执行器/传感器设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及一种执行器/传感器设备。
[0002]本发明在汽车行业中具有应用，以及特别是在引擎控制领域中具有应用。
【背景技术】
[0003]现代的车辆包括多个执行器以及多个传感器，其由处理器独立地控制并且使调节引擎的操作成为可能。执行器一般用于调节诸如燃料、空气或气体之类的流体的流动。传感器，就其部分而言，被用于提供代表物理量并且将用于控制执行器的信息。此外，传感器也可以用于检测可能的问题(诸如泄漏)或用于诊断执行器。
[0004]执行器一般包括两个外部连接线，一个用于执行器的电力供应以及另一个用于控制执行器。传感器，就其部分而言，一般包括三个外部连接线，一个用于传感器的电力供应，一个用于接地以及一个用于数据传输。
[0005]汽车行业的当前环境是这样的，使得存在对减小系统尺寸以及连接线数量的期望，以便降低成本和增加系统的可靠性。
[0006]为了这个目的，一个提出的解决方案是将执行器和传感器集成在单个部件中。这个解决方案有助于减小系统的尺寸。然而，因为执行器的操作和传感器的操作保持完全地独立，这样的系统需要多个连接线，以及根据上述示例更精确地是五个。具有大量连接线增加了系统的尺寸，增加了故障的风险以及降低了所述系统的可靠性。
【发明内容】
[0007]本发明旨在消除或至少减少现有技术的前述缺点中的所有或一些。
[0008]因此本发明的目标是提供使控制执行器和获取由传感器测量的数据成为可能的执行器/传感器设备，该执行器/传感器设备的电连接的数量以及尺寸受到限制。
[0009]本发明尤其旨在提供这样的具有高可靠性和/或适中成本价的执行器/传感器设备。
[0010]为了这个目的，本发明提供了一种执行器/传感器设备。根据本发明，该执行器/传感器设备包括由控制信号控制的至少一个执行器和经由获取信号传输传感器信息的至少一个传感器，该执行器和该传感器被集成到同一部件中，
以及其特征在于该执行器/传感器设备此外还包括:
?执行器/传感器引脚，其将执行器的端子和传感器的输出连接到在所述执行器/传感器设备外部的同一单个电线；以及
?切换装置，其被适配为使控制阶段中的控制信号或者获取阶段中的传感器信息在该电线上被发送。
[0011]测试已经表明这样的设备特别适合于驱动执行器并且适合于经由传感器获取数据，以及此外具有良好性能。
[0012]执行器和传感器在同一单个部件中的集成使减小设备的尺寸和成本成为可能。
[0013]此外，在单个电线上将控制信号和传感器信息进行组合有利地使减少连接数量以及电线数量成为可能。因而这一点的效果是减小设备的尺寸，降低例如由于不良的连接或者对电线之一的损坏而引起的故障风险，以及因此增加了设备的可靠性。
[0014]此外，切换装置有利地使避免控制信息和传感器信息的丢失成为可能。
[0015]根据一个实施例，在这种情况下，执行器是螺线管(solenoid)类型的阀。该阀还有利地是借助于线圈来驱动的。
[0016]这种执行器可以是这样的，使得其由脉冲宽度调制(PWM)信号来驱动。这有利地使在具有离散状态的电路的帮助下合成连续的信号成为可能。
[0017]在一个实施例中，通过使用标准化的“单边沿半字节传输”(SENT)通信线路来传输传感器信息。有利地，SENT使产生紧凑和简单的布置成为可能。此外，数据经由SENT的传输可以利用不需要屏蔽线或双绞线的简单的线缆来执行。而且，SENT信号有利地是对故障不敏感的以及可以用在高温和强振动的状况下。
[0018]此外，在由SENT传输期间，从传感器中的转换到计算机中的处理，数据保持为完全数字的。因此，与模拟传输形成对照，在这种情况下传输的信号有利地是更精确的。
[0019]有利地，切换装置包括适配为传输控制信号的开路集电极输出类型的布置以及适配为传输传感器信息的开路集电极输出类型的布置。因此，执行器部分和传感器部分包括开路集电极输出级的事实使简化将控制信号和获取信号合并成单个主信号成为可能。
[0020]有利地，切换装置此外包括适配为强制电线连接到电接地的接地系统以及适配为在控制阶段期间将电线信号的电压反相的反相器系统。
[0021]在一个实施例中，执行器/传感器设备此外包括在执行器/传感器引脚和执行器之间的滤波系统。这样的滤波系统因此使得在没有产生干扰的情况下使用由具有与由传感器传输的数据的再发生相似的反应时间的信号所驱动的执行器成为可能。
[0022]本发明此外涉及一种组件，其特征在于该组件包括如上文所描述的执行器/传感器设备和中央处理单元，以及在于所述执行器/传感器设备仅经由一根电线连接到该中央处理单元。
[0023]中央处理单元的引脚数量可以因此被减少。执行器/传感器设备和中央处理单元之间的布线因此可以被简化。同样地，执行器/传感器设备的处理可以被简化。此外，因为中央处理单元包括更少的引脚，它的尺度可以被减小。
[0024]中央处理单元的功能是通过发送控制信号来控制执行器，以及通过解译由传感器所传输的信号来获取传感器信息。使用相同的中央处理单元来执行这两个功能有利地允许中央处理单元将传输传感器信息的阶段与中央处理单元正控制执行器的阶段相区分。
