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Dokumentenidentifikation DE19533712A1 14.03.1996
Titel Sensorvorrichtung
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Araki, Toru, Itami, Hyogo, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner, 80336 München
DE-Anmeldedatum 12.09.1995
DE-Aktenzeichen 19533712
Offenlegungstag 14.03.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.03.1996
IPC-Hauptklasse H03M 1/60
IPC-Nebenklasse G01D 21/00   
Zusammenfassung Ein Spannungs-Impulsanzahl-Wandler (16) einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung (11) ist mit einer Takt-Steuervorrichtung (22) versehen. Wenn diesem Wandler (16) über eine Stromversorgungsleitung (15) aus einer Stromversorgungsschaltung Strom zugeführt wird, sperrt eine Taktgeberschaltung (21) dieses Wandlers (16) sich selbst vom Durchführen eines Steuervorgangs, bis die Arbeitsweise eines Sensors (1) und eines Verstärkers (2) stabil wird. Nachem eine vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen ist, wird die Sperrung der Steuerungen aufgehoben. Dann wird eine Analog-Digital-Wandlung eines Ausgangssignals aus dem Verstärker (2) durch den Analog-Digital-Wandler (17) durchgeführt. Daraufhin wird ein Zähler (18) zum Herabzählen von einem als das Ergebnis der Analog-Digital-Wandlung erhaltenen Wert betrieben. Wenn ein Ausgangssignal des Zählers (18) Null wird, wird der Betrieb des Zählers (18) gestoppt. Für den Betrieb des Zählers (18) verwendete Taktsignale (CLK) werden in die Impuls-Ausgabeschaltung (19) eingegeben, deren Gate nur freigegeben wird, wenn dieser Zähler (18) arbeitet. Dadurch gibt die Takt-Steuervorrichtung (22) zu einem Ereigniszähler ein Impulssignal (VO) mit Impulsen der Anzahl aus, die proportional zu einem Ausgangssignal des Sensors (1) ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung (11) Daten mit hoher Genauigkeit erhalten. Außerdem kann der Stromverbrauch der Sensorvorrichtung (1) verringert werden. Infolgedessen kann eine einem ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zum Umsetzen von aus verschiedenen Arten von Sensoren wie einem Drucksensor, einem Lichtsensor (nämlich einem Fotosensor) und einem Temperatursensor ausgegebenen Daten zu digitalen Daten und zum effektiven Übertragen der digitalen Daten zu einem Mikrocomputer

Nachstehend werden herkömmliche oder bekannte Sensorvorrichtungen unter Bezug auf Fig. 15, 16, 17 und 18 beschrieben, die Abbildungen zum Veranschaulichen von Sensorsystemen zeigen, die jeweils die herkömmlichen oder bekannten Sensorvorrichtungen enthalten.

Ein derartiges herkömmliches Sensorsystem, das in Fig. 15 dargestellt ist, besteht aus einem Sensor 1, einem mit diesem Sensor 1 verbundenen Verstärker 2, einem Analog-Digital- (A- D- oder A/D-) Wandler 3 zum parallelen Ausgeben von Daten und einem Mikrocomputer 4 zum Durchführen von verschiedenen Arten von Steuervorgängen. Ein bzw. eine Datenumsetzungs-Befehlsleitung oder -draht 5, eine Datenübertragungs-Signalleitung 6 und Datenleitungen 7 sind zwischen dem Analog-Digital-Wandler 3 und dem Mikrocomputer 4 angeschlossen.

Ein anderes herkömmliches Sensorsystem, das in Fig. 16 abgebildet ist, besteht aus einem Sensor 1, einem mit diesem Sensor 1 verbundenen Verstärker 2, einem Analog-Digital-Wandler 3 zum seriellen Ausgeben von Daten und einem Mikrocomputer 4 zum Durchführen von verschiedenen Arten von Steuervorgängen. Eine Datenumsetzungs-Befehlsleitung 5, eine Datensende- Signalleitung 6, eine Datenleitung 7 und eine Taktleitung 8 sind zwischen dem Analog-Digital-Wandler 3 und dem Mikrocomputer 4 angeschlossen.

Ein weiteres herkömmliches Sensorsystem, das in Fig. 17 abgebildet ist, ist mit einem Sensor 1, einem mit diesem Sensor 1 verbundenen Verstärker 2, einem Spannungs-Frequenz- (V-F-) Wandler 9 zum Ausgeben von Frequenzdaten und einem Mikrocomputer 4 zum Durchführen von verschiedenen Arten von Steuervorgängen versehen. Eine Datenleitung 7 ist zwischen dem Spannungs-Frequenz-Wandler 9 und dem Mikrocomputer 4 angeschlossen.

Ein weiteres der bekannten Sensorsysteme, das in Fig. 18 dargestellt ist, ist mit einem Sensor 1, einem mit diesem Sensor 1 verbundenen Verstärker 2, einem Spannungs-Zeit- (V-T-) Wandler 10 zum Ausgeben von Zeitdaten und einem Mikrocomputer 4 zum Durchführen von verschiedenen Arten von Steuervorgängen versehen. Eine Datenumsetz-Befehlsleitung 5 und eine Datenleitung 7 sind zwischen dem Spannungs-Zeit-Wandler 10 und dem Mikrocomputer 4 angeschlossen.

Im allgemeinen sind die in Fig. 15 bis 18 veranschaulichten Verfahren als Verfahren zum Übertragen von Ausgangssignalen aus dem Sensor 1 zu dem Mikrocomputer 4 in dem Fall verwendet worden, bei dem andere Mittel als eine analoge Spannung verwendet werden. Insbesondere stellen Fig. 15 und 16 die Verfahren dar, die den Analog-Digital-Wandler 3 verwenden.

Das herkömmliche Sensorsystem gemäß Fig. 15 verwendet den Analog-Digital-Wandler 3, der Daten parallel ausgibt. Deshalb benötigt dieses herkömmliche System die Datenleitungen 7 in der Anzahl von n ("n" ist die Anzahl der gleichzeitig zu übertragenden Bits). Außerdem werden in dem Fall dieses herkömmlichen Systems an den Mikrocomputer 4 entsprechend der Datenumsetzleitung 5 und dem Analog-Digital-Wandler 3 angeschlossene Eingabe-/Ausgabeanschlüsse jeweils belegt oder monopolisiert, wenn ein Datenumsetz-Befehl aus dem Mikrocomputer 4 zu der Datenumsetzleitung 5 ausgegeben wird, und wenn ein Daten-Sendesignal aus dem Analog-Digital-Wandler 3 in den Mikrocomputer 4 eingegeben wird. Auf diese Weise wird das System eingesetzt oder nur in dem Fall verwendet, bei dem eine ausreichende Anzahl von Eingabe-/Ausgabeanschlüssen für den Mikrocomputer 4 dort vorgesehen ist.

Außerdem verwendet das herkömmliche Sensorsystem gemäß Fig. 16 den Analog-Digital-Wandler 3, der Daten seriell ausgibt. Auf diese Weise benötigt dieses herkömmliche System die Datenleitung 7, die Datenumsetz-Befehlsleitung 5, die Datensende-Signalleitung 6 und die Taktleitung 8, die ein Taktsignal oder Impuls überträgt, der aus dem Mikrocomputer 4 ausgegeben wurde und zum Synchronisieren eines Vorgangs eines Analog-Digital-Wandlers für den Takt verwendet wird. Deswegen wird eine Anzahl von Eingabe-/Ausgabeanschlüssen belegt. Außerdem muß der Mikrocomputer 4 häufig Daten mit dem Analog- Digital-Wandler 3 austauschen. Infolgedessen wird der Mikrocomputer stark belastet, wenn ein Datenaustausch durchgeführt wird.

