專利名稱：用于同步傳感器的方法
技術領域：
本發明涉及根據權利要求I的前序的用于同步傳感器的方法、根據權利要求13的前序的傳感器裝置以及該傳感器裝置在機動車輛中的使用。
背景技術：
機動車輛中的傳感器聯網通常要求測量值的記錄和測量值的輸出的比較精確的時態關聯，以使得來自不同傳感器的測量值可以在時間方面相關。已知的方法包含故意激勵傳感器以借助于觸發信號來記錄測量值，并且然后以同步的方式讀取數據。通常通過使用芯片選擇信號、數據字、數字同步信號或者簡單的電壓脈沖來實現同步。
在車輛的所有使用中，要求集中于信號的魯棒性和抗干擾性。在該情況中，如果在印刷電路板上結合傳感器或者包含分布在車輛中的傳感器(所謂的衛星)，存在明顯的不同。在大量衛星的情況中，特別地在氣囊區域中有大量衛星的情況下，經由雙線電流接口傳輸數據已經是成功的。在該情況中，傳感器的供電線常常用來提供電壓以及以雙向的方式傳送數據。 發明內容
本發明基于以下目的提出一種用于同步傳感器的方法和一種傳感器裝置，該傳感器裝置使得可能以比較精確的方式同步至少從傳感器到電子控制單元的數據傳輸，在該情況中，該傳感器裝置是或者可能是比較節約成本的。
根據本發明，該目的通過根據權利要求I的方法和根據權利要求13的傳感器裝置來獲得。
該方法特別地能實現比較高程度的同步抗干擾性。
同步信號優選地具有數據請求信號的形式，并且優選地如此使用。
來自傳感器的數據信號優選地包括一個或者多個脈沖。
來自傳感器的數據信號優選地具有注入電流信號的形式。
對于電子控制單元，優選的是，在同步信號之后或者在兩個同步信號之間向傳感器傳送至少一個電壓編碼的數據信號，特別地，以第三數據傳輸模式。在該情況中，所述至少一個同步信號是脈沖，并且數據信號同樣包括一個或者多個電壓脈沖，特別優選地具有比同步信號更小的振幅，數據信號的這些電壓脈沖不具有交變極性。電子控制單元使用這種電壓編碼的數據信號，以向傳感器傳送例如校準數據和/或狀態命令。通過在電子控制單元中使用電壓調節器，方便地生成該電壓編碼的數據信號。
來自傳感器的數據信號優選地包括狀態數據和/或測量數據，特別地，這取決于傳感器之前所接收的同步信號的時間。
傳感器優選地僅通過兩條線(特別地，通過兩條電力連接線)與電子控制單元連接。
優選地，以雙向方式在電子控制單元和傳感器之間傳送信息，精確地，數據信號從傳感器傳送到電子控制單元(也縮寫為E⑶)且同步信號從E⑶傳送到傳感器。
電子控制單元優選地包括用于生成或者調制同步信號的極性反轉單元，極性反轉單元特別地具有轉換單元和電壓調節器。轉換單元特別地具有以如下方式來布置或者連接的四個開關這些開關中的開關對可以用來轉換第一和第二條線上的供電電壓的極性，轉換單元特別優選地具有H-橋或者H-電路的形式。
傳感器優選包括整流器電路(例如，橋整流器)和能量存儲器，以便保證其能量供應不依賴于供電電壓信號或者同步信號的極性，所述橋整流器特別地與第一和第二條線連接。
對于傳感器，方便的是，具有以如下方式來設計和布置的極性檢測器和過零檢測器它們檢測第一和第二條線之間的供電電壓信號或者同步信號的極性改變和過零點，為此，極性檢測器和過零檢測器特別地與整流器電路連接。傳感器特別優選地具有同步脈沖成形器，其由極性檢測器和過零檢測器來驅動，并且驅動協議解碼器，該同步脈沖成形器以如下方式來設計其產生同步脈沖，該同步脈沖使得協議解碼器以限定的方式生成包括一個或者多個數據脈沖的數據信號，和/或向ECU傳輸所述數據信號。
