DE102005006402B3

DE102005006402B3 - Sensor device for motor vehicle, has signal processing unit representing selected value range window on given value range, where one of two value range windows having sub-range of given value range are assigned to selected window

Info

Publication number: DE102005006402B3
Application number: DE102005006402A
Authority: DE
Inventors: Erwin Bauer; Dietmar Ellmer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2005-02-11
Filing date: 2005-02-11
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2025-02-12

Abstract

The device has a pressure sensor unit detecting measured value of a physical measuring parameter and a signal processing unit (5) providing the measured value at an output side in a given value range of the unit (5). The unit (5) represents a selected value range window on the given range. One of two value range windows are assigned to the selected value range window, where the two windows have a sub-range of the given value range. An independent claim is also included for a measured value processing system comprising a sensor device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, die ein Sensorelement und eine Signalaufbereitungseinheit umfasst. Die Erfindung betrifft ferner ein System, das mindestens eine Sensorvorrichtung und eine Steuereinheit umfasst.The The invention relates to a sensor device comprising a sensor element and a signal conditioning unit. The invention relates Furthermore, a system, the at least one sensor device and a Control unit comprises.

Sensorvorrichtungen sind beispielsweise ausgebildet zum Erfassen von Druck-, Temperatur- oder Positionsmesswerten. Solche Sensorvorrichtungen sind beispielsweise in Kraftfahrzeugen vorgesehen, um Anforderungen, z.B. an einen emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs oder an den Komfort und die Sicherheit von Personen, erfüllen zu können. Die Sensorvorrichtungen sind mit einer Steuereinheit gekoppelt, an die die jeweiligen Druck-, Temperatur- oder Positionsmesswerte übertragen werden. Die Steuereinheit ist ausgebildet, diese Messwerte zu erfassen, um Komponenten des Kraftfahrzeugs geeignet zu steuern. Durch elektromagnetische Störsignale kann jedoch die Präzision der von der Steuereinheit erfassten Messwerte beeinträchtigt werden.sensor devices For example, are designed to detect pressure, temperature or Position measurements. Such sensor devices are for example in motor vehicles to meet requirements, e.g. to a low-emission Operation of the motor vehicle or the comfort and safety of persons to be able to. The sensor devices are coupled to a control unit, to which the respective pressure, temperature or position measured values are transmitted become. The control unit is designed to record these measured values. to suitably control components of the motor vehicle. By electromagnetic noise However, the precision can be the measured values recorded by the control unit are impaired.

Die DE 103 47 681 A1 offenbart ein Drucksensorelement und ein Ausgangskennlinienumschalteverfahren des Drucksensorelements. Das Drucksensorelement weist ein Abtastelement auf zum Senden einer analogen Spannung, die einem Druck entspricht. Das Drucksensorelement gibt die analoge Spannung über einen Eingabe/Ausgabeanschluss an einen Mikrocomputer aus. Eine Eingabe/Ausgabesteuerschaltung überwacht einen Spannungswert an dem Eingabe/Ausgabeanschluss. Wenn die Spannung an dem Eingabe/Ausgabeanschluss durch den Mikrocomputer auf einen hohen Wert festgelegt und von einem vorbestimmten Bereich verlagert worden ist, schaltet die Eingabe/Ausgabesteuer schaltung den Eingabe/Ausgabeanschluss um von einer Erfassungssignalausgabe zu einer Eingabe eines externen Signals von dem Mikrocomputer. Eine Bereichssteuerschaltung des Drucksensorelements holt ein externes Befehlssignal von dem Mikrocomputer über den Eingabe/Ausgabeanschluss und schaltet abhängig von diesem eine Ausgangskennlinie des Drucksensorelements um.The DE 103 47 681 A1 discloses a pressure sensor element and an output characteristic switching method of the pressure sensor element. The pressure sensor element has a sensing element for transmitting an analog voltage corresponding to a pressure. The pressure sensor element outputs the analog voltage via an input / output port to a microcomputer. An input / output control circuit monitors a voltage value at the input / output port. When the voltage at the input / output terminal has been set to a high value by the microcomputer and shifted from a predetermined range, the input / output control circuit switches the input / output terminal from a detection signal output to an input of an external signal from the microcomputer. A range control circuit of the pressure sensing element fetches an external command signal from the microcomputer via the input / output port and, depending thereon, switches an output characteristic of the pressure sensing element.

Die DE 196 38 677 B4 offenbart eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Erzeugung mehrerer Analogsignale. Die Schaltungsanordnung weist einen Sensor und eine Schaltungseinheit auf. An einem Ausgang der Schaltungseinheit wird ein durch den Sensor ermittelter Messwert als ein Digitalsignal ausgegeben. Ferner sind eine Steuer- und Recheneinheit und eine Digital/Analog-Wandleranordnung vorgesehen, die mehrere, jeweils für einen anderen Empfänger bestimmte, aus dem Digitalsignal in unterschiedlicher Weise abgeleitete Analogsignale abgibt, die unterschiedlichen Messbereichen zugeordnet sind. Die Steuer- und Recheneinheit weist ferner einen Eingang auf, über den der Steuer- und Recheneinheit ein Steuersignal zuführbar ist. Abhängig von dem Steuersignal sind die an dem Ausgang der Steuer- und Recheneinheit ausgegebenen und von dem Messsignal abgeleiteten Digitalsignale variierbar.The DE 196 38 677 B4 discloses a circuit arrangement and method for generating a plurality of analog signals. The circuit arrangement has a sensor and a circuit unit. At an output of the circuit unit, a measured value determined by the sensor is output as a digital signal. Furthermore, a control and computing unit and a digital / analog converter arrangement are provided which emits a plurality of analog signals, which are each intended for a different receiver and derived from the digital signal in different ways, which are assigned to different measuring ranges. The control and arithmetic unit also has an input via which a control signal can be supplied to the control and arithmetic unit. Depending on the control signal, the output at the output of the control and processing unit and derived from the measurement signal digital signals are variable.

Die DE 103 31 078 A1 offenbart eine Einrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe mit einem Detektor, einem Verstärker, einer Offset-Einstellvorrichtung, einer Addiervorrichtung und einer Ausgabevorrichtung. Der Detektor gibt eine erste Spannung entsprechend der erfassten physikalischen Größe aus. Der Verstärker verstärkt die erste Spannung. Die Offset-Einstellvorrichtung bestimmt einen Messbereich der verstärkten Spannung und gibt eine zweite Spannung entsprechend dem bestimmten Messbereich aus.The DE 103 31 078 A1 discloses an apparatus for detecting a physical quantity including a detector, an amplifier, an offset adjuster, an adder, and an output device. The detector outputs a first voltage corresponding to the detected physical quantity. The amplifier amplifies the first voltage. The offset adjuster determines a measurement range of the boosted voltage and outputs a second voltage corresponding to the determined measurement range.

Die Addiervorrichtung subtrahiert die zweite Spannung von der verstärkten ersten Spannung. Die Ausgabevorrichtung gibt die subtrahierte verstärkte Spannung aus und informiert eine externe Schaltung über den bestimmten Messbereich. Die DE 102 03 203 A1 offenbart eine elektrische Messeinrichtung mit einem Messeingang, mit einem integrierten Sensor, mit einer Mess- und Auswerteschaltung und mit einer Messwertanzeige und mit mehreren Messwertausgängen. Ferner ist ein auf die Mess- und Auswerteschaltung einwirkender Beeinflussungseingang vorgesehen, über den ein Beeinflussungswert eingegeben werden kann, durch den erfasste Messwerte beeinflusst werden können. Über den Beeinflussungseingang kann ein multiplizierender oder dividierender oder invertierender Beeinflussungswert eingegeben werden oder es kann eine Differenzbildung erfolgen zwischen dem Messwert und dem Beeinflussungswert.The adder subtracts the second voltage from the amplified first voltage. The output device outputs the subtracted boosted voltage and informs an external circuit of the designated measurement range. The DE 102 03 203 A1 discloses an electrical measuring device with a measuring input, with an integrated sensor, with a measuring and evaluation circuit and with a measured value display and with several measured value outputs. Furthermore, an influencing input acting on the measuring and evaluating circuit is provided, via which an influencing value can be entered, by means of which the detected measured values can be influenced. A multiplying or dividing or inverting influencing value can be input via the influencing input or a difference can be formed between the measured value and the influencing value.

