專利名稱：傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，用于測(cè)量任何所需的測(cè)量變量，所述傳感器具有傳感器 外殼，所述傳感器外殼具有樣本饋送器。
背景技術(shù)：
為了滿足在操作復(fù)雜機(jī)械時(shí)的嚴(yán)格的安全需求，一種可能性是將該機(jī)械的重要部 件配置為冗余的或分散(diverse)的。在此連接中，機(jī)械的控制器的適當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)必須考慮從傳感器到用于處理的處理器的 數(shù)據(jù)傳輸，因?yàn)樵谀承┉h(huán)境中，傳感器要獲取有關(guān)的測(cè)量變量來(lái)用于機(jī)械的安全操作。在此 方面，冗余性可能是必要的，以保證所需的安全條件?？梢曰谌哂嘈猿尸F(xiàn)的測(cè)量結(jié)果來(lái)檢 測(cè)到整個(gè)測(cè)量鏈的各個(gè)部件的可能的故障。從現(xiàn)有技術(shù)可以獲知傳感器布置為冗余設(shè)計(jì)的機(jī)械的如上所述基于傳感器的測(cè) 量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。圖Ia至Ic中所示的系統(tǒng)具有引導(dǎo)任意所需媒質(zhì)(medium)的線路1，其中 線路1中的媒質(zhì)的壓力應(yīng)作為測(cè)量變量由傳感器布置檢測(cè)。為達(dá)此目的，沿著線路1彼此 間隔布置兩個(gè)測(cè)量連接2、12。線路1內(nèi)的待檢查的媒質(zhì)通過(guò)測(cè)量連接2和12饋送到兩個(gè) 測(cè)量裝置3和13，該兩個(gè)測(cè)量裝置反轉(zhuǎn)而通過(guò)信號(hào)線4和14連接到其各自的處理器單元6 和16。一旦具有根據(jù)圖Ib的實(shí)際值的壓力脈沖出現(xiàn)于線路1的輸入端，其延伸到線路1 中。由于兩個(gè)測(cè)量連接2、12彼此間隔，壓力脈沖在時(shí)間t2通過(guò)測(cè)量連接2到達(dá)測(cè)量裝置 3 (參見(jiàn)圖lb)，并在時(shí)間t3通過(guò)測(cè)量連接12到達(dá)測(cè)量裝置13。測(cè)量裝置3和13彼此獨(dú)立地工作，因?yàn)闆](méi)有向其提供統(tǒng)一時(shí)鐘。從圖Ic可以看 出，測(cè)量裝置3和13形成了表示實(shí)際值的模擬電信號(hào)。所述信號(hào)通過(guò)兩個(gè)信號(hào)線4和14 傳輸?shù)絻蓚€(gè)用于處理的處理器6和16。這兩個(gè)處理器單元6和16彼此獨(dú)立地工作，因此沒(méi) 有同步。因此所述處理器確定對(duì)應(yīng)于實(shí)際值的測(cè)量值MWl和MW2，其具有相對(duì)于通過(guò)線4、 14提供的電子值的時(shí)間偏移。為了檢測(cè)兩個(gè)獨(dú)立的測(cè)量設(shè)備的可能的錯(cuò)誤，在兩個(gè)處理器單元6和16之間啟動(dòng) 測(cè)量值比較50?；谌缦率聦?shí)發(fā)現(xiàn)了已知的傳感器的實(shí)質(zhì)問(wèn)題根據(jù)基于時(shí)間差51的時(shí) 間所產(chǎn)生的各個(gè)測(cè)量值MWl和MW2導(dǎo)致相當(dāng)大的測(cè)量不確定性。這些測(cè)量不確定性一定會(huì) 在測(cè)量結(jié)果的比較50中觀察到，從而擴(kuò)大這兩個(gè)測(cè)量值麗1和麗2彼此之間的可容許的偏 差范圍。只有超過(guò)偏差容許后才診斷出布置的故障。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量布置，其針對(duì)可能的測(cè)量偏差提供更大的安 全性和更好的反應(yīng)可能性。因此，本發(fā)明的目的是提供一種能實(shí)現(xiàn)小得多的容許界限的傳 感器。