DE102017214570B9

DE102017214570B9 - Magnetsensor für nf-kommunikation in tpms-anwendung

Info

Publication number: DE102017214570B9
Application number: DE102017214570.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lange; Jooil Park; Thomas Lemense
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2037-08-22
Also published as: US20180361800A1; US10293645B2; DE102017214570B4; US20180056734A1; DE102017214570A1; US10052922B2

Abstract

Reifendrucküberwachungssystem(TPMS)-Sensor (100), der Folgendes umfasst:eine Mikrocontrollereinheit (12);einen Drucksensor (14), der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbunden und dazu ausgelegt ist, einen internen Luftdruck eines Reifens zu messen;einen Empfänger (10), der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbunden und dazu ausgelegt ist, mindestens ein Kommunikationssignal zu empfangen,wobei der Empfänger (10) einen Magnetsensor (11) umfasst,der dazu ausgelegt ist, ein moduliertes niederfrequentes elektromagnetisches Trägersignal als ein erstes Kommunikationssignal zu detektieren und ein codiertes Messsignal basierend auf dem detektierten modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal auszugeben, undder ferner dazu ausgelegt ist, zeitlich veränderliche Magnetfelder zum Empfangen des modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignals und statische Magnetfelder zum Bereitstellen von magnetostatischen Feldinformationen für die Mikrocontrollereinheit (12) zu detektieren;einen Demodulator (400, 414; 500, 514; 600, 614), der dazu ausgelegt ist, das codierte Messsignal in ein Datensignal umzuwandeln und das Datensignal an die Mikrocontrollereinheit (12) auszugeben; undeiner Umgehungsschaltung (625), die dazu ausgelegt ist, den Demodulator (614) gezielt zu umgehen, sodass die Mikrocontrollereinheit (12) die magnetostatischen Feldinformationen vom Magnetsensor (11) empfängt, anstelle eines Signals vom Demodulator (614), unter einer Bedingung, dass die Umgehungsschaltung (625) aktiviert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Reifendrucküberwachungssystem und insbesondere auf einen Reifendrucksensor mit einem Magnetsensor zum Empfangen niederfrequenter Kommunikationen.
HINTERGRUND
Reifendrucküberwachungssysteme (TPMS - Tire Pressure Monitoring Systems) spielen eine wichtige Rolle bei der Fahrzeugsicherheit und der Verringerung von Emissionen. Mehrere Länder und Regierungsbehörden haben obligatorische Vorschriften erlassen, nach denen Fahrzeuge ein TPMS aufweisen müssen; beispielsweise die USA, die Europäische Union und Südkorea. Ein Großteil dieses Marktes wird durch direkte Reifendrucküberwachungssysteme versorgt, bei denen jeder Reifen ein TPMS-Sensormodul enthält. Aufgrund dieser hohen Marktdurchdringung sind die Kosten und die Größe dieser Sensormodule von hoher Bedeutung. Aktuelle Sensormodule bestehen aus einer integrierten Reifendrucksensor(TPS - Tire Pressure Sensor)-Schaltung, einer Batterie, Antennen zur Kommunikation und einer sehr kleinen Anzahl an diskreten passiven elektrischen Komponenten.
Die meisten Sensormodule verwenden einen Bewegungserkennungssensor, um die Lebensdauer der Batterie des Sensormoduls durch Wechseln in einen Abschaltmodus zu erhalten, während das Fahrzeug geparkt ist. Auf diese Weise kann die Betriebslebensdauer des Sensors und seiner nicht ersetzbaren Batterie maximiert werden. Der typische Bewegungserkennungssensor reagiert auf g-Kraft und ist entweder ein Beschleunigungsmesser oder ein Schocksensor.
Eine Anforderung des Sensormoduls ist das Vorhandensein einer bidirektionalen Kommunikationsverbindung. Der Aufwärts-Kommunikationskanal vom Sensormodul in Richtung des TPMS-Empfängers einer elektronischen Steuereinheit (ECU - Electronic Control Unit) ist in der Regel über eine Ultrahochfrequenz(UHF)-Funkverbindung. Der Abwärts-Kommunikationskanal in Richtung des Sensors wird hauptsächlich während der Herstellung und des Testens des Sensors vor dem Einbau in eine Reifen- und Radanordnung verwendet. TPMS-Sensoren sind in der Lage, Daten auf der Abwärtsverbindung von einem Niederfrequenz(NF, in der Regel 125 kHz)-Sender zu empfangen. Daher umfasst die typische integrierte Schaltung (IC - Integrated Circuit) eines TPS eine NF-Empfängerschaltung. Die NF-Empfängerschaltungsanordnung innerhalb der IC ist mit einem resonanten NF-Antennennetzwerk verbunden. Dieses Netzwerk besteht in der Regel aus einem Kondensator, einem Widerstand und einer drahtgewickelten hochempfindlichen Spule. Die NF-Antennenschaltungsanordnung ist gänzlich innerhalb der Grenzen des Sensormoduls enthalten.
Die NF-Antennenspule ist durch die Physik beschränkt. Sie besteht aus einem Kern mit hoher Permeabilität (µ_r) mit vielen darum gewickelten Windungen aus feinem Draht. Die Drahtenden sind abgeschlossen und die gesamte Anordnung ist innerhalb einer Form enthalten, die mit einer Leiterplatten(PCB - Printed Circuit Board)-Anordnungsausrüstung kompatibel ist. Die Spule ist zerbrechlich, kostspielig und einigermaßen immun gegenüber der Größenverringerung bei anderen passiven elektronischen Komponenten. Ein typisches NF-Antennennetzwerk kostet etwa 0,15 € und belegt ungefähr 20 mm² der PCB-Fläche. Die Möglichkeit, die NF-Antennen weiter zu schrumpfen, ist durch die Physik eingeschränkt. Eine kleinere Antenne erfordert einen Empfänger mit einer höheren Empfindlichkeit. Dies wiederum erfordert mehr Betriebsstrom. Solange keine höhere Kommunikationsfrequenz ausgewählt wird, bleibt die Größe der NF-Spule wahrscheinlich auf absehbare Zeit gleich.
Des Weiteren ist die NF-Antenne resonant, um eine Spannungsverstärkung der sehr kleinen (in der Größenordnung von Millivolt) Spannung, die über die NF-Antennenspule induziert wird, bereitzustellen. Das resonante Antennennetzwerk hat in der Regel einen Q-Faktor in der Größenordnung von 5-10. Ein Nachteil einer resonanten Antenne ist, dass magnetische Impulsenergie, z. B. von Solenoiden, Relais oder Motoren, die resonante Antenne erregt und sie veranlasst, sich bei ihrer Resonanzfrequenz „einzuschwingen“. Dieses Impulsrauschen geschieht häufig in Fahrzeugen und kann das Stattfinden von NF-Kommunikation stören.
