DE10345536B4

DE10345536B4 - Anordnung und Verfahren zum Einstellen einer Sendeleistung

Info

Publication number: DE10345536B4
Application number: DE10345536A
Authority: DE
Inventors: Mark Elliott; Matthias Münch; Wolfgang Reiml; Dieter Dr. Sass
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: US7233242B2; DE10345536A1; US20050068157A1

Abstract

Verfahren zum Einstellen der Sendeleistung einer Sendeantenne (3), insbesondere zum Übertragen von elektrischer Energie mittels elektromagnetischer Wellen zu einer Transpondereinrichtung (30), wobei:
a) eine für die Sendeleistung charakteristische elektrische Kenngröße mit einem Vergleichswert verglichen wird,
b) die Länge des Zeitintervalls gemessen wird, in dem die Kenngröße den Vergleichswert zumindest erreicht oder überschreitet
c) abhängig von der Länge des Zeitintervalls die Sendeleistung eingestellt wird,
d) wobei der Vergleichswert so gewählt wird, dass er einem unterhalb eines Sollwertes oder Maximalwertes der Sendeleistung liegenden Wert entspricht,
e) wobei die Länge des Zeitintervalls bei einer eingestellten Sendeleistung gemessen wird,
f) wobei dann, falls die Länge des Zeitintervalls einen vordefinierten Wert überschreitet, die Sendeleistung verringert wird, und
g) wobei dann, falls die Länge des Zeitintervalls Null ist, die Sendeleistung erhöht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Einstellen einer Sendeleistung einer Sendeantenne. Die Erfindung betrifft insbesondere den Einsatz der Sendeantenne in der Automobiltechnik zum Übertragen von elektrischer Energie mittels elektromagnetischer Wellen von einer Basisstation zu einer Transpondereinrichtung.

Aus der DE 44 30 360 C1 ist ein Diebstahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei ein stationärer Sender in einem Schloss einen Schwingkreis aufweist, der mit einem Schwingkreis eines tragbaren Transponders in einem Schlüssel induktiv gekoppelt ist. Im Sender wird eine Schwingung durch eine Erregergröße erzwungen, deren Energie zu dem Transponder übertragen wird, der seinerseits codierte Daten auf den Sender zurück überträgt.

Unterhalb einer bestimmten Leistungsgrenze ist die zur Transpondereinrichtung übertragene Energie zu gering für eine Übertragung von Codeinformationen durch die Transpondereinrichtung. Um einen sicheren Austausch von Energie und Daten zwischen der Basisstation und der Transpondereinrichtung zu gewährleisten, muss daher die Sendeleistung der Basisstation auf einen bestimmten Mindestwert eingestellt werden.

DE 196 02 316 C1 offenbart eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten oder Energie, die insbesondere für ein Diebstahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann, bei dem codierte Informationen von einem Schlüssel zu einem Schloss und in umgekehrter Richtung gesendet werden. In der Schrift wird vorgeschlagen, einen stationären Transceiver mit einem ersten Schwingkreis zu verwenden, der durch eine Erregergröße mit einer Erregerfrequenz zu einer Schwingung angeregt wird. Bei der Herstellung des Transceiver können infolge von Bauelementetoleranzen Abweichungen von Sollwerten bei Bauelementen des Schwingkreises auftreten. Nach der Herstellung des Transceivers muss daher zunächst festgestellt werden, ob dessen Resonanzfrequenz um mehr als einen bestimmten vorgegebenen Betrag von der Erregerfrequenz abweicht. Hierzu wird die Amplitude des Stroms durch die Antenne oder der Spannung an einem Kondensator des Schwingkreises gemessen. Falls der Strom oder die Spannung von einem Sollwert abweicht, so wird ein Korrekturwert erzeugt. Gemäß einem in der DE 196 02 316 C1 beschriebenen Ausführungsbeispiel muss nach der Herstellung, des Transceivers zunächst festgestellt werden, ob eine Resonanzfrequenz um mehr als einen bestimmten vorgegebenen Betrag von der Erregerfrequenz abweicht. Der Antennenschwingkreis lässt sich auf zwei verschiedene Weisen unabhängig von dem Korrekturwert verändern, damit eine möglichst effektive Energie und Datenübertragung stattfindet. Zum einen kann die Resonanzfrequenz des Antennenschwingkreises der Erregerfrequenz angenähert werden und zum anderen kann der Strom durch die Antenne, d. h. der Erregerstrom, vergrößert werden. Zum Messen von Strom und Spannung kann eine Messvorrichtung mit einem Mikroprozessor verwendet werden, der den Strom über einen A/D-Wandler erfasst und das Hinzuschalten einer Kapazität und/oder einer Induktivität oder das Steuern des Erregerstroms übernimmt.

Bei einer bekannten Schaltungsanordung zum Erkennen einer Frequenz ( DE 30 40 380 C2 ) erfolgt das Erkennen der Frequenz auf dem Wege eines Vergleichs der Signalstärke eines Signals mit einer bestimmten Frequenz am Ausgang eines Filters mit Referenzwerten.

Weiter ist ein Verfahren zum Einstellen einer Sendeleistung am Ausgang eines Sendeverstärkers bekannt ( US 4,563,775 ). Dort erfolgt das Einstellen auf Grundlage eines Vergleichs einer registrierten Antennenspannung am Ausgang eines Detektors mit einer Referenzspannung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, die es ermöglichen, die Sendeleistung der Sendeantenne insbesondere während des Betriebes möglichst einfach und schnell einzustellen. Das Verfahren und die Anordnung sollen insbesondere zum Übertragen von elektrischer Energie mittels elektromagnetischer Wellen zu einer Transpondereinrichtung geeignet sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Anordnung nach Anspruch 9.

Es wird vorgeschlagen, eine für die Sendeleistung charakteristische elektrische Kenngröße mit einem Vergleichswert zu vergleichen, eine Länge eines Zeitintervalls zu messen, in dem die Kenngröße den Vergleichswert zumindest erreicht oder überschreitet und abhängig von der Länge des Zeitintervalls die Sendeleistung einzustellen.

Bei der charakteristischen elektrischen Kenngröße handelt es sich z. B. um eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom und insbesondere wird ein der elektrischen Spannung oder dem elektrischen Strom entsprechender numerischer Wert verwendet, der z. B. als digitaler Wert von einem Mikroprozessor verarbeitet werden kann. Die charakteristische elektrische Kenngröße kann einen beliebigen zeitlichen Verlauf aufweisen.

Wie oben bereits beschrieben wird die charakteristische Kenngröße mit einem Vergleichswert verglichen. Bei dem Vergleichswert kann es sich um eine elektrische Referenzspannung oder um einen Referenzstrom handeln.

Der Vergleichswert kann z. B. vor oder zu Beginn eines Betriebes der Sendeantenne festgelegt werden. Alternativ oder zusätzlich kann während des Betriebes der Sendeantenne jeweils für verschiedene Vergleichswerte die Länge des Zeitintervalls gemessen werden und auf diese Weise ein Maß für die Sendeleistung ermittelt werden. Dieser Alternative liegt das Problem zugrunde, dass die Sendeleistung in manchen Fällen mit Hilfe des Vergleichswertes nur in der gewünschten Weise eingestellt werden kann, wenn die charakteristische elektrische Kenngröße den Vergleichswert zumindest überschreitet. Beispielsweise kann zu Beginn des Sendebetriebes die Sendeleistung so niedrig sein, dass die charakteristische elektrische Kenngröße zu keinem Zeitpunkt den Vergleichswert überschreitet. Dann kann z. B. ein zweiter, niedrigerer Vergleichswert so gewählt werden, dass die charakteristische elektrische Kenngröße den zweiten Vergleichswert zeitweise überschreitet, wodurch, wie oben beschrieben, die Länge des Zeitintervalls gemessen werden kann. Alternativ kann die Sen deleistung so lange bzw. so oft erhöht werden, bis die charakteristische Kenngröße den Vergleichswert überschreitet.

