DE10018014C2 - Meßanordnung - Google Patents
MeßanordnungInfo
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- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/22—Electrical actuation
- G08B13/26—Electrical actuation by proximity of an intruder causing variation in capacitance or inductance of a circuit
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Description
Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung, insbesondere zur
Sitzbelegungserkennung in einem Personenkraftwagen, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Personenwagen werden bereits Meßanordnungen zur Sitzbele
gungserkennung verwendet, die als Sensor eine in den Sitz
eingelegte oder eingearbeitete kapazitive Sensorsitzmatte
aufweisen, deren Kapazität sich in Abhängigkeit von der Sitz
belegung ändert (DE 196 30 769 A1). Die Kapazität der Sensor
sitzmatte ist hierbei Bestandteil eines Übertragungssystems,
das beispielsweise als Bandpaßfilter oder Hochpaßfilter aus
gebildet sein kann und von einem Signalgenerator mit einem
Anregungssignal angesteuert wird. Zur Erfassung der Sitzbele
gung wird hierbei ausgenutzt, daß sich das Übertragungsver
halten des Übertragungssystems in Abhängigkeit von der Sitz
belegung und damit der Kapazität der Sensorsitzmatte ändert,
so daß am Ausgang des Übertragungssystems ein sitzbelegungs
abhängiges Meßsignal erscheint, das dann bei der bekannten
Meßanordnung von einer Auswertungseinheit ausgewertet wird.
Aus der DE 27 20 966 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrich
tung zum zerstörungsfreien Überprüfen von Werkstoffen mittels
Ultraschall bekannt. Dabei wird ein breitbandiges akustisches
Signal erzeugt, das in seiner Frequenz, Amplitude, ect. durch
einen Signalgenerator bestimmt wird. Die Laufzeit eines sol
chen ausgesendeten Signals gemessen. Auch die US 2 280 226 A
offenbart ein solches Verfahren.
Aus der DE 195 25 707 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung der
Atemtätigkeit eines Säuglings bekannt, bei der die durch die
Atemtätigkeit verursachten Änderungen der Kapazität eines
Sensorkondensators erfasst werden. Die Anregung des Sensor
kondensators erfolgt monofrequent durch einen Hochfrequenzos
zillator mit einem Schwingquarz als Signalgenerator.
Nachteilig an der aus der gattungsbildenden DE 196 30 769 A1
bekannten Meßanordnung ist die Tatsache, daß die Messung
durch monofrequente oder schmalbandige Störsignale gestört
wird, sofern das Anregungssignal für die kapazitive Sensor
sitzmatte im Frequenzbereich der Störsignale liegt.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, die vorstehend
beschriebene bekannte Meßanordnung dahingehend zu verbessern,
daß die Messung durch monofrequente oder schmalbandige Stör
signale möglichst geringfügig gestört wird.
Die Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs beschriebenen
bekannten Meßanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung umfaßt die allgemeine technische Lehre, anstel
le eines monofrequenten oder schmalbandigen Anregungssignals
für die kapazitive Sensorsitzmatte ein breitbandiges Anre
gungssignal zu verwenden, so daß ein monofrequentes oder
schmalbandiges Störsignal nur einen kleinen Frequenzbereich
des Anregungssignals umfaßt und deshalb nur zu einer gering
fügigen Störung der Messung führt.
In der bevorzugten Ausführungsform ist das breitbandige Anre
gungssignal ein Rauschsignal, wobei die Signalenergie vor
zugsweise über den gesamten Frequenzbereich des Anregungssig
nals gleichmäßig verteilt ist.
Anstelle eines stochastischen Rauschsignals als Anregungssig
nal ist es jedoch auch möglich, ein Anregungssignal zu ver
wenden, dessen Frequenz sich laufend ändert. So ist es bei
spielsweise möglich, daß die Frequenz des Anregungssignals
jeweils innerhalb kurzer Zeitabschnitte von einem vorgegebe
nen unteren Grenzwert auf einen vorgegebenen oberen Grenzwert
erhöht wird. Auch in diesem Fall führt ein monofrequentes o
der schmalbandiges Störsignal nur zu einer geringfügigen Stö
rung der Messung, nämlich dann, wenn die variierende Frequenz
des Anregungssignals mit der Frequenz des Störsignals zusam
menfällt.
