WO2012000718A1

WO2012000718A1 - Verfahren und anordnung zur übertragung von sensorsignalen

Info

Publication number: WO2012000718A1
Application number: PCT/EP2011/058349
Authority: WO
Inventors: Jens Heim
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2013-01-02
Also published as: US20130101065A1; DE102010025872A1; US9008217B2

Abstract

Ein Verfahren zur Übertragung von Sensorsignalen enthält die Schritte: ein erster Sensor (4), insbesondere ein Drehzahlsensor, ein Wechselsignal liefert, das als Folge von Sensorpulsen (50) und Pulspausen (52) vorgegebener Dauer vorliegt, wobei in den Pulspausen (52) als eine Bit-Folge Zusatzdaten (54) übertragen werden und wobei die Bit-Folge mindestens ein freies Bit (56) enthält, eine binäre Informationssequenz (60) mit Daten von mindestens einem weiteren Sensor (12, 14, 22, 30, 38a, 38b, 38c) erzeugt wird, die eine Übertragungslänge von mehreren Bits hat, und die Daten des ersten Sensors (4) und des mindestens einen weiteren Sensors (12, 14, 22, 30, 38a, 38b, 38c) durch eine gemeinsame Datenleitung (18) übertragen werden, indem eine Verarbeitungseinheit (20) die Informationssequenz (60) auf mehrere zeitlich aufeinander folgende Bit-Folgen verteilt und das mindestens eine freie Bit (56) der Zusatzdaten (54) mit mindestens einem Bit der Informationssequenz (60) belegt. Somit wird die Informationssequenz (60) sicher übertragen, auch wenn sie mehrere Bits enthält als in den Zusatzdaten (54) freie Bits zur Verfügung stehen.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Verfahren und Anordnung zur Übertragung von Sensorsignalen Beschreibung

Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Übertragung von Sensorsignalen.

Hintergrund der Erfindung

Für die Drehzahlerkennung in Kraftfahrzeugen werden aktive Sensoren eingesetzt, die das Signal eines rotierenden magnetischen Encoders mit einem Sensorelement aufnehmen. Die durch den Encoder hervorgerufenen magnetischen Oszillationen des Magnetfeldes werden von dem Sensorelement erfasst, ver- stärkt und durch eine Verarbeitungseinheit in zwei Strompegeln umgesetzt. Die Frequenz des auf diese Weise erzeugten Signals ist proportional zur Drehzahl des Encoders.

Der heutzutage in den PKW-Bereich eingesetzte aktive Drehzahlsensor verfügt über ein freies Datenbit im Sensorprotokoll, welches zur Übertragung von weiteren Messdaten benutzt werden kann. Aus der DE 196 50 935 A1 ist es z.B. bekannt, die Daten eines Drehzahlsensors sowie Zusatzdaten weiterer Sensoren, wie z.B. Daten über den Bremsbelegverschleiß, über den Luftspalt zwischen dem Encoder und dem Sensorelement, über die Temperatur am Rad, über den Einfederweg der Schwingungsdämpfer, etc. über eine gemeinsame Signalleitung zu übertragen. Die Daten des Drehzahlsensors liegen in Form eines Wechselsignals vor. Aus dem Wechselsignal wird eine Folge von Sensorpulsen vorgegebener Dauer gewonnen, wobei die Drehzahlinformationen in den Pulspausen enthalten sind. In den Pulspausen werden zudem auch die Zusatzdaten übertragen. Eine Trennung der Drehzahlsensordaten und der Zusatzdaten ist durch unterschiedliche Signalniveaus oder Stromampiituden sichergestellt. Soll für ein Bit der Zusatzdaten der logische Zustand 1 übertragen werden, so wird während der für dieses Bit reservierten Zeitspanne ein Stromimpuls auf einem Stromniveau erzeugt, das zwischen einem Grundlevel (entspricht dem logischen Zustand 0) und dem Stromlevel der Sensorpulse des Drehzahlsensors liegt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere Übertragung der Sensorsignale mehrerer Sensoren über die Datenleitung eines dieser Sensoren zu ermöglichen, auch wenn im Sensorprotokoll weniger freie Bits zur Verfügung stehen als für eine Informationssequenz der weiteren Sensoren benötigt sind.