Das herkömmliche Sensorsystem gemäß Fig. 17 verwendet den Spannungs-Frequenz-Wandler 9 anstelle des Analog-Digital- Wandlers 3 gemäß Fig. 15 und 16 zum Ausgeben von Daten, die einen Binärcode darstellen. Obwohl die Frequenz (genauer die Periode) von zu der Datenleitung 7 ausgegebenen Impulsen durch den Mikrocomputer 4 mit Hilfe eines Hochgeschwindigkeits-Taktgebers gelesen werden kann, ist eine Frequenz mit extrem hoher Genauigkeit als Oszillations- bzw. Schwingfrequenz des Spannungs-Frequenz-Wandlers 9 erforderlich (tatsächlich ist es erforderlich, daß die Genauigkeit dieser Schwingfrequenz 10 mal höher als die der bei dem Sensor 1 verwendeten Frequenz ist). Falls eine Genauigkeit von 1 bis 3 % als die des Sensorsystems sichergestellt wird, ist es schwierig, ein derartiges Sensorsystem zu verwirklichen. Außerdem ist ein Hochgeschwindigkeit- (oder Hochfrequenz-) Takt für einen Zähler des Mikrocomputers 4 erforderlich. Deswegen kann dieses herkömmliche Sensorsystem nicht in dem Fall verwendet werden, daß ein geringer Stromverbrauch erforderlich ist, beispielsweise in dem Fall, bei dem ein batteriebetriebenes System erforderlich ist.

Das herkömmliche Sensorsystem gemäß Fig. 18 verwendet den Spannungs-Zeit-Wandler 10 anstelle des Spannungs-Frequenz- Wandlers 9 gemäß Fig. 17. Auf diese Weise wird eine Ausgangsspannung aus dem Sensor 1 zu Zeitdaten umgewandelt. Obwohl dieser Spannungs-Zeit-Wandler 10 bei einem Hochgenauigkeits- System verwendet werden kann, ist auch ein Hochgeschwindigkeits-Takt erforderlich. Infolgedessen ist dieses herkömmliche Sensorsystem für einen Fall geeignet, bei dem ein geringer Stromverbrauch erforderlich wird.

Daher weisen die vorstehend beschriebenen herkömmlichen Sensorsysteme Probleme dahingehend auf, daß eine große Anzahl von Leitungen erforderlich ist, und daß eine dem Mikrocomputer 4 auferlegte Last groß ist.

Außerdem besteht ein anderes Problem der vorstehend beschriebenen herkömmlichen oder bekannten Sensorsysteme darin, daß bei dem Fall des Erhalts von Daten hoher Genauigkeit die herkömmlichen Sensorsysteme einen Hochgeschwindigkeits-Takt benötigen und nicht zur Verwirklichung eines Systems mit niedrigem Stromverbrauch geeignet sind.

Die Erfindung dient dazu, die vorstehend beschriebenen Probleme der herkömmlichen oder bekannten Sensorsysteme zu lösen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensorvorrichtung zu schaffen, die Daten hoher Genauigkeit mit einem geringen Stromverbrauch erhalten und eine einem Mikrocomputer auferlegte Last verringern kann.

Erfindungsgemäß wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung eine Sensorvorrichtung geschaffen, die eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe und zum Ausgeben einer der physikalischen Größe entsprechenden Erfassungsspannung, eine Verstärkungsvorrichtung zum Verstärken der Erfassungsspannung und eine Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung zum Ausgeben eines Impulssignals mit Impulsen der Anzahl aufweist, die proportional zu der verstärkten Erfassungsspannung ist, entsprechend oder im Ansprechen auf ein von außen zugeführtes Speisungs-Einschaltsignal. Die Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung weist einen Taktgenerator, eine Taktgeberschaltung, eine Takt-Steuervorrichtung, einen Analog-Digital-Wandler und eine Impuls-Ausgabeschaltung auf. Der Taktgenerator erzeugt einen Takt (ein Signal) mit einer vorbestimmten Frequenz entsprechend dem Speisungs-Einschaltsignal. Die Taktgeberschaltung gibt ein Taktgebersignal mit einer vorbestimmten Dauer entsprechend dem Speisungs-Einschaltsignal aus. Die Takt-Steuervorrichtung sperrt sich selbst von der Durchführung eines Steuervorgangs für die vorbestimmte Dauer entsprechend dem Taktgebersignal, bis der Betrieb der Sensoreinrichtung und der Verstärkungsvorrichtung stabil wird. Außerdem verursacht die Takt-Steuervorrichtung, daß der Analog-Digital-Wandler eine Analog-Digital-Wandlung der verstärkten Erfassungsspannung durchführt. Darüber hinaus verursacht die Takt-Steuervorrichtung, daß der Zähler von einem als das Ergebnis der Analog-Digital-Wandlung erhaltenen Wert auf Null herunterzählt. Desweiteren verursacht die Takt- Steuervorrichtung nur, wenn der Zähler arbeitet, daß die Impuls-Ausgabeschaltung den Takt, der durch den Taktgenerator erzeugt wird, als das Impulssignal ausgibt.

Auf diese Weise kann ein Ergebnis mit hoher Genauigkeit erhalten werden. Außerdem kann der Stromverbrauch gesenkt werden. Desweiteren kann eine Last verringert werden, die einem mit dieser Sensorvorrichtung verbundenen Mikrocomputer auf erlegt wird.

Darüber hinaus wird erfindungsgemäß gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung eine Sensorvorrichtung geschaffen, die auch eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe und zum Ausgeben einer der physikalischen Größe entsprechenden Erfassungsspannung, eine Verstärkungsvorrichtung zum Verstärken der Erfassungsspannung und eine Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung zum Ausgeben eines Impulssignals mit Impulsen der Anzahl aufweist, die proportional zu der verstärkten Erfassungsspannung ist, entsprechend einem von außen zugeführten Speisungs-Einschaltsignal. Die Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung weist einen Taktgenerator, eine Taktgeberschaltung, eine Takt-Steuervorrichtung, einen Zähler, einen Digital-Analog- (D-A-) Wandler, einen Vergleicher und eine Impuls-Ausgabeschaltung auf. Der Taktgenerator erzeugt einen Takt (ein Signal) mit einer vorbestimmten Frequenz entsprechend dem Speisungs-Einschaltsignal. Die Taktgeberschaltung gibt ein Taktgebersignal mit einer vorbestimmten Dauer entsprechend dem Speisungs-Einschaltsignal aus. Die Takt-Steuervorrichtung sperrt sich selbst von der Durchführung eines Steuervorgangs für die vorbestimmte Dauer entsprechend dem Zeitgebersignal, bis der Betrieb der Sensoreinrichtung und der Verstärkungsvorrichtung stabil wird. Außerdem verursacht die Takt-Steuervorrichtung, daß der Zähler von Null hochzählt. Desweiteren verursacht die Takt- Steuervorrichtung, daß der Digital-Analog-Wandler eine Digital-Analog-Wandlung des durch den Zähler erhaltenen Zählwerts durchführt. Außerdem verursacht die Takt-Steuervorrichtung, daß der Vergleicher ein Ausgangssignal aus dem Digital-Analog-Wandler mit der verstärkten Erfassungsspannung vergleicht. Zusätzlich verursacht die Takt-Steuervorrichtung nur für eine Zeitperiode, bis das Ausgangssignal aus dem Digital- Analog-Wandler gleich der verstärkten Erfassungsspannung wird, daß die Impuls-Ausgabeschaltung den Takt, der durch den Taktgenerator erzeugt wird, als das Impulssignal ausgibt.