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明一方面的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。因此，所述傳感器具有在傳感器外殼內(nèi)的至少兩個(gè)測(cè)量值獲取器以及至少兩個(gè)處理單元。所述測(cè)量值獲取器限定為 傳感器的第一部分，其直接響應(yīng)于待檢測(cè)的測(cè)量變量。優(yōu)選地，每個(gè)測(cè)量值獲取器通過(guò)信號(hào) 線準(zhǔn)確地連接到一個(gè)處理單元，從而表示測(cè)量值的信號(hào)值可以傳輸?shù)皆撎幚韱卧?。為了?高傳感器的可靠性或安全性，測(cè)量值獲取器和處理單元均是冗余的和/或分散的。所述至 少兩個(gè)測(cè)量值獲取器彼此獨(dú)立地獲取至少兩個(gè)測(cè)量值，并將它們傳輸?shù)剿鼈兯B接的處理 單元。根據(jù)本發(fā)明的至少兩個(gè)測(cè)量獲取器在傳感器外殼中只具有一個(gè)樣本饋送器的布置保 證了待檢查的測(cè)量值的有效實(shí)際值沒(méi)有時(shí)間延遲地施加到所有測(cè)量值獲取器。優(yōu)選地，測(cè) 量值獲取器和/或處理單元是分散的。與此相對(duì)比，現(xiàn)有技術(shù)的傳感器系統(tǒng)遵循這樣的方法，即通過(guò)兩個(gè)分離的樣本饋 送器將兩個(gè)完全獨(dú)立的傳感器布置到線路。由于傳感器布置為彼此在空間上遠(yuǎn)離，媒質(zhì)的 有效實(shí)際值只能有延遲的到達(dá)傳感器，這導(dǎo)致檢測(cè)到的測(cè)量值中有很大的偏差。根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)測(cè)量值獲取器在傳感器外殼中的最小間隔布置大大減小了檢 測(cè)到的測(cè)量值的時(shí)間偏移或?qū)嶋H上排除了該時(shí)間偏移。優(yōu)選地，所有的測(cè)量值獲取器布置 為距離樣本饋送器的進(jìn)口相同的距離。因此，測(cè)量變量的變化時(shí)間上同步地被所有的測(cè)量 值獲取器采集到。此外，根據(jù)本發(fā)明的傳感器呈現(xiàn)了冗余設(shè)計(jì)傳感器系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn) 的選項(xiàng)，因?yàn)樵趥鞲衅魍鈿ぶ幸呀?jīng)集成了冗余性。不再需要多個(gè)分離的獨(dú)立傳感器的復(fù)雜 布置。更優(yōu)選地，所述至少兩個(gè)測(cè)量值獲取器直接彼此相鄰地布置在傳感器的樣本饋送 器內(nèi)或布置在樣本饋送器的端區(qū)域中。可以想到將測(cè)量值獲取器連接到樣本饋送器中的相 對(duì)部屬點(diǎn)。兩個(gè)測(cè)量值獲取器之間的間距越小，測(cè)量變量的實(shí)際值的時(shí)間延遲的檢測(cè)越小。 由于根據(jù)本發(fā)明的布置，可以忽略實(shí)際值的獲取之間的時(shí)間偏移。在傳感器的無(wú)錯(cuò)操作下， 在測(cè)量值獲取器的輸出端實(shí)際上獲得同時(shí)施加的實(shí)際值。如果測(cè)量結(jié)果取決于外部干擾變量，優(yōu)選地，在傳感器外殼中布置一個(gè)或多個(gè)次 級(jí)傳感器?？梢韵氲胶线m的溫度傳感器或用于檢測(cè)氣壓的傳感器。特別地，次級(jí)傳感器提 供的測(cè)量值傳輸?shù)教幚韱卧Ｓ欣兀瑢?duì)傳感器的外部影響從而被次級(jí)傳感器提供的測(cè)量 數(shù)據(jù)補(bǔ)償。有利地，所述至少兩個(gè)處理單元彼此耦合。優(yōu)選地，所述至少兩個(gè)處理單元基于公 共時(shí)鐘源來(lái)操作，或者采用可以彼此同步的分離的時(shí)鐘源來(lái)操作。