Die DE 198 31 978 A1 offenbart eine Sensorschaltung, die mehrere Schaltzustände darstellen kann. Die Sensorschaltung weist eine Steuereinheit zur Steuerung der Sensorschaltung auf, einen Eingang, dem ein analoges elektrisches Eingangssignal zuführbar ist, das einer analogen physikalischen Größe entspricht, und eine Analyseeinheit, die mit dem Eingang verbunden ist und die das Eingangssignal mit verschiedenen Schwellenwerten vergleicht und abhängig von dem Vergleich ein Ausgangssignal generiert, durch das eine Mehrzahl diskreter Schaltzustände darstellbar sind.The DE 198 31 978 A1 discloses a sensor circuit that can represent multiple switching states. The sensor circuit comprises a control unit for controlling the sensor circuit, an input to which an analog electrical input signal can be fed, which corresponds to an analog physical quantity, and an analysis unit which is connected to the input and which compares the input signal with different threshold values and depending on the comparison generates an output signal, can be represented by a plurality of discrete switching states.

Die DE 197 28 676 A1 offenbart einen Signalprozessor für eine Messvorrichtung. Ein analoges Ausgangssignal der Messvorrichtung wird durch einen Verstärker verstärkt, dessen Verstärkungsfaktor geändert werden kann. Das verstärkte analoge Signal wird abgetastet und von einem Analog/Digital-Wandler in digitale Daten umgewandelt. Wenn der Wert der digitalen Daten kleiner als ein vorgegebener erster Bezugswert ist, dann legt ein den Verstärkungsfaktor bestimmendes Bauelement den Verstärkungsfaktor auf einen größeren Wert fest, der für die nächsten erfassten Daten benutzt wird. Wenn der Wert der digitalen Daten größer als ein zweiter vorgegebener Bezugswert ist, dann legt das den Verstärkungsfaktor bestimmende Bauelement den Verstärkungsfaktor auf einen kleineren Wert fest, so dass eine Signalsättigung im Analog/Digital-Wandler bei der nächsten Datenerfassung verhindert ist. Wenn der Wert einer Datengruppe von zwei nacheinander erfassten digitalen Daten größer ist als der vorgegebene zweite Bezugswert, dann werden diese Daten nicht berücksichtigt und es werden andere Daten als Messdaten benutzt.The DE 197 28 676 A1 discloses a signal processor for a measuring device. An analog output signal of the measuring device is amplified by an amplifier whose amplification factor can be changed. The amplified analog sig The signal is sampled and converted into digital data by an analogue / digital converter. If the value of the digital data is less than a predetermined first reference value, then a gain determining device sets the gain to a larger value used for the next acquired data. If the value of the digital data is greater than a second predetermined reference value, then the gain determining device sets the gain to a smaller value so that signal saturation in the analog to digital converter is prevented at the next data acquisition. If the value of a data group of two consecutive digital data is greater than the predetermined second reference value, then that data is disregarded and other data is used as the measurement data.

Die DE 197 19 633 C2 offenbart ein Messwerteaufbereitungssystem mit einem Sensor, einem Sensoranpassmodul und einem Abgleichmodul. Der Sensor ist mit dem Sensoranpassmodul verbunden. Das Sensoranpassmodul ist über eine Schnittstelle mit dem Abgleichmodul verbunden. Das Sensoranpassmodul umfasst eine Bereichsvorgabestufe, die eine Referenz-Abgleichspannung ableitet aus einer über die Schnittstelle eingespeisten Referenzspannung. Die Referenz-Abgleichspannung ist abhängig von einem für einen Abgleich benötigten Wertebereich und von dem verwendeten Sensortyp passend gewählt. Das Abgleichmodul ist ferner mit einer Fernbedienung verbunden, über die ein Bediener eine Abgleichspannung einstellen kann unter Berücksichtigung der Referenz-Abgleichspannung, durch die der Wertebereich der Abgleichspannung vorgegeben ist.The DE 197 19 633 C2 discloses a measurement preparation system including a sensor, a sensor adapter module, and an adjustment module. The sensor is connected to the sensor adapter module. The sensor adapter module is connected to the calibration module via an interface. The sensor adapter module includes a range setting stage that derives a reference trim voltage from a reference voltage fed through the interface. The reference trim voltage depends on a value range required for a calibration and is suitably selected by the sensor type used. The balancing module is further connected to a remote control, via which an operator can set a balancing voltage taking into account the reference balancing voltage, by which the value range of the balancing voltage is predetermined.

Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Sensorvorrichtung zu schaffen, die einfach und präzise ist. Ferner ist die Aufgabe der Erfindung, ein System zu schaffen, dass einfach und präzise ist.The The object of the invention is to provide a sensor device which simple and precise is. Furthermore, the object of the invention is to provide a system that simple and accurate is.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous developments are characterized in the subclaims.

Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Sensorvorrichtung, die ein Sensorelement und eine Signalaufbereitungseinheit umfasst. Das Sensorelement ist ausgebildet, einen Messwert einer physikalischen Messgröße zu erfassen und innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs des Sensorelements bereitzustellen. Die Signalaufbereitungseinheit ist ausgebildet, den Messwert ausgangsseitig in einem vorgegebenen Wertebereich der Signalaufbereitungseinheit bereitzustellen. Die Signalaufbereitungseinheit ist ferner ausgebildet zum Abbilden eines ausgewählten Wertebereichfensters auf den vorgegebenen Wertebereich der Signalaufbereitungseinheit. Dem ausgewählten Wertebereichfenster wird abhängig von einem Steuersignal eines von mindestens zwei voneinander unterschiedlichen Wertebereichfenstern zugeordnet. Die mindestens zwei voneinander unterschiedlichen Wertebereichfenster umfassen jeweils einen Teilbereich des vorgegebenen Wertebereichs des Sensorelements. Die Signalaufbereitungseinheit ist ausgebildet, dem ausgewählten Wertebereichfenster ein jeweils nächstes Wertebereichfenster einer vorgegebenen Reihenfolge der mindestens zwei voneinander unterschiedlichen Wertebereichfenstern zuzuordnen abhängig von dem Steuersignal. Die Signalaufbereitungseinheit ist ferner ausgebildet, dem ausgewählten Wertebereichfenster das jeweils nächste Wertebereichfenster der vorgegebenen Reihenfolge zuzuordnen abhängig von einer Flanke des Steuersignals.According to one In the first aspect, the invention is characterized by a sensor device, comprising a sensor element and a signal conditioning unit. The sensor element is designed to measure a physical To record the measured variable and within a predetermined range of values of the sensor element provide. The signal conditioning unit is designed the measured value on the output side in a given value range of Signal conditioning to provide. The signal conditioning unit is further adapted to map a selected range window to the predetermined value range of the signal conditioning unit. The selected value range window becomes dependent from a control signal of one of at least two different from each other Assigned to value range windows. The least two from each other different value range windows each comprise a subarea the predetermined value range of the sensor element. The signal conditioning unit is trained, the selected Value range window one next value range window a predetermined order of at least two different from each other Assign value range windows depending on the control signal. The signal conditioning unit is further configured to the selected value range window the next one Assign value range window to the specified order depending on an edge of the control signal.

Der Vorteil ist, dass bei einer geeigneten Vorgabe der mindestens zwei voneinander unterschiedlichen Wertebereichfenster eine hohe Präzision des Sensorelements, insbesondere eine hohe Auflösung des Messwerts, genutzt werden kann. Der Messwert kann so mit der hohen Präzision ausgangsseitig des Sensorelements bereitgestellt und einer gegebenenfalls vorgesehenen Steuereinheit zugeführt werden. Ein Signal-Rausch-Abstand kann so besonders günstig sein. Ferner kann der Wertebereich des Sensorelements auch dann mit der hohen Präzision und dem günstigen Signal-Rausch-Abstand auf den Wertebereich der Signalaufbereitungseinheit abgebildet werden, wenn der Wertebereich des Sensorelements größer ist als der Wertebereich der Signalaufbereitungseinheit. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Sensorvorrichtung und das Steuersignal besonders einfach ausgebildet sein können.Of the The advantage is that with a suitable specification of at least two different value range windows a high precision of the sensor element, in particular a high resolution of Measured value, can be used. The measured value can be so with the high precision provided on the output side of the sensor element and optionally provided control unit supplied become. A signal-to-noise ratio can be particularly favorable. Furthermore, the range of values of the sensor element can also be used with the high precision and the cheap Signal-to-noise ratio to the value range of the signal conditioning unit be imaged when the range of values of the sensor element is larger as the value range of the signal conditioning unit. Another The advantage is that the sensor device and the control signal are particularly can be easily trained.

Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Sensorvorrichtung, die ein Sensorelement und eine Signalaufbereitungseinheit umfasst. Das Sensorelement ist ausgebildet, einen Messwert einer physikalischen Messgröße zu erfassen und innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs des Sensorelements bereitzustellen. Die Signalaufbereitungseinheit ist ausgebildet, den Messwert ausgangsseitig in einem vorgegebenen Wertebereich der Signalaufbereitungseinheit bereitzustellen. Die Signalaufbereitungseinheit ist ferner ausgebildet zum Abbilden eines ausgewählten Wertebereichfensters auf den vorgegebenen Wertebereich der Signalaufbereitungseinheit. Dem ausgewählten Wertebereichfenster wird abhängig von einem Steuersignal eines von mindestens zwei voneinander unterschiedlichen Wertebereichfenstern zugeordnet. Die mindestens zwei voneinander unterschiedlichen Wertebereichfenster umfassen jeweils einen Teilbereich des vorgegebenen Wertebereichs des Sensorelements. Die Signalaufbereitungseinheit ist ausgebildet, dem ausgewählten Wertebereichfenster eines der mindestens zwei voneinander unterschiedlichen Wertebereichfenster zuzuordnen abhängig von einer Impulszeitdauer des Steuersignals.According to a second aspect, the invention is characterized by a sensor device comprising a sensor element and a signal conditioning unit. The sensor element is designed to detect a measured value of a physical measured variable and to provide it within a predetermined value range of the sensor element. The signal conditioning unit is designed to provide the measured value on the output side in a predetermined value range of the signal conditioning unit. The signal conditioning unit is further configured to map a selected range window to the predetermined value range of the signal conditioning unit. Depending on a control signal, one of the at least two mutually different value range windows is assigned to the selected value range window. The at least two mutually different value range windows each comprise a subregion of the predetermined value range of the sensor elements. The signal conditioning unit is designed to assign one of the at least two mutually different value range windows to the selected value range window depending on a pulse duration of the control signal.

Der Vorteil ist, dass bei einer geeigneten Vorgabe der mindestens zwei voneinander unterschiedlichen Wertebereichfenster eine hohe Präzision des Sensorelements, insbesondere eine hohe Auflösung des Messwerts, genutzt werden kann. Der Messwert kann so mit der hohen Präzision ausgangsseitig des Sensorelements bereitgestellt und einer gegebenenfalls vorgesehenen Steuereinheit zugeführt werden. Ein Signal-Rausch-Abstand kann so besonders günstig sein. Ferner kann der Wertebereich des Sensorelements auch dann mit der hohen Präzision und dem günstigen Signal-Rausch-Abstand auf den Wertebereich der Signalaufbereitungseinheit abgebildet werden, wenn der Wertebereich des Sensorelements größer ist als der Wertebereich der Signalaufbereitungseinheit. Ein weiterer Vorteil ist, dass ein solches Steuersignal sehr einfach ist und z.B. als ein pulsweitenmoduliertes Signal einfach erzeugbar ist und die Sensorvorrichtung entsprechend einfach ausgebildet sein kann.Of the The advantage is that with a suitable specification of at least two different value range windows a high precision of the sensor element, in particular a high resolution of Measured value, can be used. The measured value can be so with the high precision provided on the output side of the sensor element and optionally provided control unit supplied become. A signal-to-noise ratio can be particularly favorable. Furthermore, the range of values of the sensor element can also be used with the high precision and the cheap Signal-to-noise ratio to the value range of the signal conditioning unit be imaged when the range of values of the sensor element is larger as the value range of the signal conditioning unit. Another The advantage is that such a control signal is very simple and e.g. as a pulse width modulated signal is easily generated and the sensor device can be designed to be correspondingly simple can.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung ist die Sensorvorrichtung ausgebildet zum Erzeugen des Steuersignals. Dies hat den Vorteil, dass die Sensorvorrichtung ein jeweils geeignetes Wertebereichfenster selbsttätig auswählen kann, z.B. abhängig von dem Messwert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Messwert immer mit hoher Präzision bereitgestellt wird.In an advantageous embodiment of the sensor device is the Sensor device designed to generate the control signal. This has the advantage that the sensor device is a suitable one Value range window automatically choose can, e.g. dependent from the measured value. This can ensure that the reading always with high precision provided.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung ist die Sensorvorrichtung ausgebildet zum ausgangsseitigen Bereitstellen eines Umschaltsignals abhängig von dem ausgewählten Wertebereichfenster.In a further advantageous embodiment of the sensor device the sensor device is designed for providing on the output side a switching signal dependent from the selected value range window.

Das Umschaltsignal kann an einem separaten Ausgang der Sensorvorrichtung bereitgestellt werden oder an einem Ausgang, an dem auch der Messwert bereitgestellt wird. Der Vorteil ist, dass der gegebenenfalls vorgesehenen Steuereinheit der ausgewählte Wertebereich einfach signalisierbar ist.The Switching signal may be at a separate output of the sensor device be provided or at an output at which also the measured value provided. The advantage is that if appropriate provided Control unit of the selected Value range is easy to signal.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung ist die Sensorvorrichtung eingangsseitig mit einer Steuereinheit koppelbar und ist ausgebildet zum Erfassen des Steuersignals, das in der Steuereinheit erzeugbar und der Sensorvorrichtung zuführbar ist. Das Steuersignal wird der Sensorvorrichtung beispielsweise über einen separaten Eingang zugeführt oder über den Ausgang, an dem der Messwert bereitgestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass die gegebenenfalls vorgesehene Steuereinheit das Wertebereichfenster entsprechend den jeweiligen Anfor derungen geeignet wählen kann. Ferner kann die Sensorvorrichtung so besonders einfach und preisgünstig sein.In a further advantageous embodiment of the sensor device the sensor device is the input side with a control unit coupled and is adapted to detect the control signal, the can be generated in the control unit and the sensor device can be fed. The control signal is the sensor device, for example via a fed to separate input or over the output at which the reading is provided. This has the Advantage that the possibly provided control unit the value range window can choose appropriate according to the respective requirements. Furthermore, the sensor device can be so particularly simple and inexpensive.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung umfasst die Signalaufbereitungseinheit eine Verstärkereinheit, die so ausgebildet ist, dass deren Verstärkungsfaktor wählbar ist abhängig von dem ausgewählten Wertebereichfenster. Dies ermöglicht einen guten Signal-Rausch-Abstand des ausgangsseitig bereitgestellten Messwerts. Ferner ermöglicht dies sehr einfach das Abbilden des ausgewählten Wertebereichfensters auf den Wertebereich der Signalaufbereitungseinheit.In a further advantageous embodiment of the sensor device the signal conditioning unit comprises an amplifier unit, which is designed so that its gain factor is selectable dependent from the selected one Range window. this makes possible a good signal-to-noise ratio of the output provided by the measured value. Furthermore, this allows very easy to map the selected range window to the value range of the signal conditioning unit.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensorvorrichtung umfasst die Signalaufbereitungseinheit eine Verstärkereinheit, die so ausgebildet ist, dass ein Korrekturwert zu dem Messwert addierbar oder von diesem subtrahierbar ist zum Abbilden einer unteren Grenze des ausgewählten Wertebereichfensters auf eine untere Grenze des vorgegebenen Wertebereichs der Signalaufbereitungseinheit abhängig von dem ausgewählten Wertebereichfenster. Der Vorteil ist, dass das Abbilden des ausgewählten Wertebereichfensters auf den Wertebereich der Signalaufbereitungseinheit so sehr einfach möglich ist.In a further advantageous embodiment of the sensor device the signal conditioning unit comprises an amplifier unit, which is designed such that a correction value can be added to the measured value or subtractable from this to map a lower bound of the selected Range window to a lower limit of the specified value range the signal conditioning unit depends on the selected value range window. The advantage is that the mapping of the selected range window to the value range of the signal conditioning unit so very easy is possible.