Lösung der Aufgabe

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Übertragung von Sensordaten, bei dem:

- ein erster Sensor, insbesondere ein Drehzahlsensor, ein Wechselsignal liefert, das als Folge von Sensorpulsen und Pulspausen vorgegebener Dauer vorliegt, wobei in den Pulspausen als eine Bit-Folge Zusatzdaten übertagen werden und wobei die Bit-Folge mindestens ein freies Bit enthält,

- eine binäre Informationssequenz mit Daten von mindestens einem weiteren Sensor erzeugt wird, die eine Übertragungslänge von mehreren Bits hat, und

- die Daten des ersten Sensors und des mindestens einen weiteren Sensors durch eine gemeinsame Datenleitung übertragen werden, indem eine Verarbeitungseinheit die Informationssequenz auf mehrere zeitlich aufeinander folgende Bit-Folgen verteilt und das mindestens eine freie Bit der Zusatzdaten mit mindestens einem Bit der Informationssequenz belegt. Der erste Sensor ist insbesondere ein Drehzahlsensor, der ein Wechselsignal liefert. Bei jedem Flankenwechsel des Encoders wird ein Sensorpuls erzeugt. In den Pulspausen werden Zusatzdaten als Bit-Folge übertragen. Die meisten Bits der Bit-Folge sind z.B. mit Daten des Drehzahlsensors selbst belegt. Insbesondere ist nur ein einziges Bit frei, welches zur Übertragung von Messdaten von mindestens einem weiteren Sensor verwendet wird. Die Messdaten stellen dabei eine Informationssequenz mit einer Übertragungslänge von mehreren Bits dar. Die Informationssequenz enthält z.B. die binären Messdaten eines einzigen Sensors, der mehr als zwei Zustände aufweist, so dass für seine Messdaten eine Übertragungslänge von mehreren Bits erforderlich ist. Die Informati- onssequenz umfasst alternativ die Messdaten von mehreren Sensoren, unabhängig davon, ob die Sensoren nur zwei Zustände (niedrig und hoch) kennen oder Messwerte in einer hohen Bit-Auflösung liefern. In allen Fällen setzt sich die Informationssequenz aus mehreren Bits zusammen als in den Bit-Folgen zwischen zwei Sensorpulsen frei sind.

Als weitere Sensoren lassen sich zusätzlich zu einem Drehzahlsensor z.B. Sensoren zur Erfassung des Bremsbelagverschleißes, des Reifendrucks, der Bremserwärmung, etc. einsetzen. Bevorzugt handelt es sich bei den weiteren Sensoren um Sensoren, die nicht unmittelbar im Bereich des ersten Sensors bzw. der Verarbeitungseinheit angeordnet sind, so dass sie über weitere Datenleitungen mit geeigneter Länge mittelbar oder unmittelbar mit der Verarbeitungseinheit verbunden sind.

Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass eine sichere und störungsfreie Übertragung von binären Informationssequenzen mit einer Übertragungslänge, welche die Anzahl der freien, zur Verfügung stehenden Bits überragt, gewährleistet ist, indem die Informationssequenz in mehrere binäre Informationselemente aufgeteilt wird, die z.B. aus einzelnen Bits bestehen oder Gruppierungen von zwei oder wenigen Bits darstellen, wobei die Informationselemente auf mehrere zeitlich aufeinander folgende Bit-Folgen verteilt werden. Wenn z.B. in einer Bit-Folge zwischen zwei Sensorpulsen nur ein einziges Bit für die Messdaten der weiteren Sensoren vorgesehen ist, besteht jedes der Informations- elemente aus einem einzigen Bit der Informationssequenz. Die Informationselemente bzw. die einzelnen Bits der Informationssequenz werden dann nacheinander übertragen, indem das freie Bit jeder weiteren Bit-Folge mit dem jeweils weiteren Bit der Informationssequenz belegt wird. Durch die Zerlegung der Informationssequenz in mehrere kleine Informationselemente, die einzeln übertragen werden, kann die Länge der Bit-Folgen in den Pulspausen kurz gehalten werden. Die Messdaten der weiteren Sensoren werden somit sicher übertragen, auch wenn das Zeitfenster zwischen zwei Sensorpulsen relativ klein ist und mit jedem Takt des ersten Sensors nur kleine Datenmengen übertragen werden können.

