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Die
Erfindung betrifft eine Sensorschnittstelle, insbesondere für ein Bremsmodul
oder einen Getriebesteller, zum Anschluss einer Mehrzahl von Sensoren
an eine Steuereinrichtung, mit einer Mehrzahl von Sensoranschlüssen und
mit einer Mehrzahl von Steuereinrichtungsanschlüssen.
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Üblicherweise
umfassen gattungsgemäße Sensorschnittstellen
für Getriebesteller
oder Bremsmodule elektrische Verbindungselemente, wie beispielsweise
buchsen- oder steckerartige Steckverbinder, um eine elektrische
Kopplung zwischen mehreren Sensoren und einer Steuereinrichtung
beziehungsweise einem Hauptcontroller, insbesondere einem Hauptcontroller
zur Getriebesteuerung, über
einen Steckverbinder herzustellen. Derartige Steckverbinder weisen
zu diesem Zweck sensorseitig eine Mehrzahl von Sensoranschlüssen und
steuereinrichtungsseitig eine Mehrzahl von Steuereinrichtungsanschlüssen auf.
Sämtliche
von der Mehrzahl von Sensoren stammende Leitungen werden mit den
Sensoranschlüssen
des Steckverbinders gekoppelt, beispielsweise Spannungs- oder Stromversorgungsleitungen,
getrennt geführte
Signalleitungen, Masseleitungen, etc.
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Aufgrund
der Mehrzahl von Sensoren müssen
daher entsprechend ausgelegte Steckverbinder verwendet werden, die
zumindest die Anzahl von Sensoranschlüssen entsprechend der Anzahl
der von der Mehrzahl von Sensoren stammenden Leitungen umfassen.
Dies führt
unweigerlich dazu, dass große
Steckverbinder eingesetzt werden müssen. Dadurch ist bei der Verwendung
solcher Steckverbinder zwangsweise auch die Anzahl der Steuereinrichtungsanschlüsse erhöht. Weiterhin
kann der Fall auftreten, dass Interferenzen beziehungsweise Störungen bei
parallel an dem Steckverbinder vorgesehenen Signalleitungen der
jeweiligen Sensoren auftreten; beispielsweise wenn diese direkt
nebeneinander in den Steckverbinder zusammengeführt werden, wodurch die Signalqualität der Sensoren
negativ beeinträchtigt
werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Sensorschnittstellen
derart weiterzubilden, dass die vorgenannten Probleme zumindest
teilweise überwunden
werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen
Ansprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Sensorschnittstelle baut
auf dem gattungsgemäßen Stand
der Technik dadurch auf, dass die Anzahl der Steuereinrichtungsanschlüsse kleiner
als die Anzahl der Sensoranschlüsse
ist. So kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Sensorschnittstelle
beispielsweise eine Leiterplatte beziehungsweise einen Leadframe
umfasst, der zumindest einige der Sensoranschlüsse zu weniger Steuereinrichtungsanschlüssen zusammenfasst. Alternativ
kann die Sensorschnittstelle anwendungsspezifische integrierte Schaltungen
(ASIC = Application Specific Integrated Circuit) umfassen. Dadurch können zumindest
anwendungsspezifische Auswerte- und Verarbeitungsfunktionen von
Sensorsignalen durch die ASICs durchgeführt werden, wohingegen arbeitsintensive
Berechnungen durch die von den Sensoren abgelegene Steuereinrichtung
vorgenommen wird. Ebenso kann auch vorgesehen sein, die Sensorschnittstelle
unter anderem mit einem oder mehreren Micro-Controllern auszustatten,
die die Sensoranschlüsse
und Steuereinrichtungsanschlüsse
umfassen. Diese Micro-Controller
können
insbesondere dazu imstande sein, Auswerte-, Verarbeitungs- und Berechnungsoperation
auf der Grundlage der von der Mehrzahl von Sensoren gelieferten
Signale vorzunehmen und ausgewertete Datensignale an den wenigen
Steuereinrichtungsanschlüssen
der Steuereinrichtung zur Verfügung
stellen. Dadurch kann die Anzahl der Steuereinrichtungsanschlüsse, insbesondere
von Steckerkontakten oder Steckerpins, im Vergleich zu den Sensoranschlüssen erheblich
verringert werden. Über
die Sensorschnittstelle lassen sich mehrere Sensoren somit zu einem
Sensorcluster zusammenfassen.
