執(zhí)行器/傳感器設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及一種執(zhí)行器/傳感器設(shè)備。
[0002]本發(fā)明在汽車行業(yè)中具有應(yīng)用，以及特別是在引擎控制領(lǐng)域中具有應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)代的車輛包括多個(gè)執(zhí)行器以及多個(gè)傳感器，其由處理器獨(dú)立地控制并且使調(diào)節(jié)引擎的操作成為可能。執(zhí)行器一般用于調(diào)節(jié)諸如燃料、空氣或氣體之類的流體的流動(dòng)。傳感器，就其部分而言，被用于提供代表物理量并且將用于控制執(zhí)行器的信息。此外，傳感器也可以用于檢測(cè)可能的問(wèn)題(諸如泄漏)或用于診斷執(zhí)行器。
[0004]執(zhí)行器一般包括兩個(gè)外部連接線，一個(gè)用于執(zhí)行器的電力供應(yīng)以及另一個(gè)用于控制執(zhí)行器。傳感器，就其部分而言，一般包括三個(gè)外部連接線，一個(gè)用于傳感器的電力供應(yīng)，一個(gè)用于接地以及一個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸。
[0005]汽車行業(yè)的當(dāng)前環(huán)境是這樣的，使得存在對(duì)減小系統(tǒng)尺寸以及連接線數(shù)量的期望，以便降低成本和增加系統(tǒng)的可靠性。
[0006]為了這個(gè)目的，一個(gè)提出的解決方案是將執(zhí)行器和傳感器集成在單個(gè)部件中。這個(gè)解決方案有助于減小系統(tǒng)的尺寸。然而，因?yàn)閳?zhí)行器的操作和傳感器的操作保持完全地獨(dú)立，這樣的系統(tǒng)需要多個(gè)連接線，以及根據(jù)上述示例更精確地是五個(gè)。具有大量連接線增加了系統(tǒng)的尺寸，增加了故障的風(fēng)險(xiǎn)以及降低了所述系統(tǒng)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在消除或至少減少現(xiàn)有技術(shù)的前述缺點(diǎn)中的所有或一些。
[0008]因此本發(fā)明的目標(biāo)是提供使控制執(zhí)行器和獲取由傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)成為可能的執(zhí)行器/傳感器設(shè)備，該執(zhí)行器/傳感器設(shè)備的電連接的數(shù)量以及尺寸受到限制。
[0009]本發(fā)明尤其旨在提供這樣的具有高可靠性和/或適中成本價(jià)的執(zhí)行器/傳感器設(shè)備。
[0010]為了這個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種執(zhí)行器/傳感器設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，該執(zhí)行器/傳感器設(shè)備包括由控制信號(hào)控制的至少一個(gè)執(zhí)行器和經(jīng)由獲取信號(hào)傳輸傳感器信息的至少一個(gè)傳感器，該執(zhí)行器和該傳感器被集成到同一部件中，
以及其特征在于該執(zhí)行器/傳感器設(shè)備此外還包括:
?執(zhí)行器/傳感器引腳，其將執(zhí)行器的端子和傳感器的輸出連接到在所述執(zhí)行器/傳感器設(shè)備外部的同一單個(gè)電線；以及
?切換裝置，其被適配為使控制階段中的控制信號(hào)或者獲取階段中的傳感器信息在該電線上被發(fā)送。
[0011]測(cè)試已經(jīng)表明這樣的設(shè)備特別適合于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器并且適合于經(jīng)由傳感器獲取數(shù)據(jù)，以及此外具有良好性能。
[0012]執(zhí)行器和傳感器在同一單個(gè)部件中的集成使減小設(shè)備的尺寸和成本成為可能。
[0013]此外，在單個(gè)電線上將控制信號(hào)和傳感器信息進(jìn)行組合有利地使減少連接數(shù)量以及電線數(shù)量成為可能。因而這一點(diǎn)的效果是減小設(shè)備的尺寸，降低例如由于不良的連接或者對(duì)電線之一的損壞而引起的故障風(fēng)險(xiǎn)，以及因此增加了設(shè)備的可靠性。
[0014]此外，切換裝置有利地使避免控制信息和傳感器信息的丟失成為可能。
[0015]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在這種情況下，執(zhí)行器是螺線管(solenoid)類型的閥。該閥還有利地是借助于線圈來(lái)驅(qū)動(dòng)的。
[0016]這種執(zhí)行器可以是這樣的，使得其由脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)。這有利地使在具有離散狀態(tài)的電路的幫助下合成連續(xù)的信號(hào)成為可能。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)化的“單邊沿半字節(jié)傳輸”(SENT)通信線路來(lái)傳輸傳感器信息。有利地，SENT使產(chǎn)生緊湊和簡(jiǎn)單的布置成為可能。此外，數(shù)據(jù)經(jīng)由SENT的傳輸可以利用不需要屏蔽線或雙絞線的簡(jiǎn)單的線纜來(lái)執(zhí)行。而且，SENT信號(hào)有利地是對(duì)故障不敏感的以及可以用在高溫和強(qiáng)振動(dòng)的狀況下。