In der bevorzugten Ausführungsform wird das breitbandige An
regungssignal digital erzeugt, so daß vorteilhaft auf die an
sonsten erforderlichen Analogschaltungen zur Erzeugung des
Anregungssignals verzichtet werden kann. Im Falle eines sto
chastischen Rauschsignals als Anregungssignal, wird vorzugs
weise ein binäres Rauschsignal verwendet, das aus einer sto
chastischen Folge von Low- und High-Pegeln besteht.
Ein derartiges vorzugsweise als stochastisches binäres
Rauschsignal ausgebildetes Anregungssignal wird von einem oh
nehin zur Steuerung der Meßanordnung erforderlichen Micro
controller erzeugt, so daß auf einen separaten Signalgenera
tor verzichtet werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Er
fassung der Sitzbelegung in einem Personenkraftwagen be
schränkt. Vielmehr kann das erfindungsgemäße Meßprinzip auch
im Rahmen anderer Einsatzgebiete zur Verwendung kommen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusam
men mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zei
gen:
Fig. 1 Ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Meßa
nordnung zur Sitzbelegungserkennung in einem Perso
nenkraftwagen,
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf des in der Meßanordnung ge
mäß Fig. 1 verwendeten binären Rauschsignals sowie
Fig. 3 ein Flußdiagramm, das die Erzeugung des binären
Rauschsignals gemäß Fig. 2 verdeutlicht.
Die in Fig. 1 als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfin
dung gezeigte Meßanordnung ermöglicht die Sitzbelegungserken
nung in einem Personenkraftwagen und weist hierzu mehrere
Sensoren 1.1, 1.2, 1.3 auf, die jeweils als kapazitive Sen
sorsitzmatte ausgebildet sind, wobei die Sensoren 1.1 und 1.2
jeweils zur Messung dienen, wohingegen der Sensor 1.3 ledig
lich ein Referenzsignal liefert. Die Sensoren 1.1, 1.2, 1.3
bilden jeweils eine Kapazität, die Bestandteil jeweils eines
Filters 2.1, 2.2, 2.3 ist, so daß sich das Übertragungsverhalten
der Filter 2.1, 2.2, 2.3 in Abhängigkeit von der je
weiligen Sitzbelegung und der daraus resultierenden Kapazität
der Sensorsitzmatte ändert. Vorzugsweise sind die Filter 2.1,
2.2, 2.3 als Bandpaßfilter ausgebildet, jedoch ist es alter
nativ hierzu auch möglich, Tiefpaßfilter oder Hochpaßfilter
zu verwenden.
Zur Steuerung der gesamten Meßanordnung ist ein Microcontrol
ler 3 vorgesehen, der unter anderem ein binäres Rauschsignal
zur Ansteuerung der Filter 2.1, 2.2, 2.3 erzeugt, wobei der
zeitliche Verlauf des von dem Microcontroller 3 erzeugten bi
nären Rauschsignals exemplarisch in Fig. 2 dargestellt ist.
Das Rauschsignal wird von dem Microcontroller 3 über eine
Ausgangsleitung 4 einem Demultiplexer 5 zugeführt, der aus
gangsseitig mit den einzelnen Filtern 2.1, 2.2, 2.3 verbunden
ist und über eine Steuerleitung 6 von dem Microcontroller 3
angesteuert wird, so daß der Microcontroller 3 bestimmen
kann, welchem Filter 2.1, 2.2 bzw. 2.3 das binäre Rauschsig
nal zugeführt wird. Am Ausgang der Filter 2.1, 2.1 bzw. 2.3
erscheint deshalb bei der Ansteuerung mit dem binären Rausch
signal ein Meßsignal, das von der Sitzbelegung des jeweiligen
Sitzes abhängt. Die Ausgangssignale der einzelnen Filter 2.1,
2.2, 2.3 werden einem Multiplexer 7 zugeführt, der ebenfalls
über die Steuerleitung 6 von dem Microcontroller 3 angesteu
ert wird, so daß der Microcontroller 3 bestimmen kann, wel
ches Ausgangssignal der Filter 2.1, 2.2 bzw. 2.3 als Meß
signal ausgewertet wird.
