DE10203148A1

DE10203148A1 - Fehler-Detektionsverfahren und Gerät für ein Sensornetzwerk

Info

Publication number: DE10203148A1
Application number: DE10203148A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Kiribayashi; Koji Otaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2002-09-19
Anticipated expiration: 2022-01-29
Also published as: FR2821932B1; DE10203148B4; US6714019B2; JP2002267554A; FR2821932A1; US20020125890A1; JP3932815B2

Abstract

Ein Sensornetzwerk (1) umfaßt eine Vielzahl an Widerständen (R), die mit Reihenleitungen (2a) und mit Spaltenleitungen (2b) in einer Matrix verbunden sind. Ein Überwachungswiderstand (Rd) ist zwischen die Enden von zwei benachbarten Reihenleitungen (2a) angeschlossen. Eine der Reihenleitungen (2a) ist mit einem Hochziehwiderstand (Rp) verbunden, und die andere Reihenleitung ist geerdet, um eine Reihenschaltung zu bilden. Wenn eine Spannung (Vcc) an die Reihenschaltung angelegt wird, wird eine Spannung über dem Überwachungswiderstand (Rd) an eine ECU 10 eingespeist. Wenn sich die Schaltung in einem kurzgeschlossenen Zustand befindet, beträgt die Spannung über dem Überwachungswiderstand (Rd) gleich 0. Wenn sich die Schaltung in einem offenen Zustand befindet, ist die Spannung gleich der Spannung, die an die Schaltung angelegt wird. Wenn in der Reihenschaltung kein Fehler vorhanden ist, ist die Spannung gleich einer geteilten Spannung [Rd x Vcc/Rd + Rp)]. Eine Fehlerdetektion in den Spaltenleitungen (2b) wird in der gleichen Weise wie bei den Reihenleitungen (2a) durchgeführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fehler-Detektionsverfahren und ein Gerät für ein Sensornetzwerk, bei dem eine Vielzahl an druckempfindlichen Sensoren in einer Matrix geschaltet sind.

Bei einem Passagier-Detektionssensornetzwerk für ein Fahrzeug muß der Zustand einer Verdrahtung, die jeden druckempfindlichen Sensor mit einer elektronischen Steu ereinheit (ECU) verbindet, zum Zwecke einer richtigen Passagier-Detektionsoperation überwacht werden. Ein bereits vorgeschlagenes Verfahren zum Überwachen des Matrix- Sensornetzwerks ist in Fig. 7 gezeigt. Es ist eine Leitung 120 zum Überwachen von Reihenleitungen 100 durch die ECU mit jeder Reihenleitung 100 (#1 bis #3) verbunden, und es ist ein Widerstand 130 zwischen jeder Reihenleitung 100 und deren entsprechen de Leitung 120 geschaltet. Zum Überwachen von Spaltenleitungen 110 (#A bis #C) sind die Leitungen 120 und Widerstände 130 in der gleichen Weise als Reihen verbunden. Als ein Ergebnis sind Reihenschaltungen so konstruiert, daß die Betriebsfähigkeit der Leitungen 100 und 110 überwacht wird und zwar durch Zuführen eines Teststroms durch die ECU.

Um jedoch Detektionsfehler (offen und/oder kurzgeschlossen) in einer Matrix schaltung zu detektieren, die n Reihen und n Spalten enthält, sind eine Anzahl von Lei tungen erforderlich wie beispielsweise n × 2 + n × 2 erforderlich, obwohl eine Vielzahl der druckempfindlichen Sensoren in einer Matrix verbunden sind, um die Verdrahtung zu reduzieren.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Fehler-Detektionsverfahren und Gerät für ein Sensornetzwerk zu schaffen, bei dem eine geringere Verdrahtung für eine Überwachungsoperation erforderlich ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Überwachungsvorrichtung wie bei spielsweise ein Widerstand mit den Enden von zwei Reihenleitungen oder zwei Spal tenleitungen verbunden, um eine Reihenschaltung mit einem Hochzieh-Widerstand zu bilden. Es wird eine Spannung an die Reihenschaltung angelegt, um die Betriebsfähig keit von solchen Leitungen basierend auf den Spannungs- und Strom-Schwankungen in der Reihenschaltung zu überprüfen. Wenn in der Reihenschaltung kein Fehler oder De fekt vorhanden ist, wird eine geteilte Spannung entsprechend den Teilungsverhältnis aus dem Hochziehwiderstand und dem Sensorwiderstand entwickelt. Wenn die Reihen schaltung sich in einem kurzgeschlossenen Zustand befindet, liegt die Spannung über der Überwachungsvorrichtung bei 0 V. Wenn sich die Reihenschaltung in einem offenen Zustand befindet, ist die Spannung gleich der Spannung, die an die Reihenschaltung angelegt wird.