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Die
erfindungsgemäße Sensorschnittstelle kann
in vorteilhafter Weise so weitergebildet werden, dass die Anzahl
der Steuereinrichtungsanschlüsse um
einen Faktor kleiner als die Anzahl der Sensoranschlüsse ist,
der 0,5 oder weniger beträgt,
bevorzugter 0,4 oder weniger, bevorzugter 0,3 oder weniger und besonders
bevorzugter weniger als 0,2. Insbesondere bei der Ausstattung der
Sensorschnittstelle mit einem oder mehreren Micro-Controllern lässt sich die
Anzahl der Steuereinrichtungsanschlüsse im Vergleich zur Anzahl
der Sensoranschlüsse
stark verringern, da die Micro-Controller die von den Sensoren gelieferten
Signale auswerten und die ausgewerteten Datensignale lediglich über einen
Datenbus der Steuereinrichtung zur Verfügung stellen müssen. Ebenso
können
in diesem Fall auch kostengünstigere
und einfachere Steckverbinder verwendet werden, die entsprechend
der verringerten Anzahl von Steuereinrichtungsanschlüssen kleiner
ausgelegt werden können.
Darüber
hinaus wird durch die Reduzierung der empfindlichen Kontaktstellen
beziehungsweise der Steuereinrichtungsanschlüsse gleichwohl die Robustheit
der Vorrichtung erhöht,
da weniger empfindliche Kontaktstellen oder Anschlüsse erforderlich sind.
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Weiterhin
kann die erfindungsgemäße Sensorschnittstelle
derart ausgebildet werden, dass zumindest einige der Steuereinrichtungsanschlüsse redundant
ausgeführt
sind. Dadurch kann insbesondere die Ausfallsicherheit der Sensorschnittstelle
erhöht werden,
so dass der Steuereinrichtung auch bei Ausfall eines redundant ausgeführten Steuereinrichtungsanschlusses
die entsprechenden Datensignale zur Verfügung gestellt werden können.
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Darüber hinaus
kann die erfindungsgemäße Sensorschnittstelle
so verwirklicht werden, dass sie weiterhin ein buchsen- und/oder
steckerartiges Verbindungselement umfasst, das zumindest einige
der redundant ausgeführten
Steuereinrichtungsanschlüsse
bildet, wobei zumindest einige der redundant ausgeführten Steuereinrichtungsanschlüsse über redundante
Leitungen versorgt werden.
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Des
Weiteren kann die erfindungsgemäße Sensorschnittstelle
so weitergebildet werden, dass die Steuereinrichtungsanschlüsse zumindest
zwei redundant ausgeführte
Datenbusse umfassen, und dass die Sensorschnittstelle Mittel umfasst,
um zumindest auf den zwei redundanten Datenbussen anliegenden Signale
auf Plausibilität
zu prüfen.
Somit kann neben einer redundanten Datenübertragung zur Steuereinrichtung
zusätzlich
Plausibilitätskontrolle
der Datensignale durchgeführt
werden. Beispielsweise werden die Mittel zur Plausibilitätskontrolle durch
einen Micro-Controller
ausgebildet.
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Weiterhin
kann die erfindungsgemäße Sensorschnittstelle
so verwirklicht werden, dass die Steuereinrichtungsanschlüsse zumindest
zwei redundant ausgeführte
Datenbusse umfassen, die von wenigstens zwei der Sensorschnittstelle
zugeordneten Micro-Controllern mit Datensignalen beaufschlagt werden
können.
Somit können
die von den Sensoren gelieferten Signale durch die Micro-Controller
ausgewertet werden und auf den zwei Datenbussen als bereits ausgewertete
Datensignale der Steuereinrichtung zu Verfügung gestellt werden. Ebenso
können
auch Diagnoseinformationen, wie ein Ausfall eines Sensorelements
eines Sensors, in einem im Datenbus übertragenen Datenprotokoll ausgegeben
werden, so dass die Diagnose der Sensoren nicht mehr in der zentralen
Steuereinrichtung beziehungsweise in dem Hauptcontroller vorgenommen
werden muss, sondern direkt in den Micro-Controllern der Sensorschnittstelle
erfolgt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die erfindungsgemäße Sensorschnittstelle
derart realisiert, dass sie geeignet ist, eine Verarbeitung von von
den Sensoren gelieferten Signalen vorzunehmen und/oder eine Steuerung
oder Ansteuerung der Sensoren durchzuführen.
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Weiterhin
wird die erfindungsgemäße Sensorschnittstelle
vorzugsweise so ausgeführt,
dass sie eine Schutzeinrichtung zur Vermeidung elektrostatischer
Entladungen umfasst. Die Schutzeinrichtung kann insbesondere durch
einen so genannten ESD-Schutz (ESD = Electrostatic Discharge/elektrostatische
Entladung) realisiert werden.