[0018]此外，在由SENT傳輸期間，從傳感器中的轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)中的處理，數(shù)據(jù)保持為完全數(shù)字的。因此，與模擬傳輸形成對(duì)照，在這種情況下傳輸?shù)男盘?hào)有利地是更精確的。
[0019]有利地，切換裝置包括適配為傳輸控制信號(hào)的開(kāi)路集電極輸出類型的布置以及適配為傳輸傳感器信息的開(kāi)路集電極輸出類型的布置。因此，執(zhí)行器部分和傳感器部分包括開(kāi)路集電極輸出級(jí)的事實(shí)使簡(jiǎn)化將控制信號(hào)和獲取信號(hào)合并成單個(gè)主信號(hào)成為可能。
[0020]有利地，切換裝置此外包括適配為強(qiáng)制電線連接到電接地的接地系統(tǒng)以及適配為在控制階段期間將電線信號(hào)的電壓反相的反相器系統(tǒng)。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行器/傳感器設(shè)備此外包括在執(zhí)行器/傳感器引腳和執(zhí)行器之間的濾波系統(tǒng)。這樣的濾波系統(tǒng)因此使得在沒(méi)有產(chǎn)生干擾的情況下使用由具有與由傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的再發(fā)生相似的反應(yīng)時(shí)間的信號(hào)所驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行器成為可能。
[0022]本發(fā)明此外涉及一種組件，其特征在于該組件包括如上文所描述的執(zhí)行器/傳感器設(shè)備和中央處理單元，以及在于所述執(zhí)行器/傳感器設(shè)備僅經(jīng)由一根電線連接到該中央處理單元。
[0023]中央處理單元的引腳數(shù)量可以因此被減少。執(zhí)行器/傳感器設(shè)備和中央處理單元之間的布線因此可以被簡(jiǎn)化。同樣地，執(zhí)行器/傳感器設(shè)備的處理可以被簡(jiǎn)化。此外，因?yàn)橹醒胩幚韱卧ǜ俚囊_，它的尺度可以被減小。
[0024]中央處理單元的功能是通過(guò)發(fā)送控制信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行器，以及通過(guò)解譯由傳感器所傳輸?shù)男盘?hào)來(lái)獲取傳感器信息。使用相同的中央處理單元來(lái)執(zhí)行這兩個(gè)功能有利地允許中央處理單元將傳輸傳感器信息的階段與中央處理單元正控制執(zhí)行器的階段相區(qū)分。
[0025]本發(fā)明也涉及一種車輛，其特征在于所述車輛包括至少一個(gè)上文描述的執(zhí)行器/傳感器設(shè)備。有利地，在車輛中這樣的執(zhí)行器/傳感器設(shè)備的使用使得使引擎的控制更簡(jiǎn)單且更可靠成為可能。
[0026]最后，本發(fā)明涉及用于執(zhí)行器的控制和用于通過(guò)傳感器進(jìn)行獲取的方法，該執(zhí)行器和該傳感器被集成到同一部件中，其特征在于該方法包括下述階段:
?通過(guò)由將執(zhí)行器輸入和傳感器輸出連接到所述執(zhí)行器/傳感器設(shè)備外部的同一單個(gè)電線的執(zhí)行器/傳感器引腳所接收到的控制信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行器的階段；以及
?當(dāng)執(zhí)行器未正被控制時(shí)通過(guò)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取以及通過(guò)由所述執(zhí)行器/傳感器引腳所發(fā)送的獲取信號(hào)傳輸所述數(shù)據(jù)的階段，
以及在于切換裝置使控制階段中的控制信號(hào)或者獲取階段中來(lái)自于傳感器的信號(hào)在該電線上被發(fā)送。
[0027]這樣的方法有利地使以簡(jiǎn)單的方式將執(zhí)行器的控制和經(jīng)由傳感器對(duì)數(shù)據(jù)的獲取進(jìn)行組合成為可能。
【附圖說(shuō)明】
[0028]在給出對(duì)所附示意性附圖的參考的情況下，在閱讀下面的描述時(shí)本發(fā)明的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將變得更顯而易見(jiàn)，其中:
-圖1是圖示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示圖，以及
-圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制信號(hào)和來(lái)自傳感器的信號(hào)的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1圖示了包括執(zhí)行器3和傳感器5的執(zhí)行器/傳感器設(shè)備1的一個(gè)實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)。