Das Verfahren wird insbesondere für die Einstellung der Sendeleistung während des Betriebes einer Sendeantenne eingesetzt. Es können äußere Störgrößen (z. B. thermische Schwankungen und Verstimmungen der Induktivität durch Annäherung metallischer oder magnetischer Gegenstände) auftreten, deren Einfluss dann kompensiert bzw. eliminiert werden kann, insbesondere durch die später beschriebene Regelung mit einem nahe an einem Sollwert oder Maximalwert liegenden Vergleichswert. Weitere Einflussfaktoren, die eine Einstellung individuell für eine bestimmte Sendeantenne erfordern, sind z. B. Fertigungstoleranzen.

Als charakteristische Kenngröße für das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere eine nicht-konstante, periodische elektrische Kenngröße, wie z. B. eine an der Sendeantenne oder einem Teil der Sendeantenne abgreifbare elektrische Spannung. Ein entsprechender periodischer Verlauf kann insbesondere bei der folgenden Beschreibung von Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auftreten oder Voraussetzung sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird – wie oben beschrieben – eine Länge eines Zeitintervalls gemessen, in dem die Kenngröße den Vergleichswert zumindest erreicht oder überschreitet oder in dem die Kenngröße den Vergleichswert überschreitet. Der Begriff "überschreiten" umfasst auch den Fall, dass die Kenngröße zunächst größer ist als der Vergleichswert, mit fortschreitender Zeit kleiner wird und ihn (den Vergleichswert oder Grenzwert) dabei nach unten überschreitet. Ferner umfasst "überschreiten" nicht allein den Vorgang des Erreichens des Vergleichswertes und des Wechselns der Seite (vorher größer als der Vergleichswert und nachher kleiner als der Grenzwert oder umgekehrt), sondern umfasst auch den Zustand, in dem der Vergleichswert überschritten ist. Anders ausgedrückt gibt es drei mögliche Fälle: Der Vergleichswert ist gleich dem momentanen Wert der Kenngröße, der Vergleichswert ist überschritten oder der Vergleichswert ist nicht überschritten.

Durch die Messung der Länge des Zeitintervalls und die davon abhängige Einstellung der Sendeleistung kann die Sendeantenne bzw. eine damit kombinierte Sendeanordnung oder -einrichtung in besonders einfacher und zuverlässiger Weise betrieben werden. Zeitintervalle können präzise ausgewertet und ihre Länge kann für eine Steuerung oder Regelung der Sendeleistung genutzt werden.

Es wird zunächst der Vergleichswert so gewählt, dass er einer unterhalb eines Sollwertes oder Maximalwertes liegenden Sendeleistung entspricht, wird eine Anfangssendeleistung gewählt, wird die Länge des Zeitintervalls bei der Anfangssendeleistung gemessen und wird unter Verwendung der Länge des Zeitintervalls ermittelt, auf welchen Wert eine Stellgröße und damit die Sendeleistung einzustellen ist, so dass der Sollwert oder Maximalwert der Sendeleistung erreicht wird.

Insbesondere wird die Länge des Zeitintervalls digital durch eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung gemessen und ein entsprechender digitaler Längenwert als Eingangswert einer Einrichtung zum Einstellen der Sendeleistung verwendet.

Die Kenngröße liegt in der Regel noch in analoger Form vor. Eine Wandlung in ein digitales Signal wird vorzugsweise bereits durch eine Vergleichseinrichtung vorgenommenen, die die Kenngröße mit dem Vergleichswert vergleicht. Zum Beispiel weist die Vergleichseinrichtung einen digitalen Komparator auf, der die beiden analogen, zu vergleichenden Signale (den Vergleichswert und die Kenngröße) empfängt und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs einen ersten oder zweiten digitalen Vergleichswert (z. B. "0" oder "1") ausgibt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.

Alternativ kann die analoge Kenngröße z. B. digitalisiert werden und mit einem digitalen Vergleichswert verglichen werden.

Die Länge eines Zeitintervalls, während dessen die periodische Kenngröße innerhalb einer Periode oder innerhalb eines Teils einer Periode den Vergleichswert überschreitet, ist ein Maß für die Sendeleistung. Ein Zusammenhang zwischen der Sendeleistung und der Länge des Zeitintervalls kann z. B. empi risch oder kalkulatorisch bestimmt werden. Mit dieser Information lässt sich nun die gewünschte Sendeleistung (Sollwert bzw. Maximalwert) insbesondere durch Steuerung der von einer Versorgungseinrichtung an die Sendeantenne gelieferten Energie einstellen.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass auf eine aufwändige analoge Verarbeitung der für die Sendeleistung charakteristischen Kenngröße verzichtet werden kann. Insbesondere bei Verwendung eines hochintegrierten anwendungsspezifischen Schaltkreises (ASIC) für den Vergleich der charakteristischen Kenngröße mit dem Vergleichswert, für die Messung der Länge des Zeitintervalls und für die Einstellung der Sendeleistung verringert sich der Herstellungs- und Entwicklungsaufwand der Anordnung gegenüber analoger Technik.

Insbesondere wenn ein bekannter Zusammenhang zwischen der Sendeleistung und der Länge des Zeitintervalls für die Einstellung der Sendeleistung der Sendeantenne genutzt wird, kann ein Sollwert oder Maximalwert der Sendeleistung besonders schnell eingestellt werden. Bei herkömmlicher Regeltechnik muss dagegen die Sendeleistung langsam an den Sollwert oder Maximalwert angenähert werden, um ein Überschwingen der Sendeleistung zu verhindern, wodurch z. B. gegen technische Normen oder Vorschriften für Sendeeinrichtungen verstoßen würde. Dieses Annähern ist aufwändig und kostet Zeit. In der erfindungsgemäßen Ausführung hingegen kann bereits aus einer einzelnen Messung ein Stellsignal für die Erregerleistung generiert werden. Mit diesem einzelnen Stellsignal erreicht die Sendeleistung den gewünschten Sollwert oder Maximalwert zumindest bis auf eine kleine Abweichung in einem einzigen zusätzlichen Stellschritt, d.h. ohne weitere Iteration.

Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Sendeanordnung eignen sich aufgrund der Einfachheit und Zeitersparnis insbesondere für den permanenten Einsatz während eines Sendebetriebes. Insbesondere ist es möglich, das vorgeschla gene Verfahren regelmäßig bei Beginn des Sendebetriebes und/oder wiederholt während des Sendebetriebes durchzuführen.

Der einfach zu realisierende Aufbau und die aus der Schnelligkeit des Verfahrens resultierende Zeitersparnis sind insbesondere in der Automobiltechnik von Vorteil. Ein Anwendungsbeispiel ist die nacheinander erfolgende schnelle Ansteuerung mehrerer Transpondereinrichtungen (zum Beispiel zur Erfassung von Reifendruck und Reifentemperatur) durch eine einzige Basisstation. Die bei diesen Anwendungen verwendeten Sendefrequenzen liegen typischerweise bei 125 kHz. Die gewünschte Sendeleistung der Basisstation muss bei diesen Anwendungen sehr genau und schnell erreicht werden, da die Basisstation auch die Transpondereinrichtungen mit Energie versorgt. Andernfalls wird die jeweilige Transpondereinrichtung nicht ausreichend mit Energie versorgt, und ein Senden eines Antwortsignals der Transpondereinrichtung wird somit unmöglich. Andererseits muss die Sendeleistung in vielen Fällen so eingestellt werden, dass sie zu keinem Zeitpunkt eine vorgegebene maximale Sendeleistung überschreitet, da sonst gegen technische Normen oder Vorschriften für Sendeanlagen verstoßen würde. Auch diese Bedingung wird durch das beschriebene Verfahren erfüllt.