Auf diese Weise kann ein Ergebnis mit hoher Genauigkeit erhalten werden. Außerdem kann der Stromverbrauch gesendet werden. Desweiteren kann eine Last, die einem mit dieser Sensorvorrichtung verbundenen Mikrocomputer auferlegt wird, verringert werden.

Darüber hinaus wird erfindungsgemäß gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung eine Sensorvorrichtung geschaffen, die auch eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe und zum Ausgeben einer der physikalischen Größe entsprechenden Erfassungsspannung, eine Verstärkungsvorrichtung zum Verstärken der Erfassungsspannung und eine Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung zum Ausgeben eines Impulssignals mit Impulsen der Anzahl aufweist, die proportional zu der verstärkten Erfassungsspannung ist, entsprechend einem von außen zugeführten Datenumsetz-Befehlssignal. Die Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung weist einen Taktgenerator, eine Taktgeberschaltung, eine Takt-Steuervorrichtung, einen Analog-Digital-Wandler, einen Zähler und eine Impuls-Ausgabeschaltung auf. Der Taktgenerator erzeugt einen Takt (ein Signal) mit einer vorbestimmten Frequenz entsprechend dem Datenumsetz-Befehlssignal. Die Taktgeberschaltung gibt ein Taktgebersignal mit einer vorbestimmten Dauer entsprechend dem Datenumsetz-Befehlssignal aus. Die Takt-Steuervorrichtung sperrt sich selbst von der Durchführung eines Steuervorgangs für die vorbestimmte Dauer entsprechend dem Taktgebersignal, bis der Betrieb der Sensoreinrichtung und der Verstärkungsvorrichtung stabil wird. Außerdem verursacht die Takt-Steuervorrichtung, daß der Analog-Digital-Wandler eine Analog-Digital-Wandlung der verstärkten Erfassungsspannung durchführt. Desweiteren verursacht die Takt-Steuervorrichtung, daß der Zähler von einem als das Ergebnis der Analog-Digital-Wandlung erhaltenen Wert auf Null herunterzählt. Außerdem verursacht die Takt-Steuervorrichtung nur dann, wenn der Zähler arbeitet, daß die Impuls-Ausgabeschaltung den Takt, der durch den Taktgenerator erzeugt wird, als das Impulssignal ausgibt.

Auf diese Weise kann ein Ergebnis mit hoher Genauigkeit erhalten werden. Außerdem kann die Anzahl der Anschlußleitungen verringert werden. Desweiteren benötigt diese Sensorvorrichtung nicht viele Eingabe-/Ausgabeanschlüsse für einen daran angeschlossenen Mikrocomputer. Infolgedessen kann eine diesem Mikrocomputer auferlegte Last gesenkt werden.

Außerdem wird erfindungsgemäß gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Sensorvorrichtung geschaffen, die auch eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe und zum Ausgeben einer der physikalischen Größe entsprechenden Erfassungsspannung, eine Verstärkungsvorrichtung zum Verstärken der Erfassungsspannung und eine Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung zum Ausgeben eines Impulssignals mit Impulsen der Anzahl aufweist, die proportional zu dem verstärken Erfassungssignal ist, entsprechend einem von außen zugeführten Datenumsetz-Befehlssignal. Die Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung weist einen Taktgenerator, eine Taktgeberschaltung, eine Takt-Steuervorrichtung, einen Zähler, einen Digital-Analog-Wandler, einen Vergleicher und eine Impuls-Ausgabeschaltung auf. Der Taktgenerator erzeugt einen Takt (ein Signal) mit einer vorbestimmten Frequenz entsprechend dem Datenumsetz-Befehlssignal. Die Taktgeberschaltung gibt ein Taktgebersignal mit einer vorbestimmten Dauer entsprechend dem Datenumsetz-Befehlssignal aus. Die Takt-Steuervorrichtung sperrt sich selbst von der Durchführung eines Steuervorgangs für die vorbestimmte Dauer entsprechend dem Taktgebersignal, bis der Betrieb der Sensoreinrichtung und der Verstärkungsvorrichtung stabil wird. Außerdem verursacht die Takt-Steuervorrichtung, daß der Zähler von Null hochzählt. Desweiteren verursacht die Takt-Steuervorrichtung, daß der Digital-Analog-Wandler eine Digital-Analog-Wandlung des durch den Zähler erhaltenen Zählwerts durchführt. Außerdem verursacht die Takt-Steuervorrichtung, daß der Vergleicher ein Ausgangssignal aus dem Digital-Analog-Wandler mit der verstärkten Erfassungsspannung vergleicht. Zusätzlich verursacht die Takt-Steuervorrichtung nur für eine Zeitperiode, bis das Ausgangssignal aus dem Digital-Analog-Wandler gleich der verstärkten Erfassungsspannung ist, daß die Impuls-Ausgabeschaltung den Takt, der durch den Taktgenerator erzeugt wird, als das Impulssignal ausgibt.

Auf diese Weise kann ein Ergebnis mit hoher Genauigkeit erhalten werden. Außerdem kann die Anzahl von Anschlußleitungen verringert werden. Desweiteren benötigt diese Sensorvorrichtung nicht viele Eingabe-/Ausgabeanschlüsse für einen daran angeschlossenen Mikrocomputer. Infolgedessen kann eine diesem Mikrocomputer auferlegte Last gesenkt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in mehreren Ansichten bezeichnen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines erfindungsgemäßen Sensorsystems (nämlich Ausführungsbeispiel 1),

Fig. 2 ein Schaltbild zum Darstellen des Aufbaus einer Impulsausgabe-Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung,

Fig. 3 ein Schaltbild zum Darstellen des Aufbaus einer Taktgeberschaltung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein Schaltbild zum Darstellen des Aufbaus eines Taktgenerators gemäß Fig. 2,

Fig. 5 ein Schaltbild zum Darstellen des Aufbaus einer Takt- Steuervorrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 6 ein Schaltbild zum Darstellen des Aufbaus einer Impuls-Ausgabeschaltung gemäß Fig. 2,

Fig. 7 Zeitverläufe zum Darstellen einer Arbeitsweise der Impulsausgabe-Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung,

Fig. 8 ein Blockschaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines anderen erfindungsgemäßen Sensorsystems (nämlich Ausführungsbeispiel 2),

Fig. 9 ein Blockschaltbild zum Darstellen des Aufbaus einer Impulsausgabe-Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung,

Fig. 10 ein Schaltbild zum Darstellen des Aufbaus einer Takt- Steuervorrichtung gemäß Fig. 9,

Fig. 11 Zeitverläufe zum Darstellen einer Arbeitsweise der Impulsausgabe-Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung,

Fig. 12 ein Blockschaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines weiteren erfindungsgemäßen Sensorsystems (nämlich Ausführungsbeispiel 3).