Damit der Anfang der Informationssequenz von der Auswerteeinheit zweifelsfrei identifizierbar ist, wird gemäß einer bevorzugten Variante vor der Informationssequenz durch das mindestens eine freie Bit ein Startabschnitt übertragen, der ebenfalls auf mehrere Bit-Folgen verteilt ist. Insbesondere entspricht die Über- tragungslänge des Startabschnitts der Übertagungslänge der Informationssequenz. Wenn die Übertragungslänge der Informationssequenz n Bits aufweist, setzt sich der Startabschnitt ebenfalls aus n Bits zusammen. Im einfachsten Fall sind alle n Bits des Startabschnitts nur mit 0 oder nur mit 1 belegt. Ein Ende der Informationssequenz wird von der Auswerteeinheit eindeutig erkannt, indem nach einer weiteren bevorzugten Variante nach der Informationssequenz durch das mindestens eine freie Bit ein Endabschnitt übertragen wird. Der Endabschnitt besteht bevorzugt aus einem freien Bit, welches invertiert zum letzten Bit des Startabschnitts ist. Sollte es vorkommen, dass der Inhalt der n-Bits der Informationssequenz dem Inhalt der n-Bits des Startabschnitts entspricht, kann die Auswerteeinheit dank dem Bit des Endabschnitts eindeutig zwischen dem Startabschnitt und der Informationssequenz unterscheiden. Wenn die Übertragungslänge des Startabschnitts der der Informationssequenz kleiner als die der Informationssequenz wäre, könnte es vorkommen, dass die Informationssequenz die gleiche Zusammensetzung wie der Startabschnitt enthält, und somit von einer Auswerteeinheit nicht als Informationssequenz, son- dem fälschlicherweise als ein Startabschnitt identifiziert wird. Diese Situation wird vermieden, indem der Startabschnitt zusammen mit dem Endabschnitt um mindestens 1 Bit länger ist als die darauf folgende Informationssequenz. Um nicht zu viele Bit-Folgen zwischen den Sensorpulsen mit den Bits des Start- und Endabschnitts zu belegen, enthält der Startabschnitt bevorzugt die gleiche Anzahl an Bits wie die Informationssequenz und der Endabschnitt genau 1 Bit.

Vorzugsweise sind mindestens zwei weitere Sensoren vorgesehen und die Signale der weiteren Sensoren werden über einen einzigen Eingang an die Verarbeitungseinheit übermittelt. Die Verarbeitungseinheit ist eine elektrische Schal- tung, die in der Nähe der Sensoren angeordnet ist, um z.B. eine Signalaufbereitung, eine Digitalisierung, eine Filterung und/oder eine Verstärkung der Signale aller Sensoren durchführt. Die Verarbeitungseinheit ist dabei bevorzugt die anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), die dem ersten Sensor zugeordnet ist und welche die Daten sowohl des ersten als auch der weiteren Sensoren über die Datenleitung des ersten Sensors an die entfernte Auswerteeinheit übermittelt. Im Hinblick auf einen möglichst vereinfachten Aufbau der Verarbeitungseinheit kommuniziert diese mit den mindestens zwei weiteren Sensoren über einen einzigen Eingang. Dies wird erreicht, indem vorteilhafterweise zwischen den weiteren Sensoren und der Verarbeitungseinheit ein Seria- lisierungsmodul vorgesehen ist, das aus den Signalen der mindestens zwei weiteren Sensoren die Informationssequenz generiert und diese über eine Zwischenleitung an die Verarbeitungseinheit übermittelt. Das Serialisierungsmodul ist hierbei ebenfalls als eine elektrische Schaltung ausgebildet, deren Hauptfunktion es ist, aus den Signalen mehrerer Sensoren die Informationssequenz zu erzeugen und diese aufbereitete Informationssequenz an die Verarbeitungseinheit zu liefern. Die Funktion des Serialisierungsmoduls ist alternativ erweitert, indem das Serialisierungsmodul außerdem einige der Funktionen der Verarbeitungseinheit übernimmt oder parallel zur Verarbeitungseinheit doppelt ausführt.