In einer Weiterbildung der Erfindung, welche sich auf den Fall einer periodischen Kenngröße bezieht, wird der Vergleich der elektrischen Kenngröße mit dem Vergleichswert wiederholt durchgeführt, wobei der Vergleich durch den periodischen Verlauf der Kenngröße oder gesteuert durch eine andere periodische Steuergröße zeitweise ermöglicht wird. Insbesondere ist der Vergleich zeitweise nicht möglich.

Dies lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass eine Vergleichseinrichtung mit einem so genannten Enable-Eingang verwendet wird. Der Vergleich erfolgt nur, wenn am Enable-Eingang ein bestimmtes Signal oder ein Signal mit einem bestimmten Signalpegel (z. B. einem über einem Mindestpegel liegenden Signalpegel) anliegt. Dieses Signal am Enable-Eingang kann zum Beispiel das Erregersignal der Sendeeinrichtung selbst sein. In der Automobiltechnik handelt es sich bei diesen Erregersignalen häufig um Spannungssignale mit rechteckförmigem zeitlichen Verlauf. Diese lassen sich sehr einfach verwenden, um den Vergleich nur während bestimmter Abschnitte der Periode durchzuführen (z. B. nur während einer halben Periode). Diese zeitliche Beschränkung des Vergleichs erleichtert die Bestimmung der Sendeleistung aus der gemessenen Länge des Zeitintervalls. Dieses Verfahren ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die charakteristische Kenngröße den Vergleichswert innerhalb einer Periode mehrfach überschreitet, wobei nur eines der entsprechenden Zeitintervalle ausgewertet werden soll oder kann. Durch die Verwendung des Signals am Enable-Eingang wird z. B. nur eines der Zeitintervalle innerhalb einer Periode ausgewertet.

Alternativ zur oben beschriebenen Weiterbildung des Verfahrens, bei der der Vergleich zeitweise ermöglicht wird, kann auch die Messung der Länge des Zeitintervalls, während dessen die Kenngröße innerhalb einer Periode den Vergleichswert zumindest erreicht oder überschreitet oder in dem die Kenngröße den Vergleichswert überschreitet, zeitweise ermöglicht werden. Beispielsweise kann das Verfahren so ausgestaltet sein, dass der Vergleich der Kenngröße mit dem Vergleichswert ohne Unterbrechung erfolgt, wogegen die Messung der Länge des Zeitintervalls nur dann erfolgt, wenn ein bestimmtes Signal (z. B. "1" oder "High") an einer Steuerungseinheit zur Steuerung der Messung der Länge des Zeitintervalls anliegt.

Insbesondere wird die Versorgungseinrichtung der Sendeantenne so eingestellt, dass eine niedrige Anfangssendeleistung zu erwarten ist. Bei dieser niedrigen Anfangssendeleistung wird dann die Länge des Zeitintervalls gemessen. Dann wird aus der Länge des Zeitintervalls ermittelt, wie die Sendeleistung zu erhöhen ist, so dass der Sollwert oder Maximalwert der Sendeleistung erreicht wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Sendeleistung nicht bereits zu Anfang den Sollwert oder Maximalwert überschreitet und dadurch gegebenenfalls sogar die Sendeeinrichtung beschädigt oder gegen technische Normen oder Vorschriften für Sendeanlagen verstoßen wird. Diese Ausgestaltung des Verfahrens kann insbesondere jedes Mal bei Beginn eines Sendebetriebes durchgeführt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Vergleichswert so gewählt wird, dass er der Hälfte des Sollwertes oder des Maximalwertes der Sendeleistung oder einem um nicht mehr als 10% von der Hälfte des Sollwertes oder des Maximalwertes der Sendeleistung abweichenden Wert entspricht. In diesem Fall kann, wenn die Kenngröße den Vergleichswert anfänglich nicht überschreitet (d.h. wenn das Zeitintervall die Länge Null hat), die Sendeleistung gefahrlos verdoppelt werden, ohne dass eine maximale Sendeleistung überschritten wird.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Vergleichswert so gewählt, dass er einem unterhalb des Sollwertes oder Maximalwertes der Sendeleistung liegenden Wert entspricht. Die Länge des Zeitintervalls wird bei einer eingestellten Sendeleistung gemessen. Dann wird, falls die Länge des Zeitintervalls einen vordefinierten Wert überschreitet, die Sendeleistung erniedrigt, und falls die Länge des Zeitintervalls null ist, die Sendeleistung erhöht.

Wenn zunächst die Sendeleistung mittels eines ersten, niedrigen Vergleichswertes auf einen Sollwert oder Maximalwert eingestellt wird und dann mittels eines zweiten, dem Sollwert oder Maximalwert der Sendeleistung entsprechenden oder den Sollwert oder Maximalwert der Sendeleistung nur leicht unterschreitenden Wertes nach dem im vorhergehenden Absatz beschriebenen Verfahren geregelt wird, sind der Vorgang des anfänglichen Einstellens der Sendeleistung und der Vorgang des Regelns der Sendeleistung im Dauerbetrieb getrennt. Dies hat den Vorteil, dass beide Vorgänge regelungstechnisch getrennt optimiert werden können. An Stelle von zwei Vergleichswerten können auch mehrere Vergleichswerte verwendet werden, welche weiteren Sendeleistungen entsprechen. Das Verfahren zur Einstellung der Sendeleistung kann jeweils entsprechend angewendet werden. Dadurch lässt sich beispielsweise die Sendeleistung schnell zwischen verschiedenen Werten hin- und herschalten. Auch eine Vorgabe bestimmter Grenzen der Sendeleistung ist möglich, zum Beispiel zum beidseitigen Begrenzen der Sendeleistung in einem Bereich zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert.