Fig. 13 Zeitverläufe zum Darstellen einer Arbeitsweise einer Impulsausgabe-Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung,

Fig. 14 ein Blockschaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines weiteren erfindungsgemäßen Sensorsystems (nämlich Ausführungsbeispiel 4),

Fig. 15 ein Schaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines herkömmlichen Sensorsystems,

Fig. 16 ein Schaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines anderen herkömmlichen Sensorsystems,

Fig. 17 ein Schaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines weiteren herkömmlichen Sensorsystems und

Fig. 18 ein Schaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines firmenintern bzw. privat bekannten, aber unveröffentlichten Sensorsystems.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

Nachstehend wird der Aufbau gemäß Ausführungsbeispiel 1 unter Bezug auf Fig. 1, 2, 3, 4, 5 und 6 beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines erfindungsgemäßen Sensorsystems (nämlich Ausführungsbeispiel 1). Fig. 2 zeigt ein Schaltbild zum Darstellen des Aufbaus eines Spannungs-Impulsanzahl-Wandlers gemäß Fig. 1. Fig. 3, 4, 5 und 6 zeigen Schaltbilder, die den Aufbau einer Taktgeberschaltung, eines Taktgenerators, einer Takt-Steuervorrichtung bzw. einer Impuls-Ausgabeschaltung gemäß Fig. 2 darstellen.

Gemäß Fig. 1 ist dieses Sensorsystem, nämlich Ausführungsbeispiel 1 mit einer Impulsausgabe-Sensorvorrichtung 11, einem Mikrocomputer 4 mit einem Ereigniszähler 12, der über eine Datenleitung 7 an die Impulsausgabe-Sensorvorrichtung angeschlossen ist, und einer Stromversorgungsschaltung 14 versehen, die über eine externe Steuerleitung 13 an den Mikrocomputer 4 angeschlossen ist. Außerdem wird die Impulsausgabe- Sensorvorrichtung 11 über eine Stromversorgungsleitung 15 aus der Stromversorgungsschaltung 14 mit Strom versorgt. Übrigens ist die Stromversorgungsschaltung 14 beispielsweise durch einen Regler mit einem Ausgangs-Steueranschluß gebildet, an den die externe Steuerleitung 13 angeschlossen ist. Außerdem ist die Impulsausgabe-Sensorvorrichtung 11 mit einem Sensor 1, einem Verstärker 2 und einem Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16 versehen.

Falls die Stromversorgungsschaltung 14 eine Normalmodus-Spannung nur dann ausgibt, wenn ein Signal mit einem H-Pegel, d. h. ein Signal mit hohem Pegel aus dem Mikrocomputer 4 zu der externen Steuerleitung 13 gesendet wird, und andernfalls 0 V ausgibt, kann die Impulsausgabe-Sensorvorrichtung 11 entsprechend dem aus dem Mikrocomputer 4 gesendeten Signal auf unterbrochene Weise betrieben werden.

Nachdem die auf der Stromversorgungsleitung 15 vorliegende Betriebsspannung gleich der Normalmodus-Spannung wird, wandelt der Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16 die durch ein Ausgangssignal des Verstärkers 2 dargestellte Spannung in die Anzahl von Impulsen um und gibt außerdem Impulse zu der Datenleitung 7 aus. Deswegen kann der Mikrocomputer 4 die Impulsausgabe-Sensorvorrichtung 11 auf unterbrochene Weise ansteuern. Außerdem kann der Mikrocomputer 4 Impulse der Anzahl empfangen, die proportional einem Ausgangssignal aus dem Sensor 1 bei dem darin enthaltenen Ereigniszähler 12 ist. In diesem Fall sollte der Eingang bzw. das Gate des Ereigniszählers 12 nur dann freigegeben werden, wenn der Signalpegel der externen Steuerleitung 13 der H-Pegel (d. h. der hohe Signalpegel) ist.

Außerdem ist eine Zeitperiode, während der der Signalpegel der externen Steuerleitung 13 "H" sein sollte, eine Summe einer zum Stabilisieren des Betriebs des Sensors 1 und des Verstärkers 2 und zum Digitalisieren einer Spannung erforderlichen Zeitperiode ta, einer zum Ausgeben eines Impulses erforderlichen Zeitperiode tb und einer Randzeitperiode tc, die unter Berücksichtigung der Veränderung einer Periode eines Taktsignals eingestellt wird, das durch einen in den Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16 eingebauten Taktgenerator erzeugt wird. Gemäß Ausführungsbeispiel 1 kann die Impulsausgabe-Sensorvorrichtung 11 nur sofern erforderlich betrieben werden. Falls die Impulsausgabe-Sensorvorrichtung beispielsweise auf unterbrochene Weise in Intervallen von 5 Sekunden (s) durch Einstellen deren Stromverbrauchs auf 2 mA und außerdem Einstellen der Zeitperiode, während der der Signalpegel der externen Steuerleitung 13 der hohe Pegel sein sollte, auf 5 ms betrieben wird, beträgt deren durchschnittlicher Stromverbrauch 2 µA. Der Stromverbrauch der Impulsausgabe-Sensorvorrichtung 11 kann nämlich beschränkt oder auf einen sehr geringen Wert verringert werden.

Gemäß Fig. 2 ist der Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16 mit einem Analog-Digital-Wandler 17 mit parallelem Ausgang beispielsweise der Ausführungsform mit sukzessiver Annäherung, die eine Ausgangsspannung aus dem Verstärker 2 zu digitalen Daten umwandelt, einem Zähler 18 zum Herunterzählen der durch diesen Analog-Digital-Wandler 17 erhaltenen Daten, einer Impuls-Ausgabeschaltung 19 zum Ausgeben eines Impulses entsprechend einer Betriebsart des Zählers 18, einem Taktgenerator 20 zur Erzeugen eines Taktsignals mit einer vorbestimmten Frequenz, einer zu dem Zeitpunkt des Einschaltens der Stromversorgung verwendeten Taktgeberschaltung 21 und einer Takt- Steuervorrichtung 22 zum Steuern des Analog-Digital-Wandlers 17, des Zählers 18 und der Impuls-Ausgabeschaltung 19 versehen.

Gemäß Fig. 3 ist die Taktgeberschaltung 21 mit einem an eine Versorgungsspannung Vcc angeschlossenen Widerstand 23, einem an diesen Widerstand 23 angeschlossen Kondensator 24, einem an die Versorgungsspannung Vcc angeschlossenen Widerstand 25, einem an diesen Widerstand 25 angeschlossenen Widerstand 26, einem Vergleicher 27 mit einem invertierenden Eingangsanschluß, der an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 23 und dem Kondensator 24 angeschlossen ist, und außerdem mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß, der an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 25 und 26 angeschlossen ist, und einem Hysteresewiderstand 28 versehen, der zwischen den Ausgangsanschluß und den nichtinvertierenden Eingangsanschluß dieses Vergleichers 27 geschaltet ist. Außerdem vergleicht der Vergleicher 27 ein Bruchteil VR der Versorgungsspannung Vcc mit der Ladespannung des Kondensators 24. Außerdem gibt dieser Vergleicher 27 ein Signal TM mit einem H-Pegel (d. h. einem hohen Signalpegel) aus, während der Bruchteil VR der Versorgungsspannung Vcc höher als die Ladespannung des Kondensators 24 ist.

Gemäß Fig. 4 ist der Taktgenerator 20 mit Invertern 29, 30 und 31, Widerständen 32 sowie 33 und einem Kondensator 34 versehen. Übrigens trifft die Beziehung Rs ≤ 10R zu, wobei Rs sowie R den Widerstand des Widerstands 32 bzw. den des Widerstands 33 bezeichnen.