采用處理單元的公共時(shí) 基(time base)或同步信號(hào)處理減少了或優(yōu)化了施加到處理單元的輸出端的測(cè)量值的時(shí)間 偏移。為了將處理的測(cè)量值進(jìn)一步傳輸?shù)街醒雴卧?，可以想到傳感器，特別是至少一個(gè) 處理單元，可耦合到中央總線系統(tǒng)，特別是CAN總線系統(tǒng)或利勃海爾(LieWierr)系統(tǒng)總線。 優(yōu)選地，在處理單元中集成的發(fā)送器和/或接收器單元為此目的將確定的測(cè)量值或處理的 測(cè)量信號(hào)施加到系統(tǒng)總線?？梢栽O(shè)定，與傳輸過(guò)程并行地，處理單元檢查傳輸?shù)男盘?hào)用于修 正。因此，處理單元同時(shí)監(jiān)聽(tīng)其傳輸?shù)男盘?hào)。傳感器的所有的處理單元都可以連接到總線 系統(tǒng)。在此情況中，一個(gè)處理單元通過(guò)系統(tǒng)總線發(fā)送其信號(hào)，所有其他的處理單元監(jiān)聽(tīng)由所 述一個(gè)處理單元施加到總線上的傳輸信號(hào)，并檢查該傳輸信號(hào)用于修正或?qū)⒃摽偩€信號(hào)與 其期望值相比較。更優(yōu)選地，在錯(cuò)誤檢測(cè)的情況中，至少一個(gè)處理單元將相應(yīng)的總線信號(hào)接 地一段時(shí)間，特別的為512 μ S。這對(duì)應(yīng)于所使用的總線系統(tǒng)的傳輸協(xié)議的相應(yīng)超時(shí)，從而施加到總線上的所有信號(hào)被宣告無(wú)效或在接收器單元內(nèi)丟棄。優(yōu)選地，通過(guò)處理單元之間的信號(hào)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)處理單元的測(cè)量值或者其他數(shù) 據(jù)之間的彼此交換。因此，每個(gè)處理單元將它們確定的測(cè)量值提供給一個(gè)或所有其他的處 理單元。可以想到，在所述至少一個(gè)處理單元內(nèi)提供一種裝置，從而將至少一個(gè)第一測(cè)量值 與至少一個(gè)其他測(cè)量值相比較。進(jìn)一步地，可以想到至少一個(gè)處理單元將其自己的測(cè)量值 與所有其他連接的處理單元的測(cè)量值相比較。更優(yōu)選的，配置所述裝置，從而可以在至少兩個(gè)測(cè)量值之間進(jìn)行合理性檢查 (plausibility check)，特別是交叉對(duì)比。如果偏差在所限定的容忍界限內(nèi)，將測(cè)量歸為合 理的，所述至少兩個(gè)處理單元達(dá)成協(xié)議將該統(tǒng)一測(cè)量值施加于所有或至少部分處理單元。 然后，該統(tǒng)一測(cè)量值作為二進(jìn)制值被存儲(chǔ)到該所有或部分處理單元的輸出區(qū)中。例如，兩個(gè) 處理單元相互比較它們的測(cè)量值。在只有小的容忍偏差的情況中，第一處理單元將其測(cè)量 值存儲(chǔ)到輸出區(qū)，而第二或所有其他的測(cè)量單元丟棄它們自己的測(cè)量值，而將第一處理單 元的所述統(tǒng)一測(cè)量值存儲(chǔ)到它們的輸出區(qū)中。因此，存儲(chǔ)的值的位組合形式(bit pattern) 在所有的輸出區(qū)中是相同的。如果兩個(gè)被比較的測(cè)量值的偏差在所限定的容忍范圍之外，則可將所述至少一個(gè) 處理單元的測(cè)量結(jié)果標(biāo)記為錯(cuò)誤的。被標(biāo)記的測(cè)量值可以存儲(chǔ)到所述至少兩個(gè)處理單元的 輸出區(qū)中，并可選地通過(guò)連接的總線系統(tǒng)進(jìn)行傳輸。接收器可以基于該標(biāo)記推斷出傳感器故障。優(yōu)選地，通過(guò)可編程微處理器或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述至少一個(gè)處理 單元的所述裝置。通過(guò)微處理器的中央時(shí)鐘饋送來(lái)提供所述處理單元或微處理器的耦合。 