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Darüber hinaus
kann die erfindungsgemäße Sensorschnittstelle
dergestalt ausgeführt
sein, dass sie geeignet ist, eine Signalkonditionierung von von den
Sensoren gelieferten Signalen vorzunehmen. Die Sensoren, insbesondere
die Weg- oder Positions-, Drehzahl-, Richtungs-, Druck-, Beschleunigungs-,
(Neigungs-) oder Temperatursensoren, liefern über die Signalleitungen permanent
oder in gewissen Zeitabständen
Signale. Um die Signalqualität zu
verbessern, können
die Micro-Controller der Sensorschnittstelle zur Weiterverarbeitung
der Signale eine Signalkonditionierung vornehmen. Insbesondere wird
durch die Micro-Controller auch ermöglicht, die Signale aufzubereiten,
beispielsweise zu verstärken,
etc.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
stark schematisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Sensorschnittstelle;
und
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2 eine
detaillierte Darstellung der erfindungsgemäßen Sensorschnittstelle von 1.
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1 zeigt
eine stark schematisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Sensorschnittstelle 10,
wobei 2 eine detaillierte Darstellung der erfindungsgemäßen Sensorschnittstelle 10 von 1 veranschaulicht.
In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Sensorschnittstelle 10 insbesondere für einen Getriebesteller
eines Fahrzeugs vorgesehen und dient zum Anschluss einer Mehrzahl
von Sensoren 221 , 222 , 26, 281 , 282 , 283 an
eine nicht dargestellt Steuereinrichtung. Zu diesem Zweck verfügt die Sensorschnittstelle 10 über eine
Mehrzahl von Sensoranschlüssen 161 , 162 , 18, 201 , 202 , 203 und über eine Mehrzahl von Steuereinrichtungsanschlüssen 12,
die über
Micro-Controller 30, 32 miteinander gekoppelt sind,
wie nachstehend erläutert
wird. An die Sensoranschlüsse 161 , 162 , 18, 201 , 202 , 203 sind insbesondere ein erster Drehzahlsensor 221 , ein zweiter Drehzahlsensor 222 , ein Temperatursensor 26,
ein erster Positionssensor 281 ,
zweiter Positionssensor 282 und ein
dritter Positionssensor 283 angeschlossen.
Dabei ist die Anzahl der Steuereinrichtungsanschlüsse 12 kleiner
als die Anzahl der Sensoranschlüsse 161 , 162 , 18, 201 , 202 , 203 . In diesem konkreten Fall führen 34 Leitungen
der Sensoren 221 , 222 , 26, 281 , 282 , 283 zu den
entsprechenden Sensoranschlüssen 161 , 162 , 18, 201 , 202 , 203 (jeweils zwei oder drei Leitungen
der Drehzahlsensoren 221 , 222 , zwei Leitungen des Temperatursensors 26 und
jeweils neun Leitungen der Positionssensoren 201 , 202 , 203 ),
während
6 Leitungen von den entsprechenden Steuereinrichtungsanschlüssen 12 zu
der Steuereinrichtung führen.
Die Leitungen der jeweiligen Sensoren 221 , 222 , 26, 281 , 282 , 283 werden
in diesem Ausführungsbeispiel
durch jeweils eine Stromversorgungsleitung und eine oder mehrere
Signalleitungen gebildet. Optional kann auch eine Masseleitung jeweils
an dem entsprechenden Sensor 221 , 222 , 26, 281 , 282 , 283 vorgesehen sein.
Vorzugsweise wird zur Signalübertragung
durch die Positionssensoren 281 , 282 , 283 ein
digitales Bussystem beziehungsweise eine digitale Schnittstelle, in
diesem Ausführungsbeispiel
ein SPI-Bussystem (SPI = Serial Peripheral In terface), verwendet.
Zu diesem Zweck ist jedoch ebenso die Verwendung eines SCI-Bussystems
(SCI = Serial Communication Interface) denkbar. Durch Verwendung
einer in diesem Ausführungsbeispiel
vorliegenden SPI-Schnittstelle bei den Positionssensoren 28 kann
insbesondere die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) verbessert
werden. Hingegen verwenden die Drehzahlsensoren 221 , 222 oder der Temperatursensor 26 vorzugsweise
eine analoge Signalübertragungsart, insbesondere
eine Pulsweitenmodulation (PWM), zur Informationsübertragung.