[0030]執(zhí)行器3是(例如針對(duì)描述的剩余部分)例如用于液壓回路或氣體回路的螺線管類型的閥。該閥例如是開(kāi)/關(guān)(0N/0FF )閥。
[0031]執(zhí)行器3優(yōu)選包括線圈4和在打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)的物理部分6。執(zhí)行器3由來(lái)自中央處理單元7的控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
[0032]控制信號(hào)優(yōu)選是脈沖寬度調(diào)制的(PWM)，也就是說(shuō)，根據(jù)控制信號(hào)的占空比來(lái)控制執(zhí)行器3。更精確地，遍及控制信號(hào)(輸入35)的高脈沖的長(zhǎng)度來(lái)控制執(zhí)行器3。
[0033]傳感器5執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)的獲取，以及包括輸出，所述輸出經(jīng)由獲取信號(hào)將所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚韱卧?。傳感器5優(yōu)選使用用于傳輸數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化的“單邊沿半字節(jié)傳輸”通信線路，其被稱為SENT。在SENT中，通過(guò)由兩個(gè)后沿之間的時(shí)間所估算的脈沖來(lái)傳輸四比特?cái)?shù)據(jù)。由傳感器5測(cè)量的模擬信息因此可以經(jīng)由獲取信號(hào)被數(shù)字地傳輸?shù)街醒胩幚韱卧?以便被分析。
[0034]傳感器5因此可以是包括諸如模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器之類的電子芯片的模擬傳感器，以便在發(fā)送模擬信號(hào)前將該模擬信號(hào)格式化成數(shù)字信號(hào)。
[0035]執(zhí)行器3和傳感器5彼此相集成，也就是說(shuō)，它們?cè)诒环Q為執(zhí)行器/傳感器的同一單個(gè)部件中被關(guān)聯(lián)。該執(zhí)行器/傳感器設(shè)備1然后包括公共傳感器/執(zhí)行器引腳8，視為對(duì)于執(zhí)行器3的輸入以及視為對(duì)于傳感器5的輸出。傳感器5的輸出和執(zhí)行器3的輸入分別被連接到傳感器/執(zhí)行器引腳8。
[0036]中央處理單元7包括單個(gè)中心引腳15，其使既發(fā)送控制信號(hào)(輸入35)又接收傳感器信息成為可能。中心引腳15因此在一種情況下用作為輸出，以及在另一種情況下用作輸入。
[0037]此外，控制信號(hào)(輸入35)和傳感器信息在執(zhí)行器/傳感器設(shè)備1和中央處理單元7之間經(jīng)由同一單個(gè)電線9傳播。切換裝置使對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行交替以便避免任何信息丟失成為可能。電線9被連接在中央引腳15和傳感器/執(zhí)行器引腳8之間。因此它將中央處理單元7連接到執(zhí)行器/傳感器設(shè)備1。
[0038]此外，執(zhí)行器/傳感器設(shè)備1也由饋電線(supply wire) 11供電以及由接地線13連接到接地。執(zhí)行器/傳感器設(shè)備1則包括三個(gè)連接線和三個(gè)引腳。
[0039]饋電線11和接地線13可以分別直接連接到外部電源和外部接地。在車輛的情況下，例如，饋電線11和接地線13被連接到用于恢復(fù)電池電壓的配電器(distributor)和車輛的接地。
[0040]圖2表不圖不了表不電線9 (圖1)的電壓的主信號(hào)17的圖表。圖2在橫坐標(biāo)上呈現(xiàn)以秒為單位的時(shí)間，在左側(cè)縱坐標(biāo)上呈現(xiàn)(對(duì)于主信號(hào)17的)以伏特為單位的電壓，以及在右側(cè)縱坐標(biāo)上呈現(xiàn)所傳輸?shù)挠行臄?shù)量(由示出所傳輸?shù)耐暾麕臄?shù)量的曲線23所圖示)。
[0041]為了避免控制信息和傳感器信息的丟失，主信號(hào)17包括第一控制階段19和第二獲取階段21。
[0042]在控制階段19期間，執(zhí)行器3由中央處理單元7憑借控制信號(hào)(輸入35)來(lái)驅(qū)動(dòng)。中央處理單元7因此并不從傳感器5接收數(shù)據(jù)。信號(hào)17因此對(duì)應(yīng)于控制信號(hào)(輸入35)。
[0043]在獲取階段21期間，傳感器5經(jīng)由獲取信號(hào)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚韱卧?。執(zhí)行器3因此不再被控制。信號(hào)17因此對(duì)應(yīng)于獲取信號(hào)。
[0044]在這種情況下，執(zhí)行器3需要跨線圈端子的車輛電池電壓(一般為12V)以便被控制。當(dāng)執(zhí)行器3不再需要被控制時(shí)，跨其線圈4的端子的電壓可以是零?？刂菩盘?hào)(輸入35)可以因此對(duì)應(yīng)于在此信號(hào)的高電平期間控制執(zhí)行器3的PWM信號(hào)。
[0045]傳感器5，就其部分而言，發(fā)送幀，每個(gè)幀對(duì)應(yīng)于由所述傳感器執(zhí)行的測(cè)量。例如，傳感器5通過(guò)使用SENT每毫秒發(fā)送一幀。然而，這樣的測(cè)量