センサー１２は、アウトプット２２を介して、出力制御ユニット２６へセンサー信号を出力する。センサー信号は、加速度（acceleration）、ひずみ（deformation）、圧力（pressure）、磁気拘束性（magnetorestrictive）、音響（acoustic）などに制限されないがそれらを含むさまざまな異なる変化を意味するデータとすることができる。
以下で十分に説明されるように、動作中において、電流モニター２４は、第１ピン１６から第２ピン１８を通る電流量に基づいて、出力制御装置２６へ電流値を出力することができる。第１ピンから第２ピンを通る電流量は、図３に示すような全ての「下流の」センサー組立体の引き込み電流の合計（total current draw）を表す。従って、出力制御装置２６は、データ送信のための離散時間信号ウインドウを電流値に基づいて決定することができ、そして、同期パルスによって始動させられた離散時間信号ウインドウの間に、センサー信号に基づく電流変調信号を第１ピン１６へ出力することができる。好ましくは、電流変調信号には、マンチェスターエンコーディングを利用する。離散時間信号ウインドウは、センサー組立体１０の電源をいれた後、特定の時間間隔の間に決定され得る。

センサー組立体１０によって引き込まれた静止電流が、とても小さくなる可能性があるという事例が発生し得る。そのため、電流モニター２４によって、電流を測定することができないこととなる。この状況を回避するために、下流のセンサーの出力制御装置２６は、リターンピン１９に対して、より大きな電流量を導くことにより、下流のセンサー組立体によって引き込まれる電流量を増加させるよう構成することができる。

図２では、本発明の他の実施例を示す。同一の参照数字は、同一の構成要素を参照するのに用いる。システム１０は、第１ピン１６、リターンピン１９、出力制御装置２６に接続された電流スイッチ（current switch）２７を備える。出力制御装置２６は、電流スイッチ２７に指示を与えることができ、より大きな電流量をリターンピン１９へ導く。そうすることによって、センサー組立体１０によって導かれた電流を増加させることができ、その結果、静止電流が小さくなり過ぎる問題を回避する。

図３では、デイジーチェーン型のセンサー回路３０を示す。デイジーチェーン型のセンサー回路３０は、レシーバー３２、第１のセンサー組立体１０ａ、第２のセンサー組立体１０ｂ、そして、第３のセンサー組立体１０ｃを備える。第１のセンサー組立体１０ａ、第２のセンサー組立体１０ｂ、そして、第３のセンサー組立体１０ｃは、図１に示したセンサー組立体１０全く同一である。従って、第１、第２、及び、第３のセンサー組立体１０ａ、１０ｂ、１０ｃはそれぞれ、第１ピン１６ａ、１６ｂ、１６ｃそして、第２ピン１８ａ、１８ｂ、１８ｃを有する。センサー組立体１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれリターンピン１９ａ、１９ｂ、１９ｃを介して、パワーリターン（power return）２０に接続される。

例示の目的のために、３つのセンサーしか示していない。複数の離散時間信号ウインドウを網羅する適切な時間間隔を有するのであれば、いくらでもセンサー組立体１０を用いることができる。

レシーバー３２は、パワーリターン２０及び電源（図示せず）に接続される。レシーバー３２及びセンサー組立体１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、デイジーチェーン型構成で接続される。レシーバー３２は、第１のセンサー組立体１０ａの第１ピン１６ａに接続される。第１のセンサー組立体１０ａの第２ピン１８ａに接続されているのは、第２のセンサー組立体１０ｂの第１ピン１６ｂである。最後に、第２のセンサー組立体１０ｂの第２ピン１８ｂは、第３のセンサー組立体１０ｃの第１ピン１６ｃに接続される。そして、第３のセンサー組立体１０ｃの第２ピン１８ｃは何にも接続されない。これにより、デイジーチェーン型回路が完成する。

動作中の場合、レシーバー３２は、第１のセンサー組立体１０ａの第１ピン１６ａへ第１の電流を提供する。第１の電流は矢印３Ｘとして示される。これを始まりとして、第１の電流の一部をパワーリターン２０へ流すことができ、さらに、第１の電流のその他の部分は、電流モニターを介して第１のセンサー組立体１０ａの第２ピン１８ａに流れる。その電流モニターは電流モニター２４として図１内に示されている。