Wenn in verschiedenen Phasen des Betriebes der Sendeanordnung verschiedene Vergleichswerte verwendet werden (z. B., wie oben beschrieben, in der Anfangsphase des Betriebes ein erster Vergleichswert und im Dauerbetrieb ein zweiter Vergleichswert), so ist die Verwendung einer programmierbaren elektronischen Steuerung von Vorteil, wobei die programmierbare elektronische Steuerung mittels eines Wahlschalters aus einer Mehrzahl von Vergleichswerten den zum jeweiligen Zeitpunkt benötigten Vergleichswert auswählt. So lassen sich auch komplizierte Regelungsverfahren automatisch realisieren. Das Umschalten zwischen den Vergleichswerten erfolgt z. B. zu fest vorgegebenen Zeitpunkten und/oder wird abhängig vom Betriebszustand durch die elektronische Steuerung gesteuert. Dadurch lässt sich zum Beispiel die Tatsache berücksichtigen, dass sich eine stabile stationäre Sendeleistung in der Regel erst nach etwa 10 Schwingungsperioden einstellt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird zunächst die gemessene Länge des Zeitintervalls mit in einer Tabelle hinterlegten Werten verglichen. Die Tabellenwerte sind z. B. in digitaler Form in einem digitalen Datenspeicher abgelegt. Den Längenwerten sind jeweils Einstellungsparameter zugeordnet, mit denen sich die Sendeanordnung auf eine bestimmte Sendeleistung einstellen lässt. Wenn das gemessene Zeitintervall in seiner Länge mit einem der in der Tabelle hinterlegten Werte übereinstimmt, so wird der diesem Wert zugeordnete Einstellungsparameter an die Sendeanordnung weitergegeben, wodurch die Sendeleistung entsprechend eingestellt wird. Anstelle einzelner in der Tabelle hinterlegter Werte lassen sich auch Intervalle und Wertebereiche in der Tabelle hinterlegen, so dass, wenn das gemessene Zeitintervall in seiner Länge mit einem Wert eines in der Tabelle hinterlegten Wertebereichs oder einem Wert innerhalb eines in der Tabelle hinterlegten Intervalls übereinstimmt, der diesem Wertebereich oder Intervall zugeordnete Einstellungsparameter an die Sendeanordnung weitergegeben wird. Bei den Einstellungsparametern kann es sich insbesondere um digitale Werte handeln. Dies ermöglicht die Verwendung einer digitalen Stelleinrichtung als Versorgungseinrichtung für die Sendeanordnung, an welche der entsprechende digitale Wert als Eingangsgröße übergeben wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden technische Defekte oder Fehlfunktionen der Sendeanordnung oder weiterer elektrischer Komponenten erkannt. Ähnlich zum oben beschriebenen Verfahren erfolgt dies z. B. dadurch, dass die gemessene Länge des Zeitintervalls mit in einer Tabelle hinterlegten Werten verglichen wird. Wenn die Länge des Zeitintervalls z. B. bestimmte Werte annimmt oder einen vordefinierten Grenzwert über- oder unterschreitet, wird ein Fehler diagnostiziert. So kann z. B., wenn als charakteristische Kenngröße der Antennenstrom verwendet wird, auf eine defekte elektrische Verbindung an der Antenne geschlossen wer den, wenn der Antennenstrom trotz maximaler Energieversorgung der Sendeeinrichtung einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet. Wenn der Antennenstrom auch bei minimaler Energieversorgung einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet, kann z. B. auf einen Kurzschluss in der Sendeeinrichtung geschlossen werden. Nach Erkennen eines Defektes kann dann beispielsweise ein bestimmtes Fehlersignal generiert werden, wobei es sich zum Beispiel um ein elektrisches Fehlersignal handeln kann, um ein optisches Fehlersignal (Aufleuchten einer Leuchtdiode) oder um ein akustisches Fehlersignal. In der Automobiltechnik kann das Fehlersignal an einen zentralen Steuerungscomputer weitergeleitet werden, welcher dem Fahrer den Defekt oder die Fehlfunktion z. B. mittels einer Warnleuchte im Cockpit mitteilt. Gerade im Bereich sicherheitsrelevanter Sensoren (zum Beispiel Reifendrucksensoren) ist dies von entscheidender Bedeutung.

Weiterhin wird eine Sendeanordnung vorgeschlagen, mit der sich insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren ausführen lässt. Die Sendeanordnung weist eine Sendeantenne und eine mit einer Versorgungseinrichtung zur Versorgung der Sendeantenne mit Energie zusammenwirkende Stelleinrichtung auf, so dass eine Sendeleistung der Sendeantenne veränderbar ist. Weiterhin weist die Sendeanordnung eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen einer für die Sendeleistung charakteristischen elektrischen Kenngröße mit einem Vergleichswert auf, sowie eine Messeinrichtung, die ausgestaltet ist, eine Länge eines Zeitintervalls zu messen, in dem die Kenngröße den Vergleichswert zumindest erreicht oder überschreitet, wobei die Messeinrichtung mit der Vergleichseinrichtung verbunden ist. Weiterhin weist die Sendeanordnung eine Auswertungseinrichtung auf, die ausgestaltet ist, abhängig von der Länge des Zeitintervalls die Sendeleistung einzustellen, wobei die Auswertungseinrichtung ausgangsseitig mit der Stelleinrichtung verbunden ist.

Es kann eine Senderendstufe vorgesehen sein, die z. B. einen Oszillator zur Erzeugung eines Frequenzsignals und einen Verstärker aufweist. Mit dem verstärkten Frequenzsignal (z. B. ein Rechtecksignal) wird die Sendeantenne betrieben. Die Senderendstufe wird vorzugsweise über eine regelbare Spannungsversorgung versorgt.

Wie aus der Praxis bekannt, setzt sich die Sendeantenne z. B. aus einer Anordnung von parallel und/oder in Serie geschalteten ohmschen Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten zusammen.

Insbesondere wird bei der vorgeschlagenen Anordnung in der Auswertungseinrichtung ein Stellsignal für die Sendeanordnung erzeugt. Dies kann zum Beispiel nach dem oben beschriebenen Verfahren erfolgen, wobei die Länge des gemessenen Zeitintervalls mit in einem elektronischen Speicher hinterlegten Werten verglichen wird und ein der Länge zugeordneter hinterlegter Wert als Einstellungsparameter zu der Versorgungseinrichtung übertragen wird. Einen derartigen elektronischen Speicher bezeichnet man auch als Umwandlungstabelle (englisch: Lookup-Table). Die Steuerung des Verfahrensablaufs kann durch eine elektronische Steuerungseinheit, z. B. einen Mikroprozessor oder Controller, erfolgen.

Bei der Vergleichseinrichtung kann es sich um einen Komparator, vorzugsweise um einen digitalen Komparator handeln. Da digitale Technik sich in vielen Fällen leichter und kostengünstiger realisieren lässt als analoge Technik, bietet dies erhebliche Vorteile.

Weiterhin wird eine Variante der Sendeanordnung vorgeschlagen, wobei die Vergleichseinrichtung einen "Enable-Eingang" hat, der ausgestaltet ist, einen zeitlichen Verlauf des Vergleichs der Eingangsgrößen zu steuern und wobei der Enable-Eingang mit der Sendeantenne und/oder mit einer Senderendstufe verbunden ist.

Durch ein entsprechendes Signal an dem Enable-Eingang lässt sich der Vergleich starten und beenden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Vergleich nur durchgeführt wird, wenn am Enable-Eingang eine bestimmte Mindestspannung anliegt. Liegt diese Spannung nicht an, so wird der Vergleich nicht durchgeführt. Durch diese Anordnung lassen sich zum Beispiel bestimmte Bereiche einer Periode für den Vergleich "ausblenden". Das Signal lässt sich insbesondere dadurch generieren, dass an einer Stelle der Sendeanordnung eine Spannung abgegriffen wird. Vorzugsweise wird ein rechteckförmiges Frequenzsignal einer Senderendstufe an den Enable-Eingang gelegt. So kann die Anordnung z. B. derart betrieben werden, dass der Vergleich nur durchgeführt wird, wenn das Frequenzsignal den Wert "High" annimmt. Anstelle des Ausgangssignals der Senderendstufe kann auch ein Ansteuersignal der Senderendstufe, beispielsweise ein Rechtecksignal eines Frequenzgenerators, an den Enable-Eingang gelegt werden. In der folgenden Beschreibung wird lediglich die Bezeichnung "Signal der Senderendstufe" für beide Möglichkeiten der Ansteuerung des Enable-Eingangs verwendet.

Die Messeinrichtung kann einen Zähler aufweisen, vorzugsweise einen digitalen Zähler, der die Länge des Zeitintervalls misst. Dieser Zähler ist in diesem Fall z. B. mit einem Ausgang der Vergleichseinrichtung verbunden.