Gemäß Fig. 5 ist die Takt-Steuervorrichtung 22 mit vier D- Flipflops 35, 36, 37 sowie 38 und einem UND-Schaltglied 39 versehen. Die Takt-Steuervorrichtung 22 gibt Signale ADS, CS und GA synchron mit einem Taktsignal CLK aus.

Gemäß Fig. 6 ist-die Impuls-Ausgabeschaltung 19 durch ein NICHT-UND- bzw. NAND-Schaltglied 40 gebildet.

Nachstehend wird eine Arbeitsweise der Impulsausgabe-Sensorvorrichtung 11 unter Bezug auf Fig. 7 beschrieben.

Gemäß Fig. 7 stellt (a) die Veränderung des Signalpegels eines Versorgungs-Ausgangssignals Vcc der Stromversorgungsschaltung 14 dar; (b) stellt die Veränderung des Signalpegels eines Takt-Ausgangssignals CLK des Taktgenerators 20 dar; (c) stellt die Veränderung des Signalpegels eines Ausgangssignals TM der Taktgeberschaltung 21 dar; (d) stellt die Veränderung des Signalpegels eines Ausgangssignals ADS der Takt-Steuervorrichtung 22 dar; (e) stellt die Veränderung des Signalpegels eines Ausgangssignals ADF des Analog-Digital-Wandlers 17 dar; (f) stellt die Veränderung des Signalpegels eines Ausgangssignals CS der Takt-Steuervorrichtung 22 dar; (g) stellt die Veränderung des Signalpegels eines Ausgangssignals BO des Zählers 18 dar; (h) stellt die Veränderung des Signalpegels eines Ausgangssignals GA der Takt-Steuervorrichtung 22 dar, und (i) stellt die Veränderung des Signalpegels eines Ausgangssignals VO der Impuls-Ausgabeschaltung 19 dar.

Gemäß (a) und (b) in Fig. 7 beginnt der Taktgenerator 20, ein Taktsignal CLK zu erzeugen, wenn die Versorgungsspannung Vcc für die Impulsausgabe-Sensorvorrichtung 11 eingeschaltet wird. Die Frequenz f dieses Taktsignals CLK ist durch die folgende Gleichung gegeben:

f ≈ 1/(2,2 × RC),

wobei R und C den Widerstand des Widerstands 33 bzw. die Kapazität des Kondensators 34 gemäß Fig. 4 bezeichnen. Übrigens wird die Konstante 2,2 in dem Fall einer CMOS-Vorrichtung verwendet. Außerdem gibt die Taktgeberschaltung 21 gemäß (c) in Fig. 7 das Signal TM mit dem H-Pegel, d. h. dem hohen Signalpegel nur für eine vorbestimmte Periode t aus, da die Versorgungsspannung Vcc eingeschaltet wird. Die Takt-Steuervorrichtung 22 sperrt sich selbst von der Durchführung eines Steuervorgangs entsprechend oder im Ansprechen auf dieses Signal TM. Die vorbestimmte Periode t ist durch die folgende Gleichung gegeben:

t = CR × ln(Vcc/VR - Vcc),

wobei R, C und VR den Widerstand des Widerstands 23, die Kapazität des Kondensators 24 bzw. den Bruchteil der an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 27 angelegten Spannung angeben. Diese vorbestimmte Periode t ist eine für eine Stabilisierung des Betriebs des Sensors 1 und der Verstärkers 2 erforderliche Zeitperiode und beträgt beispielsweise ungefähr 500 µs.

Wenn der Signalpegel des Ausgangssignals TM der Taktgeberschaltung 21 gemäß (d) in Fig. 7 einen L-Pegel, d. h. einen niedrigen Signalpegel annimmt, verändert die Takt-Steuervorrichtung 22 den Signalpegel des Analog-Digital-Wandler-Befehlssignals ADS, das zu dem Analog-Digital-Wandler 17 gesendet wird, zu dem hohem Pegel, damit verursacht wird, daß der Analog-Digital-Wandler 17 eine Analog-Digital-Wandlung der Ausgangsspannung aus dem Verstärker 2 durchführt. Daraufhin verändert gemäß (e) in Fig. 7 der Analog-Digital- Wandler 17 den Signalpegel eines Analog-Digital-Wandler-Beendigungssignals ADF zu dem H-Pegel, d. h. dem hohen Signalpegel, wenn die Analog-Digital-Wandlung beendet ist.

Wenn der Signalpegel des Analog-Digital-Wandler-Beendigungssignals ADF gemäß (f) in Fig. 7 den hohen Pegel annimmt, verändert die Takt-Steuervorrichtung 22 den Signalpegel des Zählbeginn-Signals CS, das zu dem Zähler 18 gesendet wird, zu dem hohen Pegel, damit verursacht wird, daß der Zähler 18 beginnt zu zählen. Zu diesem Zeitpunkt werden als das Ergebnis der Analog-Digital-Wandlung erhaltene n Bit breite parallele Daten aus dem Analog-Digital-Wandler 17 über Leitungen D0 bis Dn in den Zähler 18 eingegeben. Falls beispielsweise der Zähler 18 von diesen parallelen Daten herunterzählt und danach der Zähler 18 gestoppt wird, wenn der durch den Zähler 18 angegebene Zählwert zu Null wird, wird der Wert der durch die Analog-Digital-Wandlung erhaltenen parallelen Daten proportional zu der Betriebszeit des Zählers 18. Bezugszeichen BO von (g) in Fig. 7 bezeichnet ein Borgesignal, dessen Signalpegel den hohen Pegel annimmt, wenn der durch den Zähler 18 angegebene Zählwert zu Null wird.

Wenn der Signalpegel des Borgesignals BO gemäß (f) und (g) in Fig. 7 den hohen Pegel annimmt, verändert die Takt-Steuervorrichtung 22 den Signalpegel des Zählbeginn-Signals CS zu dem niedrigen Pegel und stoppt außerdem den Zähler 18. Die Takt- Steuervorrichtung 22 gibt ein Gate-Signal GA, das dasselbe wie dieses Zählbeginn-Signal CS ist, zu dem Gate der Impuls- Ausgabeschaltung 19 aus. Gemäß (h) und (i) in Fig. 7 gibt die Impuls-Ausgabeschaltung 19 das Taktsignal CLK als Impulssignal VO nur dann aus, wenn der Signalpegel des Gate-Signals GA der hohe Pegel ist.

Wie vorstehend beschrieben zählt der Zähler 18 die parallelen Daten, die durch den Analog-Digital-Wandler 17 ausgegeben werden, um Eins herunter, und die Impuls-Ausgabeschaltung 19 gibt die Taktsignale CLK während des Herunterzählens aus. Infolgedessen gibt die Impuls-Ausgabeschaltung 19 Impulse, deren Anzahl proportional zu dem durch den Sensor 1 erfaßten Wert ist, zu der Datenleitung 7 aus. Außerdem wird dieser Vorgang ausgeführt, während der Pegel des Signals (Vcc), das über die Stromversorgungsleitung 15 in die Impulsausgabe- Sensorvorrichtung 11 eingegeben wird, auf dem hohen Pegel ist. Auf diese Weise kann der Mikrocomputer 4 die Daten lesen, die durch den Sensor 1 erhalten werden, wann immer diese Daten benötigt werden. Im Gegensatz dazu kann, wenn die aus dem Sensor 1 ausgegebenen Daten nicht erforderlich sind, der Pegel der über die Stromversorgungsleitung 15 zu der Impuls- Ausgabe-Sensorvorrichtung 11 eingegebenen Versorgungsspannung auf Null belassen werden. Dadurch kann ein Ergebnis mit hoher Genauigkeit durch das System erhalten werden. Außerdem kann der Stromverbrauch des Systems auf einen geringen Wert beschränkt werden.