所使用的微處理器的同步最小化了測(cè)量值之間的時(shí)間偏移，因?yàn)槲⑻幚砥鲀?nèi)的所有處理操 作可以時(shí)間上同時(shí)執(zhí)行或相對(duì)與彼此同步執(zhí)行。因此，在微處理器內(nèi)可以評(píng)估并實(shí)際上同 時(shí)輸出測(cè)量變量的各個(gè)實(shí)際值?？梢韵氲?，提供一種用于加密或打包待傳輸?shù)臏y(cè)量值的裝置?？梢韵氲剑瑢?duì)數(shù)字化 的測(cè)量值應(yīng)用合適的數(shù)據(jù)處理算法，例如CRC和/或CRT算法。因此，測(cè)量值以編碼形式傳 輸并通過(guò)傳感器內(nèi)連接的總線系統(tǒng)傳輸。在接收器側(cè)，可以識(shí)別并有利地修正以編碼方式 出現(xiàn)的測(cè)量值的處理錯(cuò)誤。在本發(fā)明的更優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器外殼具有螺紋連接?？梢栽O(shè)定，樣本饋送器 穿過(guò)該螺紋連接。整個(gè)傳感器可以通過(guò)該螺紋連接連接到具有待測(cè)值的任何所需的線路。通常，這樣的傳感器具有至少兩個(gè)測(cè)量值獲取器，來(lái)用于任何所需的待檢測(cè)測(cè)量 變量。優(yōu)選地，所述傳感器適用于測(cè)量一個(gè)或多個(gè)不同的測(cè)量變量，例如，壓力、角度、旋轉(zhuǎn)、 傾斜、長(zhǎng)度、距離、噪聲、亮度、濕度、方向或水平。所述傳感器的兼容性僅取決于一個(gè)或多個(gè) 安裝的測(cè)量值獲取器。而且，樣本饋送器可方便地適應(yīng)于待檢測(cè)的測(cè)量變量或媒質(zhì)。優(yōu)選 地，各類型的測(cè)量值的處理在所有傳感器中相同。所有的傳感器優(yōu)選地具有相對(duì)于彼此冗 余地和/或分散地布置的至少兩個(gè)測(cè)量值獲取器和/或處理單元。根據(jù)本發(fā)明的傳感器的 可能實(shí)施例優(yōu)選地為纜線長(zhǎng)度編碼器(rope length encoders)、激光傳感器、旋轉(zhuǎn)角度測(cè) 量裝置、傾角計(jì)(inclinometer)以及通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器的長(zhǎng)度測(cè)量裝置。


參考附圖中所示的實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明的其他特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。其 中圖Ia-Ic為從現(xiàn)有技術(shù)已知的冗余系統(tǒng)以及表示各個(gè)測(cè)量值的兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的測(cè)
量圖；圖2為以壓力傳感器為例的根據(jù)本發(fā)明的傳感器的實(shí)施例；以及圖3為圖2的傳感器的傳輸協(xié)議。
具體實(shí)施例方式圖Ia至Ic顯示了從現(xiàn)有技術(shù)已知的測(cè)量布置，其已經(jīng)在說(shuō)明書(shū)的背景技術(shù)中詳 細(xì)討論。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的傳感器200的實(shí)施例的示意設(shè)計(jì)。在圖2的實(shí)施例中， 顯示的傳感器200用作壓力傳感器來(lái)檢測(cè)線路1中的媒質(zhì)的液壓。傳感器200的傳感器外 殼201上的螺紋被旋入了相匹配的壓力線路1的螺釘連接。當(dāng)線路1充滿液體油或相似的 壓力媒質(zhì)時(shí)，樣本饋送器210的空間中也被充滿，到達(dá)布置在其中的測(cè)量值獲取器220、230 的前面。