優選的是，傳感器具有模式轉換開關，其基于同步信號的信號波形被驅動，所述信號波形至少由極性檢測器和過零檢測器來檢測，該模式轉換開關使得傳感器以編碼方式、 以數據信號的形式向電子控制單元傳送由電子控制單元所請求的信息，尤其為此目的，該模式轉換開關驅動協議解碼器。
電子控制單元優選地基于將由電子控制單元請求的信息或者信息類型以如下方式來設計同步信號以限定的方式來生成，特別地，就其邊緣陡度而言。E⑶特別優選地使用極性反轉單元來生成具有斜坡形邊緣的同步信號并且將所述信號傳送到傳感器，以使得傳感器以與數據信號同步的方式發送回測量數據，和/或ECU使用極性反轉單元來向傳感器傳送陡邊緣的或者方波的同步信號，以使得傳感器以與數據信號同步的方式向ECU發送回狀態數據。
本發明還涉及傳感器裝置在機動車輛中的使用，傳感器尤其具有壓力傳感器或者慣性傳感器的形式，特別優選地具有加速度傳感器和/或結構聲(structure-borne sound)傳感器的形式。
在圖中，舉例而言
圖I示意性示出了示例性傳感器裝置，其包括傳感器、E⑶和在傳感器和E⑶之間的兩條線或者連接線或供電線，圖示了傳感器的和ECU的另外的子單元或者部件，并且傳感器和ECU之間的同步數據傳輸和通過改變供電電壓的極性的模式確定被圖示為同步信號，
圖2到4示意性地示出了不同的數據傳輸模式，每一個數據傳輸模式都借助于同步號來同步。
具體實施方式
本方法通過舉例的方式使用圖I中所圖示的示例性傳感器裝置來描述。所述傳感器裝置包括僅僅借助于第一條線3和第二條線4彼此連接的電子控制單元ECU I和傳感器2。傳感器2具有傳感器元件14和信號處理電路15，所述信號處理電路基于所記錄的測量變量(例如，加速度)來驅動協議解碼器12。ECU請求來自傳感器2的信息，并且，在極性反轉單元中生成具有交變極性的限定供電電壓信號作為請求和同步信號，其經由第一和第二線3、4傳送到傳感器2。基于電子控制單元I將要請求的信息或者信息類型，同步信號b 由電壓調節器6和轉換單元5生成，所述轉換單元5包括以如下方式布置的四個開關7 :這些開關7中成對的開關可以用來轉換第一和第二線3、4上的供電電壓b的極性。在該情況中，根據示例，同步信號就它們邊緣陡度而言不同。具有斜坡形邊緣的同步信號b在圖I和 2中被描繪，并且用作請求意圖由傳感器傳送到ECU的測量數據的數據信號。相反，圖3示出了具有陡邊緣的另一類型的同步信號c，該信號用作請求狀態數據的數據信號。因為具有供電電壓信號形式的同步信號b、c為了同步而具有交變極性，傳感器2包括與第一和第二線3、4連接的橋整流器8，以及能量存儲器9，以便保證其能量供應。此外，傳感器具有極性檢測器H)和過零檢測器ND (它們一起被指定附圖標記10)，它們檢測同步信號b的極性改變或者極性和過零點。傳感器具有分別與極性檢測器H)和過零檢測器ND連接的同步脈沖成形器11和模式轉換開關13。同步脈沖成形器11以如下方式來設計其生成使得協議解碼器12以限定的方式生成包括一個或者多個數據脈沖的數據信號的同步脈沖d。基于同步信號b、c的信號波形(該信號波形至少由極性檢測器和過零檢測器10來檢測)來驅動的模式轉換開關13使得傳感器以編碼方式、以數據信號a的形式向電子控制單元I傳送由電子控制單元I所請求的信息，為此目的，模式轉換開關13驅動協議解碼器12。模式轉換開關 13因而檢測運行模式和由ECU所請求的信息，并且同步脈沖成形器借助于其同步脈沖d觸發傳感器的同步傳輸。電流編碼的脈沖數據信號a由ECU處的電流檢測器SD來檢測并且從數字電流信號轉變成數字電壓信號，以用于在ECU中進一步處理。
根據示例，根據圖I的以下功能單元執行以下功能
橋整流器橋整流器確保傳感器元件和內部信號處理總是被供給相同的電壓極性，也就是說，其保護傳感器電子器件免受極性反轉的影響。