Das am Ausgang des Multiplexers 7 erscheinende Meßsignal wird
einem Korrelator 8 zugeführt, der aus zwei phasenselektiven
Gleichrichtern 9.1, 9.2 besteht, wobei die beiden phasense
lektiven Gleichrichter 9.1, 9.2 als Eingangssignal das Meß
signal von dem Multiplexer 7 erhalten. Die phasenselektiven
Gleichrichter 9.1, 9.2 sollen aus dem Meßsignal die Amplitude
derjenigen Schwingung bestimmen, die die gleiche Frequenz wie
das von dem Microcontroller 3 über die Ausgangsleitung 4 aus
gegebene binäre Rauschsignal aufweist und zu diesem eine kon
stante Phasenlage hat. Hierzu ist der phasenselektive Gleich
richter 9.1 eingangsseitig über einen Steuereingang direkt
mit der Ausgangsleitung 4 des Microcontrollers 3 verbunden
und nimmt somit direkt das binäre Rauschsignal als Referenz
signal auf, das in diesem Zusammenhang auch als Inphasesignal
bezeichnet wird. Der phasenselektive Gleichrichter 9.2 erhält
dagegen über eine Verbindungsleitung 10 eingangsseitig an ei
nem Steuereingang ein Quadratursignal, das zu dem Inphase
signal phasenverschoben ist und von dem Mikrocontroller 3 er
zeugt wird.
Die Ausgänge der beiden phasenselektiven Gleichrichter 9.1,
9.2 sind über jeweils einen Filter 11.1, 11.2 mit einem A/D-
Wandlereingang des Microcontrollers 3 verbunden, um das Sig
nal anschließend in dem Microcontroller 3 auszuwerten.
Darüber hinaus weist der Microcontroller 3 noch Schnittstel
len zum Anschluß eines Kommunikationsbausteins 12 und einer
Spannungsversorgung 13 auf.
Unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm in Fig. 3 wird im fol
genden die Erzeugung des binären Rauschsignals in dem Micro
controller 3 beschrieben. Die Rauschsignalerzeugung gliedert
sich hierbei in zwei Abschnitte 14, 15, wobei in dem ersten
Abschnitt 14 vorab eine Rauschsignalfolge generiert wird, die
dann in dem zweiten Abschnitt 15 während des eigentlichen
Meßvorgangs ausgegeben wird.
Zur Generierung der Rauschsignalfolge in Abschnitt 14 werden
zunächst zufällig Flankenwechselwerte n (i) mit i = 0 . . . imax
berechnet. Die zeitliche Schwankungsbreite der einzelnen
Flankenwechselwerte n (i) kann hierbei im Rahmen der zufälli
gen Berechnung vorgegeben werden.
Im nächsten Abschnitt 15 wird dann zunächst der mit der Aus
gangsleitung 4 des Microcrontollers 3 verbundene Ausgang auf
logisch low gesetzt. Anschließend wird dann ein Schleifenzäh
ler k von 0 ausgehend hochgezählt, bis der erste Flankenwech
selwert n(i = 0) erreicht ist. Beim Erreichen dieses Flankenwechselwertes
n(i = 0) wird der mit der Ausgangsleitung 4 des
Microcontrollers 3 verbundene Ausgang invertiert. Anschlie
ßend wiederholt sich dieser Vorgang, wobei der Schleifenzäh
ler k jeweils mit dem nächsten Flankenwechselwert N(i = i + 1)
verglichen wird. Auf diese Weise wird die vorab im Abschnitt
14 generierte Rauschsignalfolge über die Ausgangsleitung 4
des Microcontrollers 3 ausgegeben. Nach der Ausgabe der ge
samten Rauschsignalfolge wird diese dann erneut ausgegeben.