In diesem Zusammenhang ist alternativ aber ebenso eine digitale
Signalübertragungsart
denkbar. Die Sensoranschlüsse 161 , 162 , 18, 201 , 202 , 203 sind mit dem Micro-Controller 30 gekoppelt,
der wiederum über
einen internen digitalen Datenbus mit einem weiteren Microcontroller 32 gekoppelt
ist. Dadurch können
die Mirco-Controller 30, 32 über den internen digitalen
Datenbus eine gegenseitige Überwachungsfunktion
ausführen.
Die Micro-Controller 30, 32 sind über Leitungen,
welche beispielsweise durch Stromversorgungsleitungen und Masseleitungen
für die
Sensoren 221 , 222 , 26, 281 , 282 , 283 gebildet werden können, und über zwei Datenbusse 36, 38 mit
den Steuereinrichtungsanschlüssen 12 gekoppelt.
Insbesondere die Datenbusse 36, 38 der Steuereinrichtungsanschlüsse 12 sind
redundant ausgeführt
sind. Weiterhin umfasst die Sensorschnittstelle 10 ein
buchsen- und/oder
steckerartiges Verbindungselement 24, das in diesem Ausführungsbeispiel
alle Steuereinrichtungsanschlüsse 12 ausbildet.
Die Steuereinrichtungsanschlüsse 12 umfassen insbesondere
die zwei redundant ausgeführten Datenbusse 36, 38.
Die Steuereinrichtungsanschlüsse 12 werden
somit von den zwei der Sensorschnittstelle 10 zugeordneten
Micro-Controllern 30, 32 mit Datensignalen beaufschlagt.
Da die Micro-Controller 30, 32 jeweils mit den
Sensoranschlüssen 161 , 162 , 18, 201 , 202 , 203 gekoppelt sind, können die Sensorsignale der
Sensoren 221 , 222 , 26, 281 , 282 , 283 durch die Micro-Controller 30, 32 in
die Datensignale auf die Datenbusse 36, 38 übergeführt werden.
Darüber hinaus
ist ein weiterer beziehungsweise zusätzlicher Controller 34 der
Sensorschnittstelle 10 zugeordnet, mittels dem auf zumindest
den zwei redundanten Datenbussen 36, 38 anliegende
Signale auf Plausibilität geprüft werden
können.
Ebenso kann der Controller 34 aber auch mit den weiteren
zu den Steuereinrichtungsanschlüssen
führenden
Leitungen gekoppelt sein, beispielsweise mit Stromversorgungsleitungen, um
den Zustand der Stromversorgung zu den Sensoren 221 , 222 , 26, 281 , 282 , 283 festzustellen
beziehungsweise zu ermitteln. Die Micro-Controller 30, 32 sind
dazu geeignet, eine Verarbeitung von von den Sensoren 221 , 222 , 26, 281 , 282 , 283 gelieferten Signalen vorzunehmen und
eine Steuerung oder Ansteuerung der Sensoren 221 , 222 , 26, 281 , 282 , 283 durchzuführen. Darüber hinaus
kann über
die Micro-Controller 30, 32 eine
Signalkonditionierung von von den Sensoren 221 , 222 , 26, 281 , 282 , 283 gelieferten
Signalen vorgenommen werden. Insbesondere sind die Micro-Controller 30, 32 dazu
imstande Umrechnungen von analogen Sensorsignalen durchzuführen und eine
Umsetzung beziehungsweise Umwandlung auf einen der Datenbusse 36, 38 als digitales
Datensignal vorzunehmen. Die Datenbusse 36, 38 können jedoch
sowohl zur digitalen als auch analogen Datensignalübertragung
geeignet und ausgelegt sein. Ebenso kann durch die Micro-Controller 30, 32 eine Diagnose
der Sensoren vorgenommen werden, so dass eine eine Fehlfunktionsprüfung der
Sensoren 221 , 222 , 26, 281 , 282 , 283 bereits bei der Sensorschnittstelle 10 ermöglicht wird.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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- 10
- Sensorschnittstelle
- 12
- Steuereinrichtungsanschlüsse
- 161
- Leitungen
von erstem Drehzahlsensor
- 162
- Leitungen
von zweitem Drehzahlsensor
- 18
- Leitungen
von Temperatursensor
- 201
- Leitungen
von erstem Positionssensor
- 202
- Leitungen
von zweitem Positionssensor
- 203
- Leitungen
von dritten Positionssensor
- 221
- erster
Drehzahlsensor
- 222
- zweiter
Drehzahlsensor
- 24
- elektrisches
Verbindungselement
- 26
- Temperatursensor
- 281
- erster
Positionssensor
- 282
- zweiter
Positionssensor
- 283
- dritter
Positionssensor
- 30
- Micro-Controller
- 32
- Micro-Controller
- 34
- Micro-Controller
- 36
- Datenbus
- 38
- Datenbus