Die Messdaten des ersten Sensors, dem die Verarbeitungseinheit zugeordnet ist, werden über eine erste Datenleitung übertragen. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Sensorsignal des ersten Sensors über die erste Datenleitung an die Verarbeitungseinheit übermittelt. Die Messwerte der weiteren Sensoren werden entweder über Kabelleitungen oder telemetrisch an das Seri- alisierungsmodul übertragen. Die Aufbereitung der Daten des ersten Sensors erfolgt hierbei getrennt von der Aufbereitung der Daten der weiteren Sensoren, die im Serialisierungsmodul stattfindet. Nach einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung wird das Sensorsignal des ersten Sensors über die erste Datenleitung an das Serialisierungsmodul übermittelt. Das Serialisierungsmodul wird hierbei dafür eingesetzt, sowohl die Daten des ersten Sensors als auch die der weiteren Sensoren zu digitalisieren, aufzubereiten und zu serialisieren.

Zweckdienlicherweise ist hierbei die Verarbeitungseinheit, die dem ersten Sensor zugeordnet ist, in einem Sensorgehäuse des ersten Sensors untergebracht. Der erste Sensor und die Verarbeitungseinheit bilden dabei eine Einheit, so dass die Messdaten der weiteren Sensoren an den ersten Sensor übermittelt werden, damit sie an die Auswerteeinheit über die Datenleitung des ersten Sensors weitergeleitet werden.

Die weiteren Sensoren sind insbesondere passive Sensoren ohne einen eige- nen elektrischen Versorgungsanschluss. Für den Betrieb der weiteren Sensoren wird insbesondere der Strom über die Datenleitungen zwischen ihnen und dem Serialisierungsmodul verwendet.

Vorzugsweise wird das Serialisierungsmodul über die Zwischenleitung mit e- lektrischer Energie aus der Verarbeitungseinheit versorgt. Die Zwischenleitung ist die Datenleitung, über welche die im Serialisierungsmodul generierte Informationssequenz an die Verarbeitungseinheit übermittelt wird. Die Zwischenleitung ist hierbei derart ausgebildet, dass nicht nur Daten vom Serialisierungs- modul an die Verarbeitungseinheit übermittelt werden, sondern auch elektrische Energie aus der Verarbeitungseinheit in das Serialisierungsmodul eingespeist wird. In diesem Fall kann die Verarbeitungseinheit eine eigene Stromquelle aufweisen oder alternativ oder ergänzend wird die Verarbeitungseinheit über die gemeinsame Datenleitung mit Strom versorgt.

Wenn die gemeinsame Datenleitung auch zur Stromversorgung eingesetzt wird, wird das Serialisierungsmodul gemäß einer alternativen bevorzugten Weiterbildung über eine von der gemeinsamen Datenleitung abgezweigten Strom- leitung mit elektrischer Energie versorgt. Es entsteht somit ein paralleler Strompfad, der die Verarbeitungseinheit umgeht und bei dem Energie von der gemeinsamen Datenleitung direkt in das Serialisierungsmodul eingespeist wird. Diese Weiterbildung ist dann von Vorteil, wenn die weiteren Sensoren sehr Undefiniert Strom verbrauchen.

Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung zur Übertragung von Sensorsignalen nach einer der vorhergehenden Ausführungen des Verfahrens, umfassend einen ersten Sensor, insbesondere ein Drehzahlsensor, mindestens einen weiteren Sensor sowie eine Verarbeitungsein- heit.

Die in Bezug auf das Verfahren aufgeführten Vorteilen und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf die Anordnung übertragen. Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen hierbei schematisch und stark vereinfacht: Fig. 1 eine Anordnung von mehreren Sensoren in einem Kraftfahrzeug,

Fig. 2- 8 verschiedene Ausführungsbeispiele einer Anordnung zur Erfassung und Übertragung von Sensorsignalen, und

Fig. 9 den zeitlichen Verlauf eines Sensorprotokolls. Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