Anstelle der vorstehend beschriebenen vorangehenden Generie
rung der Rauschsignalfolge im Abschnitt 14 kann die Rausch
signalfolge alternativ auch online während des eigentlichen
Meßvorgangs erzeugt werden.
Bei der Meßanordnung wird die Rauschsignalfolge in dem Micro
controller 3 hardwaremäßig erzeugt. Dies bietet den Vorteil,
daß die CPU des Mikrocontrollers 3 durch die Erzeugung der
Rauschsignalfolge nicht belastet wird. Hierzu weist der Mik
rocontroller 3 einen sogenannten Peripheral Event Controller
(PEC) oder eine Direct-Memory-Access-Einheit (DMA-Einheit)
auf, über die ein Datentransfer von einem Byte (8 Bit) oder
einem Datenwort (16 Bit) ohne nennenswerte CPU-Belastung
durchgeführt werden kann. Grundlage für die Signalausgabe ist
hierbei die sogenannte Capture/Compare-Einheit mit zugeordne
ten Timern und Registern (CC-Register). Bei diesem Verfahren
speichert der Mikrocontroller 3 vorgenerierte Flankenwechsel
werte jeweils als Hexadezimalzahl in einer Tabelle, wobei die
einzelnen Flankenwechselwerte mittels des PEC-Transfers nach
einander aus der Tabelle in ein Register eingelesen werden.
Anschließend wird der in dem Register gespeicherte aktuelle
Flankenwechselwert mit einem Timer verglichen, der laufend
hochgezählt wird. Beim Erreichen des in dem Register gespei
cherten Flankenwechselwerts wird der Ausgang für das Rausch
signbal getoggelt, d. h. von logisch LOW auf logisch HIGH ge
setzt bzw. umgekehrt. Weiterhin wird der
Timer zurückgesetzt und der nächste Flankenwechselwert aus
der Tabelle ausgelesen.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf
die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von
der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gear
teten Ausführungen Gebrauch macht.
Claims (14)
1. Meßanordnung, insbesondere zur Sitzbelegungserkennung in
einem Personenkraftwagen, mit
mindestens einem Sensor (1.1, 1.2, 1.3) zur Erzeugung eines Meßsignals,
mindestens einem ausgangsseitig mit dem Sensor (1.1, 1.2, 1.3) verbundenen Signalgenerator (3) zur Anregung des Sensors (1.1, 1.2, 1.3) mit einem Anregungssignal,
mindestens einer Auswertungseinheit (8), die eingangsseitig zur Auswertung des Meßsignals mit dem Sensor (1.1, 1.2, 1.3) und zur Referenzbildung mit dem Signalgenerator (3) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anregungssignal breitbandig ist,
daß der Signalgenerator (8) ein Mikrocontroller ist, und
daß zum Erzeugen des Anregungssignals eine Einheit des Mikro controllers zum direkten Transferieren von Daten aus einem Speicher oder einem Register in einen anderen Speicher oder ein anderes Register verwendet wird.
mindestens einem Sensor (1.1, 1.2, 1.3) zur Erzeugung eines Meßsignals,
mindestens einem ausgangsseitig mit dem Sensor (1.1, 1.2, 1.3) verbundenen Signalgenerator (3) zur Anregung des Sensors (1.1, 1.2, 1.3) mit einem Anregungssignal,
mindestens einer Auswertungseinheit (8), die eingangsseitig zur Auswertung des Meßsignals mit dem Sensor (1.1, 1.2, 1.3) und zur Referenzbildung mit dem Signalgenerator (3) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anregungssignal breitbandig ist,
daß der Signalgenerator (8) ein Mikrocontroller ist, und
daß zum Erzeugen des Anregungssignals eine Einheit des Mikro controllers zum direkten Transferieren von Daten aus einem Speicher oder einem Register in einen anderen Speicher oder ein anderes Register verwendet wird.
2. Meßanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anregungssignal ein Rauschsignal ist.
3. Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anregungssignal ein binäres Signal ist.
4. Meßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswertungseinheit (8) mindestens einen phasenselek
tiven Gleichrichter (9.1, 9.2) aufweist.
5. Meßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswertungseinheit (8) zwei parallel geschaltete pha
senselektive Gleichrichter (9.1, 9.2) aufweist, die eingangs
seitig zur Auswertung des Meßsignals jeweils mit dem Sensor
(1.1, 1.2, 1.3) verbunden sind, wobei der erste phasenselek
tive Gleichrichter (9.1) zur Referenzbildung das Anregungs
signal und der zweite phasenselektive Gleichrichter (9.2) zur
Referenzbildung ein Quadratursignal erhält, das zu dem Anre
gungssignal eine konstante Phasenverschiebung aufweist.
6. Meßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Signalgenerator (3) und dem zweiten phasen
selektiven Gleichrichter (9.2) ein Phasenschieber angeordnet
ist.
7. Meßanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Phasenschieber ein bistabiles Kippglied ist.
8. Meßanordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kippglied ein D-Flip-Flop ist.
9. Meßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Sensoren (1.1, 1.2, 1.3) vorgesehen sind, wobei
zwischen der Auswertungseinheit (8) und den Sensoren (1.1,
1.2, 1.3) ein Multiplexer (7) und zwischen dem Signalgenera
tor (3) und den Sensoren (1.1, 1.2, 1.3) ein Demultiplexer
(5) angeordnet ist.
10. Meßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einheit zum Transferieren von Daten ein Peripheral
Event Controller oder eine Direct-Memory-Access-Einheit ist.
11. Meßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Ausgabeeinheit mit zugeordneten Timern und Regis
tern zum Erzeugen und Ausgeben des Anregungssignals verwendet
wird.
12. Meßanordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausgabeeinheit eine Capture-Compare-Einheit ist.
13. Meßanordnung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einheit zum direkten Transferieren von Daten einen
in einer Tabelle abgelegten und die Zeitspanne zwischen zwei
Flankenwechseln des Anregungssignals kennzeichnenden Flanken
wechselwert in ein Register der Ausgabeeinheit überträgt.
14. Meßanordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausgabeeinheit derart ausgebildet ist, dass ein Ti
mer der Ausgabeeinheit bis zum Erreichen des aktuell in dem
Register gespeicherten Flankenwechselwertes zählt und beim
Erreichen des aktuellen gespeicherten Flankenwechselwertes
einen Flankenwechsel im Anregungssignal erzeugt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000118014 DE10018014C2 (de) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | Meßanordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000118014 DE10018014C2 (de) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | Meßanordnung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10018014A1 DE10018014A1 (de) | 2001-10-25 |
DE10018014C2 true DE10018014C2 (de) | 2002-11-21 |
Family
ID=7638390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000118014 Expired - Fee Related DE10018014C2 (de) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | Meßanordnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10018014C2 (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2280226A (en) * | 1940-05-27 | 1942-04-21 | Floyd A Firestone | Flaw detecting device and measuring instrument |
DE2720966A1 (de) * | 1977-05-10 | 1978-11-23 | Deutsch Pruef Messgeraete | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen akustischer impulse, vorzugsweise im ultraschallbereich, sowie anwendung dieser impulse, insbesondere in der zerstoerungsfreien werkstoffpruefung |
DE19525707A1 (de) * | 1995-07-14 | 1997-01-16 | Tobias Baeuerle & Soehne Feinw | Vorrichtung zur Messung der Atemtätigkeit |
DE19630769A1 (de) * | 1996-07-31 | 1998-02-12 | Hans Dr Kolb | Innenraumschutz und Sitzbelegungserkennung für Fahrzeuge |
-
2000
- 2000-04-11 DE DE2000118014 patent/DE10018014C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10018014A1 (de) | 2001-10-25 |
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Legal Events
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Effective date: 20141101 |