測(cè)量值獲取器220、230將檢測(cè)到的樣本饋送器210中的測(cè)量壓力變量(實(shí)際值) 轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，該電信號(hào)通過(guò)兩個(gè)信號(hào)線M0、250提供至兩個(gè)處理單元沈0、270的 輸入端沈1、271。有技巧的選擇兩個(gè)測(cè)量值獲取器220、230的位置，包括選擇測(cè)量值獲取 器220、230的一種布置使得獲取器220、230的間距盡可能的短，且到樣本饋送器210的進(jìn) 口長(zhǎng)度相等。測(cè)量值獲取器220、230同時(shí)采集了相同的測(cè)量值。測(cè)量值獲取器220、230每個(gè)包括各自的次級(jí)傳感器221、231，用于檢測(cè)由環(huán)境引 起的干擾變量。還可以利用多個(gè)次級(jí)傳感器來(lái)檢測(cè)一個(gè)干擾變量或不同的干擾變量，例如 溫度或氣壓影響。由于次級(jí)傳感器221、231非常接近，一個(gè)次級(jí)傳感器221、231在技術(shù)上 是足夠的，但這損害了冗余性。為了補(bǔ)償干擾變量，所確定的干擾影響通過(guò)信號(hào)線222、232 傳輸?shù)截?fù)責(zé)的處理單元沈0、270的輸入端沈1、271。兩個(gè)次級(jí)傳感器221、231均被配置為 溫度傳感器，以補(bǔ)償傳感器200的取決于溫度的測(cè)量波動(dòng)。同樣可以設(shè)計(jì)為壓力傳感器，來(lái) 檢測(cè)傳感器200上或者傳感器外殼201內(nèi)的空氣壓力，并將其傳輸來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。在傳感器200的操作期間，測(cè)量值獲取器220、230和次級(jí)傳感器221、231通過(guò)信 號(hào)線M0、250、222、232持續(xù)傳送測(cè)量信號(hào)至兩個(gè)處理單元沈0、270的相應(yīng)輸入端沈1、271。該兩個(gè)處理單元260、270提供了集成電路布置，其主要部件為可編程微處理器或 DSP0處理器的主要任務(wù)是處理施加于輸入端261、271上的測(cè)量值獲取器220、230和次級(jí) 傳感器221、231的電測(cè)量信號(hào)。一方面，實(shí)現(xiàn)所施加的值的模數(shù)轉(zhuǎn)換；另一方面，每個(gè)處理 單元260、270通過(guò)連接266將其自己轉(zhuǎn)換的測(cè)量值提供給另一個(gè)處理單元。在處理單元 260,270中根據(jù)交叉對(duì)比的方法對(duì)當(dāng)前測(cè)量值進(jìn)行合理性檢查，以監(jiān)控傳感器的適當(dāng)操作。 由于各測(cè)量值以與時(shí)間相依以及持續(xù)的方式施加于兩個(gè)處理單元的輸入端261、271，兩個(gè) 處理單元260、270方便地以公共時(shí)基265操作。兩個(gè)微處理器均被一公共時(shí)鐘源饋送，或 者采用彼此同步的分離的時(shí)鐘源饋送。關(guān)鍵是利用公共時(shí)基沈5。如果測(cè)量值的偏差沒(méi)有超過(guò)所限定的容忍界限，則將該測(cè)量歸為合理的。測(cè)量值， 通常為處理單元260的測(cè)量值，此時(shí)作為測(cè)量值由兩個(gè)處理單元260、270獲取，然后存儲(chǔ)到輸出區(qū)沈2、272來(lái)用于傳輸。在傳感器的無(wú)錯(cuò)誤行為的操作期間，在數(shù)字化和比較測(cè)量值 之后，在輸出區(qū)域沈2、272中確保了相同的位組合形式。傳輸統(tǒng)一測(cè)量值就足以將傳感器 值傳輸?shù)綑C(jī)械的中央評(píng)估單元。如果偏差在預(yù)定的容忍范圍之外，則一般認(rèn)為測(cè)量出錯(cuò)，因此標(biāo)記測(cè)量值并且將 該測(cè)量值與標(biāo)記一起存儲(chǔ)到兩個(gè)處理單元沈0、270的輸出區(qū)沈2、272。