Ausführungsbeispiel 2

Nachstehend wird das Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung unter Bezug auf Fig. 8, 9, 10 und 11 beschrieben. Fig. 8 zeigt ein Schaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines anderen erfindungsgemäßen Sensorsystems, nämlich Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung. Außerdem zeigt Fig. 9 ein Schaltbild zum Darstellen des Aufbaus einer Impulsausgabe-Sensorvorrichtung gemäß Fig. 8. Desweiteren zeigt Fig. 10 ein Schaltbild zum Darstellen des Aufbaus einer Takt-Steuervorrichtung gemäß Fig. 9. Fig. 11 zeigt Zeitverläufe zum Veranschaulichen einer Arbeitsweise der Impulsausgabe-Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung.

Wie in Fig. 9 dargestellt wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel 2 ein Digital-Analog-Wandler 42 und ein Vergleicher 41 anstelle des Analog-Digital-Wandlers 17 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 verwendet. Außerdem ist gemäß Fig. 10 eine Takt-Steuervorrichtung 22A mit drei D- Flipflops 43, 44 sowie 45 und einem UND-Schaltglied versehen. Die Takt-Steuervorrichtung 22A gibt Signale CS und GA synchron mit einem Taktsignal CKL aus. Außerdem sind die anderen Bestandteile gemäß diesem Ausführungsbeispiel 2 dieselben wie die entsprechenden Bestandteile gemäß dem Ausführungsbeispiel 1.

Wie durch (a) und (c) in Fig. 11 dargestellt arbeitet, wenn der Pegel eines Spannungsversorgungssignals Vcc den hohen Pegel annimmt, eine Taktgeberschaltung 21 eines Spannungs-Impulsanzahl-Wandlers 16A. Außerdem weist das Spannungsversorgungssignal Vcc für eine vorbestimmten Zeitperiode t den hohen Pegel auf. Während dieser Zeitperiode sperrt die Takt- Steuervorrichtung 22A sich selbst vom Steuern anderer Bestandteile des Spannungs-Impulsanzahl-Wandlers 16A.

Wie in (d) in Fig. 11 dargestellt verändert, wenn der Signalpegel des Signals TM den niedrigen Pegel annimmt, die Takt- Steuervorrichtung 22 den Signalpegel des Zählbeginn-Signals CS zu dem hohen Pegel. Im Ansprechen darauf zählt der Zähler 18 von Null hoch. Dann werden parallele Daten aus diesem Zähler 18 zu Leitungen D0 bis Dn ausgegeben und außerdem in den Digital-Analog-Wandler 42 eingegeben. Daraufhin gibt der Digital-Analog-Wandler 42 eine analoge Spannung COM entsprechend diesen parallelen Daten aus.

Das Ausgangssignal COM dieses Digital-Analog-Wandlers 42 wird mit einem Ausgangssignal des Verstärkers 2 in dem Vergleicher 41 verglichen. Falls das Ausgangssignal COM des Digital-Analog-Wandlers 42 kleiner als das des Verstärkers 2 ist, nimmt der Signalpegel eines Ausgangssignals CF des Vergleichers 41 den niedrigen Pegel an. Wie durch (e) in Fig. 11 dargestellt nimmt jedoch, wenn der Zähler 18 inkrementiert, das Ausgangssignal COM des Digital-Analog-Wandlers 42 zu. Wenn das Ausgangssignal COM dieses Digital-Analog-Wandlers 42 das des Verstärkers 2 übertrifft, nimmt der Signalpegel des Ausgangssignals CF des Vergleichers 41 den hohen Pegel an.

Wie in (d) bis (g) in Fig. 11 dargestellt verändert, wenn der Signalpegel des Ausgangssignals CF des Vergleichers 41 den hohen Pegel annimmt, die Takt-Steuervorrichtung 22A den Signalpegel des Zählbeginn-Signals CS zu dem niedrigen Pegel und stoppt den Zählvorgang des Zählers 18. Während sich dieses Zählbeginn-Signal CS auf dem hohen Pegel befindet, verändert die Takt-Steuervorrichtung 22A den Signalpegel des Gate- Signals GA zu dem hohen Pegel und gibt auf diese Weise das Gate der Impuls-Ausgabeschaltung 19 frei. Währenddessen gibt die Impuls-Ausgabeschaltung 19 das Taktsignal CLK als Impulssignal VO aus. Auf diese leise werden Impulse der einem durch den Sensor 1 erfaßten Wert entsprechenden Anzahl aus der Impuls-Ausgabeschaltung 19 ausgegeben.

Ausführungsbeispiel 3

Nachstehend wird Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung unter Bezug auf Fig. 12 und 13 beschrieben. Fig. 12 zeigt ein Schaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines weiteren erfindungsgemäßen Sensorsystems, nämlich Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung. Fig. 13 zeigt Zeitverläufe zum Veranschaulichen einer Arbeitsweise einer Impulsausgabe-Sensorvorrichtung gemäß Fig. 12.

Gemäß Fig. 12 ist die Impulsausgabe-Sensorvorrichtung 11b mit einem Sensor 1 wie einem Drucksensor, einem Verstärker 2 zum Verstärken eines Ausgangssignals aus dem Sensor 1 und einem Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16B zum Umwandeln eines Spannungssignals, das aus dem Verstärker 2 ausgegeben wird, zu einem Signal versehen, das die Anzahl der Impulse darstellt. Übrigens ist der Aufbau des Spannungs-Impulsanzahl-Wandlers 16B ähnlich zu dem des Spannungs-Impulsanzahl-Wandlers 16 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1. Zusätzlich ist die Taktgeberschaltung 21 gemäß Ausführungsbeispiel 3 eine Logikschaltung zum Erzeugen eines Signals TM aus einem Datenumsetz-Befehlssignal Vcon, das der Versorgungsspannung Vcc gemäß Ausführungsbeispiel 1 entspricht. Außerdem erzeugt der Taktgenerator 20 auf ähnliche Weise ein Taktsignal entsprechend dem Datenumsetz-Befehlssignal Vcon. Wenn ein Mikrocomputer 4 ein Datenumsetz-Befehlssignal Vcon über eine Datenumsetz-Befehlsleitung 5 zu dem Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16B ausgibt, wird ein Ausgangssignal VO aus dem Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16B über eine Datenleitung 7 zu einem Ereigniszähler 12 übertragen, der in dem Mikrocomputer 4 enthalten ist.

Demgegenüber wird ein Ausgangssignal aus dem Sensor 1 durch den Verstärker 2 verstärkt. Ein aus diesem Verstärker 2 ausgegebenes Spannungssignal wird durch den Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16B zu einem Impulsanzahl-Signal umgewandelt, das die Anzahl der Impulse darstellt. Dieses Impulsanzahl-Signal wird über die Datenleitung 7 zu dem Ereigniszähler 12 des Mikrocomputers 4 übertragen. In dem Fall, bei dem der Sensor 1 ein Drucksensor ist, kann der Wert eines Drucks durch Lesen des durch den Ereigniszähler 12 angegebenen Wertes durch den Mikrocomputer 4 ermittelt werden, falls das System auf eine solche Weise aufgebaut ist, daß beispielsweise dann, wenn der Druck 0 Pa (0 at) ist, die Anzahl der Impulse 10 beträgt, daß, wenn der Druck 9,8 10&sup4; Pa (1 at) beträgt, die Anzahl der Impulse 1000 beträgt, und daß, falls der Druck einen Wert zwischen 0 und 9,8 · 10&sup4; Pa (1 at) hat, die Anzahl der Impulse proportional zu dem Druck ist (übrigens sollte in diesem Fall die Größe des Ereigniszählers 12 zumindest zehn Bit betragen).

