(57)【要約】      （修正有）【課題】電気エネルギー消費が低く、例えばマイクロコントローラの形式の外部の制御装置によってセンサ機能を作動することができるセンサ装置を提供する。【解決手段】センサ装置１００であって、発振素子１０と、該発振素子１０にトリガ信号Ｓ１を供給可能であり、トリガ信号および作動素子２０によって、センサ装置１００の少なくとも１つのセンサ素子３０、３１、３２の作動を開始したり、終了したりすることが可能であり、作動後に少なくとも１つのセンサ素子３０、３１、３２の少なくとも１つのセンサデータがレジスタ４０に保存可能であり、該レジスタ４０に接続されたインターフェイス装置６０とを備え、該インターフェイス装置によって、センサデータが、センサ装置１００の外部に配置された制御装置２００に伝送可能であるセンサ装置１００。【選択図】図１
2019023854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ装置（１００）であって、
発振素子（１０）と、
該発振素子（１０）にトリガ信号（Ｓ１）が供給可能であり、
トリガ信号および作動素子（２０）によって、前記センサ装置（１００）の少なくとも１つのセンサ素子（３０，３１，３２）の作動が開始可能であり、
少なくとも１つの前記センサ素子（３０，３１，３２）の作動後に少なくとも１つのセンサ素子（３０，３１，３２）の少なくとも１つのセンサデータがレジスタ（４０）に保存可能であり、
該レジスタ（４０）に接続された、
インターフェイス装置（６０）とを備え、
該インターフェイス装置によって、センサデータが、前記センサ装置（１００）の外部に配置された制御装置（２００）に伝送可能である、
センサ装置（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ装置（１００）において、
前記制御装置（２００）によって前記センサ装置（１００）にトリガ信号が供給可能である、
センサ装置（１００）。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ装置（１００）において、
トリガ信号が内部から前記センサ装置（１００）に供給可能である、
センサ装置（１００）。
【請求項４】
請求項〜３のいずれか一項に記載のセンサ装置（１００）において、
前記レジスタ（４０）がＦＩＦＯとして構成されている、
センサ装置（１００）。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ装置（１００）において、
前記レジスタ（４０）がＦＩＦＯを備える、
センサ装置（１００）。
【請求項６】
センサ装置（１００）を製造する方法であって、
発振素子（１０）にトリガ信号が供給可能であるように発振素子（１０）を準備するステップであって、トリガ信号および作動素子（２０）によってセンサ装置（１００）の少なくとも１つのセンサ素子（３０，３１，３２）の作動を開始可能にする、発振素子（１０）を準備するステップと、
少なくとも１つの前記センサ素子（３０，３１，３２）の作動後に少なくとも１つのセンサ素子（３０，３１，３２）の少なくとも１つのセンサデータを保存可能であるレジスタ（４０）を準備するステップと、
該レジスタ（４０）に接続されたインターフェイス装置（６０）であって、該インターフェイス装置によって、前記センサ装置（１００）の外部に配置された制御装置（２００）にセンサデータが伝送可能であるインターフェイス装置（６０）を準備するステップと、
を備えるセンサ装置（１００）を製造する方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、
前記レジスタ（４０）をＦＩＦＯとして構成するか、レジスタ（４０）にＦＩＦＯを設ける、
センサ装置（１００）を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサ装置に関する。本発明は、さらにセンサ装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転速度センサ、加速度センサ、磁気センサ、複合センサ（ＩＭＵ：慣性測定装置）などの形態の既知のセンサは低電力モードを有し、このモードでは規則的な間隔をおいてセンサのほぼすべての構成要素を「スリープ状態に設定」、すなわち、いわゆる「スリープモード」に移行する。この場合、個々の構成要素の電気エネルギー供給が完全に遮断される。デジタル構成要素は中央のクロックから分離され、これにより、動的、電気的な消費出力が低減される。この場合、クロック周波数は、センサを早期に再び起動するために必要な最小値まで低減される。このスリープ状態では、所定時間後にセンサを再び起動するために不可欠な構成要素しかたいていは作動しておらず、インターフェイス構成要素が外部からセンサへのアクセスを許可する（例えばセンサを再構成する、データを読み取るなど）。