Gemäß eines dritten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein System, das mindestens eine Sensorvorrichtung und eine Steuereinheit umfasst. Die Steuereinheit ist mit der mindestens einen Sensorvorrichtung gekoppelt und ist ausgebildet, den ausgangsseitig der Sensorvorrichtung bereitgestellten Messwert zu erfassen. Der Vorteil ist, dass die Steuereinheit den Messwert mit hoher Präzision und mit hohem Signal-Rausch-Abstand erfassen kann. Durch Auswählen des jeweils geeigneten Wertebereichfensters kann der Messwert jeweils den Anforderungen entsprechend von der Sensorvorrichtung zu der Steuereinheit übertragen werden.According to one third aspect, the invention is characterized by a system the at least one sensor device and a control unit comprises. The control unit is connected to the at least one sensor device coupled and is formed, the output side of the sensor device to provide the measured value. The advantage is that the control unit the measured value with high precision and with high signal-to-noise ratio. By selecting the In each case suitable value range window, the measured value in each case according to the requirements of the sensor device to the Transfer control unit become.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Systems umfasst die Steuereinheit mindestens einen Analog-Digital-Wandler zum Erfassen des Messwerts der mindestens einen Sensorvorrichtung. Aufgrund der Auswahl des jeweils geeigneten Wertebereichfensters kann der Analog-Digital-Wandler einfach und preisgünstig sein.In An advantageous embodiment of the system comprises the control unit at least one analog-to-digital converter for detecting the measured value the at least one sensor device. Due to the selection of the In each case suitable value range window, the analog-to-digital converter can be simple and inexpensive be.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems umfasst die Steuereinheit mindestens einen Signalgenerator zum Erzeugen des jeweiligen Steuersignals, das der mindestens einen Sensorvorrichtung zugeführt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Steuereinheit das jeweilige Wertebereichfenster den Anforderungen entsprechend nach Bedarf geeignet wählen kann.In a further advantageous embodiment of the system comprises the Control unit at least one signal generator for generating the respective control signal, that of the at least one sensor device supplied can be. This has the advantage that the control unit the respective Value range window suitable for the requirements as required choose can.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steuereinheit ausgebildet ist zum Erzeugen des jeweiligen Steuersignals abhängig von mindestens einem erwarteten nächsten Messwert, der abhängig von einem Modell ermittelt wird, durch das ein weiterer zeitlicher Verlauf des Messwerts abschätzbar ist. Dadurch kann auf einfache Weise das jeweilige Wertebereichfenster vorausschauend ausgewählt werden. Ferner kann so sehr einfach der zeitliche Verlauf des Messwerts, der durch das Modell abgeschätzt wird, mit dem tatsächlich erfassten Messwert überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden.In In this context, it is particularly advantageous if the control unit is designed to generate the respective control signal depending on at least one expected next reading, the dependent is determined by a model, by which another temporal The course of the measured value can be estimated is. This can easily the respective value range window anticipatory selected become. Furthermore, the temporal course of the measured value, which is estimated by the model will, with that actually checked measured value and if necessary Getting corrected.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are explained below with reference to the schematic drawings. It demonstrate:

1 eine erste Ausführungsform eines Systems, 1 A first embodiment of a system

2 eine zweite Ausführungsform des Systems, 2 a second embodiment of the system,

3 eine dritte Ausführungsform des Systems, 3 a third embodiment of the system,

4 einen Wertebereich des Sensorelements, drei Wertebereichfenster und einen Wertebereich einer Signalaufberei tungseinheit, 4 a value range of the sensor element, three value range windows and a value range of a signal conditioning unit,

5a eine erste Ausführungsform eines Steuersignals, 5a a first embodiment of a control signal,

5b eine zweite Ausführungsform des Steuersignals, 5b a second embodiment of the control signal,

5c eine dritte Ausführungsform des Steuersignals und 5c a third embodiment of the control signal and

5d eine vierte Ausführungsform des Steuersignals. 5d a fourth embodiment of the control signal.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.elements same construction or function are cross-figurative with the same Provided with reference numerals.

1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Systems, das eine Sensorvorrichtung 1 und eine Steuereinheit 2 umfasst. Die Sensorvorrichtung 1 und die Steuereinheit 2 sind über eine erste Messsignalleitung 3 miteinander gekoppelt. Die Sensorvorrichtung 1 umfasst ein Sensorelement 4 und eine Signalaufbereitungseinheit 5. Die Signalaufbereitungseinheit 5 umfasst eine Verstärkereinheit 6, einen Wertebereichumschalter 7 und einen ersten Signalgenerator 9. 1 shows a first embodiment of a system that includes a sensor device 1 and a control unit 2 includes. The sensor device 1 and the control unit 2 are via a first measurement signal line 3 coupled together. The sensor device 1 includes a sensor element 4 and a signal conditioning unit 5 , The signal conditioning unit 5 includes an amplifier unit 6 , a value range switcher 7 and a first signal generator 9 ,

Das Sensorelement 4 ist ausgebildet, einen Messwert einer physikalischen Messgröße zu erfassen und innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs D1 des Sensorelements 4 bereitzustellen. Die physikalische Messgröße ist beispielsweise ein Druck, eine Temperatur oder eine Position und der Messwert ist beispielsweise repräsentiert durch eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom, der beispielsweise proportional zu der physikalischen Messgröße ist. Der vorgegebene Wertebereich D1 ist beispielsweise vorgegeben durch eine untere Grenze von Null Volt und einer oberen Grenze von 12 Volt oder einer unteren Grenze von Null Ampere und einer oberen Grenze von 100 Milliampere. Der unteren Grenze ist dann z.B. ein Druck von Null bar zugeordnet und der oberen Grenze ist ein Druck von 50 bar zugeordnet. Die elektrischen Spannungen oder Ströme und die zugeordneten Drücke oder andere physikalischen Messgrößen können jedoch auch anders vorgegeben sein.The sensor element 4 is configured to detect a measured value of a physical measured variable and within a predetermined value range D1 of the sensor element 4 provide. The physical measured variable is, for example, a pressure, a temperature or a position and the measured value is represented, for example, by an electrical voltage or an electrical current that is, for example, proportional to the physical measured variable. The predetermined value range D1 is for example given by a lower limit of zero volts and an upper limit of 12 volts or a lower limit of zero amps and an upper limit of 100 milliamps. The lower limit is then assigned, for example, a pressure of zero bar and the upper limit is associated with a pressure of 50 bar. However, the electrical voltages or currents and the associated pressures or other physical quantities may also be specified differently.

Der Messwert wird der Signalaufbereitungseinheit 5, insbesondere der Verstärkereinheit 6, zugeführt. Der Wertebereichumschalter 7 umfasst einen Wertebereichspeicher, in dem Transformationsparameter für ein erstes Wertebereichfenster W1, ein zweites Wertebereichfenster W2 und ein drittes Wertebereichfenster W3 abgelegt sind. Diese Transformationsparameter umfassen beispielsweise die untere Grenze des jeweiligen Wertebereichfensters, die obere Grenze des jeweiligen Wertebereichfensters oder einen Verstärkungsfaktor.The measured value is the signal conditioning unit 5 , in particular the amplifier unit 6 , fed. The value range switch 7 comprises a value range memory in which transformation parameters for a first value range window W1, a second value range window W2 and a third value range window W3 are stored. These transformation parameters include, for example, the lower limit of the respective range window, the upper limit of the respective range window or a gain factor.