Da in der Sensortechnik eine Miniaturisierung der Elektronik von entscheidender Bedeutung ist, ist es vorteilhaft, die oben beschriebene Anordnung ganz oder teilweise in einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) zu integrieren bzw. als ASIC auszuführen. Insbesondere sind die Versorgungseinrichtung, die Vergleichseinrichtung, die Messeinrichtung, die Auswertungseinrichtung und optional die Senderendstufe in einen ASIC integriert. Die Integration der Elektronik führt nicht nur zu einer Miniaturisierung der An ordnung, sondern kann auch die Kosten der Herstellung der Anordnung in einer Serienfertigung erheblich reduzieren.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sie ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren be zeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Sendeanordnung gemäß der besten Ausführungsform der Erfindung mit einer einstellbaren Versorgungseinrichtung, einer Senderendstufe, einer Sendeantenne, einer Vergleicheinrichtung, einer Steuerungseinheit, einer Messeinrichtung und einer Auswertungseinrichtung;
2 einen zeitlichen Verlauf der an der Senderantenne gemäß 1 anliegenden Antennenspannung V_ANT;
3 einen Verlauf des durch die Sendeantenne gemäß 1 fließenden Antennenstroms I_ANT;
4 die an dem Anschluss zwischen dem Widerstand und der Induktivität der Senderantenne gemäß 1 gegen Erdpotenzial abfallende Spannung V_R;
5 einen Verlauf der an der Vergleichseinrichtung gemäß 1 anliegenden Spannung V_K1 unter Berücksichtigung der an einem Enable-Eingang der Vergleichseinrichtung anliegenden Antennenspannung V_ANT der Senderendstufe;
6 einen Verlauf des Ausgangssignals V_{K1_OUT} an der Vergleichseinrichtung gemäß 1 bei Anliegen einer ersten Vergleichsspannung V_REF1;
7 einen Verlauf des Ausgangssignals V_{K1_OUT} einer Vergleichseinrichtung gemäß 1 bei Anliegen einer zweiten Vergleichsspannung V_REF2;
8 eine Basisstation und eine Transpondereinrichtung.
1 zeigt eine Senderendstufe 1, eine Versorgungseinrichtung 2, eine Sendeantenne 3, ein Steuerungsmodul 4 und eine Vergleichseinrichtung 6.
Die Senderendstufe 1 weist einen Oszillator 101 auf, der mit einem Signaleingang eines Verstärkers 102 verbunden ist. Ein Ausgang des Verstärkers 102 ist mit der Sendeantenne 3 ver bunden, die durch eine Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes 301, einer Induktivität 302 und einer Kapazität 303 gebildet ist. Der ohmsche Widerstand 301 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 102 verbunden. Die Kapazität 303 ist mit Erdpotenzial verbunden. Über einen zwischen dem ohmschen Widerstand 301 und der Induktivität 302 angeordneten Anschluss ist ein erster Eingang der Vergleichseinrichtung 6 mit der Sendeantenne 3 verbunden. Weiterhin ist der Ausgang des Verstärkers 102 mit einem Enable-Eingang 7 der Vergleichseinrichtung 6 verbunden.
Ein zweiter Eingang der Vergleichseinrichtung 6 ist mit einem Anschluss verbunden, wobei das elektrische Potenzial dieses Anschlusses mittels eines Schalters 11 zwischen den Vergleichsspannungen V_REF1 und V_REF2 hin- und hergeschaltet werden kann. Eine Stelleinrichtung des Schalters 11 ist mit einem Ausgang einer Steuerungseinheit 8 des Steuerungsmoduls 4 verbunden.
Ein Ausgang der Vergleichseinrichtung 6 ist mit einem Eingang einer Messeinrichtung 9 des Steuerungsmoduls 4 verbunden. Ein Steuerungseingang der Messeinrichtung 9 ist mit einem Ausgang der Steuerungseinheit 8 verbunden. Ein Ausgang der Messeinrichtung 9 ist mit einem Eingang einer Auswertungseinrichtung 10 des Steuerungsmoduls 4 verbunden. Weiterhin ist ein Eingang der Auswertungseinrichtung 10 mit einem Ausgang der Steuerungseinheit 8 verbunden. Ein Ausgang der Auswertungseinrichtung 10 ist mit einem Eingang der Versorgungseinrichtung 2 verbunden. Die Versorgungseinrichtung 2 weist eine Stelleinrichtung 201 und eine mit der Stelleinrichtung 201 verbundene einstellbare Spannungsquelle 206 auf. Ein Ausgang der Versorgungseinrichtung 2 ist mit einem Eingang der Senderendstufe 1 verbunden.
Bei der Versorgungseinrichtung 2 handelt es sich vorzugsweise in diesem Ausführungsbeispiel um einen digitalen Spannungsregler, wobei der digitale Spannungsregler so ausgestaltet ist, dass durch ein digitales Eingangssignal an einem Eingang der Versorgungseinrichtung 2 die Sendeleistung der Sendeanordnung eingestellt werden kann. Die Versorgungseinrichtung 2 ist ausgangsseitig mit der Senderendstufe 1 verbunden, wobei eine Veränderung einer an einem Ausgang der Versorgungseinrichtung anliegenden Versorgungsspannung V_SUPPLY eine Veränderung der Amplitude des Ausgangssignals der Senderendstufe 1 bewirkt. Es ist dabei von Vorteil, wenn die Ausgangsspannung V_ANT der Senderendstufe eine bekannte Funktion der Versorgungsspannung V_SUPPLY darstellt. Dies erleichtert das Einstellen der Sendeleistung.
Ein Ausgangssignal des Oszillators 101 ist in diesem Ausführungsbeispiel schematisch als Rechtecksignal dargestellt. Auch andere Signalformen sind möglich. In der Automobiltechnik wird z. B. eine Sendefrequenz von 125 kHz verwendet.
Die Sendeantenne 3 ist als Serienschwingkreis mit einer Serienschaltung eines ohmschen Widerstandes 301, einer Induktivität 302 und einer Kapazität 303 ausgestaltet. Anstelle jeweils eines der genannten Bauelemente sind auch Kombinationen mehrerer ohmscher Widerstände, Induktivitäten und Kapazitäten denkbar.
Eine Vergleichseinrichtung 6, hier ein digitaler Komparator, weist einen Spannungssignaleingang zum Zuführen eines Spannungssignals auf, der mit dem zwischen dem ohmschen Widerstand 301 und der Induktivität 302 angeordneten Anschluss der Senderantenne 3 verbunden ist, so dass an dem Spannungssignaleingang die gegenüber Erdpotenzial abfallende Spannung V_R anlegbar ist.
Alternativ kann das Eingangsspannungssignal an einem (nicht dargestellten) zum ohmschen Widerstand 301 parallel geschalteten Messwiderstand oder einem Spannungsteiler (siehe z. B. Ausführungsform gemäß 8) abgegriffen werden. Dies ist insbesondere bei hohen Sendeleistungen von Vorteil, bei denen die über den ohmschen Widerstand der Sendeantenne abfallenden Spannungen die zulässige Eingangsspannung des Komparators überschreiten würden. Außerdem lässt sich mit Hilfe des Spannungsteilers die Vergleichseinrichtung 6 auf einfache und kostensparende Weise an verschiedene Sendeeinrichtungen adaptieren. Dies ist in der Automobiltechnik, wo beispielsweise für verschiedene Fahrzeugmodelle verschiedene Sendeeinrichtungen verwendet werden sollen, von Vorteil.
Der Komparator ist mit einem Enable-Eingang 7 ausgestattet. Da die Senderendstufe 1 mit dem Enable-Eingang verbunden ist, kann über das Spannungssignal der Senderendstufe V_ANT der Vergleich der Spannung V_R mit der Vergleichsspannung V_REF1 oder V_REF2 gesteuert werden.
Anstatt die Antennenspannung V_ANT direkt zwischen den Enable-Eingang und Massepotenzial zu legen, kann diese auch zunächst modifiziert werden. Diese Modifikation kann beispielsweise in Form einer Anpassung des Spannungspegels an den Spannungspegel des Enable-Eingangs oder in Form einer Invertierung erfolgen.
Als Vergleichswerte sind in dieser Ausführung zwei verschiedene Referenzspannungen V_REF1 und V_REF2 vorgesehen. Die Auswahl des jeweils benötigten Vergleichswertes erfolgt über einen Wahlschalter 11, welcher von einer Steuerungseinheit 8 angesteuert wird. Diese Steuerungseinheit ermöglicht, dass in verschiedenen Betriebsphasen der Sendeanordnung verschiedene Vergleichsspannungen verwendet werden, wodurch auch komplexere Regelverfahren durchgeführt werden können. Bei einer alternativen Ausgestaltung können auch mehr als zwei Vergleichsspannungen wahlweise an den entsprechenden Eingang der Vergleichseinrichtung 6 gelegt werden.