傳感器200可以連接到現(xiàn)有的總線系統(tǒng)來(lái)將根據(jù)本發(fā)明的傳感器200的傳感器檢 測(cè)測(cè)量值傳輸?shù)饺魏嗡璧脑O(shè)備。圖2的根據(jù)本發(fā)明的傳感器200可以耦合到利勃海爾系 統(tǒng)總線，其可從DE 196 47 131 C2中獲知。對(duì)于到總線系統(tǒng)的連接，傳感器200具有連接點(diǎn)觀0，其在外殼201內(nèi)可選地被分 成兩個(gè)分支總線^0a、280b。通過(guò)分支總線^0a、280b，兩個(gè)處理單元沈0、270連接到系統(tǒng) 總線的總線觀0。一旦通過(guò)控制器的中央單元獲得了線路1中的壓力的測(cè)量值，所述中央單元通過(guò) 信號(hào)線280將信號(hào)傳輸?shù)礁鶕?jù)本發(fā)明的傳感器200的兩個(gè)處理單元260、270。處理單元260 響應(yīng)于接收到的信號(hào)傳輸存儲(chǔ)在輸出區(qū)262中的測(cè)量值。利用處理單元沈0的發(fā)送器和接 收器單元所公知的傳輸協(xié)議通過(guò)所連接的總線系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行傳輸。在傳輸過(guò)程中，處理單元 260同時(shí)檢查存儲(chǔ)到總線上的傳輸信號(hào)來(lái)進(jìn)行修正。處理單元270也進(jìn)行類似的處理，其 只檢查通過(guò)處理單元260施加到系統(tǒng)總線上的信號(hào)來(lái)修正，其中將該信號(hào)與其期望值相比 較，即與存儲(chǔ)在輸出端272中的測(cè)量值相比較。如果待檢查的處理單元沈0、270中的一個(gè) 識(shí)別出傳輸錯(cuò)誤，處理單元260、270使協(xié)議失效；例如在利勃海爾系統(tǒng)的情況中，是通過(guò)將 總線信號(hào)接地一段時(shí)間，特別是512μ S。該時(shí)間間隔表征了利勃海爾系統(tǒng)總線協(xié)議的相應(yīng) 的超時(shí)，因此該總線傳輸?shù)乃械膫鬏斝盘?hào)被各個(gè)接收器單元丟棄。重復(fù)該傳輸周期，或以 后續(xù)測(cè)量值的傳輸開(kāi)始該傳輸周期。在利用總線協(xié)議通過(guò)連接的總線系統(tǒng)傳輸測(cè)量值之前，形成圖3的數(shù)據(jù)塊300。為 了編碼測(cè)量值，使用合適的安全算法，包括通過(guò)測(cè)量值形成校驗(yàn)和(checksum)以及恢復(fù)算 法(restoration algorithm)的使用。例如稱為CRC或CRT的算法的結(jié)合。在數(shù)據(jù)塊300 中增加了計(jì)數(shù)器來(lái)識(shí)別測(cè)量值或數(shù)據(jù)塊300。對(duì)測(cè)量值打包或編碼增加了安全性，因?yàn)榭梢?在接收器側(cè)識(shí)別測(cè)量值的傳輸錯(cuò)誤并優(yōu)選地進(jìn)行校正。處理單元沈0、270的前述任務(wù)可以與所需的任務(wù)相關(guān)聯(lián)?？梢韵氲?，處理單元僅 作為觀測(cè)器的實(shí)施例。也可以將各個(gè)任務(wù)可選地關(guān)聯(lián)到各處理單元沈0、270。由于兩個(gè)測(cè)量值獲取器220、230在樣本饋送器210中布置地彼此非?？拷?，以及由 于可以理想地選擇位置，呈現(xiàn)于線路1內(nèi)的壓力的幾乎相同的實(shí)際值被施加到兩個(gè)測(cè)量值獲 取器220J30?？蛇x地可以根據(jù)需要同時(shí)測(cè)量壓力。而且，通過(guò)在傳感器的整個(gè)操作期間，將 兩個(gè)處理單元260、270進(jìn)行時(shí)間同步，盡可能地減少了測(cè)量值偏差。因此可將容忍限制限定 為非常小，從而甚至可以檢測(cè)到傳感器200內(nèi)更小的臨界測(cè)量偏差并隨后開(kāi)始錯(cuò)誤分析。