Als ein Wertebereichfenster wird ein Wertebereich bezeichnet, der ein Teilbereich eines vorgegebenen Wertebereichs ist, insbesondere des vorgegebenen Wertebereichs D1 des Sensorelements 4. Das erste Wertebereichfenster W1, das zweite Wertebereichfenster W2 und das dritte Wertebereichfenster W3 umfassen jeweils einen Teilbereich des vorgegebenen Wertebereichs D1 des Sensorelements 4. Der jeweilige Teilbereich des vorgegebenen Wertebereichs D1 des Sensorelements 4 kann auch den vorgegebenen Wertebereich D1 des Sensorelements 4 vollständig umfassen. Die jeweiligen Wertebereichfenster können innerhalb des vorgegebenen Wertebereichs D1 des Sensorelements 4 beliebig vorgegeben werden. Beispielsweise können die jeweiligen Wertebereichfenster einen unterschiedlich großen oder einen gleich großen Teilbereich des vorgegebenen Wertebereichs D1 des Sensorelements 4 umfassen. Das erste Wertebereichfenster W1, das zweite Wertebereichfenster W2 und das dritte Wertebereichfenster W3 können einander überlappend vorgegeben sein oder auch voneinander separate Teilbereiche des vorgegebenen Wertebereichs D1 des Sensorelements 4 umfassen. Ferner können auch nur zwei Wertebereichfenster oder auch mehr als drei Wertebereichfenster in dem Wertebereichspeicher abgelegt sein.A value range window is defined as a value range which is a subarea of a predetermined value range, in particular of the predefined value range D1 of the sensor element 4 , The first value range window W1, the second value range window W2 and the third value range window W3 each include a subregion of the predetermined value range D1 of the sensor element 4 , The respective subregion of the predetermined value range D1 of the sensor element 4 can also be the predetermined value range D1 of the sensor element 4 completely include. The respective value range windows can be within the predetermined value range D1 of the sensor element 4 can be specified as desired. By way of example, the respective value range windows may have a different size or an equally large partial area of the predetermined value range D1 of the sensor element 4 include. The first value range window W1, the second value range window W2 and the third value range window W3 can be predetermined to overlap one another or separate portions of the predetermined value range D1 of the sensor element 4 include. Furthermore, only two value range windows or even more than three value range windows can be stored in the value range memory.

Der Wertebereichumschalter 7 ist ausgebildet, eines der Wertebereichfenster abhängig von einem Steuersignal auszuwählen und die zugehörigen Transformationsparameter der Verstärkereinheit 6 zuzuführen. Das Steuersignal ist beispielsweise der Messwert, der dem Wertebereichumschalter 7 eingangsseitig zugeführt wird. Die Verstärkereinheit 6 ist ausgebildet, den Messwert entsprechend den Transformationsparametern des ausgewählten Wertebereichfensters beispielsweise um den Verstärkungsfaktor zu verstärken und/oder einen Korrekturwert zu dem Messwert zu addieren oder von diesem zu subtrahieren und ausgangsseitig der Signalaufbereitungseinheit 5 und der Sensorvorrichtung 1 bereitzustellen. Der so aufbereitete Messwert kann über die erste Messsignalleitung 3 der Steuereinheit 2 zugeführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, das ausgewählte Wertebereichfenster auf einen ausgangsseitigen vorgegebenen Wertebereich D2 der Signalaufbereitungseinheit 5 oder der Sensorvorrichtung 1 abzubilden, so dass vorzugsweise die untere Grenze des jeweiligen Wertebereichfensters auf eine untere Grenze des vorgegebenen Wertebereichs D2 der Signalaufbereitungseinheit 5 und die obere Grenze des jeweiligen Wertebereichfensters auf eine obere Grenze des vorgegebenen Wertebereichs D2 der Signalaufbereitungseinheit 5 abgebildet wird. Die Verstärkereinheit 6 oder der Wertebereichumschalter 7 kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass die untere Grenze des jeweiligen Wertebereichfensters auf die obere Grenze des vorgegebenen Wertebereichs D2 der Signalaufbereitungseinheit 5 und die obere Grenze des jeweiligen Wertebereichfensters auf die untere Grenze des vorgegebenen Wertebereichs D2 der Signalaufbereitungseinheit 5 abgebildet wird.The value range switch 7 is configured to select one of the value range windows as a function of a control signal and the associated transformation parameters of the amplifier unit 6 supply. The control signal is for example the measured value, which is the value range switch 7 is supplied on the input side. The amplifier unit 6 is configured to amplify the measured value in accordance with the transformation parameters of the selected value range window, for example, by the amplification factor and / or to add or subtract a correction value from the measured value and on the output side of the signal conditioning unit 5 and the sensor device 1 provide. The measured value processed in this way can be transmitted via the first measuring signal line 3 the control unit 2 be supplied. In this way, it is possible to set the selected value range window to an output-side predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 or the sensor device 1 so that preferably the lower limit of the respective value range window to a lower limit of the predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 and the upper limit of the respective value range window to an upper limit of the predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 is shown. The amplifier unit 6 or the value range switcher 7 however, it may also be designed such that the lower limit of the respective value range window is set to the upper limit of the predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 and the upper limit of the respective value range window to the lower limit of the predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 is shown.

Die Steuereinheit 2 umfasst einen Analog-Digital-Wandler A/D und eine Recheneinheit CPU. Die Messsignalleitung 3 ist mit dem Analog-Digital-Wandler A/D gekoppelt und der Analog-Digital-Wandler A/D ist mit der Recheneinheit CPU gekoppelt. Der Steuereinheit 2 wird eingangsseitig über die erste Messsignalleitung 3 der Messwert von der Sensorvorrichtung 1 zugeführt. Der Messwert wird dem Analog-Digital-Wandler A/D zugeführt und von diesem digitalisiert. Der digitalisierte Messwert wird der Recheneinheit CPU zur weiteren Verarbeitung zugeführt.The control unit 2 includes an analog-to-digital converter A / D and a CPU. The measuring signal line 3 is coupled to the analog-to-digital converter A / D and the analog-to-digital converter A / D is coupled to the arithmetic unit CPU. The control unit 2 is input side via the first measurement signal line 3 the reading from the sensor device 1 fed. The measured value is fed to the analog-to-digital converter A / D and digitized by this. The digitized measured value is fed to the arithmetic unit CPU for further processing.

Vorzugsweise ist ein eingangsseitiger Wertebereich der Steuereinheit 2 bzw. des Analog-Digital-Wandlers A/D etwa gleich dem ausgangsseitigen vorgegebenen Wertebereich D2 der Signalaufbereitungseinheit 5 bzw. der Sensorvorrichtung 1. Durch Abbilden des ersten Wertebereichfensters W1, des zweiten Wertebereichfensters W2 oder des dritten Wertebereichfensters W3 auf den vorgegebenen Wertebereich D2 der Signalaufbereitungseinheit 5 bzw. der Sensorvorrichtung 1 oder des eingangsseitigen Wertebereichs der Steuereinheit 2 bzw. des Analog-Digital-Wandlers A/D steht für das Erfassen des Messwerts durch den Analog-Digital-Wandler A/D vorzugsweise der vollständige eingangsseitige Wertebereich des Analog-Digital-Wandlers A/D zur Verfügung. Dadurch kann auch mit einem einfachen und preisgünstigen Analog-Digital-Wandler A/D, der z.B. als ein 8-Bit, 10-Bit oder 12-Bit Analog-Digital-Wandler ausgebildet ist, der Messwert mit hoher Präzision, insbesondere mit einer hohen Auflösung, und einem guten Signal-Rausch-Abstand erfasst werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das System in einer Umgebung betrieben wird, in der elektromagnetische Störsignale vorherrschen, wie beispielsweise in einem Kraftfahrzeug. Ein Pegel der elektromagnetischen Störsignale kann dort so groß sein, dass von dem digitalisierten Messwert z.B. eines hochwertigen 16-Bit Analog-Digital-Wandlers nur z.B. die signifikantesten 10-Bit oder 12-Bit nutzbar sind und die übrigen 6 Bit bzw. 4 Bit als Rauschen verworfen werden können. Die mit dem 16-Bit Analog-Digital-Wandler erzielte Präzision entspricht somit einem preisgünstigeren 10-Bit oder 12-Bit Rnalog-Digital-Wandler.Preferably, an input-side value range of the control unit 2 or the analog-to-digital converter A / D is approximately equal to the output-side predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 or the sensor device 1 , By mapping the first value range window W1, the second value range window W2 or the third value range window W3 to the predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 or the sensor device 1 or the input-side value range of the control unit 2 or of the analog-to-digital converter A / D, the complete input-side value range of the analog-to-digital converter A / D is preferably available for detecting the measured value by the analog-to-digital converter A / D. As a result, with a simple and inexpensive analog-to-digital converter A / D, which is designed, for example, as an 8-bit, 10-bit or 12-bit analog-digital converter, the measured value with high precision, in particular with a high Resolution, and a good signal-to-noise ratio can be detected. This is particularly advantageous if the system is operated in an environment in which electromagnetic interference prevail, such as in a motor vehicle. A level of the electromagnetic interference signals can there be so large that only the most significant 10-bit or 12-bit can be used by the digitized measured value of eg a high-quality 16-bit analog-digital converter and the remaining 6 bits or 4 bits as Noise can be discarded. The precision achieved with the 16-bit analog-to-digital converter thus corresponds to a lower-cost 10-bit or 12-bit analog-digital converter.