Der Ausgang des digitalen Komparators ist mit einer Messeinrichtung 9 verbunden, bei der es sich in diesem Ausführungs beispiel um einen digitalen Zähler handelt. Dieser Zähler misst (z. B. durch Zählen der Arbeits- bzw. Taktzyklen einer Uhr), wie lange das Ausgangssignal des Komparators V_{K1_OUT} während einer Periode einen von Null verschiedenen Wert annimmt. Die Länge dieses Zeitintervalls wird von der Messeinrichtung 9 an eine Auswertungseinrichtung 10 weitergeleitet, welche, wie auch der Zähler selbst, von der Steuerungseinheit 8 angesteuert wird. In der Auswertungseinrichtung 10 wird aus der Länge des Zeitintervalls ein entsprechendes Stellsignal für die Stelleinrichtung 201 der Versorgungseinrichtung 2 generiert und an diese weitergeleitet. Bei diesem Stellsignal handelt es sich vorzugsweise um einen digitalen Zahlenwert. Die Erzeugung des Stellsignals kann beispielsweise durch Vergleich des Zeitintervalls mit in einer Umwandlungstabelle (Lookup-Table) hinterlegten Werten und Parametern erfolgen.
In 2 bis 7 ist der zeitliche Verlauf der wichtigsten Kenngrößen, die im Ausführungsbeispiel nach 1 auftreten, für einen beispielhaften Betrieb der Sendeanordnung dargestellt. Das von der Senderendstufe 1 erzeugte Spannungssignal V_ANT ist in 2 abgebildet. Dabei handelt es sich hier um ein Rechtecksignal. Der Strom durch die Sendeantenne 3 ist in 3 dargestellt, der Verlauf der an einem Anschluss zwischen dem Widerstand 301 und der Induktivität 302 der Senderantenne gemäß 1 gegen Erdpotenzial abfallenden Spannung V_R in 4.
Am Enable-Eingang 7 liegt das Antennensignal V_ANT an, welches den zeitlichen Verlauf des Vergleichs der Spannung V_R mit der Vergleichsspannung V_REF1 oder V_REF2 steuert. Dies erfolgt hier dadurch, dass der Vergleich nur durchgeführt wird, wenn am Enable-Eingang ein Signal mit niedrigem Signalpegel gemäß 2 anliegt (beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃). Wenn am Enable-Eingang ein hoher Signalpegel anliegt (also beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂), ist der Vergleich unmöglich. In 5 ist das für den Vergleich verwendete Signal V_K1 dargestellt, welches sich aus der Span nung V_R gemäß 4 dadurch ergibt, dass, wenn am Enable-Eingang ein Signal mit hohem Signalpegel anliegt (beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂), dem Signal V_K1 der Wert Null zugewiesenen wird, und, wenn am Enable-Eingang ein Signal mit niedrigem Signalpegel anliegt (beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃), das Signal V_K1 den gleichen Wert wie die Spannung V_R annimmt.
Zur Verdeutlichung der Möglichkeit, die erste oder zweite Vergleichsspannung an die Vergleichseinrichtung anzulegen, sind die Symbole Vergleichsspann V_REF1 und U_REF2eingezeichnet. Nur wenn das Signal V_K1 die jeweilige Vergleichsspannung zumindest erreicht oder überschreitet oder wenn V_K1 den Vergleichswert überschreitet, nimmt das Signal V_{K1_OUT} am Ausgang der Vergleichseinrichtung einen hohen Wert ("High" bzw. "1") an. Dies ist in 6 und 7 für die Vergleichsspannung V_REF2 bzw. V_REF1 dargestellt.
Zwischen den Zeitpunkten t₄ und t₅ in 6 unterschreitet das Signal V_K1 die Vergleichsspannung V_REF2, und das Ausgangssignal V_{K1_OUT} der Vergleichseinrichtung nimmt einen niedrigen Signalpegel an. Zum Zeitpunkt t₅ überschreitet das Signal V_K1 die Vergleichsspannung V_REF2, und das Ausgangssignal V_{K1_OUT} nimmt einen hohen Signalpegel an, solange bis (zum Zeitpunkt t₆) das Signal V_K1 die Vergleichsspannung V_REF2 wieder unterschreitet. Die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten t₅ und t₆ ist mit T_ON bezeichnet. Analog ist in 7 der Verlauf des Ausgangssignals V_{K1_OUT} der Vergleichseinrichtung für den Vergleich des Signals V_K1 mit der Vergleichsspannung V_REF1 dargestellt. Hier nimmt V_{K1_OUT} zwischen den Zeitpunkten t₈ und t₉ einen hohen Signalpegel an, wogegen zwischen den Zeitpunkten t₇ und t₈ ein niedriger Signalpegel angenommen wird. Die Zeitdauer der Überschreitung der Vergleichsspannung V_REF1 ist in diesem Fall kleiner als in 6.
An Hand der 2 bis 7 lässt sich auch die Wirkungsweise des Enable-Eingangs 7 verdeutlichen. Würde als Eingangssignal des Komparators nicht das Spannungssignal V_K1, sondern direkt das Spannungssignal V_R verwendet, so würde in 4 das Spannungssignal V_R bereits zum Zeitpunkt t₁ die Vergleichsspannung V_REF2 überschreiten. Das Ausgangssignal V_{K1_OUT} würde dadurch auf "High" gesetzt, und der digitale Zähler der Messeinrichtung 9 würde gestartet. U. U. würde das Spannungssignal V_R sogar während des Zeitintervalls zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ die Vergleichsspannung V_REF2 unterschreiten und wieder überschreiten. Der Zähler würde also während einer Halbwelle des Antennenstroms I_ANT zweimal eingeschaltet.
Es ist daher von Vorteil, nur während jeder zweiten Halbwelle des Antennenstroms I_ANT den Vergleich durchzuführen. Dies entspricht dem Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ im Beispiel. Der digitale Zähler wird daher zum Zeitpunkt t₅ gestartet und zum Zeitpunkt t₆ gestoppt. Die entsprechende Steuerung des Vergleichs erfolgt, wie oben beschrieben, dadurch, dass an den Enable-Eingang das Spannungssignal V_ANT angelegt wird.
Das vollständige Verfahren zum Einstellen der Sendeleistung wird nun anhand von 6 bis 7 beispielhaft erläutert. Zunächst wird die Versorgungsseinrichtung auf einen minimalen Wert eingestellt. Danach wird der Sendevorgang gestartet und der Antennenstrom schwingt auf seinen Endwert ein. Nach einer Einschwingzeit wird das Spannungssignal V_K1 mit der niedrigeren Vergleichsspannung V_REF2 verglichen und die Länge der Zeitdauer T_ON gemäß 6 bestimmt. Aus dieser gemessenen Länge wird, wie oben beschrieben, durch Vergleich mit in einer Tabelle hinterlegten Vergleichswerten, ein Einstellungsparameter für die Versorgungseinrichtung ermittelt. Dieser Einstellungsparameter, wobei es sich beispielsweise um einen digitalen Wert handeln kann, wird an die Versorgungseinrichtung übermittelt. Die Versorgungseinrichtung stellt entsprechend dem Einstellungsparameter die Sendeleistung ein. Nach einer erneuten Einschwingzeit wird dann das Spannungssignal V_K1 mit der höheren Vergleichsspannung V_REF1 verglichen und die Länge der Zeitdauer T_ON (7) bestimmt. Die Vergleichsspannung V_REF1 ist so gewählt, dass sie einer Sendeleistung entspricht, die geringfügig unter dem angestrebten Sollwert liegt. Überschreitet die Länge der Zeitdauer. T_ON einen vorgegebenen Wert, so wird die Sendeleistung entsprechend erniedrigt. Ist die Länge größer als Null aber nicht größer als der vorgegebene Wert, kann die momentane Sendeleistung beibehalten werden. Ist die Länge Null, wird die Sendleistung vorzugsweise geringfügig erhöht, z. B. um den Betrag erhöht, der der Differenz zwischen dem Sollwert und der der Vergleichsspannung V_REF1 entsprechenden Sendeleistung entspricht.
Optional (beispielsweise wenn die Länge der Zeitdauer den Wert Null annimmt) kann danach wiederum ein Vergleich des Spannungssignals V_K1 mit der niedrigeren Vergleichsspannung V_REF2 erfolgen.
In 8 ist eine Anordnung dargestellt, welche eine Basisstation 20 und eine Transpondereinrichtung 30 aufweist. Die in der 8 dargestellten Elemente und Bauteile der Basisstation sind insbesondere wie anhand von 1 beschrieben ausgeführt und miteinander verbunden. Es bestehen jedoch Unterschiede, auf die im Folgenden explizit eingegangen wird.