同様に、第１のセンサー組立体１０ａの第２ピン１８ａから通ってくる第２の電流は、第２のセンサー組立体１０ｂの第１ピン１６ｂに送られる。その第２の電流は矢印２Ｘとして示される。これを始まりとして、第２の電流の一部はパワーリターン２０へ流すことができ、さらに、第２の電流のその他の部分は、電流モニターを介して第２のセンサー組立体１０ｂの第２ピン１８ｂに流れる。その電流モニターは電流モニター２４として図１内に示されている。

最後に、第２のセンサー組立体１０ｂの第２ピン１８ｂから通ってくる第３の電流は、第３のセンサー組立体１０ｃの第１ピン１６ｃに送られる。その第３の電流は矢印Ｘとして示される。これを始まりとして、第３の電流はパワーリターン２０へ流すことができる。第３のセンサー組立体１０ｃの第２ピン１８ｃは接続されていない。したがって、電流モニターには電流が流れない。その電流モニターは電流モニター２４として図１内に示されている。

上記で部分的に説明したように、第１、第２、第３のセンサー組立体１０ａ、１０ｂ、１０ｃの電流モニターは、第１ピン１６ａ、１６ｂ、１６ｃから第２ピン１８ａ、１８ｂ、１８ｃに流れる電流量に基づいて、それらセンサー組立体に関連する出力制御装置へ、それらセンサー組立体の電流値を出力することができる。

第１、第２、第３のセンサー組立体１０ａ、１０ｂ、１０ｃの出力制御装置は、異なる電流値を受信することができ、異なる電流値に基づいて、各センサーのセンサー信号を第１ピン１６ａ、１６ｂ、１６ｃへ送信するよう離散時間信号ウインドウを決定することができる。電流値は、「下流の」センサー組立体の引き込み電流（current draw）を表す。「下流の」センサー組立体の引き込み電流を決定することによって、センサー組立体の位置及び正確な離散時間信号ウインドウを決定することができる。これら離散時間信号ウインドウを、レシーバー３４が提供する同期パルスによって始動する。離散時間信号ウインドウは、互いに異なる。従って、２以上の出力を抑制することは、各センサーの出力信号を第１ピン１６ａ、１６ｂ、１６ｃへ出力することによって、装置を制御する。

図３及び４を参照すると、データを出力するセンサー組立体１０ａ、１０ｂ、１０ｃの実例を示す。レシーバー３２は、センサー組立体１０ａ、１０ｂ、１０ｃに同期パルス５０を提供することができる。センサー組立体１０ａ、１０ｂ、１０ｃをデイジーチェーン型の構成で接続することから、同期パルス５０は、センサー組立体１０ａ、１０ｂ、１０ｃそれぞれの出力制御装置へ伝播させることができる。一度、出力制御装置が同期パルス５０を受信すると、出力制御装置は、センサー信号を出力するタイミングを決定するトリガーとして、同期パルス５２を用いることができる。

例えば、第１のセンサー組立体１０ａは、センサーの出力（ブロック５２として表す）に基づいて、第１ピン１６ａへ第１の離散時間信号ウインドウ５４の間、電流変調信号を出力のみすることができる。第１の離散時間信号ウインドウ５４は、初期設定段階の間、電流モニターによって提供された電流値に基づいて、前もって決定される。同様に、第２及び第３の組立体１０ｂ、１０ｃは、それぞれ、センサーの出力信号（ブロック５６、６０として表す）に基づいて、第１ピン１６ｂ、１６ｃへ第２、第３の離散時間信号ウインドウ５８、６２の間、電流変調信号を出力のみすることができる。一度、第３の離散時間信号ウインドウを通過すると、プロセスは再び開始することができる。

本発明の様々な実施形態の上記説明は、例示及び説明の目的のために提供する。本発明を開示された正確な実施形態に説明し尽くすものでも、限定するものでもない。多くの変形や変更は、上記示唆を考慮することで可能である。開示した実施例は、本発明及びそれの実用化の原理を最も良く説明するために、選択され及び説明された。意図された特定の用途に適合するように種々の修正をもって、本発明及び種々の実施の形態を当業者が最も良く利用できるようにしている。そのような、変形及び変更は、請求項によって決定される本発明の範囲に含まれる。そして、その請求項は、公平、公正、法律的に認められる範囲に従って解釈される。