In Fig. 1 ist eine Sensoranordnung 2 gezeigt, die drei Sensoren umfasst. Ein erster Sensor ist ein Drehzahlsensor 4, der ein Impulsrad oder Encoder 6 sowie ein Sensorelement 8 aufweist. Der Encoder 6 ist an einem nicht näher gezeig- ten rotierenden Bauteil, wie z.B. an einer Radachse in einem Kraftfahrzeug angeordnet und rotiert mit dieser. In der Nähe des Encoders 6 ist an einem ebenfalls nicht näher gezeigten stationären Bauteil das Sensorelement 8 angeordnet. Der Encoder 6 weist um seinen Umfang mehrere Bereiche 10a, 10b auf, die mit Nord- und Südpol aufmagnetisiert sind. Bei der Rotation des Enco- ders wird der Wechsel der verschiedenen magnetisierten Bereiche 10a, 10b von dem Sensorelement 8 erfasst. Das Sensorelement 8 ist hierbei insbesondere ein Hall-Sensor oder ein magnetoresistiver Sensor, der ein der magnetischen Flussdichte proportionales Ausgangssignal liefert. In der Nähe des Drehzahlsensors 4 sind weitere Sensoren 12, 14 angeordnet, die über Datenleitungen 16a, 16b an den Drehzahlsensor 4 angeschlossen sind, um die Sensordaten aller drei Sensoren gemeinsam über eine Datenleitung 18 des Drehzahlsensors 4 an eine hier nicht näher gezeigte Auswerteeinheit zu übertragen.

Der Sensor 12 ist z.B. ein Abstandssensor, der als ein Hall- oder MR-Element ausgestaltet ist. Idealerweise ist der Abstandssensor 12 derart positioniert, dass er sich zum Zeitpunkt eines Flankenwechsels des Drehzahlsensors 4 gerade mittig über einem Magnetpol des Encoders 6 befindet.

Der dritte Sensor 14 misst die Temperatur im Bereich des Encoders 6, um unzulässige Temperaturen anzuzeigen und gegebenenfalls das Ausgangssignal des Abstandssensors 12 von Temperatureinflüssen zu befreien. Der Temperatursensor 14 kann ebenfalls ein Hall- oder MR-Element sein.

In Fig. 2 sind verschiedene Arten zur Kommunikation zwischen den Sensoren 4, 22, 30, 34 einer weiteren Sensoranordnung 2 dargestellt, wenn ihre Sensorsignale über die gemeinsame Datenleitung 18 übertragen werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein erster Sensor, in diesem Fall der Drehzahlsensor 4, eine Verarbeitungseinheit 20 auf, die durch eine elektrische Schaltung gebildet ist, welche die Sensorsignale aufbereitet und digitalisiert. Ein zweiter Sen- sor 22 kommuniziert mit dem ersten Sensor 4 kabellos mittels einer Telemetrie- Einheit 24. Entsprechend weist der erste Sensor 4 eine Telemetrie-Gegenstelle 26 auf. Eine telemetrische Kopplung zwischen dem zweiten Sensor 22 und dem ersten Sensor 4 ist durch gestrichelte Linien 28 angedeutet. Der Drehzahlsensor 4, die Verarbeitungseinheit 20 und die Telemetrie-Gegenstelle 26 bilden dabei eine Einheit und sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Über die Telemetrie-Einheit 24 werden in diesem Ausführungsbeispiel außerdem Messdaten eines weiteren Sensors 30 an die Verarbeitungseinheit 20 gesendet. Alternativ zu einer telemetrischen Verbindung können die Sensordaten über ein Kabel an die Verarbeitungseinheit 20 übermittelt werden, wie dies in Fig. 2 bei dem Sensor 34 der Fall ist.

Die weiteren Sensoren 22, 30, 34, die datentechnisch an den ersten Sensor, hier den Drehzahlsensor 4 angeschlossen sind, sind z.B. Sensoren zur Messung von Temperatur, Abstand, Körperschall, Dehnung, Kraft, Leckagen, Öl- /Fettgüte, Reifendruck, Bremsbelagverschleiß oder Bremskraft.