Die Versorgungseinrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel als Schaltregler 21 ausgeführt. Eine Induktivität 202, eine Diode 203 und ein Speicherkondensator 204 sind in Reihe geschaltet, wobei die Diode 203 über den Speicherkondensator 204 mit Massepotenzial verbunden ist und über die Induktivität 202 mit einer externen Versorgungsspannungseinrichtung 207. Ein zwischen der Induktivität 202 und der Diode 203 angeordneter Anschluss ist über einen Schalter 205 mit Massepotenzial verbunden. Eine Stelleinrichtung des Schalters 205 ist mit einem Ausgang eines Steuerungsmoduls 18 verbunden. Ein zwischen der Diode 203 und dem Speicherkondensator 204 liegender Anschluss ist mit einem Versorgungseingang der Senderendstufe 1 verbunden.
Beim Betrieb des Schaltreglers 21 wird der Speicherkondensator 204 über die Diode 203 aufgeladen, solange der Schalter 205 geöffnet ist. Durch Öffnen und Schließen des Schalters 205 lässt sich die am Speicherkondensator 204 anliegende Spannung einstellen, die gleichzeitig die Versorgungsspannung der Senderendstufe 1 ist.
Weiterhin ist in dieser Ausführung ein Spannungsteiler 304 mit ohmschen Widerständen 305, 306 parallel zu dem ohmschen Widerstand 301 der Sendeantenne geschaltet. Ein zwischen den Widerständen 305, 306 angeordneter Zwischenabgriff des Spannungsteilers 304 ist mit einem Eingang einer Vergleichseinrichtung 6 verbunden. Die als für die Sendeleistung charakteristische Kenngröße verwendete Spannung V_R wird in diesem Ausführungsbeispiel also an dem Zwischenabgriff abgegriffen. So wird eine Überspannung am Eingang der Vergleichseinrichtung 6 verhindert.
Ein Ausgang der Senderendstufe 1 ist nicht, wie im Ausführungsbeispiel von 1, direkt mit einem Enable-Eingang der Vergleichseinrichtung 6 verbunden, sondern mit dem Steuerungsmodul 18. Das Steuerungsmodul 18 weist eine Steuerungseinrichtung, eine Messeinrichtung und eine Auswertungseinrichtung auf und ist über eine Schnittstelle 12 programmierbar. Das Steuerungsmodul 18 ist so ausgestaltet, dass es nur während bestimmter Zeitabschnitte der Periode, welche durch das Signal der Senderendstufe V_ANT festgelegt sind, die Messung der Länge des Zeitintervalls ermöglicht. Beispielsweise erfolgt die Messung der Länge des Zeitintervalls nur dann, wenn das Signal der Senderendstufe V_ANT gemäß 2 einen niedrigen Signalpegel annimmt, beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃. Hierzu kann ein digitaler Zähler der Messeinrichtung im Steuerungsmodul 18 durch das Signal der Senderendstufe V_ANT ein- und ausgeschaltet werden. Im übrigen ist das Steuerungsmodul 18 wie das Steuerungsmodul 4 gemäß 1 ausgestaltet.
Die weiteren Komponenten und die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels sind mit den Komponenten der in 1 beschriebenen Basisstation gleich oder funktionsgleich. Die gemessene Länge des Zeitintervalls T_ON wird mit in einer Tabelle hinterlegten Werten verglichen, wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 beschrieben. Entsprechend der für diese Werte ebenfalls in der Tabelle hinterlegten Parameter betätigt das Steuerungsmodul 18 den Schalter 205 des Schaltreglers, wodurch der Speicherkondensator 204 entsprechend geladen und die Spannung an der Senderendstufe 1 und damit die Sendeleistung eingestellt wird.
Die Transpondereinrichtung 30 weist eine Parallelschaltung einer Induktivität 31 und eines Kondensators 32 auf. An gegenüberliegenden Seiten der Parallelschaltung liegende Anschlüsse sind mit jeweils einem Wechselspannungseingang eines Gleichrichters 13 verbunden. Zwei Gleichspannungsausgänge des Gleichrichters 13 sind mit jeweils einem Anschluss eines Speicherkondensators 17 verbunden. Weiterhin weist die Transpondereinrichtung eine mit einem Drucksensor 15 verbundene Sensorsteuerung 14 und einen Temperatursensor 16 auf.
Die Transpondereinrichtung 30 wird in dieser Anordnung zur Überwachung von Druck und Temperatur in einem Autoreifen eingesetzt und weist dementsprechend einen Drucksensor 15 und einen Temperatursensor 16 auf. Die Energieversorgung der Transpondereinrichtung erfolgt durch Aufladen des Speicherkondensators 17 über den Gleichrichter 13 bei Empfang von Signalen der Basisstation. Die Basisstation kann mehrere Transponder mit Daten und/oder Energie versorgen.
Insbesondere ist jeweils eine der Transpondereinrichtungen 30 in einem Rad eines Straßenkraftfahrzeuges angeordnet und jeweils eine zugehörige Basisstation 20 in der Nähe des Rades. Während der Fahrt führen die Räder mit den Transpondereinrichtungen Dreh- bzw. Rollbewegungen aus, während die Basis stationen sich mit dem Fahrzeug bewegen und dabei nicht die Drehbewegung ausführen. Die Basisstationen 20 sind z. B. mit einem zentralen Steuerungscomputer des Fahrzeugs verbunden.
Die Basisstation 20 kann zusätzlich eine hier nicht dargestellte Empfangseinrichtung aufweisen, mit der von der Transpondereinrichtung an die Basisstation zurückgesendete Signale empfangen werden. Entsprechend kann die Transponderanordnung 30 in diesem Fall eine andere Sendeeinrichtung aufweisen, die hier ebenfalls nicht dargestellt ist.
Diese Anordnung kann wie folgt betrieben werden: der Steuerungscomputer fragt während eines wiederkehrenden Zyklus Druck- und/oder Temperaturwerte aller Räder ab, um Abweichungen von Sollwerten oder Sollbereichen von Reifendrücken der Räder feststellen zu können. Hierzu steuert er nacheinander die Basisstationen 20 an, die z. B., wie bereits beschrieben, zunächst die Sendeleistung der Sendeantenne auf einen Sollwert und/oder Maximalwert einstellen und danach für eine zur Energieversorgung der zugehörigen Transpondereinrichtung 30 ausreichende Zeit auf dem Sollwert und/oder Maximalwert halten. Durch Empfangen der entsprechenden Sendesignale wird eine Messung von Druck und Temperatur in dem Rad ausgelöst und werden entsprechende Messwerte an die Basisstation 20 zurückgesendet, dort empfangen und an den Steuerungscomputer weitergeleitet.
In 8 ist auch die Integration bestimmter Komponenten der Basisstation 20 in einen ersten ASIC 2001 und bestimmter Komponenten der Transpondereinrichtung 30 in einen zweiten ASIC 3001 beispielhaft dargestellt. In den ASIC 2001 sind die Senderendstufe 1, der Schalter 205, die Vergleichseinrichtung 6, der Schalter 11 und das Steuerungsmodul 18 integriert. Der Antennenschwingkreis (301, 302, 303) und der Spannungsteiler 304 sind in diesem Beispiel nicht Bestandteil des ASIC. Auch die Induktivität 202, die Diode 203 und der Speicherkondensator 204 des Schaltreglers sind nicht integriert.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Anordnung begrenzt, andere Anordnungen und Integrationsformen sind möglich. So kann beispielsweise noch die hier nicht dargestellte Empfangseinrichtung der von der Transpondereinrichtung 30 an die Basisstation 20 zurückgesendeten Signale und eine entsprechende Auswertungselektronik Bestandteil des ASIC 2001 der Basisstation sein.
Der ASIC 3001 der Transpondereinrichtung weist einen Gleichrichter 13, eine Sensor-Steuerung 14 und einen Temperatursensor 15 auf. Wie oben bereits beschrieben, können die Transpondereinrichtung und der ASIC 3001 auch eine hier nicht dargestellte Sendeanordnung zur Übertragung von Signalen zurück zur Basisstation, sowie eine ebenfalls in dieser schematischen Anordnung nicht dargestellte Auswertungselektronik zur Verarbeitung der Sensorsignale aufweisen.