能量存儲器能量存儲器防止用于傳感器電子器件的電壓供給在極性反轉操作過程中被中斷。
過零檢測器其檢測輸入電壓或者同步信號在極性反轉操作過程中的過零點。
同步脈沖成形器當檢測到從正到負或者從負到正的過零點時，其生成同步脈沖。
極性檢測器其檢測輸入電壓或者同步信號的極性，并且將該極性轉發到模式轉換開關和同步脈沖成形器。
模式轉換開關其根據同步脈沖序列和極性的組合來確定數據傳輸模式。作為示例，以下模式目前已經被預定義模式I/傳感器數據輸出或者測量數據作為到ECU的數據信號，模式2/從傳感器向ECU讀取狀態數據作為數據信號/配置數據/故障記憶。
H橋H橋用來改變同步信號的極性。
電流檢測器電流檢測器將由傳感器所傳送的數字電流信號轉變成ECU中的數字電壓信號。
電壓調節器電流調節器將要被發送到傳感器的數據或者數據請求信號轉變成所述至少一個同步信號，并且就其信號波形(例如，邊緣陡度)而言生成同步信號。
圖2圖示了對應于由同步信號b確定的第一數據傳輸模式，作為來自ECU的請求和供電信號、具有斜坡形邊緣的同步信號b，來自過零檢測器和極性檢測器的輸出信號e， 作為來自同步脈沖成形器的輸出信號的同步脈沖d、以及包括測量數據的數據信號a。
圖3圖示了對應由同步信號c所確定的第二數據傳輸模式，作為來自ECU的請求和供電信號、具有陡的或者垂直的邊緣的同步信號C，來自過零檢測器和極性檢測器的輸出信號e，作為來自同步脈沖成形器的輸出信號的同步脈沖d、以及包括狀態數據的數據信號。
圖4圖示了圖2和3中的用于第三數據傳輸模式的信號，然而，在該第三數據傳輸模式中，在同步信號之后或者在兩個同步信號之間，電子控制單元向傳感器傳送至少一個電壓編碼的數據信號f、U數據。在該情況中，同步信號是脈沖的，并且，類似于其它的同步信號，改變電壓的極性。數據信號f、U數據同樣包括一個或者多個電壓脈沖，所述一個或多個電壓脈沖特別優選地具有比同步信號更小的振幅，數據信號的這些電壓脈沖不具有交變極性。電子控制單元使用這樣的電壓編碼的數據信號來向傳感器傳送例如校準數據和/或狀態命令。在電子控制單元中使用電壓調節器方便地產生該電壓編碼的數據信號。
權利要求
1.一種用于同步傳感器裝置中的傳感器的方法，所述傳感器裝置包括經由第一條線(3)和第二條線(4)彼此連接的至少一個電子控制單元(I)和至少一個傳感器(2)，所述傳感器(2)經由所述第一和第二條線被供給電能，并且至少一個數據信號(a)附加地從所述傳感器(2)經由所述第一和第二條線傳送到所述電子控制單元(1)，該方法的特征在于，所述電子控制單元(I)向所述傳感器(2 )傳送具有交變極性的限定的供電電壓信號來作為同步信號(b，c)，于是，在所述同步信號的極性已經改變之后，所述傳感器向所述電子控制單元傳送至少一個數據信號(a)。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，來自所述傳感器(2)的所述數據信號(a) 包括一個或者多個脈沖。
3.根據權利要求I或者2所述的方法，其特征在于，來自所述傳感器(2)的所述數據信號(a)具有注入電流信號的形式。
4.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述電子控制單元(I)在所述同步信號之后向所述傳感器(2 )發送至少一個電壓編碼的數據信號(f )。
5.根據權利要求I到4中至少一個所述的方法，其特征在于，所述傳感器(2)僅通過兩條線(3，4)與所述電子控制單元(I)連接。