Es gibt einen zweiten Typ von Aufwärtsverbindung, der in der Vergangenheit mit TPMS verwendet wurde, den eines magnetischen Reed-Schalters, der, wenn betätigt, einen „Lernmodus“ im TPMS-Sensor initiiert. Historisch wurde dies mithilfe eines mechanischen Schalters umgesetzt. Der Vorteil dieser Art von Aufwärtsverbindung ist, dass das einzige erforderliche Werkzeug ein Permanentmagnet ist. Allerdings hat sich gezeigt, dass der magnetische Reed-Schalter ein Zuverlässigkeitsrisiko im Hinblick auf Überleben der rauen mechanischen Umgebung ist, die ein TPMS-Sensor aushalten muss. Ferner ist die Größe des Schalters signifikant (z. B. in der Regel etwa 12 mm lang und etwa 2 mm im Durchmesser). Ebenso wie die NF-Antennenspule bleibt die Größe des magnetischen Reed-Schalters wahrscheinlich auf absehbare Zeit gleich.
Die EP 1 772 295 B1 bezieht sich auf einen Niederfrequenzempfänger mit Magnetfelddetektor.
Die US 2013 / 0 299 930 A1 bezieht sich auf einen integrierten magnetoresistiven Sensor, insbesondere einen magnetoresistiven Drei-Achsen-Sensor, und ferner ein entsprechendes Herstellungsverfahren für eine solchen Sensor.
Die US 2007 / 0 080 794 A1 bezieht sich auf einen magnetischen Sender und Empfänger für ein Reifendrucküberwachungssystem.
Die DE 11 2011 102 977 T5 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Reifenposition an einem Fahrzeug.
Die US 2014/ 0 043 153 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen von Informationen der Reifenposition.
Die US 2016 / 0 059 647 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren für ein Reifendrucküberwachungssystem.
Die US 2009 / 0 231 114 A1 bezieht sich auf eine programmierbaren Reifendruckdetektor,
Daher kann eine verbesserte Vorrichtung, die die vom TPMS-Sensormodul geforderte NF-Aufwärtsfunktionalität erhält, ohne dass eine zusätzliche Größe oder zusätzliche Kosten anfallen, wünschenswert sein.
KURZDARSTELLUNG
Ausführungsformen bieten ferner eine Vorrichtung mit einem Sensor des Reifendrucküberwachungssystem(TPMS)-Sensor und ein Kommunikationsverfahren.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein TPMS-Sensor eine Mikrocontrollereinheit, einen Drucksensor, der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit verbunden und dazu ausgelegt ist, einen internen Luftdruck eines Reifens zu messen, und einen Empfänger, der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit verbunden und dazu ausgelegt ist, mindestens ein Kommunikationssignal zu empfangen. Der Empfänger umfasst einen Magnetsensor, der dazu ausgelegt ist, ein moduliertes niederfrequentes elektromagnetisches Trägersignal als ein erstes Kommunikationssignal zu detektieren und ein codiertes Messsignal basierend auf dem detektierten modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal auszugeben. Der TPMS-Sensor umfasst ferner einen Demodulator, der dazu ausgelegt ist, das codierte Messsignal in ein Datensignal umzuwandeln und das Datensignal an die Mikrocontrollereinheit auszugeben.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Kommunizieren mit einem Reifendrucküberwachungssystem(TPMS)-Sensor, der eine Mikrocontrollereinheit und einen Empfänger umfasst, bereitgestellt. Der Empfänger ist elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit verbunden und ist dazu ausgelegt, mindestens ein Kommunikationssignal unter Verwendung eines Magnetsensors zu empfangen. Das Verfahren umfasst ein Detektieren, durch den Magnetsensor, eines modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignals als ein erstes Kommunikationssignal, ein Ausgeben, durch den Magnetsensor, eines codierten Messsignals basierend auf dem detektierten modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal, ein Umwandeln, durch einen Demodulator, des codierten Messsignals in ein Datensignal und ein Ausgeben, durch den Demodulator, des Datensignals an die Mikrocontrollereinheit.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Verfahren ferner ein Detektieren, durch den Magnetsensor, von statischen Magnetfeldern und ein Senden, durch den Magnetsensor, von magnetostatischen Feldinformationen an die Mikrocontrollereinheit umfassen.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Verfahren ferner ein gezieltes Umgehen, durch eine Umgehungsschaltung, des Demodulators umfassen, sodass die Mikrocontrollereinheit die magnetostatischen Feldinformationen vom Magnetsensor empfängt, anstelle eines Signals vom Demodulator, wenn die Umgehungsschaltung aktiviert ist.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Verfahren ferner ein Empfangen, durch den Empfänger, eines Antennensignals, das von einem zweiten, von einer externen Antennenspule empfangenen Kommunikationssignal erzeugt wird, und ein gezieltes Ausgeben, durch einen Multiplexer, eines ersten Signals oder eines zweiten Signals an die Mikrocontrollereinheit umfassen, wobei das erste Signal von dem Magnetsensor abgeleitet wird und das zweite Signal von dem Antennensignal abgeleitet wird. Das erste Signal kann einem Signal entsprechen, das auf ein Detektieren des modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignals oder der statischen Magnetfelder basiert.
Figurenliste
Ausführungsformen werden hier unter Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben.

1 stellt einen TPMS-Sensor einschließlich eines Magnetsensors gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar;
2 stellt einen Zeitbereich-Plot eines gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umgesetzten modulierten Trägersignals dar;
3 stellt einen Zeitbereich-Plot eines anderen gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umgesetzten modulierten Trägersignals dar;
4 stellt ein Blockdiagramm einer NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar;
5 stellt ein Blockdiagramm einer anderen NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar und
6 stellt ein Blockdiagramm einer anderen NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist anzumerken, dass diese Ausführungsformen lediglich Veranschaulichungszwecken dienen und nicht als beschränkend aufzufassen sind. Während zum Beispiel Ausführungsformen als mehrere Merkmale oder Elemente umfassend beschrieben sein können, ist dies nicht als indikativ dafür aufzufassen, dass alle diese Merkmale oder Elemente zum Umsetzen von Ausführungsformen nötig sind. Stattdessen können in anderen Ausführungsformen einige der Merkmale oder Elemente ausgelassen werden oder können durch alternative Merkmale oder Elemente ersetzt werden. Außerdem können weitere Merkmale oder Elemente zusätzlich zu den explizit gezeigten und beschriebenen vorgesehen sein, beispielsweise herkömmliche Komponenten von Sensorvorrichtungen. Ferner werden wohlbekannte Strukturen und Vorrichtungen eher in Form eines Blockdiagramms oder einer schematischen Ansicht als in einer detaillierten Darstellung gezeigt, um zu vermeiden, dass die Ausführungsformen unklar werden.
Sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, können Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden. Variationen oder Modifikationen, die mit Bezug auf eine der Ausführungsformen beschrieben werden, können ebenso auf andere Ausführungsformen anwendbar sein.