[0025]本发明也涉及一种车辆，其特征在于所述车辆包括至少一个上文描述的执行器/传感器设备。有利地，在车辆中这样的执行器/传感器设备的使用使得使引擎的控制更简单且更可靠成为可能。
[0026]最后，本发明涉及用于执行器的控制和用于通过传感器进行获取的方法，该执行器和该传感器被集成到同一部件中，其特征在于该方法包括下述阶段:
?通过由将执行器输入和传感器输出连接到所述执行器/传感器设备外部的同一单个电线的执行器/传感器引脚所接收到的控制信号来控制执行器的阶段；以及
?当执行器未正被控制时通过传感器进行数据获取以及通过由所述执行器/传感器引脚所发送的获取信号传输所述数据的阶段，
以及在于切换装置使控制阶段中的控制信号或者获取阶段中来自于传感器的信号在该电线上被发送。
[0027]这样的方法有利地使以简单的方式将执行器的控制和经由传感器对数据的获取进行组合成为可能。
【附图说明】
[0028]在给出对所附示意性附图的参考的情况下，在阅读下面的描述时本发明的细节和优点将变得更显而易见，其中:
-图1是图示了本发明的一个实施例的示图，以及
-图2是图示了根据本发明的一个实施例的控制信号和来自传感器的信号的图表。
【具体实施方式】
[0029]图1图示了包括执行器3和传感器5的执行器/传感器设备1的一个实施例的总体结构。
[0030]执行器3是(例如针对描述的剩余部分)例如用于液压回路或气体回路的螺线管类型的阀。该阀例如是开/关(0N/0FF )阀。
[0031]执行器3优选包括线圈4和在打开位置和关闭位置之间移动的物理部分6。执行器3由来自中央处理单元7的控制信号来驱动。
[0032]控制信号优选是脉冲宽度调制的(PWM)，也就是说，根据控制信号的占空比来控制执行器3。更精确地，遍及控制信号(输入35)的高脉冲的长度来控制执行器3。
[0033]传感器5执行对数据的获取，以及包括输出，所述输出经由获取信号将所述数据传输到中央处理单元7。传感器5优选使用用于传输数据的标准化的“单边沿半字节传输”通信线路，其被称为SENT。在SENT中，通过由两个后沿之间的时间所估算的脉冲来传输四比特数据。由传感器5测量的模拟信息因此可以经由获取信号被数字地传输到中央处理单元7以便被分析。
[0034]传感器5因此可以是包括诸如模拟/数字转换器之类的电子芯片的模拟传感器，以便在发送模拟信号前将该模拟信号格式化成数字信号。
[0035]执行器3和传感器5彼此相集成，也就是说，它们在被称为执行器/传感器的同一单个部件中被关联。该执行器/传感器设备1然后包括公共传感器/执行器引脚8，视为对于执行器3的输入以及视为对于传感器5的输出。传感器5的输出和执行器3的输入分别被连接到传感器/执行器引脚8。
[0036]中央处理单元7包括单个中心引脚15，其使既发送控制信号(输入35)又接收传感器信息成为可能。中心引脚15因此在一种情况下用作为输出，以及在另一种情况下用作输入。
[0037]此外，控制信号(输入35)和传感器信息在执行器/传感器设备1和中央处理单元7之间经由同一单个电线9传播。切换装置使对两个信号进行交替以便避免任何信息丢失成为可能。电线9被连接在中央引脚15和传感器/执行器引脚8之间。因此它将中央处理单元7连接到执行器/传感器设备1。
[0038]此外，执行器/传感器设备1也由馈电线(supply wire) 11供电以及由接地线13连接到接地。执行器/传感器设备1则包括三个连接线和三个引脚。
[0039]馈电线11和接地线13可以分别直接连接到外部电源和外部接地。在车辆的情况下，例如，馈电线11和接地线13被连接到用于恢复电池电压的配电器(distributor)和车辆的接地。
[0040]图2表不图不了表不电线9 (图1)的电压的主信号17的图表。图2在横坐标上呈现以秒为单位的时间，在左侧纵坐标上呈现(对于主信号17的)以伏特为单位的电压，以及在右侧纵坐标上呈现所传输的有效帧的数量(由示出所传输的完整帧的数量的曲线23所图示)。
[0041]为了避免控制信息和传感器信息的丢失，主信号17包括第一控制阶段19和第二获取阶段21。
[0042]在控制阶段19期间，执行器3由中央处理单元7凭借控制信号(输入35)来驱动。中央处理单元7因此并不从传感器5接收数据。信号17因此对应于控制信号(输入35)。
[0043]在获取阶段21期间，传感器5经由获取信号将数据传输到中央处理单元7。执行器3因此不再被控制。信号17因此对应于获取信号。
[0044]在这种情况下，执行器3需要跨线圈端子的车辆电池电压(一般为12V)以便被控制。当执行器3不再需要被控制时，跨其线圈4的端子的电压可以是零。控制信号(输入35)可以因此对应于在此信号的高电平期间控制执行器3的PWM信号。
[0045]传感器5，就其部分而言，发送帧，每个帧对应于由所述传感器执行的测量。例如，传感器5通过使用SENT每毫秒发送一帧。然而，这样的测量