专利名称：用于同步传感器的方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求I的前序的用于同步传感器的方法、根据权利要求13的前序的传感器装置以及该传感器装置在机动车辆中的使用。
背景技术：
机动车辆中的传感器联网通常要求测量值的记录和测量值的输出的比较精确的时态关联，以使得来自不同传感器的测量值可以在时间方面相关。已知的方法包含故意激励传感器以借助于触发信号来记录测量值，并且然后以同步的方式读取数据。通常通过使用芯片选择信号、数据字、数字同步信号或者简单的电压脉冲来实现同步。
在车辆的所有使用中，要求集中于信号的鲁棒性和抗干扰性。在该情况中，如果在印刷电路板上结合传感器或者包含分布在车辆中的传感器(所谓的卫星)，存在明显的不同。在大量卫星的情况中，特别地在气囊区域中有大量卫星的情况下，经由双线电流接口传输数据已经是成功的。在该情况中，传感器的供电线常常用来提供电压以及以双向的方式传送数据。 发明内容
本发明基于以下目的提出一种用于同步传感器的方法和一种传感器装置，该传感器装置使得可能以比较精确的方式同步至少从传感器到电子控制单元的数据传输，在该情况中，该传感器装置是或者可能是比较节约成本的。
根据本发明，该目的通过根据权利要求I的方法和根据权利要求13的传感器装置来获得。
该方法特别地能实现比较高程度的同步抗干扰性。
同步信号优选地具有数据请求信号的形式，并且优选地如此使用。
来自传感器的数据信号优选地包括一个或者多个脉冲。
来自传感器的数据信号优选地具有注入电流信号的形式。
对于电子控制单元，优选的是，在同步信号之后或者在两个同步信号之间向传感器传送至少一个电压编码的数据信号，特别地，以第三数据传输模式。在该情况中，所述至少一个同步信号是脉冲，并且数据信号同样包括一个或者多个电压脉冲，特别优选地具有比同步信号更小的振幅，数据信号的这些电压脉冲不具有交变极性。电子控制单元使用这种电压编码的数据信号，以向传感器传送例如校准数据和/或状态命令。通过在电子控制单元中使用电压调节器，方便地生成该电压编码的数据信号。
来自传感器的数据信号优选地包括状态数据和/或测量数据，特别地，这取决于传感器之前所接收的同步信号的时间。
传感器优选地仅通过两条线(特别地，通过两条电力连接线)与电子控制单元连接。
优选地，以双向方式在电子控制单元和传感器之间传送信息，精确地，数据信号从传感器传送到电子控制单元(也缩写为E⑶)且同步信号从E⑶传送到传感器。
电子控制单元优选地包括用于生成或者调制同步信号的极性反转单元，极性反转单元特别地具有转换单元和电压调节器。转换单元特别地具有以如下方式来布置或者连接的四个开关这些开关中的开关对可以用来转换第一和第二条线上的供电电压的极性，转换单元特别优选地具有H-桥或者H-电路的形式。
传感器优选包括整流器电路(例如，桥整流器)和能量存储器，以便保证其能量供应不依赖于供电电压信号或者同步信号的极性，所述桥整流器特别地与第一和第二条线连接。
对于传感器，方便的是，具有以如下方式来设计和布置的极性检测器和过零检测器它们检测第一和第二条线之间的供电电压信号或者同步信号的极性改变和过零点，为此，极性检测器和过零检测器特别地与整流器电路连接。传感器特别优选地具有同步脉冲成形器，其由极性检测器和过零检测器来驱动，并且驱动协议解码器，该同步脉冲成形器以如下方式来设计其产生同步脉冲，该同步脉冲使得协议解码器以限定的方式生成包括一个或者多个数据脉冲的数据信号，和/或向ECU传输所述数据信号。
优选的是，传感器具有模式转换开关，其基于同步信号的信号波形被驱动，所述信号波形至少由极性检测器和过零检测器来检测，该模式转换开关使得传感器以编码方式、 以数据信号的形式向电子控制单元传送由电子控制单元所请求的信息，尤其为此目的，该模式转换开关驱动协议解码器。
电子控制单元优选地基于将由电子控制单元请求的信息或者信息类型以如下方式来设计同步信号以限定的方式来生成，特别地，就其边缘陡度而言。E⑶特别优选地使用极性反转单元来生成具有斜坡形边缘的同步信号并且将所述信号传送到传感器，以使得传感器以与数据信号同步的方式发送回测量数据，和/或ECU使用极性反转单元来向传感器传送陡边缘的或者方波的同步信号，以使得传感器以与数据信号同步的方式向ECU发送回状态数据。
本发明还涉及传感器装置在机动车辆中的使用，传感器尤其具有压力传感器或者惯性传感器的形式，特别优选地具有加速度传感器和/或结构声(structure-borne sound)传感器的形式。
在图中，举例而言
图I示意性示出了示例性传感器装置，其包括传感器、E⑶和在传感器和E⑶之间的两条线或者连接线或供电线，图示了传感器的和ECU的另外的子单元或者部件，并且传感器和ECU之间的同步数据传输和通过改变供电电压的极性的模式确定被图示为同步信号，