Der Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16B kann jedoch nicht immer Impulse ausgeben. Deswegen gibt gemäß Fig. 13 dieser Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16B Impulse nur für eine Zeitperiode tb aus, nachdem eine andere vorbestimmte Zeitperiode ta verstrichen ist, da der Signalpegel des Datenumsetz-Befehlssignals Vcon den hohen Pegel annimmt. Die Länge der Zeitperiode tb verändert sich proportional zu dem Ausgangssignal des Sensors 1. Auf diese Weise ist die maximale Länge der Zeitperiode tb das Produkt des maximalen Ausgangssignals des Sensors 1 (nämlich die maximale Anzahl der Impulse) und der Periode eines Taktsignals, das durch einen in den Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16B eingebauten Taktgenerator erzeugt wird. Deshalb ist die Länge der Zeit, während der das Datenumsetz-Befehlssignal Vcon den hohen Pegel aufweist, die Summe der Länge der Zeitperiode ta, der maximalen Länge der Zeitperiode tb und der Länge einer Randzeitperiode tc, die unter Berücksichtigung der Veränderung der Periode des Taktsignals CLK eingestellt ist.

Außerdem ist es bei dem Fall gemäß Ausführungsbeispiel 3 erforderlich, das Gate des Ereigniszählers 12 des Mikrocomputers 4 freizugeben, während das Datenumsetz-Befehlssignal Vcon den hohen Pegel aufweist. Während der Periode, bei der dieses Signal Vcon auf dem hohen Pegel belassen wird, kann der Mikrocomputer 4 eine andere Arbeit ausführen. Selbst nachdem Daten durch das System erfaßt werden, kann der Mikrocomputer 4 in dem Ereigniszähler 12 gespeicherte Daten lesen, wann immer die Daten benötigt werden. Auf diese Weise ist eine dem Mikrocomputer 4 auferlegte Last extrem gering. Die Genauigkeit des in den Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16B eingebauten Taktgenerators steht nicht in Beziehung zu der Meßgenauigkeit des Sensorsystems. Der Taktgenerator 20 kann eine einfache Oszillatorschaltung sein, die aus Kondensatoren und Widerständen besteht. Die Kosten des Systems können auf einen geringen Wert gesenkt werden. Außerdem kann der beinhaltete Taktgenerator des Mikrocomputers 4 mit einer geringen Geschwindigkeit oder geringen Frequenz arbeiten. Auf diese Weise kann der Stromverbrauch des Systems leicht auf einen geringen Wert gesenkt werden. Außerdem ist diese Sensorvorrichtung am besten für ein batteriebetriebenes System geeignet. Desweiteren kann die Anzahl von zum Verbinden der Sensoreinrichtung 11B mit dem Mikrocomputer 4 verwendeten Leitungen klein sein.

Ausführungsbeispiel 4

Nachstehend wird Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung unter Bezug auf Fig. 14 beschrieben. Fig. 14 ist ein Schaltbild zum Darstellen des gesamten Aufbaus eines weiteren erfindungsgemäßen Sensorsystems (nämlich Ausführungsbeispiel 4).

Obwohl der Aufbau des Spannungs-Impulsanzahl-Wandlers 16B gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 3 ähnlich zu dem des Spannungs-Impulsanzahl-Wandlers 16 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 ist, ist der Aufbau eines Spannungs-Impulsanzahl-Wandlers 16C gemäß diesem Ausführungsbeispiel 4 ähnlich zu dem des Spannungs-Impulsanzahl-Wandlers 16A gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 2. Eine Taktgeberschaltung 21 gemäß Ausführungsbeispiel 4 ist eine Logikschaltung, die ein Signal TM aus einem Datenumsetz-Befehlssignal Vcon entsprechend einer Versorgungsspannung Vcc erzeugt. Außerdem erzeugt ein Taktgenerator 20 auf ähnliche Weise Taktsignale entsprechend dem Datenumsetz-Befehlssignal Vcon. Wenn das Datenumsetz-Befehlssignal Vcon aus dem Mikrocomputer 4 zu dem Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16C über eine Datenumsetz-Befehlsleitung 5 ausgegeben wird, wird ein Ausgangssignal VO aus dem Spannungs-Impulsanzahl-Wandler 16C über eine Datenleitung 7 zu einem in dem Mikrocomputer 4 eingebauten Ereigniszähler 12 übertragen. Dieses Ausführungsbeispiel 4 weist Wirkungen oder Vorteile auf, die ähnlich zu denen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels 3 sind.

Ein Spannungs-Impulsanzahl-Wandler (16) einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung (11) ist mit einer Takt-Steuervorrichtung (22) versehen. Wenn diesem Wandler (16) über eine Stromversorgungsleitung (15) aus einer Stromversorgungsschaltung Strom zugeführt wird, sperrt eine Taktgeberschaltung (21) dieses Wandlers (16) sich selbst vom Durchführen eines Steuervorgangs, bis die Arbeitsweise eines Sensors (1) und eines Verstärkers (2) stabil wird. Nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen ist, wird die Sperrung der Steuerungen aufgehoben. Dann wird eine Analog-Digital-Wandlung eines Ausgangssignals aus dem Verstärker (2) durch den Analog-Digital-Wandler (17) durchgeführt. Daraufhin wird ein Zähler (18) zum Herabzählen von einem als das Ergebnis der Analog-Digital-Wandlung erhaltenen Wert betrieben. Wenn ein Ausgangssignal des Zählers (18) Null wird, wird der Betrieb des Zählers (18) gestoppt. Für den Betrieb des Zählers (18) verwendete Taktsignale (CLK) werden in die Impuls-Ausgabeschaltung (19) eingegeben, deren Gate nur freigegeben wird, wenn dieser Zähler (18) arbeitet. Dadurch gibt die Takt-Steuervorrichtung (22) zu einem Ereigniszähler ein Impulssignal (VO) mit Impulsen der Anzahl aus, die proportional zu einem Ausgangssignal des Sensors (1) ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung (11) Daten mit hoher Genauigkeit erhalten. Außerdem kann der Stromverbrauch der Sensorvorrichtung (1) verringert werden. Infolgedessen kann eine einem Mikrocomputer auferlegte Last gesenkt werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Sensorvorrichtung mit

    einer Sensoreinrichtung (1) zum Erfassen einer physikalischen Größe und zum Ausgeben einer der physikalischen Größe entsprechenden Erfassungsspannung,

    einer Verstärkungsvorrichtung (2) zum Verstärken der Erfassungsspannung und

    einer Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung (16; 16A; 16B; 16C) zum Ausgeben eines Impulssignals (VO) mit Impulsen der Anzahl, die proportional zu der verstärkten Erfassungsspannung ist, entsprechend einem von außen zugeführten Datenübertragungs-Anforderungssignal.
  2. 2. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Datenübertragungs-Anforderungssignal ein von außen zugeführtes Stromversorgungs-Einschaltsignal (Vcc) ist.
  3. 3. Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung (16) einen Taktgenerator (20), eine Takt-Steuervorrichtung (22), einen Analog-Digital-Wandler (17) und eine Impuls-Ausgabeschaltung (19) aufweist,

    wobei der Taktgenerator (20) ein Taktsignal (CLK) mit einer vorbestimmten Frequenz entsprechend dem Stromversorgungs-Einschaltsignal (Vcc) erzeugt,