Verbindungen oder Kopplungen zwischen Elementen, die in den Zeichnungen gezeigt sind oder hier beschrieben werden, können, sofern nicht anderweitig angegeben, drahtgebundene Verbindungen oder drahtlose Verbindungen sein. Ferner können solche Verbindungen oder Kopplungen direkte Verbindungen oder Kopplungen ohne zusätzliche Zwischenelemente oder indirekte Verbindungen oder Kopplungen mit einem oder mehreren zusätzlichen Zwischenelementen sein, solange die allgemeine Funktion der Verbindung oder Kopplung, z. B. eine bestimmte Art von Signal zu senden en oder eine bestimmte Art von Informationen zu senden, wesentlich erhalten bleibt.
Ausführungsformen beziehen sich auf Sensoren und Sensorsysteme und auf ein Erhalten von Informationen zu Sensoren und Sensorsystemen. Ein Sensor kann sich auf eine Komponente beziehen, die eine zu messende physikalische Größe in ein elektrisches Signal umwandelt, beispielsweise ein Stromsignal oder ein Spannungssignal. Die physikalische Größe kann beispielsweise ein Magnetfeld, ein elektrisches Feld, einen Druck, eine Kraft, einen Strom oder eine Spannung umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
Eine Sensorvorrichtung wie hier verwendet, kann sich auf eine Vorrichtung beziehen, die einen Sensor und weitere Komponenten umfasst, beispielsweise eine Vorspannungsschaltungsanordnung, einen Analog-Digital-Umsetzer oder ein Filter. Eine Sensorvorrichtung kann auf einem einzelnen Chip integriert sein, obwohl in anderen Ausführungsformen mehrere Chips oder auch Komponenten außerhalb eines Chips zum Umsetzen einer Sensorvorrichtung verwendet werden können.
Ein Sensormodul ist vorgesehen, das einen Magnetfeldsensor umfasst, der in eine integrierte TPMS-Sensorschaltung integriert ist. Insbesondere ersetzt der Magnetfeldsensor die PCB-montierte NF-Antennenspule und zugehörige Komponenten für die NF-Aufwärtsfunktion des TPMS. Der Magnetfeldsensor ist in die integrierte TPMS-Sensorschaltung integriert, entweder als ein separater Die bzw. Chip im Inneren des integrierten Schaltungsgehäuses oder monolithisch als Teil des TPMS-Sensor-Dies selbst, und ist dazu ausgelegt, ein NF-Kommunikationsfeld (d. h. ein Kommunikationssignal) zu detektieren.
Magnetfeldsensoren sind aktive Detektoren/Empfänger, die in vielen Anwendungen verwendet werden, um ein Magnetfeld und Variationen davon zu erfassen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann ein Magnetfeldsensor ein magneto-resistiver Sensor sein. Magneto-resistive Sensoren werden oft als xMR-Sensoren bezeichnet, was ein Sammelbegriff für anisotrop-magneto-resistiv (AMR - Anisotropie Magneto-Resistive), riesen-magneto-resistiv (GMR - Giant Magneto-Resistive) und tunnel-magneto-resistiv (TMR - Tunneling Magneto-Resistive) ist. Das Sensorgehäuse kann auch eine Signalverarbeitungsschaltung umfassen, die ein Sensorsignal (z. B. Rohmessdaten vom Magnetfeldsensorelement) empfängt und, aus dem Sensorsignal, ein Messsignal ableitet, das das erfasste Magnetfeld repräsentiert.
Insbesondere kann ein TMR-Sensor als der Magnetfeldsensor der offenbarten Ausführungsformen verwendet werden, obwohl die Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind. TMR bietet einen Vorteil dahingehend, dass es sowohl zeitlich veränderliche als auch statische Magnetfelder detektieren kann. Daher kann ein einzelnes TMR-Erfassungselement in der Lage sein, sowohl eine NF-Aufwärtsals auch eine magnetostatische NF-Aufwärtsfunktionalität bereitzustellen. Dies wäre, beispielsweise, insbesondere in einem Sensor vorteilhaft, der dazu dient, bestehende Sensoren zu emulieren (z. B. können die NF-Aufwärts- und die Magnetschalter-Aufwärtsfunktion ohne zusätzliche Kosten oder Größennachteile bereitgestellt werden). Ferner versteht es sich, dass die Begriffe „Sensor“ und „Erfassungselement“ in dieser Beschreibung austauschbar verwendet werden können.
1 stellt einen monolithischen TPMS-Sensor 100 einschließlich eines Empfängers 10, der einen Magnetsensor 11 umfasst, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Der TPMS-Sensor 100 ist ein direkter TPMS-Sensor, der im Inneren des Reifens montiert ist. Ein Magnetsensor 11 kann als Teil einer typischen Halbleitertechnologie einbezogen sein. Daher kann ein Magnetsensor 11 einen monolithischen TPMS-Sensor 100 ermöglichen, der den TMR-Sensor 11, eine Mikrocontrollereinheit (MCU - Microcontroller Unit) 12, einen Hochfrequenz(HF)-Sender 13 und einen Drucksensor 14 mit mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) umfasst. Eine Stromversorgung 15 (z. B. eine Batteriezelle) ist ferner vorgesehen, um den TPMS-Sensor 100 und seine Komponenten mit Strom zu versorgen. Daher kommt es weder zu Nachteilen aufgrund mehrerer Dies, noch sind NF-Antennenspulen oder magnetische Reed-Schalter erforderlich.
Insbesondere ist der Magnetsensor 11 dazu ausgelegt, NF-Kommunikationssignale von einer elektronischen Fahrzeugsteuereinheit (ECU), einem Einstellwerkzeug, einem Diagnose- und Testwerkzeug und ähnlichem zu empfangen. Die MCU 12 ist dazu ausgelegt, Signale von einer oder mehreren Komponenten des TPMS-Sensors 100 zu empfangen, die empfangenen Signale zu verarbeiten und die Komponenten über Steuersignale zu steuern. Die MCU 12 kann ferner eine oder mehrere Speichervorrichtungen umfassen oder kann elektrisch mit einer oder mehreren im TPMS-Sensor 100 vorgesehenen Speichervorrichtungen verbunden sein. Der HF-Sender 13 ist elektrisch mit der MCU 12 verbunden und ist dazu ausgelegt, ein Funksignal zur Fahrzeug-ECU, zum Einstellwerkzeug oder zum Diagnose- und Testwerkzeug zu senden. Der HF-Sender 13 kann in Reaktion darauf, dass der Magnetsensor 11 ein NF-Signal (z. B. Daten in Form von Informationen oder eines Befehls) von der Fahrzeug-ECU, dem Einstellwerkzeug oder dem Diagnose- und Testwerkzeug empfängt, ein Signal (z. B. Daten und/oder Rückmeldeinformationen) zur Fahrzeug-ECU, zum Einstellwerkzeug oder zum Diagnose- und Testwerkzeug senden. Der Drucksensor 14 ist elektrisch mit der MCU 12 verbunden und dazu ausgelegt, den internen Luftdruck eines Reifens zu messen.
Obwohl in 1 nicht gezeigt, kann der TPMS-Sensor 100 ferner einen Temperatursensor, der elektrisch mit der MCU 12 verbunden und dazu ausgelegt ist, die interne Temperatur des Reifens zu messen, und einen Beschleunigungssensor, der elektrisch mit der MCU 12 verbunden und dazu ausgelegt ist, die Beschleunigung des Reifens zu messen, umfassen.