Die oben genannte Aufgabe und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorlie genden Erfindung ergeben sich klarer aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm, welches ein Passagierdetektionssystem veran schaulicht, welches ein Sensornetzwerk umfaßt, an welches Überwa chungswiderstände angeschlossen sind;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm, welches ein Sensornetzwerk darstellt, an welches Überwachungswiderstände in einer anderen Weise angeschaltet sind;

Fig. 3 ein schematisches Diagramm, welches ein Sensornetzwerk veranschau licht, an welches Überwachungswiderstände in einer noch anderen Weise angeschlossen sind;

Fig. 4 ein Diagramm, welches einen Schaltungszustand oder Schaltungsbedin gung zeigt und zwar während einer Passagier-Detektionsoperation;

Fig. 5 ein Diagramm, welches einen Schaltungszustand während einer Fehler- Detektionsoperation in den Reihenleitungen veranschaulicht;

Fig. 6 ein Diagramm, welches einen Schaltungszustand während einer Fehler- Detektionsoperation in Spaltenleitungen wiedergibt; und

Fig. 7 ein schematisches Diagramm, welches ein Sensornetzwerk zeigt, an wel ches gemäß dem Stand der Technik Überwachungswiderstände ange schlossen sind.

Es werden im folgenden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung unter Hinweis auf verschiedene Ausführungsformen erläutert.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält ein Passagier-Detektionssystem ein Sensornetz werk 1, welches innerhalb eines Fahrzeugsitzes installiert ist (unterhalb eines Sitzberei ches). Das Sensornetzwerk umfaßt eine Vielzahl an druckempfindlichen Sensoren R (R11-Rmn), die zwischen die Reihenleitungen 2a und die Spaltenleitungen 2b geschal tet sind. Diese druckempfindlichen Sensoren R sind in einer Matrix (m × n) geschaltet. Ein Ende von jeder Reihenleitung 2a ist mit einer ECU 10 verbindbar oder über einen Multiplexer 3 mit Erde verbindbar, wie dies auch bei einem Ende von jeder Spaltenlei tungen 2b über einen Multiplexer 4 möglich ist. Jeder druckempfindliche Sensor R be sitzt eine obere und eine untere Elektrode, die auf einen Film (nicht gezeigt) gedruckt sind. Diese Elektroden sind mit den Leitungen 2a und 2b verbunden. Wenn auf den Sensor R eine Last (Druck) aufgebracht wird, variiert der Widerstandswert zwischen den Elektroden und zwar mit Variieren der Kontaktfläche derselben.

Die Multiplexer 3 und 4 bestehen aus Schaltern mit drei Kanälen. Diese wählen einen druckempfindlichen Sensor R aus, der zu erfassen ist und zwar indem in geeigne ter Weise solche Kanäle unter der Steuerung der ECU 10 geschaltet werden. Eine Span nung Vcc wird über den druckempfindlichen Sensor R über einen Hochziehwiderstand Rp angelegt. Die Spannung Vcc wird durch den druckempfindlichen Sensor R und den Hochziehwiderstand Rp aufgeteilt. Die aufgeteilte Spannung [R×Vcc/(R+Rp)] wird in die ECU 10 als Sensorinformation eingespeist.