Der erste Signalgenerator 9 ist ausgebildet, abhängig von dem ausgewählten Wertebereichfenster ein Umschaltsignal zu erzeugen, dass der Steuereinheit 2 zugeführt werden kann. Durch das Umschaltsignal kann der Steuereinheit 2 signalisiert werden, dass ein anderes Wertebereichfenster ausgewählt wurde und/oder welches Wertebereichfenster ausgewählt ist. Das Umschaltsignal kann der Steuereinheit 2 über die erste Messsignalleitung 3 zugeführt werden und beispielsweise von dem Analog-Digital-Wandler A/D erfasst und in der Recheneinheit CPU dekodiert werden. Das Umschaltsignal kann jedoch auch über eine separate Umschaltsignal leitung, die die Sensorvorrichtung 1 mit der Steuereinheit 2 koppelt, der Steuereinheit 2 zugeführt werden.The first signal generator 9 is configured to generate a switching signal that depends on the selected value range window that the control unit 2 can be supplied. By the switching signal, the control unit 2 be signaled that another value range window has been selected and / or which value range window is selected. The switching signal can the control unit 2 over the first measuring signal line 3 be supplied and, for example, detected by the analog-to-digital converter A / D and decoded in the arithmetic unit CPU. However, the switching signal can also line via a separate switching signal, the sensor device 1 with the control unit 2 couples, the control unit 2 be supplied.

In einer zweiten Ausführungsform des Systems umfasst die Sensorvorrichtung 1 das Sensorelement 4 und die Signalaufbereitungseinheit 5. Die Signalaufbereitungseinheit 5 umfasst die Verstärkereinheit 6 und den Wertebereichumschalter 7. Das Sensorelement 4 und der Wertebereichumschalter 7 sind mit der Verstärkereinheit 6 gekoppelt. Die Sensorvorrichtung 1 ist mit der Steuereinheit über eine zweite Messsignalleitung 10 gekoppelt, über die der Messwert, der von der Verstärkereinheit 6 bereitgestellt wird, dem Analog-Digital-Wandler A/D zugeführt wird. Die Steuereinheit 2 umfasst einen zweiten Signalgenerator 11, der mit der Recheneinheit CPU gekoppelt ist und der ausgangsseitig der Steuereinheit 2 das Steuersignal bereitstellt. Das Steuersignal kann der Sensorvorrichtung 1 über eine Steuersignalleitung 12 zugeführt werden. Die Sensorvorrichtung 1 und die Steuereinheit 2 sind über die Steuersignalleitung 12 miteinander gekoppelt.In a second embodiment of the system, the sensor device comprises 1 the sensor element 4 and the signal conditioning unit 5 , The signal conditioning unit 5 includes the amplifier unit 6 and the value range switcher 7 , The sensor element 4 and the value range switcher 7 are with the amplifier unit 6 coupled. The sensor device 1 is connected to the control unit via a second measuring signal line 10 coupled via which the reading taken by the amplifier unit 6 is supplied to the analog-to-digital converter A / D is supplied. The control unit 2 includes a second signal generator 11 which is coupled to the arithmetic unit CPU and the output side of the control unit 2 provides the control signal. The control signal may be the sensor device 1 via a control signal line 12 be supplied. The sensor device 1 and the control unit 2 are via the control signal line 12 coupled together.

Das Steuersignal wird dem Wertebereichumschalter 7 zugeführt. Dieser wählt abhängig von dem Steuersignal das erste Wertebereichfenster W1, das zweite Wertebereichfenster W2 oder das dritte Wertebereichfenster W3 aus und steuert die Verstärkereinheit 6 entsprechend. Das ausgewählte Wertebereichfenster ist somit abhängig von dem Steuersignal, das in der Steuereinheit 2 durch den zweiten Signalgenerator 11 erzeugt wird. Die Recheneinheit CPU ist ausgebildet, ein gewünschtes Wertebereichfenster zu ermitteln und den zweiten Signalgenerator 11 so anzusteuern, dass die Sensorvorrichtung 1 veranlasst wird, den gewünschten Wertebereich auszuwählen.The control signal is the value range switch 7 fed. This selects the first value range window W1, the second value range window W2 or the third value range window W3 depending on the control signal and controls the amplifier unit 6 corresponding. The selected value range window is thus dependent on the control signal that is in the control unit 2 through the second signal generator 11 is produced. The arithmetic unit CPU is designed to determine a desired value range window and the second signal generator 11 to drive so that the sensor device 1 is prompted to select the desired range of values.

In einer dritten Ausführungsform des Systems sind die Sensorvorrichtung 1 und die Steuereinheit 2 über eine dritte Messsignalleitung 13 miteinander gekoppelt, die die zweite Messsignallei tung 10 und die Steuersignalleitung 12 der zweiten Ausführungsform des Systems ersetzt. Die Steuereinheit 2 umfasst einen dritten Signalgenerator 14, der den zweiten Signalgenerator 11 der zweiten Ausführungsform ersetzt. Die Sensorvorrichtung 1 und die Steuereinheit 2 sind so ausgebildet, dass die dritte Messsignalleitung 13 bidirektional genutzt werden kann. Dazu wird beispielsweise abwechselnd der Messwert von der Sensorvorrichtung 1 zu der Steuereinheit 2 übertragen und das Steuersignal von der Steuereinheit 2 zu der Sensorvorrichtung 1 übertragen. Gegebenenfalls ist durch geeignetes Aufmodulieren des Steuersignals auf den Messwert in der Steuereinheit 2 und durch Trennen des Steuersignals von dem Messwert in der Sensorvorrichtung 1 oder der Steuereinheit 2 auch ein gleichzeitiges Übertragen des Messwerts und des Steuersignals möglich.In a third embodiment of the system, the sensor device 1 and the control unit 2 via a third measuring signal line 13 coupled together, the device the second Messsignallei 10 and the control signal line 12 replaced the second embodiment of the system. The control unit 2 includes a third signal generator 14 , which is the second signal generator 11 replaced the second embodiment. The sensor device 1 and the control unit 2 are designed so that the third measurement signal line 13 can be used bidirectionally. For this purpose, for example, alternately the measured value of the sensor device 1 to the control unit 2 transmitted and the control signal from the control unit 2 to the sensor device 1 transfer. Optionally, by suitably modulating the control signal to the measured value in the control unit 2 and by separating the control signal from the measurement value in the sensor device 1 or the control unit 2 also a simultaneous transmission of the measured value and the control signal possible.