Während der TPMS-Sensor 100 als eine monolithische Vorrichtung dargestellt ist (d. h. Integration auf einem einzelnen Die), versteht es sich, dass eine oder mehrere Komponenten (z. B. der Magnetsensor 11) auf einem separaten Die im Inneren des integrierten Schaltungsgehäuses des TPMS-Sensors 100 bereitgestellt sein können.
Wie oben erwähnt, kann der Magnetsensor 11 ein TMR-Sensor sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Im Allgemeinen ist der Magnetsensor 11 als eine reine Empfangsantenne ausgelegt, um ein Magnetfeld zu erfassen, das erfasste Magnetfeld in ein zugehöriges Signal umzuwandeln und ein Signal an die MCU 12 oder an eine andere Signalverarbeitungsschaltungsanordnung auszugeben. Insbesondere ist der Magnetsensor 11 dazu ausgelegt, Kommunikationssignale über ein elektromagnetisches Feld durch ein moduliertes niederfrequentes elektromagnetisches Trägersignal (d. h. Trägersignal) zu empfangen, das, beispielsweise, durch Amplitudenumtastung (ASK - Amplitude Shift Keying) moduliert ist. Das Trägersignal weist eine Trägerfrequenz (z. B. Niederfrequenz) auf, sodass, wenn das Trägersignal vorhanden ist, das elektromagnetische Feld mit der Trägerfrequenz zwischen einer Nordpol-Polarität und einer Südpol-Polarität oszilliert, was ein magnetisches Wechselfeld produziert, das durch den Magnetsensor 11 detektiert wird. Ein Frequenzband unter 300 kHz ist „niederfrequent“ und liegt insbesondere zwischen 30 kHz und 300 kHz. Auf diese Weise kann das Trägersignal als ein Befehlscode moduliert werden, der einen spezifischen Befehl darstellt, der durch den Magnetsensor 11 empfangen und durch die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung decodiert werden kann, um einen Befehl für die MCU 12 bereitzustellen. Zusätzlich kann das Trägersignal codiert werden, um dem TPMS-Sensor 100 Daten bereitzustellen.
ASK ist eine Form von Amplitudenmodulation, die digitale Daten als Variationen in der Amplitude eines Trägersignals darstellt. In einer Ausführungsform eines ASK-Systems wird das binäre Symbol 1 durch Senden eines Trägersignals mit fester Amplitude und einer festen Frequenz für die Bitdauer von T Sekunden dargestellt. Wenn der Signalwert 1 ist, wird das Trägersignal gesendet; andernfalls wird ein Signalwert von 0 gesendet. Das spezifische Zeitmuster der Ein/Aus-Zeiten des Trägersignals, einschließlich der Dauer desselben, stellt die Modulation des Trägersignals und, damit, der Codierung der Informationen im Signal dar. ASK verwendet eine endliche Anzahl von Amplituden und üblicherweise codiert jede Amplitude eine gleiche Anzahl von Bits. Ein Demodulator, der speziell für den Symbolsatz, der vom Modulator verwendet wird, konzipiert ist, bestimmt die Amplitude des empfangenen Signals und bildet sie zurück auf das von dieses dargestellte Symbol ab, wodurch die ursprünglichen Daten wiederhergestellt werden. Die Frequenz des Trägersignals wird konstant gehalten.
Der Magnetsensor 11 kann ein Magnetsensor mit einer Achse oder mit mehreren Achsen sein und kann, insbesondere, ein Erdmagnetfeldsensor sein. Das heißt, der Magnetsensor 11 ist mit einer hohen Empfindlichkeit ausgelegt, empfindlich genug, um ein kleines Magnetfeld mit einer Größe im Bereich des Erdmagnetfelds zu detektieren (z. B. 25 bis 65 Mikrotesla). Daher kann ein Erdmagnetfeldsensor Variationen im Erdmagnetfeld erfassen. In anderen Ausführungsformen kann der Magnetsensor 11 ein Magnetsensor mit einer Achse oder mit mehreren Achsen sein, der empfindlich genug ist, um ein Magnetfeld mit einer Größe im Nanoteslabereich (nT, z. B. im Bereich von 1 bis 10 nT) zu detektieren.
Ferner sollte der Magnetsensor 11 schnell genug sein, um ein moduliertes niederfrequentes Trägersignal zu detektieren und darauf zu reagieren, um die codierten Informationen auszugeben, entweder in der Form eines Analog- oder eines Digitalsignals. Beispielsweise kann der Magnetsensor 11 ein oder mehrere Sensorelemente und einen Analog-Digital-Umsetzer (ADU) umfassen, der das Analogsignal von dem einen oder den mehreren Sensorelementen in ein Digitalsignal umwandelt. Der Magnetsensor 11 kann auch einen Digitalsignalprozessor (DSP) umfassen, der eine gewisse Verarbeitung des Digitalsignals durchführt, was nachfolgend zu erörtern ist.
Daher kann der Magnetsensor 11 ein TMR-Sensor sein. TMR-Sensoren besitzen eine ausreichende Empfindlichkeit, um den Erdmagnetfeldbereich (+/-1000 mG) zu detektieren. TMR-Sensoren zeigen zudem einen geringen Stromverbrauch, da der Strom, der in die TMR-Schicht übergeht, aufgrund ihrer Nutzung des Tunneleffekts sehr klein ist. Beispielsweise kann ein 3-achsiger Erdmagnetfeldsensor basierend auf dem TMR-Prinzip als der Magnetsensor 11 verwendet werden.
Wie oben beschrieben, kann der TPMS-Sensor 100 vollständig monolithisch sein und der Magnetsensor 11 ist dazu ausgelegt, Kommunikationen über ein elektromagnetisches Feld über ein moduliertes niederfrequentes elektromagnetisches Trägersignal (d. h. Trägersignal) zu empfangen, das, beispielsweise, durch ASK moduliert ist. Das Trägersignal weist eine Trägerfrequenz (z. B. Niederfrequenz) auf, sodass, wenn das Trägersignal vorhanden ist, das elektromagnetische Feld mit der Trägerfrequenz zwischen einer Nordpol-Polarität und einer Südpol-Polarität oszilliert, was ein magnetisches Wechselfeld produziert, das durch den Magnetsensor 11 detektiert wird. Daher ist das modulierte niederfrequente Trägersignal mit einem Zeitmuster codiert, das Informationen darstellt (z. B. einen Befehl, Informationen oder andere Daten), die auf dem Abwärtskanal zum TPMS-Sensor 100 gesendet und durch den Magnetsensor 11 detektiert werden. Ein Magnetsensorsignal wird dann vom Magnetsensor 11 so ausgegeben, dass die Codierung des Trägersignals, und damit der gesendeten Informationen, durch den TPMS-Sensor 100 bestimmt werden kann (z. B. durch die MCU 12).