本発明の一つの実施例に従ったセンサー組立体における構成要素のブロック図である。 本発明の他の実施例に従ったセンサー組立体における構成要素のブロック図である。 本発明の一つの実施例に従ったセンサー回路のブロック図である。 同期パルスに関連するセンサー組立体の出力を示すタイミングチャートである。

Claims (12)

1. 自動車のためのセンサー組立体（１０）であって、
   第１ピン（１６）及び第２ピン（１８）と、
   センサー信号を出力するよう構成されたセンサー（１２）とを備え、
   複数のセンサー組立体を含むデイジーチェーン型センサー回路（３０）であって、少なくとも一つのセンサー組立体の第２ピンが他のセンサー組立体の第１ピンに接続されることによってデイジーチェーン型センサー回路が構成され、
   電流モニター（２４）は、電流値を出力制御装置（２６）に出力するよう構成されており、前記電流値は、前記複数のセンサー組立体のそれぞれの前記第１ピン（１６）から該センサー組立体の前記第２ピン（１８）を通る電流量であって、全ての下流のセンサー組立体の引き込み電流の合計を表す電流量に基づいており、
   前記出力制御装置（２６）は、前記電流値に基づいてデータ送信のために時間信号のウインドウ（５４、５８、６２）を決定し、同期パルス（５０）によって参照される前記時間信号のウインドウ（５４、５８、６２）の間に、前記センサー信号に基づいて電流変調信号を前記センサー組立体とは異なる他のセンサー組立体の第１ピン（１６）に出力するように構成されることを特徴とする、センサー組立体。
2. 前記電流モニター（２４）は電流検出レジスタであることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
3. 前記出力制御装置（２６）は、前記センサー組立体（１０）によって引き込まれた前記電流量を調整するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
4. 前記出力制御装置（２６）、前記第１ピン（１６）、及びリターンピン（１９）に接続され、前記センサー組立体（１０）によって引き込まれた前記電流量を調整するよう構成された電流スイッチ（２７）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
5. 前記センサー（１２）は加速度計であることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
6. 前記センサー（１２）はひずみセンサーであることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
7. 前記センサー（１２）は圧力センサーであることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
8. 前記センサー（１２）は磁気拘束性センサーであることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
9. 前記センサー（１２）は音響センサーであることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
10. 離散時間信号のウインドウ（５４、５８、６２）は、前記センサー組立体（１０）の電源をいれた後、特定の時間間隔の間に決定されることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
11. 第１ピン（１６）及び第２ピン（１８）を有する自動車用のセンサー組立体（１０）を初期化するための方法であって、複数のセンサー組立体を含むデイジーチェーン型センサー回路（３０）であって、少なくとも一つのセンサー組立体の第２ピンが他のセンサー組立体の第１ピンに接続されることによってデイジーチェーン型センサー回路が構成されており、該方法は、
    第１のセンサー組立体において、前記第１ピン（１６）から前記第２ピン（１８）を通る電流を提供するステップと、
    前記第１のセンサー組立体において、前記第１ピンから（１６）前記第２ピン（１８）を通る電流量であって、全ての下流のセンサー組立体の引き込み電流の合計を表す電流量を測定するステップと、
    前記第１のセンサー組立体（１０）に同期パルス（５０）を提供するステップと、
    前記同期パルス（５０）によって参照される離散時間信号のウインドウ（５４、５８、６２）を決定し、前記第１ピン（１６）から前記第２ピン（１８）を通る前記電流量に基づいて、センサー信号を第２のセンサー組立体の第１ピン（１６）に出力するステップと、
    前記同期パルス（５０）によって始動させられる前記離散時間信号のウインドウ（５４、５８、６２）の間に、前記センサー信号を前記第２のセンサー組立体の前記第１ピン（１６）に出力するステップと、
    を含む方法。
12. 前記離散時間信号のウインドウ（５４、５８、６２）は、前記センサー組立体（１０）の起動の後、特定の時間間隔の間に決定されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

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