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22) verursacht, daß der Analog-Digital-Wandler (17) eine Analog-Digital-Wandlung der verstärkten Erfassungsspannung durchführt,

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22) verursacht, daß der Zähler (18) von einem als das Ergebnis der Analog-Digital-Wandlung erhaltenen Wert auf Null herunterzählt, und

    wobei nur dann, wenn der Zähler (18) arbeitet, die Takt- Steuervorrichtung (22) verursacht, daß die Impuls-Ausgabeschaltung (19) das Taktsignal (CLK), das durch den Taktgenerator (20) erzeugt wird, als das Impulssignal (VO) ausgibt.
  4. 4. Sensorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Spannungs- Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung (16) außerdem eine Taktgeberschaltung (21) zum Ausgeben eines Taktgebersignals (TM) mit einer vorbestimmten Dauer entsprechend dem Stromversorgungs- Einschaltsignal (Vcc) aufweist, und

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22) sich selbst vom Durchführen eines Steuervorgangs für die vorbestimmte Dauer entsprechend dem Taktgebersignal (TM) sperrt, bis die Arbeitsweise der Sensoreinrichtung (1) und der Verstärkungsvorrichtung (2) stabil wird.
  5. 5. Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung (16A) einen Taktgenerator (20), eine Takt-Steuervorrichtung (22A), einen Zähler (18), einen Digital-Analog-Wandler (42), einen Vergleicher (41) und eine Impuls-Ausgabeschaltung (19) aufweist,

    wobei der Taktgenerator (20) ein Taktsignal (CLK) mit einer vorbestimmten Frequenz entsprechend dem Stromversorgungs-Einschaltsignal (Vcc) erzeugt,

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22A) verursacht, daß der Zähler (18) von Null hochzählt,

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22A) verursacht, daß der Digital-Analog-Wandler (42) eine Digital-Analog-Wandlung des durch den Zähler (18) erhaltenen Zählwerts durchführt,

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22A) verursacht, daß der Vergleicher (41) ein Ausgangssignal (COM) aus dem Digital-Analog-Wandler (42) mit der verstärkten Erfassungsspannung vergleicht, und

    wobei nur für eine Zeitperiode, bis das Ausgangssignal (COM) aus dem Digital-Analog-Wandler (42) gleich der verstärkten Erfassungsspannung wird, die Takt-Steuervorrichtung (22A) verursacht, daß die Impuls-Ausgabeschaltung (19) das Taktsignal (CLK), das durch den Taktgenerator (20) erzeugt und aus ihm gesendet wird, als das Impulssignal (VO) ausgibt.
  6. 6. Sensorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung (16A) außerdem eine Taktgeberschaltung (21) zum Ausgeben eines Taktgebersignals (TM) mit einer vorbestimmten Dauer entsprechend dem Stromversorgungs- Einschaltsignal (Vcc) aufweist, und

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22A) sich selbst vom Durchführen eines Steuervorgangs für die vorbestimmte Dauer entsprechend dem Taktgebersignal (TM) sperrt, bis die Arbeitsweise der Sensoreinrichtung (1) und der Verstärkungsvorrichtung (2) stabil wird.
  7. 7. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Datenübertragungs-Anforderungssignal ein von außen gesendetes Datenumsetz-Befehlssignal (Vcon) ist.
  8. 8. Sensorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung (16B) einen Taktgenerator (20), eine Takt-Steuervorrichtung (22), einen Analog-Digital-Wandler (17), einen Zähler (18) und eine Impuls-Ausgabeschaltung (19) aufweist,

    wobei der Taktgenerator (20) ein Taktsignal (CLK) mit einer vorbestimmten Frequenz entsprechend dem Datenumsetz- Befehlssignal (Vcon) erzeugt,

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22) verursacht, daß der Analog-Digital-Wandler (17) eine Analog-Digital-Wandlung der verstärkten Erfassungsspannung durchführt, wobei die Takt-Steuervorrichtung (22) verursacht, daß der Zähler (18) von einem als das Ergebnis der Analog- Digital-Wandlung erhaltenen Wert auf Null herunterzählt, und wobei nur dann, wenn der Zähler (18) arbeitet, die Takt- Steuervorrichtung (22) verursacht, daß die Impuls-Ausgabeschaltung (19) das Taktsignal (CLK), das durch den Taktgenerator (20) erzeugt wird, als das Impulssignal (VO) ausgibt.
  9. 9. Sensorvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Spannungs-Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung (16B) außerdem eine Taktgeberschaltung (21) zum Ausgeben eines Taktgebersignals (TM) mit einer vorbestimmten Dauer entsprechend dem Datenumsetz-Befehlssignal (Vcon) aufweist, und

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22) sich selbst vom Durchführen eines Steuervorgangs für die vorbestimmte Dauer entsprechend dem Taktgebersignal (TM) sperrt, bis die Arbeitsweise der Sensoreinrichtung (1) und der Verstärkungsvorrichtung (2) stabil wird.
  10. 10. Sensorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Spannungs- Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung (16C) einen Taktgenerator (20), eine Takt-Steuervorrichtung (22), einen Zähler (18), einen Digital-Analog-Wandler (42), einen Vergleicher (41) und eine Impuls-Ausgabeschaltung (19) aufweist,

    wobei der Taktgenerator (20) ein Taktsignal (CLK) mit einer vorbestimmten Frequenz entsprechend dem Datenumsetz- Befehlssignal (Vcon) erzeugt,

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22A) verursacht, daß der Zähler (18) von Null hochzählt,

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22A) verursacht, daß der Digital-Analog-Wandler eine Digital-Analog-Wandlung des durch den Zähler (18) erhaltenen Werts durchführt,

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22A) verursacht, daß der Vergleicher (41) ein Ausgangssignal (COM) aus dem Digital-Analog-Wandler (42) mit der verstärkten Erfassungsspannung vergleicht, und

    wobei nur für eine Zeitperiode, bis das Ausgangssignal (COM) des Digital-Analog-Wandlers (42) gleich der verstärkten Erfassungsspannung wird, die Takt-Steuervorrichtung (22A) verursacht, daß die Impuls-Ausgabeschaltung (19) das Taktsignal (CLK), das durch den Taktgenerator (20) erzeugt wird, als das Impulssignal (VO) ausgibt.
  11. 11. Sensorvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Spannungs- Impulsanzahl-Umsetzvorrichtung (16C) außerdem eine Taktgeberschaltung (21) zum Ausgeben eines Taktgebersignals (TM) mit einer vorbestimmten Dauer entsprechend dem Datenumsetz- Befehlssignal (Vcon) aufweist, und

    wobei die Takt-Steuervorrichtung (22A) sich selbst vom Durchführen eines Steuervorgangs für die vorbestimmten Dauer entsprechend dem Taktgebersignal (TM) sperrt, bis die Arbeitsweise der Sensoreinrichtung (1) und der Verstärkungsvorrichtung (2) stabil wird.






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