根據(jù)本發(fā)明的傳感器200的實(shí)施例對(duì)線路1內(nèi)的壓力進(jìn)行技術(shù)測(cè)量檢測(cè)。然而， 根據(jù)本發(fā)明的傳感器的該實(shí)施例不受限于測(cè)量壓力參數(shù)。在此方面，傳感器200的其他實(shí) 施例可以測(cè)量角度、旋轉(zhuǎn)、傾斜、長(zhǎng)度、距離、噪聲、亮度、濕度、方向或水平。為此，僅需要使 兩個(gè)使用的測(cè)量值獲取器220、230適應(yīng)相應(yīng)的媒質(zhì)以及修改樣本饋送器210?？赡艿膶?shí)施 例包括纜線長(zhǎng)度編碼器、激光傳感器、旋轉(zhuǎn)角度測(cè)量裝置、傾角計(jì)以及通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器的長(zhǎng)度測(cè)量裝置。在這方面，更詳細(xì)的描述作為傾斜傳感器的根據(jù)本發(fā)明的傳感器200的實(shí)施例。 該傳感器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分成兩個(gè)信道，每一個(gè)由一個(gè)測(cè)量值獲取器和一個(gè)處理單元形 成。兩個(gè)分離布置的測(cè)量值獲取器能夠檢測(cè)關(guān)于兩個(gè)軸的傾斜，并將用于評(píng)估的測(cè)量信號(hào) 傳輸?shù)剿鼈冴P(guān)聯(lián)的處理單元。第一信道的處理單元對(duì)總線連接和傳感器的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行控 制。第二處理單元僅用作監(jiān)控部件，其可以在某些情況下中斷傳感器的數(shù)據(jù)傳輸。為了實(shí)現(xiàn)傾斜傳感器的分散，至少將兩個(gè)測(cè)量值獲取器配置為分散的。在特定實(shí) 施例中，傾斜傳感器包括部件類型為SCA 103T的測(cè)量值獲取器，其通過(guò)SPI接口連接到其 處理單元。ADIS16003系列的部件可以用作第二測(cè)量值獲取器。有利地，所述傾斜傳感器基于MEMS(micro-electromechanicalsystem，微機(jī)電系 統(tǒng))技術(shù)原理來(lái)進(jìn)行傾斜檢測(cè)。傾斜傳感器的傳感器系統(tǒng)測(cè)量由于重力造成的加速度對(duì)電 容的揉性支撐板的力作用。由于有效力向量隨著朝著地心的相關(guān)傾斜而變化，因此可以確 定相應(yīng)的角度。為了增加測(cè)量的精確度，在每個(gè)軸的測(cè)量通道中使用旋轉(zhuǎn)了 180°的兩個(gè)測(cè) 量值獲取器，對(duì)它們的測(cè)量值進(jìn)行不同的評(píng)估。傾斜的絕對(duì)角的輸出和計(jì)算的測(cè)量分辨率 對(duì)于中心來(lái)說(shuō)為0.02°，并且在士25°的范圍內(nèi)的測(cè)量分辨率為0.4°。優(yōu)選地在傳感器外殼上布置一個(gè)或多個(gè)LED用于指示不同的傳感器狀態(tài)?？梢赃B 同測(cè)量值一起傳輸?shù)臓顟B(tài)字節(jié)用于表征當(dāng)前傳感器狀態(tài)。在錯(cuò)誤情況中，用相應(yīng)的錯(cuò)誤代 碼補(bǔ)充狀態(tài)字節(jié)。
8
權(quán)利要求
1.一種傳感器O00)，用于測(cè)量任何所需的測(cè)量變量(10)，其中該傳感器(200)具有傳 感器外殼001)，該傳感器外殼具有樣本饋送器010)，其特征在于，至少兩個(gè)測(cè)量值獲取器(220、230)和至少兩個(gè)處理單元(沈0、270)的每個(gè)相對(duì)于彼此 分別成對(duì)冗余地和/或分散地布置在該傳感器外殼O01)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器000)，其特征在于，該測(cè)量值獲取器(220、230)在空 間上相對(duì)于彼此靠近布置在該樣本饋送器OlO)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器000)，其特征在于，在該傳感器(200)中布置有 一個(gè)或多個(gè)次級(jí)傳感器021、231)，特別是溫度傳感器和/或壓力傳感器。