Eine Pufferschaltung 5 ist zwischen die ECU 10 und die Multiplexer 3 und 4 ge schaltet, um zu verhindern, daß ein Strom in die Leitungen hineinfließt und zwar ver schieden von den Leitungen, die verwendet werden, während eine Passagier- Detektionsoperation durch die ECU 10 durchgeführt wird. Die Pufferschaltung 5 besteht aus einer Spannungs-Folgerschaltung, die einen Operationsverstärker enthält. Diese ist so konfiguriert, um eine Spannung auszugeben, die gleich ist der Spannung über dem druckempfindlichen Sensor R, der sich in dem Passagier-Detektionsbetrieb befindet. Somit detektiert das System, ob sich ein Passagier hingesetzt hat oder nicht, oder ob ein Passagier eine erwachsene Person ist oder ein Kind ist, wenn das Vorhandensein eines Passagiers detektiert wird.

Das System hat auch eine Fehler-Detektionsfunktion, durch die ein Fehler, ein of fener Kreis oder ein Kurzschluß in der Verdrahtung 2 detektiert wird (Reihenleitungen 2a und Spaltenleitungen 2b). Zwei der Reihenleitungen 2a sind über einen Überwa chungswiderstand Rd miteinander verbunden, um eine Reihenschaltung für die Fehler- Detektionsfunktion zu bilden. Die Fehler-Detektion ist eine Funktion der Überwa chungsbetriebsfähigkeit der Verdrahtung basierend auf der Spannung über dem Über wachungswiderstand Rd. Bei der Überwachungsoperation ist ein Ende dieser zwei Rei henleitungen 2a mit dem Widerstand Rp verbunden und das andere Ende ist durch den Multiplexer 3 geerdet. Es wird eine Spannung an die Reihenschaltung angelegt, um die Betriebsfähigkeit der Leitungen 2a basierend auf der Spannung über dem Widerstand Rd zu prüfen. Die Betriebsfähigkeit der Spaltenleitungen 2b wird in der gleichen Weise überprüft wie bei den Reihenleitungen 2a.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, können die Überwachungswiderstände Rd alternativ zwischen die beiden Enden von sowohl den zwei Reihenleitungen 2a als auch den zwei Spaltungen 2b angeschlossen sein.

Als nächstes wird die Betriebweise dieser Ausführungsform erläutert.

Passagier-Detektionsbetrieb

Es sei angenommen, daß ein druckempfindlicher Sensor Rll zwischen einer Rei henleitung 2a (#1) und einer Spaltenleitung 2b (#A) geschaltet ist und sich in einem Passagier-Detektionsbetrieb befindet. Die Kanäle der Multiplexer 3 und 4 werden, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, derart geschaltet, daß ein Strom von dem Hochziehwiderstand Rp in den Sensor R11 über die Reihenleitung #1 und die Spaltenleitung #A fließt. Es wird die aufgeteilte Spannung [R11×Vcc/(R11+Rp)] der ECU 10 als Information des Sensors R11 eingespeist, d. h. in Form einer Last, die auf den Sensor R11 aufgebracht wird. Da die Ausgangsspannung der Pufferschaltung 5 an den Rest der Leitungen 2a und 2b angelegt ist, und zwar von der zweiten Reihenleitung #2 zur letzten Reihenlei tung #n und von der zweiten Spaltenleitung #B zu der letzten Spaltenleitung #n, fließt kein Strom zu diesen Leitungen.

Fehlerdetektion in den Reihenleitungen 2a

Wenn ein Fehler in der Verdrahtung zwischen den Reihenleitungen #1 und #2 detektiert wird, werden die Kanäle des Multiplexers 3 so geschaltet, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Es sind daher die Enden der Reihenleitungen #1 und #2 mit der Seite mit dem niedrigeren Potential von jeweils dem Hochziehwiderstand Rp und Erde verbun den. Es wird somit die Spannung Vcc angelegt, um einen Teststrom durch den Wider stand Rp zu der Reihenschaltung zuzuführen, die den Überwachungswiderstand Rd ent hält, der in Reihe geschaltet ist und zwar über die Reihenleitungen #1 und #2. Die glei che Spannung wird an den Rest der Verdrahtung über die Pufferstufe 5 angelegt, so daß kein Strom zu der anderen Verdrahtung (anderen Reihenschaltungen) fließt. Die Span nung über dem Widerstand Rd wird der ECU 10 eingespeist.