In den Figuren 3 bis 8 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer Anordnung zur Erfassung und Übertragung von Sensorsignalen gezeigt. Alle diese Ausführungsvarianten haben etwas Gemeinsames, nämlich, dass zwischen den Sensoren 38a, 38b und der Verarbeitungseinheit 20 ein Serialisierungs- modul 36 vorgesehen ist, das die Sensorsignale zumindest der weiteren Sensoren 38a, 38b noch vor der Verarbeitungseinheit 20 digitalisiert, aufarbeitet und in Form einer binären Informationssequenz zusammenfasst. Dank dem Serialisierungsmodul 36 ist es möglich, die Sensorsignale von zwei oder mehreren weiteren Sensoren 38a, 38b über einen einzigen Eingang 40 an die Verarbeitungseinheit 20 zu übermitteln. Hierfür ist eine Zwischendatenleitung 41 vorgesehen, über welche zudem das Serialisierungsmodul mit elektrischer E- nergie aus der Verarbeitungseinheit 20 versorgt wird. In der Verarbeitungseinheit 20 kann eine Energiequelle integriert sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen wird die Verarbeitungseinheit 20 jedoch über die gemeinsame Datenleitung 18 mit Energie versorgt. Das Sensorsignal des Drehzahlsensors 4 wird gemäß Fig. 3 über eine erste Datenleitung 42 direkt an die Verarbeitungseinheit 20 übermittelt. Die Messdaten der weiteren Sensoren 38a, 38b werden jedoch alle über weitere Datenleitungen 44 zuerst an das Serialisierungsmodul 36 übermittelt. Die mit Hilfe der Sensoren 4, 38a, 38b ermittelten Messdaten können alternativ auch telemet- risch an die Verarbeitungseinheit 20 bzw. an das Serialisierungsmodul 36 übertragen werden.

Die Sensoranordnung 2 gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 3 lediglich dadurch, dass zur Energieversorgung des Serialisierungsmoduls 36 und somit der weiteren Sensoren 38a, 38b von der gemeinsamen Datenleitung 18 eine Stromleitung 46 abgezweigt wird, welche parallel zur Zwischenleitung 41 verläuft.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 werden nicht nur die Sensorsignale der weiteren Sensoren 38a, 38b, sondern auch die Messdaten des Drehzahlsensors 4 an das Serialisierungsmodul 36 übermittelt, von wo aus sie in seriali- sierter Form an die Verarbeitungseinheit 20 weitergeleitet werden. Die Stromversorgung des Serialisierungsmoduls 36 erfolgt hier über die Stromleitung 46. In Fig. 6 sind der Drehzahlsensor 4 und die Verarbeitungseinheit 20 als ein Bauteil ausgebildet und in einem Sensorgehäuse 48 untergebracht. Die Energieversorgung des Serialisierungsmoduls 36 erfolgt über die Zwischenleitung 41. Die Sensoranordnung 2 gemäß Fig. 7 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 6 lediglich dadurch, dass zur Energieversorgung des Serialisierungsmoduls 36 die Stromleitung von der gemeinsamen Datenleitung 18 46 abgezweigt ist.

Aus Fig. 8 ist eine Konstellation der Sensoranordnung 2 ersichtlich, bei der die gemeinsame Datenleitung 18, die zudem zur Energieversorgung dient, an das Serialisierungsmodul 36 angeschlossen ist. Der Drehzahlsensor 4 und die dazugehörige Verarbeitungseinheit 20 bilden auch hier eine Einheit, die über die Zwischenleitung 41 die Messdaten des Drehzahlsensors 4 an das Serialisie- rugsmodul 36 übermittelt und zugleich mit Strom versorgt wird.