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的傳感器000)，其特征在于，該至少兩個(gè)處理 單元(沈0、270)彼此耦合。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的傳感器000)，其特征在于，至少一個(gè)處理單 元(沈0、270)連接到總線系統(tǒng)(180)，特別是CAN總線系統(tǒng)、利勃海爾系統(tǒng)總線或基于以太 網(wǎng)的總線系統(tǒng)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的傳感器000)，其特征在于，至少一個(gè)處理單 元(沈0、270)提供了用于比較至少一個(gè)第一測(cè)量值和至少一個(gè)其他測(cè)量值的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器000)，其特征在于，所述裝置執(zhí)行至少兩個(gè)測(cè)量值之 間的合理性檢查。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的傳感器000)，其特征在于，從處理單元(沈0、270)中的 所有或至少一些中傳送出協(xié)調(diào)的統(tǒng)一測(cè)量值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器000)，其特征在于，如果處理單元O60、270)的各 個(gè)測(cè)量值的偏差超過(guò)所限定的容許界限，通過(guò)處理單元(沈0、270)標(biāo)記該協(xié)調(diào)的統(tǒng)一測(cè)量值。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求6至9中任意一項(xiàng)所述的傳感器000)，其特征在于，至少一個(gè) 處理單元Ο60、270)的該裝置為微處理器，包括以同步時(shí)基來(lái)工作的各個(gè)微處理器。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的傳感器000)，其特征在于，提供一裝置來(lái)用 于編碼或打包待傳送的該測(cè)量值。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的傳感器000)，其特征在于，外殼Ο01)具有 螺紋連接。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的傳感器000)，其特征在于，該傳感器(200) 用來(lái)測(cè)量如下測(cè)量參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)壓力、角度、旋轉(zhuǎn)、傾斜、長(zhǎng)度、距離、噪聲、亮度、濕 度、方向或水平。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傳感器，用于測(cè)量任何所需的測(cè)量變量，該傳感器具有具有傳感器外殼，該傳感器外殼具有樣本饋送器、至少兩個(gè)測(cè)量值獲取器以及至少兩個(gè)處理單元，該至少兩個(gè)測(cè)量值獲取器和該至少兩個(gè)處理單元在該傳感器外殼中相對(duì)于彼此分別成對(duì)冗余地和/或分散地布置。
文檔編號(hào)G01D21/02GK102109365SQ20101060073
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者E·莫拉特 申請(qǐng)人:利勃海爾-韋爾克愛(ài)茵根有限公司