Wenn die Reihenschaltung sich in einem kurzgeschlossenen Zustand befindet, liegt die Spannung über dem Widerstand Rd, die der ECU 10 eingespeist wird, bei 0. Wenn sich die Schaltung in einem offenen Zustand befindet, ist die Spannung, die an die ECU 10 eingegeben wird, gleich der Spannung Vcc, die an die Reihenschaltung angelegt wird. Wenn in der Reihenschaltung kein Fehler vorhanden ist, wird eine auf geteilte Spannung [Rd×Vcc/(Rd+Rp)] in die ECU 10 eingespeist. Die ECU 10 detektiert somit die Betriebsfähigkeit der Reihenleitungen 2a im Ansprechen auf die Spannung, die in diese eingespeist wird.

Fehlerdetektion in den Spaltenleitungen 2b

Wenn ein Fehler in der Verdrahtung zwischen den Spaltenleitungen #A und #B detektiert wird, wird jeder Kanal des Multiplexers 4 so geschaltet, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Es sind daher die Enden der Spaltenleitungen #A und #B mit der Seite mit dem niedrigeren Potential verbunden und zwar von dem Hochziehwiderstand Rp bzw. Erde oder Masse. Die Reihenschaltung, bei der eine Spannung angelegt wird, um einen Teststrom zuzuführen, besitzt die Widerstände Rp und Rd, die über die Spaltenleitungen #A und #B in Reihe geschaltet sind. Die gleiche Spannung wird an den Rest der Ver drahtung 2 über die Pufferschaltung 5 angelegt, so daß zu dieser anderen Verdrahtung kein Strom hin fließt. Die Spannung über dem Widerstand Rd wird der ECU 10 einge speist.

Wenn sich die Reihenschaltung in einem kurzgeschlossenen Zustand befindet, wird die Spannung über dem Widerstand Rd an die ECU 10 eingegeben und diese Spannung liegt bei 0. Wenn sich die Schaltung in einem offenen Zustand befindet, ist die Spannung, die in die ECU 10 eingespeist wird, gleich der Spannung Vcc, die an die Reihenschaltung angelegt wird. Wenn in der Reihenschaltung kein Fehler vorhanden ist, wird die aufgeteilte Spannung [Rd×Vcc/(Rd+ Rp)] der ECU 10 eingespeist. Die ECU 10 detektiert somit die Betriebsfähigkeit der Spaltenleitungen 2b in Ansprechen auf die eingespeiste Spannung.

Bei dieser Ausführungsform wird die Reihenschaltung, bei der der Überwa chungswiderstand Rd in Reihe mit den Reihenleitungen 2a oder den Spaltenleitungen 2b geschaltet ist, gebildet. Durch das Zuführen des Teststromes zu der Reihenschaltung wird die Spannung über dem Widerstand Rd überwacht, um einen Fehler in der Ver drahtung 2 festzustellen. Mit anderen Worten kann jeglicher Fehler in dem Sensornetz werk 1 detektiert werden ohne eine zusätzliche Verdrahtung als derjenigen der Reihen leitungen 2a und der Spaltenleitungen 2b, die mit den Sensoren R verbunden sind.

Darüber hinaus braucht die Größe der Detektionsschaltung PCB nicht vergrößert werden, da keine zusätzliche Verdrahtung für eine Überwachung erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die weiter oben beschriebene Ausfüh rungsform, die in den Zeichnungen gezeigt ist, beschränkt, sondern kann in vielfältiger Weise implementiert werden, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Bei spielsweise können Dioden oder Kondensatoren als eine Alternative zu den Überwa chungswiderständen Rd verwendet werden. Der Hochziehwiderstand Rp kann durch einen Widerstand ersetzt werden, der mit der Masseseite verbunden ist. Das Sensor netzwerk 1 kann für vielfältige Zwecke verwendet werden, die von einer Pasagier- Detektion verschieden sind.