Die MCU 12 kann Rohmessdaten (z. B. Analogsignale) empfangen, die vom magnetischen Erfassungselement des Magnetsensors 11 basierend auf dem modulierten Trägersignal ausgegeben werden. Die MCU 12 kann eine NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung umfassen, um die Rohmessdaten zu verarbeiten und die durch die Rohmessdaten übermittelten Informationen zu decodieren. Nach dem Decodieren der Informationen kann die MCU 12 eine Funktion in Reaktion auf die decodierten Informationen durchführen. Beispielsweise kann die MCU 12 den HF-Sender 13 über ein Steuersignal anweisen, Rückmeldeinformationen (z. B. Reifendruckinformationen, Sensor-ID, Statusinformationen oder ähnliches) zu senden. Alternativ kann ein Teil der oder die gesamte NF-Empfänger- und Demodulationsschaltungsanordnung im TPMS-Sensor 100 außerhalb der MCU 12, die letztlich die decodierten Informationen empfängt, vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Magnetsensor 11 zumindest einen Teil der NF-Empfänger- und Demodulationsschaltungsanordnung umfassen, eine Verarbeitung der Rohmessdaten durchführen und ein Digitalsignal zur weiteren Verarbeitung des Digitalsignals an die MCU 12 ausgeben.
Angesichts des Obigen ist eine NF-Aufwärts-Magnetfeldkommunikation vorgesehen. Beispielsweise stellt 2 ein Beispiel eines Zeitbereich-Plots des 125-kHz-modulierten Trägersignals (Aliasing) über die Zeit (t) dar, das als eine NF-Aufwärts-Magnetfeldkommunikation gesendet und durch den Magnetsensor 11 detektiert wird. Insbesondere stellt 2 ein langsames ASK-moduliertes 125-kHz-Trägersignal dar, das einen Bereich von etwa 0,5-2,0 Sekunden für die „Ein“-Zeit verwendet. Beispielsweise wird das Trägersignal so moduliert, dass das Trägersignal vorhanden oder nicht vorhanden ist, wobei dessen Zeitmuster die codierten Informationen darstellt. Wie in 2 gezeigt, ist das Trägersignal 1,18 Sekunden lang vorhanden, 0,78 Sekunden lang nicht vorhanden und 2,0 Sekunden lang wieder vorhanden. Wenn das Trägersignal vorhanden ist, oszilliert das Magnetfeld mit der Trägerfrequenz (z. B. 125 kHz) zwischen seinem Nord- und Südpol. Der Magnetsensor 11 ist dazu ausgelegt, das Vorhandensein des Trägersignals bei der Trägerfrequenz oder das Nichtvorhandensein desselben zu detektieren.
3 stellt ein weiteres Beispiel eines 125-kHz-modulierten Trägersignals dar, das durch den Magnetsensor 11 detektiert wird. Insbesondere stellt 3 ein mit 3,96 kbps Manchester-codiertes, ASK-moduliertes 125-kHz-Trägersignal dar. Jeder „Impuls“ stellt das Vorhandensein des Trägersignals dar, das bei der Trägerfrequenz gesendet wird. Eine Manchester-Codierung ist ein Leitungscode, bei dem die Codierung jedes Datenbits entweder niedrig und dann hoch oder hoch und dann niedrig ist, mit jeweils gleicher Zeit. Daher ist die Verarbeitungsschaltungsanordnung des TPMS-Sensors 100 dazu ausgelegt, ein Messsignal vom Magnetsensor 11 zu empfangen, um die Informationen zu decodieren. Insbesondere kann das Trägersignal moduliert werden, um unterschiedliche Teile einer Datenübertragung (z. B. eine Präambel, eine Synchronisierungssequenz, eine Aufweck-ID, Daten und ähnliches) darzustellen.
Die oben beschriebene NF-Aufwärts-Magnetfeldkommunikation kann so verwendet werden, dass das Trägersignal mit einem Befehlscode oder anderen Informationen moduliert wird. Beispielsweise kann, beim Fertigen des TPMS-Sensors 100, ein Testgerät einen Befehl an den TPMS-Sensor 100 (d. h. den Magnetsensor 11) senden, um zu bestätigen, dass die Zwei-Wege-Kommunikation korrekt funktioniert. Wenn das Testgerät ein Bestätigungssignal vom HF-Sender 13 empfängt, kann davon ausgegangen werden, dass der Magnetsensor 11 den Befehl richtig empfangen hat.
In einem weiteren Beispiel kann der Magnetsensor 11 ferner dazu ausgelegt sein, eine Sensor-ID-Nummer, die durch ein Einstellwerkzeug mit dem TPMS-Sensor 100 verknüpft ist, zu empfangen. Alternativ kann die Sensor-ID beim Fertigen in die MCU 12 programmiert werden. Sobald allerdings die Sensor-ID in einem Speicher des TPMS-Sensors 100 gespeichert ist, kann der Magnetsensor 11 ein Befehlssignal empfangen, um die Sensor-ID zu senden. Beispielsweise kann, in Reaktion auf das Befehlssignal, der HF-Sender 13 durch die MCU 12 dazu ausgelegt werden, die Sensor-ID beim Einbauen des Reifens am Fahrzeug an eine ECU zu senden, sodass die Sensor-ID in das Fahrzeug codiert wird.
In einem weiteren Beispiel kann der Magnetsensor 11 ein Testsignal (z. B. einen Triggerbefehl oder ein Statusabfragesignal) empfangen, um einem Testgerät zu gestatten, einen Betriebszustand (z. B. in Betrieb oder nicht in Betrieb) des TPMS-Sensors 100 zu evaluieren oder Informationen über den Reifen (z. B. Druck, Temperatur, Beschleunigung usw.) abzurufen. In Reaktion darauf, dass der Magnetsensor 11 das Testsignal empfängt, kann der HF-Sender 13 durch die MCU 12 dazu ausgelegt werden, ein Antwortsignal zu senden, das anzeigt, dass das Testsignal durch den TPMS-Sensor 100 empfangen wurde.
4 stellt ein Blockdiagramm einer NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 400 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Die NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 400 ist in den TPMS-Sensor integriert (z. B. den TPMS-Sensor 100, wie gezeigt in 1). Insbesondere umfasst die NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 400 einen Magnetsensor 411, Verstärker 412, eine automatische Verstärkungssteuerung 413, einen ASK-Demodulator 414, einen Datenteiler und -sampler 415, ein Tiefpassfilter 416, einen Decodierer 417, einen Empfangspuffer 418 und eine Musterabgleichseinheit 419.
Die Verstärker 412 empfangen das Eingangssignal vom Magnetsensor 411 und geben ein verstärktes Eingangssignal an den ASK-Demodulator 414 aus. Der ASK-Demodulator 414 empfängt das verstärkte Eingangssignal von den Verstärkern 412 und ist dazu ausgelegt, den Informationsgehalt aus dem durch den Magnetsensor 411 detektierten, modulierten Trägersignal wiederherzustellen und ein Digitalsignal, das die Informationen (z. B. Binärdaten) darstellt, auszugeben.