Das Prinzip der Datenübertragung über die gemeinsame Leitung 18 ist in Fig. 9 graphisch dargestellt. Beim Wechsel der Nord- und Südbereiche des Enco- ders 6 generiert das Sensorelement 8 ein Wechselsignal, das als Folge von Sensorpulsen 50 und Pulspausen 52 vorgegebener Dauer vorliegt. Die Dauer eines Takts zwischen zwei Sensorpulsen 50 hängt dabei von der Rotationsgeschwindigkeit des Encoders 6 ab. In den Pulspausen 52 werden in Form von Bit-Folgen Zusatzdaten 54 übertragen. Das momentane Stromniveau auf der Datenübertragungsleitung wird zur Identifizierung der übertragenen Drehzahl- und Zustandsdaten und zur Trennung dieser Daten ausgewertet. Mit einem Grundstrom l₀ ist in den Bit-Folgen der Zusatzdaten 54 der logische Zustand 0 gekennzeichnet. Der Grundstrom lo stellt sich ebenfalls in den Pulspausen 52 ein. Die Sensorpulse 50 sind durch einen Maximalstrom l_max gegeben. Zwi- sehen dem Grundstrom und dem Maximalstrom l_max liegt das Stromniveau IH der Zusatzdaten 54. Ein Bit mit dem logischen Zustand 1 wird hierbei durch einen Strom mit einer Größe IH dargestellt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 sind bis auf ein freies Bit 56 alle weiteren Bits 58 mit Daten des Drehzahlsensors 4 belegt. Das einzige freie Bit 56 jedes Takts wird hierbei zur Übertragung der Informationen der weiteren Sensoren 38a, 38b genutzt. Um dies zu erreichen, werden die Messdaten der weiteren Sensoren zu einer binären Informationssequenz 60 zusammengesetzt, die dann in einzelne Informationselemente von jeweils einem Bit aufgeteilt wird und jedes Element wird mit der jeweils weiteren Bit-Folge im darauf folgenden Takt übertragen. Die Informationssequenz 60 wird dabei in einzelne Bits zerlegt, die auf mehrere zeitlich aufeinander folgende Bit-Folgen der Zusatzdaten 54 ver- teilt werden.

Beispielsweise umfasst die Sensoranordnung 2 neben dem Drehzahlsensor 4 drei weitere Sensoren: einen ersten Sensor 38a, einen zweiten Sensor 38b und einen hier nicht näher gezeigten dritten Sensor, der mit dem 38c gekennzeich- net ist. Der erste Sensor 38a und der zweite Sensor 38b kennen jeweils zwei Zustände: Den Zustand„niedrig", der durch 0 dargestellt ist, und den Zustand „hoch", der durch 1 dargestellt ist. In der Informationssequenz 60 ist dabei für jeden der ersten beiden Sensoren 38a, 38b jeweils ein Bit vorgesehen. Der dritte Sensor 38c überträgt Messwerte mit einer hohen Auflösung von z.B. vier Bit. Wenn der erste Sensor 38a den Zustand„hoch" hat, der zweite Sensor 38b den Zustand„niedrig" hat und der dritte Sensor 38c die Bit-Folge 0-1-1-0 überträgt, setzt sich die Informationssequenz 60 aus den Zahlen 1-0-0-1-1-0 zusammen. Diese sechs Bits werden einzeln in den Pulspausen 52 von sechs aufeinander folgenden Takten übertragen.

Vor der Informationssequenz 60 wird ein Startabschnitt 62 übertragen. Die Ü- bertragungslänge des Startabschnitts 62 ist identisch mit der Übertragungslänge der Informationssequenz 60. Die Informationssequenz 60 hat eine Übertragungslänge von sechs Bits, die Übertragungslänge des Startabschnitts 62 be- trägt somit ebenfalls sechs Bits. Alle sechs Bits für den Startabschnitt sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils mit dem Zustand 1 belegt und werden durch das freie Bit 56 der Zusatzdaten 54 in sechs aufeinander folgende Takte an die Auswerteeinheit übertragen und signalisieren, dass als nächstes die Messdaten der weiteren Sensoren folgen. Die Übertragung der Informationsse- quenz 60 wird mit einem Endabschnitt 64 abgeschlossen, der durch ein„nied- rig"-Signal (0) dargestellt ist. Die Übertragungslänge des Endabschnitts 64 zusammen mit dem Startabschnitt 62 (insgesamt 7 Bits) überragt somit die Übertragungslänge der Informationssequenz 60 um ein Bit. Dies verhindert, dass die Auswerteeinheit fälschlicherweise eine Startsequenz 62 erkennt, wenn die Informationssequenz 60 mehrere aufeinander folgende„hoch"-Signale enthält.

Der wesentliche Vorteil dieses Datenübertragungsprinzips ist, dass durch ein einziges freies Bit 56 Daten von mehreren Sensoren 38a, 38b, 38c, die eine Informationssequenz 60 mit einer Übertragungslänge von mehreren Bits bilden, flexibel übertragen werden. Zur Übertragung der Informationssequenz 60 ist dabei nicht alleine die Anzahl der freien Bits entscheidend, sondern die Datenübertragung basiert auf einer Zerlegung der Messdaten in einzelne Bits, die zeitlich nacheinander in mehreren Takts an die Auswerteeinheit gesendet werden.