图2到4示意性地示出了不同的数据传输模式，每一个数据传输模式都借助于同步号来同步。
具体实施方式
本方法通过举例的方式使用图I中所图示的示例性传感器装置来描述。所述传感器装置包括仅仅借助于第一条线3和第二条线4彼此连接的电子控制单元ECU I和传感器2。传感器2具有传感器元件14和信号处理电路15，所述信号处理电路基于所记录的测量变量(例如，加速度)来驱动协议解码器12。ECU请求来自传感器2的信息，并且，在极性反转单元中生成具有交变极性的限定供电电压信号作为请求和同步信号，其经由第一和第二线3、4传送到传感器2。基于电子控制单元I将要请求的信息或者信息类型，同步信号b 由电压调节器6和转换单元5生成，所述转换单元5包括以如下方式布置的四个开关7 :这些开关7中成对的开关可以用来转换第一和第二线3、4上的供电电压b的极性。在该情况中，根据示例，同步信号就它们边缘陡度而言不同。具有斜坡形边缘的同步信号b在图I和 2中被描绘，并且用作请求意图由传感器传送到ECU的测量数据的数据信号。相反，图3示出了具有陡边缘的另一类型的同步信号c，该信号用作请求状态数据的数据信号。因为具有供电电压信号形式的同步信号b、c为了同步而具有交变极性，传感器2包括与第一和第二线3、4连接的桥整流器8，以及能量存储器9，以便保证其能量供应。此外，传感器具有极性检测器H)和过零检测器ND (它们一起被指定附图标记10)，它们检测同步信号b的极性改变或者极性和过零点。传感器具有分别与极性检测器H)和过零检测器ND连接的同步脉冲成形器11和模式转换开关13。同步脉冲成形器11以如下方式来设计其生成使得协议解码器12以限定的方式生成包括一个或者多个数据脉冲的数据信号的同步脉冲d。基于同步信号b、c的信号波形(该信号波形至少由极性检测器和过零检测器10来检测)来驱动的模式转换开关13使得传感器以编码方式、以数据信号a的形式向电子控制单元I传送由电子控制单元I所请求的信息，为此目的，模式转换开关13驱动协议解码器12。模式转换开关 13因而检测运行模式和由ECU所请求的信息，并且同步脉冲成形器借助于其同步脉冲d触发传感器的同步传输。电流编码的脉冲数据信号a由ECU处的电流检测器SD来检测并且从数字电流信号转变成数字电压信号，以用于在ECU中进一步处理。
根据示例，根据图I的以下功能单元执行以下功能
桥整流器桥整流器确保传感器元件和内部信号处理总是被供给相同的电压极性，也就是说，其保护传感器电子器件免受极性反转的影响。
能量存储器能量存储器防止用于传感器电子器件的电压供给在极性反转操作过程中被中断。
过零检测器其检测输入电压或者同步信号在极性反转操作过程中的过零点。
同步脉冲成形器当检测到从正到负或者从负到正的过零点时，其生成同步脉冲。
极性检测器其检测输入电压或者同步信号的极性，并且将该极性转发到模式转换开关和同步脉冲成形器。
模式转换开关其根据同步脉冲序列和极性的组合来确定数据传输模式。作为示例，以下模式目前已经被预定义模式I/传感器数据输出或者测量数据作为到ECU的数据信号，模式2/从传感器向ECU读取状态数据作为数据信号/配置数据/故障记忆。
H桥H桥用来改变同步信号的极性。
电流检测器电流检测器将由传感器所传送的数字电流信号转变成ECU中的数字电压信号。
电压调节器电流调节器将要被发送到传感器的数据或者数据请求信号转变成所述至少一个同步信号，并且就其信号波形(例如，边缘陡度)而言生成同步信号。
图2图示了对应于由同步信号b确定的第一数据传输模式，作为来自ECU的请求和供电信号、具有斜坡形边缘的同步信号b，来自过零检测器和极性检测器的输出信号e， 作为来自同步脉冲成形器的输出信号的同步脉冲d、以及包括测量数据的数据信号a。
图3图示了对应由同步信号c所确定的第二数据传输模式，作为来自ECU的请求和供电信号、具有陡的或者垂直的边缘的同步信号C，来自过零检测器和极性检测器的输出信号e，作为来自同步脉冲成形器的输出信号的同步脉冲d、以及包括状态数据的数据信号。
图4图示了图2和3中的用于第三数据传输模式的信号，然而，在该第三数据传输模式中，在同步信号之后或者在两个同步信号之间，电子控制单元向传感器传送至少一个电压编码的数据信号f、U数据。在该情况中，同步信号是脉冲的，并且，类似于其它的同步信号，改变电压的极性。数据信号f、U数据同样包括一个或者多个电压脉冲，所述一个或多个电压脉冲特别优选地具有比同步信号更小的振幅，数据信号的这些电压脉冲不具有交变极性。电子控制单元使用这样的电压编码的数据信号来向传感器传送例如校准数据和/或状态命令。在电子控制单元中使用电压调节器方便地产生该电压编码的数据信号。
权利要求