Eine oder mehrere der Komponenten der NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 400 können in eine MCU des TPMS-Sensors eingebunden werden, getrennt auf dem Die des TPMS-Sensors integriert werden oder eine Kombination davon.
5 stellt ein Blockdiagramm einer NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 500 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Insbesondere enthält die NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 500 die doppelte Funktionalität des Empfangens eines Eingangssignals von einem Magnetsensor oder einer externen NF-Antennenspule. Daher kann die NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 500 gezielt dazu ausgelegt sein, ein Eingangssignal von dem Magnetsensor oder der externen NF-Antennenspule zu empfangen und so zu verarbeiten, dass es für Benutzer kompatibel ist, die unterschiedliche Kommunikationssysteme (z. B. eine Kommunikation über eine Magnetfeldverbindung oder eine traditionelle Kommunikation über eine NF-Verbindung) umsetzen.
Die NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 500 umfasst einen Magnetsensor 511, Verstärker 512, eine automatische Verstärkungssteuerung 513 und einen ASK-Demodulator 514, einen Datenteiler und -sampler 515, ein Tiefpassfilter 516, einen Decodierer 517, einen Empfangspuffer 518 und eine Musterabgleichseinheit 519. Zusätzlich umfasst die NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 500 ein Dämpfungselement 520, das dazu ausgelegt ist, ein Eingangssignal von einer externen NF-Antennenspule (nicht gezeigt) zu empfangen, Verstärker 521, eine automatische Verstärkungssteuerung 522, einen Detektor 523 und einen Multiplexer 524.
Der Multiplexer 524 ist dazu ausgelegt, mittels Empfang eines Eingangsauswahlsignals ein Signal vom Zweig des Magnetsensors oder vom Zweig der NF-Antennenspule der Empfängerschaltung auszuwählen. Das ausgewählte Signal wird vom Multiplexer 524 zur weiteren Verarbeitung durch die folgenden Komponenten ausgegeben. Daher kann ein TPMS-Sensor, der die NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 500 umsetzt, in beiden Kommunikationssystemen verwendet werden.
Eine oder mehrere der Komponenten der NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 500 können in eine MCU des TPMS-Sensors eingebunden werden, getrennt auf dem Die des TPMS-Sensors integriert werden oder eine Kombination davon.
Zusätzlich zur NF-Aufwärts-Magnetfeldkommunikation kann durch den TPMS-Sensor (z. B. TPMS-Sensor 100) auch eine magnetostatische Aufwärtskommunikation bereitgestellt werden. xMR-Sensoren (z. B. GMR, AMR, TMR usw.) sind empfindlich für die Magnetfeldausrichtung des angelegten Magnetfelds. Daher kann der Magnetsensor, wie etwa ein TMR-Sensor, dazu ausgelegt sein, sowohl auf zeitlich veränderliche als auch auf statische Magnetfelder zu reagieren. Beispielsweise kann der Magnetsensor 11 ein Magnetsensor mit einer oder mehreren Achsen sein, wie etwa ein TMR-Sensor, der dazu ausgelegt ist, die Bewegung eines Fahrzeugs durch Detektieren von statischen Magnetfeldern (z. B. Erdmagnetfeldern) sowie von zeitlich veränderlichen Magnetfeldern zu detektieren, wie oben beschrieben, um eine drahtlose Kommunikation zu ermöglichen.
Insbesondere kann der Magnetsensor 11 als ein Beschleunigungssensor (z. B. ein Beschleunigungsmesser) zum Erfassen des Erdmagnetfelds ausgelegt sein, um, beispielsweise, zu detektieren, dass sich ein Rad dreht. Beispielsweise können Änderungen im Sensorausgang detektiert werden, wenn sich ein Rad durch die statischen Magnetfelder der Erde bewegt, und die detektierte Änderung kann verwendet werden, um die Beschleunigung zu berechnen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Magnetsensor 11 als ein Magnetometer (z. B. ein Kompass) ausgelegt sein, um zu erfassen, woher die stärkste magnetische Kraft kommt, was im Allgemeinen verwendet wird, um den magnetischen Nordpol zu detektieren. Daher sollte, in diesen Anwendungen, der Magnetsensor 11 ein Typ von Sensor sein (z. B. ein TMR-Sensor), der empfindlich genug ist, um Variationen im Magnetfeld der Erde zu erfassen. Durch das Umsetzen des Magnetsensors 11 für NF-Kommunikationen und andere Sensoranwendungen können zusätzliche technische Vorteile (z. B. niedrigerer Stromverbrauch, höhere Geschwindigkeitsgenauigkeit usw.) erzielt werden, was die Gesamtkosten für das System verringert und die Systemleistung verbessert.
Wenn ein Magnetsensortyp eingesetzt wird, der in der Lage ist, sowohl auf zeitlich veränderliche als auch auf statische Magnetfelder zu reagieren, z. B. ein TMR-Typ, ist die Signalverarbeitung zwischen modulierten und nicht modulierten Fällen ein wenig unterschiedlich. Nichtsdestotrotz bleiben viele gemeinsame Elemente bestehen. Beispielsweise stellt 6 ein Blockdiagramm einer NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 600 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar.
Ähnlich 5 umfasst die NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 600, die in 6 gezeigt ist, einen Magnetsensor 611, Verstärker 612, eine automatische Verstärkungssteuerung 613 und einen ASK-Demodulator 614, einen Datenteiler und -sampler 615, ein Tiefpassfilter 616, einen Decodierer 617, einen Empfangspuffer 618 und eine Musterabgleichseinheit 619. Zusätzlich umfasst die NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 600 ein Dämpfungselement 620, das dazu ausgelegt ist, ein Eingangssignal von einer externen NF-Antennenspule (nicht gezeigt) zu empfangen, Verstärker 621, eine automatische Verstärkungssteuerung 622, einen Detektor 623 und einen Multiplexer 624. Zusätzlich ist eine Umgehungsschaltung 625 vorgesehen, um die Detektion von statischen Magnetfeldern zu ermöglichen. Die Umgehungsschaltung 625 wird durch ein Demodulations-Umgehungssignal aktiviert. Wenn aktiviert, empfängt die Umgehungsschaltung 625 das Eingangssignal vom Magnetsensor 611 (über die Verstärker 612) und stellt dem Multiplexer 624 das Eingangssignal bereit. So wird der ASK-Demodulator 614 umgangen und der Multiplexer 624 empfängt ein Signal von der Umgehungsschaltung 625 anstelle vom ASK-Demodulator 614. Das Signal wird dann durch den Multiplexer 624 ausgegeben und durch den Rest der NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 600 verarbeitet. Entsprechend bietet die NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 600 die Möglichkeit, einen internen integrierten Magnetfelddetektor (z. B. ein TMR-Erfassungselement) und eine externe NF-Antennenspule für modulierte NF-Aufwärtskommunikationen zu unterstützen, sowie die Möglichkeit, nicht modulierte magnetostatische Aufwärtskommunikationen zu unterstützen.