4 zeigt ein Beispiel für den vorgegebenen Wertebereich D1 des Sensorelements 4, das erste Wertebereichfenster W1, das zweite Wertebereichfenster W2, das dritte Wertebereichfenster W3 und den vorgegebenen Wertebereich D2 der Signalaufbereitungseinheit 5. Der vorgegebene Wertebereich D1 des Sensorelements 4 hat die untere Grenze von 0 Volt und die obere Grenze von 12 Volt. Der vorgegebene Wertebereich D2 der Signalaufbereitungseinheit 5 hat die untere Grenze von 0 Volt und die obere Grenze von 6 V. Der Wertebereich D1 des Sensorelements 4 ist unterteilt in drei gleich große Teilbereiche, von denen der erste Teilbereich das erste Wertebereichfenster W1 mit einer unteren Grenze 15 von 0 Volt und einer oberen Grenze 16 von 4 Volt, der zweite Teilbereich das zweite Wertebereichfenster W2 mit einer unteren Grenze 17 von 4 Volt und einer oberen Grenze 18 von 8 Volt und der dritte Teilbereich das dritte Wertebereichfenster W3 mit einer unteren Grenze 19 von 8 Volt und einer oberen Grenze 20 von 12 Volt ist. Abhängig von dem jeweils ausgewählten Wertebereichfenster wird die untere Grenze 15 des ersten Wertebereichfensters W1, die untere Grenze 17 des zweiten Wertebereichfensters W2 oder die untere Grenze 19 des dritten Wertebereichfensters W3 auf die untere Grenze des vorgegebenen Wertebereichs D2 der Signalaufbereitungseinheit 5 abgebildet. Entsprechend wird die obere Grenze 16 des ersten Wertebereichfensters W1, die obere Grenze 18 des zweiten Wertebereichfensters W2 oder die obere Grenze 20 des dritten Wertebereichfensters W3 auf die obere Grenze des vorgegebenen Wertebereichs D2 der Signalaufbereitungseinheit 5 abgebildet. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass der vorgegebene Wertebereich D1 des Sensorelements 4, der größer ist als der vorgegebene Wertebereich D2 der Signalaufbereitungseinheit 5, stückweise auf den vorgegebenen Wertebereich D2 der Signalaufbereitungseinheit 5 abgebildet werden kann, so dass in der Steuereinheit 2 der Messwert durch den Analog-Digital-Wandler A/D mit hoher Präzision und mit gutem Signal-Rausch-Abstand erfasst werden kann. Ebenso können auch einander überlappende Wertebereichfenster, z.B. das erste Wertebereichfenster W1 von 0 bis 2 V, das zweite Wertebereichfenster W2 von 0 bis 6 V und das dritte Wertebereichfenster W3 von 0 bis 12 V vorgegeben sein. 4 shows an example of the predetermined value range D1 of the sensor element 4 , the first value range window W1, the second value range window W2, the third value range window W3 and the predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 , The predetermined value range D1 of the sensor element 4 has the lower limit of 0 volts and the upper limit of 12 volts. The predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 has the lower limit of 0 volts and the upper limit of 6 V. The value range D1 of the sensor element 4 is subdivided into three equally sized subareas, of which the first subarea the first value range window W1 with a lower limit 15 of 0 volts and an upper limit 16 of 4 volts, the second subregion the second value range window W2 with a lower limit 17 of 4 volts and an upper limit 18 of 8 volts and the third subregion, the third value range window W3 with a lower limit 19 of 8 volts and an upper limit 20 of 12 volts is. Depending on the currently selected value range window, the lower limit becomes 15 of the first range window W1, the lower limit 17 of the second value range window W2 or the lower limit 19 of the third value range window W3 to the lower limit of the predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 displayed. Accordingly, the upper limit 16 of the first range window W1, the upper limit 18 of the second value range window W2 or the upper limit 20 of the third value range window W3 to the upper limit of the predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 displayed. This has the particular advantage that the predetermined value range D1 of the sensor element 4 which is greater than the predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 , piecewise to the predetermined value range D2 of the signal conditioning unit 5 can be mapped, so that in the control unit 2 the measured value can be detected by the analog-to-digital converter A / D with high precision and with good signal-to-noise ratio. Likewise, overlapping value range windows, for example the first value range window W1 of 0 to 2 V, the second value range window W2 of 0 to 6 V and the third value range window W3 of 0 to 12 V can also be predetermined.

5a zeigt eine erste Ausführungsform des Steuersignals. Das erste Wertebereichfenster W1, das zweite Wertebereichfenster W2 und das Wertebereichfenster W3 sind nur in einer vorgegebenen Reihenfolge auswählbar. Das Steuersignal kann dann beispielsweise als ein einfacher Impuls 21 ausgeführt sein, dessen steigende und/oder fallende Flanke das jeweils nächste Wertebereichfenster der vorgegebenen Reihenfolge auswählt. Zum Umschalten des ersten Wertebereichfensters W1 auf das zweite Wertebereichfenster W2 und zum Umschalten des zweiten Wertebereichfenster W2 auf das dritte Wertebereichfenster W3 und zum Umschalten von dem dritten Wertebereichfenster W3 zu dem ersten Wertebereichfenster W1 kann jeweils ein Impuls 21 der gleichen Form benutzt werden. 5a shows a first embodiment of the control signal. The first value range window W1, the second value range window W2, and the value range window W3 are selectable only in a predetermined order. The control signal may then be, for example, a simple pulse 21 be executed, whose rising and / or falling edge selects the next value range window of the given order. To switch the first value range window W1 to the second value range window W2 and to switch the second value range window W2 to the third value range window W3 and to switch from the third value range window W3 to the first value range window W1, one pulse each 21 the same shape.

5b zeigt eine zweite Ausführungsform des Steuersignals. Zum Auswählen des ersten Wertebereichfensters W1 ist ein erster Impuls 22, zum Auswählen des zweiten Wertebereichfensters W2 ein zweiter Impuls 23 und zum Auswählen des dritten Wertebereichfensters W3 ein dritter Impuls 24 vorgesehen. Der erste Impuls 22 weist eine erste Impulszeitdauer T1 auf. Der zweite Impuls 23 weist entsprechend eine zweite Impulszeitdauer T2 und der dritte Impuls 24 eine dritte Impulszeitdauer T3 auf. Die erste Impulszeitdauer T1, die zweite Impulszeitdauer T2 und die dritte Impulszeitdauer T3 sind voneinander unterschiedlich vorgegeben, so dass das erste Wertebereichfenster W1, das zweite Wertebereichfenster W2 oder das dritte Wertebereichfenster W3 eindeutig ausgewählt werden können. Beispielsweise ist die zweite Impulszeitdauer T2 doppelt so lang wie die erste Impulszeitdauer T1 und die dritte Impulszeitdauer T3 dreimal so lang wie die erste Impulszeitdauer T1. Die Impulszeitdauer T1 ist beispielsweise 1 ms oder auch eine 1 μs lang, kann jedoch auch kürzer oder länger sein. Die Verhältnisse der ersten Impulszeitdauer T1, der zweiten Impulszeitdauer T2 und der dritten Impulszeitdauer T3 zueinander können jedoch auch anders vorgegeben sein. 5b shows a second embodiment of the control signal. To select the first range window W1 is a first pulse 22 , for selecting the second value range window W2, a second pulse 23 and for selecting the third value range window W3, a third pulse 24 intended. The first impulse 22 has a first pulse duration T1. The second impulse 23 correspondingly has a second pulse duration T2 and the third pulse 24 a third pulse period T3. The first pulse duration T1, the second pulse duration T2 and the third pulse duration T3 are set differently from each other, so that the first value range window W1, the second value range window W2 or the third value range window W3 can be uniquely selected. For example, the second pulse duration T2 is twice as long as the first pulse duration T1 and the third pulse time T3 is three times as long as the first pulse duration T1. The pulse duration T1 is for example 1 ms or even 1 μs long, but may also be shorter or longer. However, the ratios of the first pulse duration T1, the second pulse duration T2 and the third pulse duration T3 to each other can also be specified differently.

In einer dritten Ausführungsform des Steuersignals weist der erste Impuls 22 zum Auswählen des ersten Wertebereichfensters W1 eine erste Impulsamplitude A1, der zweite Impuls 23 zum Auswählen des zweiten Wertebereichfensters W2 eine zweite Impulsamplitude A2 und der dritte Impuls 24 zum Auswählen des dritten Wertebereichfensters W3 eine dritte Impulsamplitude A3 auf ( 5c). Die erste Impulsamplitude A1, die zweite Impulsamplitude A2 und die dritte Impulsamplitude A3 sind voneinander unterschiedlich vorgegeben, so dass das erste Wertebereichfenster W1, das zweite Wertebereichfenster W2 und das dritte Wertebereichfenster W3 eindeutig auswählbar sind. Beispielsweise wird das erste Wertebereichfenster W1 ausgewählt, wenn die erste Impulsamplitude A1 zwischen 0 und 1 V liegt. Entsprechend wird das zweite Wertebereichfenster W2 beispielsweise ausgewählt, wenn die zweite Impulsamplitude A2 zwischen 1 und 2 V liegt und das dritte Werte bereichfenster W3 wird ausgewählt, wenn die dritte Impulsamplitude A3 zwischen 2 und 3 V liegt. Die erste Impulsamplitude A1, die zweite Impulsamplitude A2 und die dritte Impulsamplitude A3 können jedoch auch anders vorgegeben sein.In a third embodiment of the control signal, the first pulse 22 for selecting the first range window W1 a first pulse amplitude A1, the second pulse 23 for selecting the second value range window W2, a second pulse amplitude A2 and the third pulse 24 for selecting the third value range window W3, a third pulse amplitude A3 ( 5c ). The first pulse amplitude A1, the second pulse amplitude A2 and the third pulse amplitude A3 are predetermined differently from one another, so that the first value range window W1, the second value range window W2 and the third value range window W3 can be selected unambiguously. For example, the first value range window W1 is selected when the first pulse amplitude A1 is between 0 and 1V. Accordingly, the second value range window W2 is selected, for example, when the second pulse amplitude A2 is between 1 and 2 V, and the third value range window W3 is selected when the third pulse amplitude A3 is between 2 and 3 V. However, the first pulse amplitude A1, the second pulse amplitude A2 and the third pulse amplitude A3 can also be specified differently.