1.一种用于同步传感器装置中的传感器的方法，所述传感器装置包括经由第一条线(3)和第二条线(4)彼此连接的至少一个电子控制单元(I)和至少一个传感器(2)，所述传感器(2)经由所述第一和第二条线被供给电能，并且至少一个数据信号(a)附加地从所述传感器(2)经由所述第一和第二条线传送到所述电子控制单元(1)，该方法的特征在于，所述电子控制单元(I)向所述传感器(2 )传送具有交变极性的限定的供电电压信号来作为同步信号(b，c)，于是，在所述同步信号的极性已经改变之后，所述传感器向所述电子控制单元传送至少一个数据信号(a)。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，来自所述传感器(2)的所述数据信号(a) 包括一个或者多个脉冲。
3.根据权利要求I或者2所述的方法，其特征在于，来自所述传感器(2)的所述数据信号(a)具有注入电流信号的形式。
4.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述电子控制单元(I)在所述同步信号之后向所述传感器(2 )发送至少一个电压编码的数据信号(f )。
5.根据权利要求I到4中至少一个所述的方法，其特征在于，所述传感器(2)仅通过两条线(3，4)与所述电子控制单元(I)连接。
6.根据权利要求I到5中至少一个所述的方法，其特征在于，所述电子控制单元(I)包括用于生成或者调制所述同步信号(b，c)的极性反转单元(5，6)，该极性反转单元特别地包括转换单元(5)和电压调节器(6)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述转换单元(5)具有以如下方式来布置的四个开关(7):这些开关中成对的开关能够用来转换所述第一和第二条线(3，4)上的供电电压(b，c)的极性。
8.根据权利要求I到7中至少一个所述的方法，其特征在于，所述传感器(2)包括桥整流器(8 )和能量存储器(9 )，以便保证其能量供应不依赖于所述供电电压信号(b，c )的极性。
9.根据权利要求I到8中至少一个所述的方法，其特征在于，所述传感器具有以如下方式来设计和布置的极性检测器(10)和过零检测器(10):它们检测所述第一和第二条线(3， 4)之间的供电电压信号(b，c)的极性改变和过零点。
10.根据权利要求9中所述的方法，其特征在于，所述传感器(2)具有同步脉冲成形器(11)，其由所述极性检测器和过零检测器(10)来驱动，并且驱动协议解码器(12)，该同步脉冲成形器(11)以如下方式来设计其生成同步脉冲(d)，所述同步脉冲(d)使得所述协议解码器(12)以限定的方式生成包括一个或多个数据脉冲的数据信号(a)。
11.根据权利要求9或者10所述的方法，其特征在于，所述传感器(2)具有模式转换开关(13)，该模式转换开关基于所述同步信号(b，c)的信号波形来驱动，所述信号波形至少由所述极性检测器和过零检测器(10)来检测，所述模式转换开关(13)使得所述传感器(2) 以编码方式、以数据信号(a)的形式向所述电子控制单元(I)传送由所述电子控制单元(I) 请求的信息，特别地，为了该目的，所述模式转换开关(13)驱动所述协议解码器(12)。
12.根据权利要求I到11中至少一个所述的方法，其特征在于，所述电子控制单元(I) 以如下方式来设计基于由所述电子控制单元请求的信息或者信息类型，以限定的方式，特别地，就其边缘陡度而言，产生所述同步信号(b，C)。
13.一种传感器装置，包括经由第一条线(3)和第二条线(4)彼此连接的至少一个电子控制单元(I)和至少一个传感器(2)，所述传感器经由所述第一和第二条线供给电能，并且至少一个数据信号(a)附加地从所述传感器(2)经由所述第一和第二条线传送到所述电子控制单元(I )，该传感器装置的特征在于，所述电子控制单元和传感器以如下方式来设计它们可以执行根据权利要求I到12中至少一个所述的方法。
14.根据权利要求13所述的传感器装置在机动车辆中的使用，所述传感器特别地具有压力传感器或者惯性传感器的形式。
全文摘要
本发明涉及一种用于同步传感器阵列中的传感器的方法，所述传感器阵列包括至少一个电子控制单元(1)和至少一个传感器(2)，它们借助于第一(3)和第二(4)条线彼此连接，其中，传感器(2)借助于第一和第二条线被供给电能，并且附加地，至少一个数据信号(a)借助于第一和第二条线从传感器(2)传送到电子控制单元(1)，其中，电子控制单元(1)向传感器(2)传送具有变化极性的限定的供电电压作为同步信号(b，c)，于是，在同步信号的极性已经反转之后，传感器向电子控制单元传送至少一个数据信号(a)。
文档编号H04Q9/04GK102948167SQ201180029749
公开日2013年2月27日 申请日期2011年6月15日 优先权日2010年6月15日
发明者W·乔克尔, O·西蒙 申请人:大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司