Claims

1. Fehler-Detektionsverfahren für ein Matrix-Sensornetzwerk (1), mit den folgenden Schritten:
Verbinden einer Vielzahl von druckempfindlichen Sensoren (R) mit Reihenleitun gen (2a) und Spaltenleitungen (2b) in einer Matrix, wobei jeder Sensor (R) seinen Widerstandswert in Einklang mit einem Druck ändert, der auf diesen aufgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Überwachungsvorrichtung (Rd) an wenigstens einem der Enden von zwei Reihenleitungen (2a) und den Enden von zwei Spaltenleitungen (2b) angeschlos sen wird, um eine Reihenschaltung zu bilden;
eine Spannung (Vcc) an die Reihenschaltung angelegt wird; und
eine Spannung der Reihenschaltung überprüft wird, um einen Fehler des Matrix- Sensornetzwerks (1) zu detektieren.

2. Fehlerdetektionsverfahren für ein Matrix-Sensornetzwerk (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Ende der Reihenschaltung mit einem Hochziehwiderstand (Rp) verbunden wird und das andere Ende geerdet wird;
eine Spannung (Vcc) an die Reihenschaltung über den Hochziehwiderstand (Rp) angelegt wird; und
die Spannung über der Überwachungsvorrichtung (Rd) überprüft wird.

3. Fehler-Detektionsverfahren für ein Matrix-Sensornetzwerk (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleiche Spannung an alle Reihenleitungen (2a) und Spaltenleitungen (2b), die von den zwei Reihenleitungen (2a) und den zwei Spaltenleitungen (2b) der Rei henschaltung verschieden sind, angelegt wird.

4. Fehler-Detektionsverfahren für ein Matrix-Sensornetzwerk (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsvorrichtung (Rd) aus einem Widerstand und/oder einer Diode besteht.

5. Fehler-Detektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit den fol genden Schritten: Auswählen einer Sequenz von wenigstens einer der zwei Reihenleitungen (2a) und der zwei Spaltenleitungen (2b), um die Reihenschaltung zu ändern, an die die Spannung (Vcc) für eine Fehlerdetektion angelegt wird.

6. Fehler-Detektionsgerät, mit:
einem Matrixsensornetzwerk (1) mit Reihenleitungen (2a) und Spaltenleitungen (2b) und mit einer Vielzahl an druckempfindlichen Sensoren (R), die mit den Rei henleitungen (2a) und den Spaltenleitungen (2b) in einer Matrix verbunden sind, wobei jeder Sensor (R) seine elektrischen Eigenschaften in Einklang mit einem an diesen angelegten Druck ändert;
einer Überwachungsvorrichtung (Rd), die an die Enden von wenigstens einer der zwei Reihenleitungen (2a) und der zwei Spaltenleitungen (2b) angeschlossen ist, um eine Reihenschaltung zu bilden; und
einer Spannungsquelle (Vcc), die mit der Reihenschaltung verbunden ist, um ba sierend auf einer Schwankung oder Veränderung der Ausgangsgröße der Überwa chungsvorrichtung (Rd) einen Fehler zu detektieren.

7. Fehler-Detektionsgerät nach Anspruch 6, ferner mit: einem Hochziehwiderstand (Rp), der mit einem Ende der Reihenschaltung ver bunden ist, wobei das andere Ende der Reihenschaltung geerdet ist.

8. Fehler-Detektionsgerät nach Anspruch 6 oder 7, ferner mit:
einer Pufferschaltung (5) zum Anlegen der gleichen Spannung an alle Reihenlei tungen (2a) und Spaltenleitungen (2b), die anders sind als die zwei Reihenleitun gen (2a) und die zwei Spaltenleitungen (2b) der Reihenschaltung.

9. Fehler-Detektionsgerät nach Anspruch 6, 7 oder 8, bei dem die Uberwachungsvor richtung (Rd) aus einem Widerstand und/oder einer Diode besteht.

10. Fehler-Detektionsgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, ferner mit:
Multiplexern (3, 4), die an die Reihenleitungen (2a) und an die Spaltenleitungen (2b) angeschlossen sind, um in einer Sequenz wenigstens eine der zwei Reihen leitungen (2a) und der zwei Spaltenleitungen (2b) auszuwählen, um die Reihen schaltung zu ändern, an die die Spannungsquelle (Vcc) zum Zwecke einer Fehler detektion angeschlossen ist.