5d zeigt eine vierte Ausführungsform des Steuersignals. Zum Auswählen des ersten Wertebereichfensters W1 ist eine erste Impulsfolge 25, zum Auswählen des zweiten Wertebereichfensters W2 eine zweite Impulsfolge 26 und zum Auswählen des dritten Wertebereichfensters W3 eine dritte Impulsfolge 27 vorgesehen. Eine Impulsfolge, wie in diesem Beispiel die zweite Impulsfolge 26 und die dritte Impulsfolge 27, kann aus mehreren Einzelimpulsen zusammengesetzt sein, die beispielsweise einen zeitlichen Abstand T voneinander haben. Der zeitliche Abstand T ist vorzugsweise so vorgegeben, dass die jeweiligen Einzelimpulse zuverlässig erfassbar sind. Der zeitliche Abstand T ist jedoch vorzugsweise kleiner als der kleinstmögliche zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Impulsfolgen. Der zeitliche Abstand T zwischen Einzelimpulsen innerhalb der Impulsfolge kann jedoch auch unterschiedlich groß sein. Die Impulsfolge kann auch nur einen Einzelimpuls umfassen, wie in diesem Beispiel die erste Impulsfolge 25. 5d shows a fourth embodiment of the control signal. To select the first range window W1 is a first pulse train 25 , for selecting the second value range window W2, a second pulse train 26 and for selecting the third value range window W3, a third pulse train 27 intended. A pulse train, as in this example the second train of pulses 26 and the third pulse train 27 , may be composed of several individual pulses, for example, have a time interval T from each other. The time interval T is preferably predetermined so that the respective individual pulses can be reliably detected. However, the time interval T is preferably smaller than the smallest possible time interval between two successive pulse trains. However, the time interval T between individual pulses within the pulse train can also be different. The pulse train may also comprise only a single pulse, as in this example, the first pulse train 25 ,

Die erste, zweite, dritte und vierte Ausführungsform des Steuersignals kann ebenso für das Umschaltsignal genutzt werden, das in der ersten Ausführungsform des Systems zum Signalisieren des ausgewählten Wertebereichfensters der Sensorvorrichtung 1 an die Steuereinheit 2 genutzt wird. Außer den in den obigen Beispielen genannten Spannungen kann das Steuersignal bzw, das Umschaltsignal beispielsweise auch durch entsprechende Ströme ausgebildet sein.The first, second, third and fourth embodiments of the control signal can also be used for the switching signal used in the first embodiment of the system for signaling the selected value range window of the sensor device 1 to the control unit 2 is being used. In addition to the voltages mentioned in the above examples, the control signal or the switching signal can also be formed, for example, by corresponding currents.

Die Steuereinheit 2 ist vorzugsweise ausgebildet, einen zeitlichen Verlauf des Messwerts abhängig von einem Modell abzuschät zen und das Steuersignal zum Umschalten des Wertebereichfensters abhängig von dem abgeschätzten zeitlichen Verlauf des Messwerts zu erzeugen. Dies ist beispielsweise vorteilhaft zum Bestimmen eines zeitlichen Verlaufs eines Drucks in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine. Die Steuereinheit 2 ermittelt beispielsweise aus einer Motordrehzahl, einer Last, einer Einspritzmenge, einem Einspritzzeitpunkt, einer Betriebstemperatur und gegebenenfalls weiteren Größen den zeitlichen Verlauf des Drucks in dem Zylinder. Die Steuereinheit 2 kann so vorausschauend ein geeignetes Wertebereichfenster auswählen um den Messwert mit größtmöglicher Präzision erfassen zu können. Der Messwert kann dann beispielsweise genutzt werden, den abgeschätzten zeitlichen Verlauf des Messwerts zu überprüfen und gegebenenfalls zu korrigieren. Dadurch brauchen nur wenige Messwerte übertragen werden und die Sensorvorrichtung, die Messsignalleitungen und der Analog-Digital-Wandler A/D können entsprechend einfach und preisgünstig ausgebildet sein.The control unit 2 is preferably designed to estimate a time course of the measured value as a function of a model and to generate the control signal for switching over the range of values window as a function of the estimated time profile of the measured value. This is for example advantageous for determining a time profile of a pressure in a cylinder of an internal combustion engine. The control unit 2 determines, for example from an engine speed, a load, an injection quantity, an injection time, an operating temperature and possibly other variables, the time profile of the pressure in the cylinder. The control unit 2 can thus anticipate a suitable value range window to capture the measured value with the greatest possible precision. The measured value can then be used, for example, to check the estimated time course of the measured value and, if necessary, to correct it. As a result, only a few measured values need to be transmitted and the sensor device, the measuring signal lines and the analog-to-digital converter A / D can be correspondingly simple and inexpensive.

Claims

Sensor device comprising - a sensor element ( 4 ), which is designed to detect a measured value of a physical measured variable and within a predetermined value range (D1) of the sensor element ( 4 ), and - a signal conditioning unit ( 5 ), which is designed, the measured value on the output side in a predetermined range of values (D2) of the signal conditioning unit ( 5 ) and which is designed to map a selected value range window to the predetermined value range (D2) of the signal conditioning unit ( 5 ), wherein the selected value range window is assigned, depending on a control signal, one of at least two mutually different value range windows, each of which has a subrange of the predetermined value range (D1) of the sensor element ( 4 Depending on the control signal and the selected value range window, the respective next value range window can be assigned to the predetermined order depending on an edge of the control signal.

Sensor device comprising - a sensor element ( 4 ), which is designed to detect a measured value of a physical measured variable and within a predetermined value range (D1) of the sensor element ( 4 ), and - a signal conditioning unit ( 5 ), which is designed, the measured value on the output side in a predetermined range of values (D2) of the signal conditioning unit ( 5 ) and which is designed to map a selected value range window to the predetermined value range (D2) of the signal conditioning unit ( 5 ), wherein the selected value range window is assigned, depending on a control signal, one of at least two mutually different value range windows, each of which has a subrange of the predetermined value range (D1) of the sensor element ( 4 ) and adapted to assign one of the at least two mutually different value range windows to the selected value range window depending on a pulse duration of the control signal.

Sensor device according to one of the preceding claims, which is designed to generate the control signal.

Sensor device according to claim 3, which is formed is dependent on the output-side provision of a switching signal the selected range window.

Sensor device according to one of claims 1 or 2, the input side with a control unit ( 2 ) and which is designed to detect the control signal that is in the control unit ( 2 ) and the sensor device ( 1 ) can be fed.

Sensor device according to one of the preceding claims, in which the signal conditioning unit comprises an amplifier unit ( 6 ), which is designed such that its amplification factor is selectable depending on the selected value range window.

Sensor device according to one of the preceding claims, in which the signal conditioning unit comprises an amplifier unit ( 6 ), which is designed such that a correction value can be added to or subtracted from the measured value for mapping a lower limit of the selected value range window to a lower limit of the predetermined value range (D2) of the signal conditioning unit ( 5 ) depending on the selected value range window.

System comprising - at least one sensor device ( 1 ) according to one of the preceding claims and - a control unit ( 2 ) associated with the at least one sensor device ( 1 ) and which is formed, the output side of the sensor device ( 1 ).

System according to claim 8, in which the control unit ( 2 ) comprises at least one analog-to-digital converter (A / D) for detecting the measured value of the at least one sensor device ( 1 ).

System according to one of claims 8 or 9, in which the control unit ( 2 ) comprises at least one signal generator for generating the respective control signal, the at least one sensor device ( 1 ) can be supplied.

System according to claim 10, in which the control unit ( 2 ) is designed to generate the respective control signal as a function of at least one expected next measured value, which is determined as a function of a model by which a further time profile of the measured value can be estimated.