Liste der Bezugszahlen

2 Anordnung

4 Drehzahlsensor

6 Encoder

8 Sensorelement d. Drehzahlsensori

10a, 10b Bereiche

12 Sensor

14 Sensor

16a, 16b Zusatzleitungen

18 gemeinsame Datenleitung

20 Verarbeitungseinheit

22 Sensor

24 Telemetrie-Einheit

26 Telemetrie-Gege nstel le

28 telemetrische Kopplung

30 Sensor

32 Kabel

34 Sensor

36 Serialisierungsmodul

38a,b,c Sensor

40 Eingang

41 Zwischenleitung

42 erste Daten leitung

44 weitere Datenleitungen

46 Stromleitung

48 Gehäuse

50 Sensorpuls

52 Pulspause

54 Zusatzdaten

56 freies Bit

58 Bit für Daten des Drehzahlsensors Informationssequenz

Startabschnitt

Endabschnitt

Grundstrom

Stromniveau

Maximalstrom

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Übertragung von Sensorsignalen, bei dem:

- ein erster Sensor (4), insbesondere ein Drehzahlsensor, ein Wechselsignal liefert, das als Folge von Sensorpulsen (50) und Pulspausen (52) vorgegebener Dauer vorliegt, wobei in den Pulspausen (52) als eine Bit- Folge Zusatzdaten (54) übertragen werden und wobei die Bit-Folge mindestens ein freies Bit (56) enthält ,

- eine binäre Informationssequenz (60) mit Daten von mindestens einem weiteren Sensor (12, 14, 22, 30, 38a, 38b, 38c) erzeugt wird, die eine Übertragungslänge von mehreren Bits hat, und

- die Daten des ersten Sensors (4) und des mindestens einen weiteren Sensors (12, 14, 22, 30, 38a, 38b, 38c) durch eine gemeinsame Datenleitung (18) übertragen werden, indem eine Verarbeitungseinheit (20) die Informationssequenz (60) auf mehrere zeitlich aufeinander folgende Bit- Folgen verteilt und das mindestens eine freie Bit (56) der Zusatzdaten (54) mit mindestens einem Bit der Informationssequenz (60) belegt.

Verfahren nach Anspruch 1 ,

wobei vor der Informationssequenz (60) durch das mindestens eine freie Bit (56) ein Startabschnitt (62) übertragen wird, der ebenfalls auf mehrere Bit-Folgen verteilt ist.

Verfahren nach Anspruch 2,

wobei nach der Informationssequenz (60) durch das mindestens eine freie Bit (56) ein Endabschnitt (64) übertragen wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei mindestens zwei weitere Sensoren (38a, 38b) vorgesehen sind und die Signale dieser Sensoren (38a, 38b) über einen einzigen Eingang (40) an die Verarbeitungseinheit (20) übermittelt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4,

wobei zwischen den weiteren Sensoren (38a, 38b) und der Verarbeitungseinheit (20) ein Serialisierungsmodul (36) vorgesehen ist, das aus den Signalen der mindestens zwei Sensoren (38a, 38b) die Informations- sequenz (60) generiert und diese über eine Zwischenleitung (41) an die

Verarbeitungseinheit (20) übermittelt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei das Sensorsignal des ersten Sensors (4) über eine erste Datenlei- tung (42) an die Verarbeitungseinheit (20) übermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

wobei die Verarbeitungseinheit (20) in einem Sensorgehäuse (48) des ersten Sensors (4) untergebracht ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5,

wobei das Serialisierungsmodul (36) über die Zwischenleitung (41) mit e- lektrischer Energie aus der Verarbeitungseinheit (20) versorgt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die gemeinsame Datenleitung (18) zur Energieversorgung der Verarbeitungseinheit (20) eingesetzt wird und das Serialisierungsmodul (36) über eine von der gemeinsamen Datenleitung (18) abgezweigten Stromleitung (46) mit elektrischer Energie versorgt wird.

10. Anordnung (2) zur Übertragung von Sensorsignalen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen ersten Sensor (4), insbesondere einen Drehzahlsensor, mindestens einen weiteren Sensor (12, 14, 30, 38a, 38b, 38c) sowie eine Verarbeitungseinheit (20).