【０００３】
他の既知のセンサは自立的に動作し、全ての時間信号を導き出すために必要とされるクロック信号は内部で生成される。原則的には、このクロック信号は、センサが接続されたシステム（ホスト）のクロック信号とは同期していない。このような非同期的なクロック信号から（例えば所定のセンサデータ率を設定するために）時間が導き出され場合には、これらの時間はホストの時間とのずれを有することが多い（ジッタ）。システムに応じて、このようなジッタは補正が極めて困難な重大な問題となる場合もある。ジッタに基づいた欠点を除去するための可能な解決策は、ホストからセンサへの同期信号を介して、ホストに適合する可能性をセンサに与えることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、改良されたセンサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、第１態様によれば、センサ装置であって、
発振素子と、
発振素子にトリガ信号が供給可能であり、
トリガ信号および作動素子によって、センサ装置の少なくとも１つのセンサ素子の作動が開始可能であり、
少なくとも１つのセンサ素子の作動後に少なくとも１つのセンサ素子の少なくとも１つのセンサデータがレジスタに保存可能であり、
レジスタに接続された、
インターフェイス装置とを備え、
該インターフェイス装置によって、センサデータが、センサ装置の外部に配置された制御装置に伝送可能である、
センサ装置により解決される。
【０００６】
このようにして、センサ装置において、外部からしかセンサ装置を作動および停止可能ではない、いわゆる「トリガ‐スリープモード」が実現される。好ましくは、このためにセンサ装置の内部には時計および時計を制御するためのクロックは不要であり、これにより、好ましくはセンサ装置の動的、電気的な出力消費が著しく低減されている。
【０００７】
上記課題は、第２態様によれば、センサ装置を製造する方法であって、
発振素子にトリガ信号が供給可能であるように発振素子を準備するステップであって、トリガ信号および作動素子によってセンサ装置の少なくとも１つのセンサ素子の作動を開始可能にする、発振素子を準備するステップと、
少なくとも１つのセンサ素子の作動後に少なくとも１つのセンサ素子の少なくとも１つのセンサデータを保存可能であるレジスタを準備するステップと、
レジスタに接続されたインターフェイス装置であって、該インターフェイス装置によって、センサ装置の外部に配置された制御装置にセンサデータが伝送可能であるインターフェイスを準備するステップと、
を備える方法によって解決される。
【０００８】
センサ装置の好ましい実施形態が従属請求項の対象である。
【０００９】
センサ装置の好ましい実施形態は、制御装置によってセンサ装置にトリガ信号が供給可能であることによって優れている。このようにして、外部の制御装置は、いつセンサ装置によって外部の制御装置にセンサデータを供給してほしいかを決定することができる。
【００１０】
センサ装置の別の好ましい実施形態は、トリガ信号が内部からセンサ装置に供給可能であることによって優れている。このようにして、センサ装置の代替的な作動形式が提供される。
【００１１】
センサ装置の別の好ましい実施形態は、レジスタがＦＩＦＯとして構成されており、ＦＩＦＯを備えることによって優れている。ＦＩＦＯは、好ましくは古いセンサデータを保存することを可能にする。すなわち、外部の制御装置は、測定後にデータを受け取ることなしに複数の測定をトリガすることができる。これらのデータはＦＩＦＯに保存され、唯一の読取プロセスによって読み取ることができる。ＦＩＦＯがなければ、新たな測定によって上書きされる最後の測定データしか常に提供されていない。
【００１２】
次に本発明のさらなる特徴および利点を複数の図面に基づいて詳細に説明する。開示された装置の特徴は、対応して開示された方法の特徴からも同様に得られ、その逆もいえる。すなわち、特にセンサ装置に関する特徴、技術的利点、および構成は、同様にセンサ装置を製造する方法に関する対応する特徴、技術的利点、および構成からも得られ、またその逆もいえる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】提案したセンサ装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】提案したセンサ装置を制御するための信号の時間的な波形を示す線図である。