6.根據權利要求I到5中至少一個所述的方法，其特征在于，所述電子控制單元(I)包括用于生成或者調制所述同步信號(b，c)的極性反轉單元(5，6)，該極性反轉單元特別地包括轉換單元(5)和電壓調節器(6)。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述轉換單元(5)具有以如下方式來布置的四個開關(7):這些開關中成對的開關能夠用來轉換所述第一和第二條線(3，4)上的供電電壓(b，c)的極性。
8.根據權利要求I到7中至少一個所述的方法，其特征在于，所述傳感器(2)包括橋整流器(8 )和能量存儲器(9 )，以便保證其能量供應不依賴于所述供電電壓信號(b，c )的極性。
9.根據權利要求I到8中至少一個所述的方法，其特征在于，所述傳感器具有以如下方式來設計和布置的極性檢測器(10)和過零檢測器(10):它們檢測所述第一和第二條線(3， 4)之間的供電電壓信號(b，c)的極性改變和過零點。
10.根據權利要求9中所述的方法，其特征在于，所述傳感器(2)具有同步脈沖成形器(11)，其由所述極性檢測器和過零檢測器(10)來驅動，并且驅動協議解碼器(12)，該同步脈沖成形器(11)以如下方式來設計其生成同步脈沖(d)，所述同步脈沖(d)使得所述協議解碼器(12)以限定的方式生成包括一個或多個數據脈沖的數據信號(a)。
11.根據權利要求9或者10所述的方法，其特征在于，所述傳感器(2)具有模式轉換開關(13)，該模式轉換開關基于所述同步信號(b，c)的信號波形來驅動，所述信號波形至少由所述極性檢測器和過零檢測器(10)來檢測，所述模式轉換開關(13)使得所述傳感器(2) 以編碼方式、以數據信號(a)的形式向所述電子控制單元(I)傳送由所述電子控制單元(I) 請求的信息，特別地，為了該目的，所述模式轉換開關(13)驅動所述協議解碼器(12)。
12.根據權利要求I到11中至少一個所述的方法，其特征在于，所述電子控制單元(I) 以如下方式來設計基于由所述電子控制單元請求的信息或者信息類型，以限定的方式，特別地，就其邊緣陡度而言，產生所述同步信號(b，C)。
13.一種傳感器裝置，包括經由第一條線(3)和第二條線(4)彼此連接的至少一個電子控制單元(I)和至少一個傳感器(2)，所述傳感器經由所述第一和第二條線供給電能，并且至少一個數據信號(a)附加地從所述傳感器(2)經由所述第一和第二條線傳送到所述電子控制單元(I )，該傳感器裝置的特征在于，所述電子控制單元和傳感器以如下方式來設計它們可以執行根據權利要求I到12中至少一個所述的方法。
14.根據權利要求13所述的傳感器裝置在機動車輛中的使用，所述傳感器特別地具有壓力傳感器或者慣性傳感器的形式。
全文摘要
本發明涉及一種用于同步傳感器陣列中的傳感器的方法，所述傳感器陣列包括至少一個電子控制單元(1)和至少一個傳感器(2)，它們借助于第一(3)和第二(4)條線彼此連接，其中，傳感器(2)借助于第一和第二條線被供給電能，并且附加地，至少一個數據信號(a)借助于第一和第二條線從傳感器(2)傳送到電子控制單元(1)，其中，電子控制單元(1)向傳感器(2)傳送具有變化極性的限定的供電電壓作為同步信號(b，c)，于是，在同步信號的極性已經反轉之后，傳感器向電子控制單元傳送至少一個數據信號(a)。
文檔編號H04Q9/04GK102948167SQ201180029749
公開日2013年2月27日 申請日期2011年6月15日 優先權日2010年6月15日
發明者W·喬克爾, O·西蒙 申請人:大陸-特韋斯貿易合伙股份公司及兩合公司