Eine oder mehrere der Komponenten der NF-Empfänger- und Demodulationsschaltung 600 können in eine MCU des TPMS-Sensors eingebunden werden, getrennt auf dem Die des TPMS-Sensors integriert werden oder eine Kombination davon.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang einer Einrichtung beschrieben worden sind, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens repräsentieren, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Sinngemäß repräsentieren im Zusammenhang eines Verfahrensschritts beschriebene Aspekte auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Gegenstands oder Merkmals einer entsprechenden Einrichtung. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch eine (oder unter Verwendung einer bzw. eines) Hardwareeinrichtung, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung, ausgeführt werden. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Verfahrensschritte durch eine solche Einrichtung ausgeführt werden.
In Abhängigkeit von bestimmten Umsetzungsanforderungen können hier bereitgestellte Ausführungsformen in Hardware oder in Software umgesetzt werden. Die Umsetzung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums erfolgen, wie etwa einer Floppy Disk, einer DVD, einer Blue-Ray-Disk, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem so kooperieren (oder fähig sind, mit diesen so zu kooperieren), dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Daher kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen dienen lediglich der Veranschaulichung. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der Anordnungen und der vorliegend beschriebenen Einzelheiten anderen Fachleuten ersichtlich werden. Es ist deshalb die Absicht, nur durch den Schutzumfang der anhängigen Patentansprüche beschränkt zu sein und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die durch die Beschreibung und die Erläuterung der Ausführungsformen vorliegend präsentiert sind.

Claims

Reifendrucküberwachungssystem(TPMS)-Sensor (100), der Folgendes umfasst: eine Mikrocontrollereinheit (12); einen Drucksensor (14), der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbunden und dazu ausgelegt ist, einen internen Luftdruck eines Reifens zu messen; einen Empfänger (10), der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbunden und dazu ausgelegt ist, mindestens ein Kommunikationssignal zu empfangen, wobei der Empfänger (10) einen Magnetsensor (11) umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein moduliertes niederfrequentes elektromagnetisches Trägersignal als ein erstes Kommunikationssignal zu detektieren und ein codiertes Messsignal basierend auf dem detektierten modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal auszugeben, und der ferner dazu ausgelegt ist, zeitlich veränderliche Magnetfelder zum Empfangen des modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignals und statische Magnetfelder zum Bereitstellen von magnetostatischen Feldinformationen für die Mikrocontrollereinheit (12) zu detektieren; einen Demodulator (400, 414; 500, 514; 600, 614), der dazu ausgelegt ist, das codierte Messsignal in ein Datensignal umzuwandeln und das Datensignal an die Mikrocontrollereinheit (12) auszugeben; und einer Umgehungsschaltung (625), die dazu ausgelegt ist, den Demodulator (614) gezielt zu umgehen, sodass die Mikrocontrollereinheit (12) die magnetostatischen Feldinformationen vom Magnetsensor (11) empfängt, anstelle eines Signals vom Demodulator (614), unter einer Bedingung, dass die Umgehungsschaltung (625) aktiviert ist.
Reifendrucküberwachungssystem(TPMS)-Sensor (100), der Folgendes umfasst: eine Mikrocontrollereinheit (12); einen Drucksensor (14), der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbunden und dazu ausgelegt ist, einen internen Luftdruck eines Reifens zu messen; einen Empfänger (10), der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbunden und dazu ausgelegt ist, mindestens ein Kommunikationssignal zu empfangen, wobei der Empfänger (10) einen Magnetsensor (11) umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein moduliertes niederfrequentes elektromagnetisches Trägersignal als ein erstes Kommunikationssignal zu detektieren und ein codiertes Messsignal basierend auf dem detektierten modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal auszugeben, der ferner dazu ausgelegt ist, zeitlich veränderliche Magnetfelder zum Empfangen des modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignals und statische Magnetfelder zum Bereitstellen von magnetostatischen Feldinformationen für die Mikrocontrollereinheit (12) zu detektieren; und der ferner dazu ausgelegt ist, ein Antennensignal zu empfangen, das von einem zweiten, von einer externen Antennenspule empfangenen Kommunikationssignal erzeugt wird; einen Demodulator (400, 414; 500, 514; 600, 614), der dazu ausgelegt ist, das codierte Messsignal in ein Datensignal umzuwandeln und das Datensignal an die Mikrocontrollereinheit (12) auszugeben; und einen Multiplexer (524; 624), der dazu ausgelegt ist, ein erstes, von dem modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal oder aus den magnetostatischen Feldinformationen abgeleitetes Signal oder ein zweites, von dem Antennensignal abgeleitetes Signal zu empfangen und gezielt das erste Signal oder das zweite Signal an die Mikrocontrollereinheit (12) auszugeben.
Reifendrucküberwachungssystem(TPMS)-Sensor (100), der Folgendes umfasst: eine Mikrocontrollereinheit (12); einen Drucksensor (14), der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbunden und dazu ausgelegt ist, einen internen Luftdruck eines Reifens zu messen; einen Empfänger (10), der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbunden und dazu ausgelegt ist, mindestens ein Kommunikationssignal zu empfangen, wobei der Empfänger (10) einen Magnetsensor (11) umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein moduliertes niederfrequentes elektromagnetisches Trägersignal als ein erstes Kommunikationssignal zu detektieren und ein codiertes Messsignal basierend auf dem detektierten modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal auszugeben, und der ferner dazu ausgelegt ist, ein Antennensignal zu empfangen, das von einem zweiten, von einer externen Antennenspule empfangenen Kommunikationssignal erzeugt wird; einen Demodulator (400, 414; 500, 514; 600, 614), der dazu ausgelegt ist, das codierte Messsignal in ein Datensignal umzuwandeln und das Datensignal an die Mikrocontrollereinheit (12) auszugeben; und einen Multiplexer (524; 624), der dazu ausgelegt ist, ein erstes, von dem modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal abgeleitetes Signal oder ein zweites, von dem Antennensignal abgeleitetes Signal zu empfangen und gezielt das erste Signal oder das zweite Signal an die Mikrocontrollereinheit (12) auszugeben.
Reifendrucküberwachungssystem(TPMS)-Sensor (100), der Folgendes umfasst: eine Mikrocontrollereinheit (12); einen Drucksensor (14), der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbunden und dazu ausgelegt ist, einen internen Luftdruck eines Reifens zu messen; einen Empfänger (10), der elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbunden und dazu ausgelegt ist, mindestens ein Kommunikationssignal zu empfangen, wobei der Empfänger (10) einen Magnetsensor (11) umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein moduliertes niederfrequentes elektromagnetisches Trägersignal als ein erstes Kommunikationssignal zu detektieren und ein codiertes Messsignal basierend auf dem detektierten modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal auszugeben, und wobei der Empfänger (11) eine Antennenspule umfasst, die dazu ausgelegt ist, ein zweites Kommunikationssignal zu empfangen und ein Antennensignal basierend auf dem zweiten Kommunikationssignal zu erzeugen; einen Demodulator (400, 414; 500, 514; 600, 614), der dazu ausgelegt ist, das codierte Messsignal in ein Datensignal umzuwandeln und das Datensignal an die Mikrocontrollereinheit (12) auszugeben; und einen Multiplexer (524; 624), der dazu ausgelegt ist, ein erstes, von dem modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal abgeleitetes Signal oder ein zweites, von dem Antennensignal abgeleitetes Signal zu empfangen und gezielt das erste Signal oder das zweite Signal an die Mikrocontrollereinheit (12) auszugeben.