Claims

Verfahren zum Einstellen der Sendeleistung einer Sendeantenne (3), insbesondere zum Übertragen von elektrischer Energie mittels elektromagnetischer Wellen zu einer Transpondereinrichtung (30), wobei: a) eine für die Sendeleistung charakteristische elektrische Kenngröße mit einem Vergleichswert verglichen wird, b) die Länge des Zeitintervalls gemessen wird, in dem die Kenngröße den Vergleichswert zumindest erreicht oder überschreitet c) abhängig von der Länge des Zeitintervalls die Sendeleistung eingestellt wird, d) wobei der Vergleichswert so gewählt wird, dass er einem unterhalb eines Sollwertes oder Maximalwertes der Sendeleistung liegenden Wert entspricht, e) wobei die Länge des Zeitintervalls bei einer eingestellten Sendeleistung gemessen wird, f) wobei dann, falls die Länge des Zeitintervalls einen vordefinierten Wert überschreitet, die Sendeleistung verringert wird, und g) wobei dann, falls die Länge des Zeitintervalls Null ist, die Sendeleistung erhöht wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die für die Sendeleistung charakteristische Kenngröße eine an der Sendeantenne (3) abgegriffene elektrische Spannung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vergleichswert eine elektrische Referenzspannung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei die Kenngröße einen periodischen Verlauf aufweist, – wobei der Vergleich der elektrischen Kenngröße mit dem Vergleichswert wiederholt durchgeführt wird und – wobei der Vergleich der elektrischen Kenngröße mit dem Vergleichswert und/oder die Messung der Länge des Zeitintervalls gesteuert durch den periodischen Verlauf der Kenngröße und/oder einer anderen periodischen Steuergröße zeitweise ermöglicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei einem Sollwert oder Maximalwert der Sendeleistung ein Wert der Kenngröße entspricht, – wobei der Vergleichswert so gewählt wird, dass er einer unterhalb des Sollwertes oder Maximalwertes liegenden Sendeleistung entspricht, – wobei eine Anfangssendeleistung gewählt wird, – wobei die Länge des Zeitintervalls bei der Anfangssendeleistung gemessen wird und – wobei unter Verwendung der Länge des Zeitintervalls ermittelt wird, auf welchen Wert eine Stellgröße und damit die Sendeleistung einzustellen ist, so dass der Sollwert oder Maximalwert der Sendeleistung erreicht wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Vergleichswert so gewählt wird, dass er der Hälfte des Sollwertes oder des Maximalwertes der Sendeleistung oder einem um nicht mehr als 10% von der Hälfte des Sollwertes oder des Maximalwertes der Sendeleistung abweichenden Wert entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei zunächst die gemessene Länge des Zeitintervalls mit in einer Tabelle hinterlegten Werten verglichen wird, – wobei die Tabelle den hinterlegten Werten zugeordnete Einstellungsparameter zur Einstellung der Sendeleistung aufweist und – wobei ein der gemessenen Länge des Zeitintervalls entsprechender Einstellungsparameter aus der Tabelle ermittelt wird und die Sendeleistung eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei auf einen technischen Defekt einer die Sendeantenne umfassenden Sendeeinrichtung und/oder auf einen technischen Defekt weiterer elektrischer Komponenten geschlossen wird, wenn die gemessene Länge des Zeitintervalls bestimmte vordefinierte Werte annimmt oder einen vordefinierten Grenzwert über- oder unterschreitet.
Sendeanordnung, insbesondere zum Übertragen von elektrischer Energie mittels von der Sendeanordnung gesendeten elektromagnetischen Wellen zu einer Transpondereinrichtung, wobei die Sendeanordnung folgendes aufweist: – eine Sendeantenne (3), – eine Stelleinrichtung (201), die mit einer Versorgungseinrichtung (2) zur Versorgung der Sendeantenne (3) mit Energie zusammenwirkt, sodass die Sendeleistung der Sendeantenne veränderbar ist, – eine Vergleichseinrichtung (6) zum Vergleichen einer für die Sendeleistung charakteristischen elektrischen Kenngröße mit einem Vergleichswert, wobei der Vergleichswert so gewählt ist, dass er einem unterhalb eines Sollwertes oder Maximalwertes der Sendeleistung liegenden Wert entspricht, – eine Messeinrichtung (9), die ausgestaltet ist, die Länge des Zeitintervalls zu messen, in dem die Kenngröße den Vergleichswert zumindest erreicht oder überschreitet, wobei die Länge des Zeitintervalls bei einer eingestellten Sendeleistung gemessen wird, wobei die Messeinrichtung (9) mit der Vergleichseinrichtung (6) verbunden ist, – eine Auswertungseinrichtung (10), die ausgestaltet ist, abhängig von der Länge des Zeitintervalls die Sendeleistung einzustellen, wobei dann, falls die Länge des Zeitintervalls einen vordefinierten Wert überschreitet, die Sendeleistung verringert wird, und wobei dann, falls die Länge des Zeitintervalls Null ist, die Sendeleistung erhöht wird, wobei die Auswertungseinrichtung ausgangsseitig mit der Stelleinrichtung (201) verbunden ist.
Sendeanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Sendeanordnung eine Senderendstufe (1) und eine einstellbare Versorgungseinrichtung (2), insbesondere einen digitalen Spannungsregler, aufweist.
Sendeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vergleichseinrichtung (6) einen Komparator, vorzugsweise einen digitalen Komparator, aufweist.
Sendeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vergleichseinrichtung (6) einen Enable-Eingang (7) hat, der ausgestaltet ist, abhängig von einem an ihm anliegenden Signal das Vergleichen der Kenngröße mit dem Vergleichswert zu ermöglichen, wobei der Enable-Eingang (7) mit der Sendeantenne (3) und/oder mit der Senderendstufe (1) verbunden ist.
Sendeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (9) einen Zähler zum Bestimmen der Länge des Zeitintervalls aufweist, wobei der Zähler mit einem Ausgang der Vergleichseinrichtung (6) verbunden ist.
Anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), welcher die Versorgungseinrichtung (2), die Vergleichseinrichtung (6), die Messeinrichtung (9) und die Auswertungseinrichtung (10) nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche aufweist.