TPMS-Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der TPMS-Sensor monolithisch ist.
TPMS-Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 5, wobei das modulierte niederfrequente elektromagnetische Trägersignal ein durch Amplitudenumtastung (ASK) moduliertes niederfrequentes elektromagnetisches Trägersignal ist.
TPMS-Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Magnetsensor (11) ein Erdmagnetfeldsensor ist, der eine Empfindlichkeit aufweist, um zumindest eine Größe äquivalent zu einer Größe eines Erdmagnetfelds zu erfassen.
TPMS-Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Magnetsensor (11) ein Magnetsensor mit mehreren Achsen ist.
TPMS-Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Magnetsensor (11) ein tunnel-magneto-resistiver (TMR) Sensor ist.
TPMS-Sensor (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei der Magnetsensor (11) dazu ausgelegt ist, zeitlich veränderliche Magnetfelder zum Empfangen des modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignals und statische Magnetfelder zum Bereitstellen von magnetostatischen Feldinformationen für die Mikrocontrollereinheit (12) zu detektieren.
TPMS-Sensor (100) nach Anspruch 10, wobei die Mikrocontrollereinheit (12) dazu ausgelegt ist, Änderungen in einem Sensorausgang des Magnetsensors (11) zu detektieren, wenn der Magnetsensor (11) die statischen Magnetfelder durchquert, und eine Beschleunigung des Reifens basierend auf den detektierten Änderungen im Sensorausgang zu berechnen.
TPMS-Sensor (100) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Mikrocontrollereinheit (12) dazu ausgelegt ist, Kompassinformationen basierend auf den magnetostatischen Feldinformationen zu berechnen.
TPMS-Sensor (100) nach Anspruch 2, der ferner eine Umgehungsschaltung (625) umfasst, die dazu ausgelegt ist, gezielt aktiviert zu werden, um den Demodulator (614) zu umgehen, sodass der Multiplexer (624) die magnetostatischen Feldinformationen vom Magnetsensor (11) empfängt, anstelle eines Signals vom Demodulator (614), wenn die Umgehungsschaltung (625) aktiviert ist.
TPMS-Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, der ferner einen Sender (13) umfasst, der dazu ausgelegt ist, in Reaktion darauf, dass der Empfänger (10) das mindestens eine Kommunikationssignal empfängt, ein Hochfrequenzsignal zu senden.
TPMS-Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das modulierte niederfrequente elektromagnetische Trägersignal so moduliert ist, dass das modulierte niederfrequente elektromagnetische Trägersignal gemäß einem codierten Zeitmuster bei einer Trägerfrequenz vorhanden ist oder nicht vorhanden ist, und wobei der Magnetsensor (11) dazu ausgelegt ist, das codierte Zeitmuster des modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignals zu detektieren und das Zeitmuster in das codierte Messsignal umzuwandeln.
Verfahren zum Kommunizieren mit einem Reifendrucküberwachungssystem(TPMS)-Sensor (100), der eine Mikrocontrollereinheit (12) und einen elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbundenen Empfänger (10) umfasst und dazu ausgelegt ist, mindestens ein Kommunikationssignal zu empfangen, wobei der Empfänger (10) einen Magnetsensor (11) umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Detektieren, durch den Magnetsensor (11), eines modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignals als ein erstes Kommunikationssignal; Ausgeben, durch den Magnetsensor (11), eines codierten Messsignals basierend auf dem detektierten modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal; Umwandeln, durch einen Demodulator (414; 514; 614), des codierten Messsignals in ein Datensignal; Ausgeben, durch den Demodulator (414; 514; 614), des Datensignals an die Mikrocontrollereinheit (12); Detektieren, durch den Magnetsensor (11), von statischen Magnetfeldern; Senden, durch den Magnetsensor (11), von magnetostatischen Feldinformationen zur Mikrocontrollereinheit (12); und gezieltes Umgehen, durch eine Umgehungsschaltung (625), des Demodulators (614), sodass die Mikrocontrollereinheit (12) die magnetostatischen Feldinformationen vom Magnetsensor (11) empfängt, anstelle eines Signals vom Demodulator (614), wenn die Umgehungsschaltung (625) aktiviert ist.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner Folgendes umfasst: Empfangen, durch den Empfänger (10), eines Antennensignals, das von einem zweiten, von einer externen Antennenspule empfangenen Kommunikationssignal erzeugt wird; und gezieltes Ausgeben, durch einen Multiplexer (524; 624), eines ersten Signals odereines zweiten Signals an die Mikrocontrollereinheit (12), wobei das erste Signal von dem Magnetsensor (11) abgeleitet wird und das zweite Signal von dem Antennensignal abgeleitet wird.
Verfahren zum Kommunizieren mit einem Reifendrucküberwachungssystem(TPMS)-Sensor (100), der eine Mikrocontrollereinheit (12) und einen elektrisch mit der Mikrocontrollereinheit (12) verbundenen Empfänger (10) umfasst und dazu ausgelegt ist, mindestens ein Kommunikationssignal zu empfangen, wobei der Empfänger (10) einen Magnetsensor (11) umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Detektieren, durch den Magnetsensor (11), eines modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignals als ein erstes Kommunikationssignal; Ausgeben, durch den Magnetsensor (11), eines codierten Messsignals basierend auf dem detektierten modulierten niederfrequenten elektromagnetischen Trägersignal; Umwandeln, durch einen Demodulator (414; 514; 614), des codierten Messsignals in ein Datensignal; Ausgeben, durch den Demodulator (414; 514; 614), des Datensignals an die Mikrocontrollereinheit (12); Empfangen, durch den Empfänger (10), eines Antennensignals, das von einem zweiten, von einer externen Antennenspule empfangenen Kommunikationssignal erzeugt wird; und gezieltes Ausgeben, durch einen Multiplexer (524; 624), eines ersten Signals oder eines zweiten Signals an die Mikrocontrollereinheit (12), wobei das erste Signal von dem Magnetsensor (11) abgeleitet wird und das zweite Signal von dem Antennensignal abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner Folgendes umfasst: Detektieren, durch den Magnetsensor (11), von statischen Magnetfeldern und Senden, durch den Magnetsensor (11), von magnetostatischen Feldinformationen zur Mikrocontrollereinheit (12).
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner Folgendes umfasst: gezieltes Umgehen, durch eine Umgehungsschaltung (625), des Demodulators (614), sodass die Mikrocontrollereinheit (12) die magnetostatischen Feldinformationen vom Magnetsensor (11) empfängt, anstelle eines Signals vom Demodulator (614), wenn die Umgehungsschaltung (625) aktiviert ist.