【図３】提案したセンサ装置を製造するための方法を示す原則的なフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、提案したセンサ装置１００の一実施形態の原則的なブロック図を示し、センサ装置１００は外部の制御装置２００に接続され、この制御装置２００と機能的に相互作用することができる。センサ装置１００および制御装置２００は、例えば携帯電話において接続することもできる。
【００１５】
センサ装置１００は、内部の発振素子１０（例えばＲＣ発振器、石英など）を備える。導線５０を介して、外部の制御装置２００から発振素子１０にトリガ信号Ｓ１を供給することができる。受信されるトリガ信号Ｓ１に反応して、発振素子１０は導線１１を介して作動素子２０に信号を伝送し、作動素子２０によって導線１２を介して発振素子１０が作動され、クロック信号が生成される。
【００１６】
発振素子１０は、続いて導線１３を介して少なくとも１つのセンサ素子３０，３１，３２にクロック信号を出力する。図１では、導線１３を介して、例えば３つのセンサ素子３０，３１，３２にクロック信号が供給されており、これによりセンサ素子３０，３１，３２はセンサによる測定を実施し、測定により検出されたセンサデータがレジスタ４０に保存される。
【００１７】
レジスタ４０はインターフェイス装置６０に接続されており、このインターフェイス装置を介して外部の制御器２００にセンサデータを伝送することができる。インターフェイス装置６０は、例えば従来のＩ２Ｃインターフェイスまたは従来のＳＰＩインターフェイスとして形成されていてもよい。
【００１８】
レジスタ４０は、随意に非同期的なＦＩＦＯ（先入れ先出し）を備えていてもよい。レジスタ４０から上記センサデータを読み取るためには、好ましくはセンサ装置１００の内部のクロック信号は不要である。なぜなら、レジスタ４０を読み取るために必要なクロック信号はインターフェイス装置６０によって供給されるからである。
【００１９】
結果として、トリガ信号Ｓ１および作動素子２０によって、センサ装置１００は時間的に定義されたフェーズでしか作動されておらず、センサによる測定を実施するためにはセンサ装置１００を外部から作動することができる。
【００２０】
センサ装置１００の一実施形態（図示しない）では、トリガ信号は内部のレジスタ４０から導かれるか、もしくはレジスタ４０から供給され、レジスタ４０からのトリガ信号の発信は外部の制御装置２００によってインターフェイス装置６０を介して開始される。
【００２１】
図２は、センサ装置１００の上記作動の詳細な時間的な波形を示す。
【００２２】
提案したセンサ装置１００を作動するために全部で９個の信号Ｓ１〜Ｓ９が設けられていることがわかる。時点ｔ０では、センサ装置１００はスリープモードに設定されている。時点ｔ８の外部のトリガ信号Ｓ１によって、時点ｔ１でクロック信号Ｓ２が作動され、このクロック信号は、作動素子２０によって出力されたイネーブル信号Ｓ４がハイレベルにある限りは作動されている。作動されたクロック信号Ｓ２と共に、ウェイクアップ信号Ｓ３でハイパルスが生成される。
【００２３】
全てのセンサ素子３０，３１，３２がセンサデータを供給した時点ｔ２でイネーブル信号Ｓ４が取り消される。その結果、時点ｔ９でクロック信号Ｓ２が停止され、これによりセンサ装置１００は再び自動的にスリープモードに移行される。
【００２４】
信号Ｓ８は、レジスタ４０に保存されたセンサデータを表す。
【００２５】
信号Ｓ９は、センサデータを外部の制御装置２００に伝送するインターフェイス装置６０のデータを表す。例えば、制御装置２００は、必要に応じてインターフェイス装置６０を介してセンサデータを呼び出すことができる。
【００２６】
図２からわかるように、センサ装置１００はｔ０とｔ８との間ではスリープモードに設定される。時点ｔ８ではセンサ装置１００はスリープモードから作動モードに切り換えられ、時点ｔ１とｔ２との間ではセンサ装置１００はアクティブモードに設定されており、時点ｔ２と時点ｔ９との間ではセンサ装置１００は自動的に作動モードからスリープモードに切り変えられ、時点ｔ２から再びスリープモードに設定されている。
【００２７】
したがって、全てのセンサデータが提供されている場合には、センサ装置１００は最も早い時点で自動的にスリープモードに移行されることがわかる。
【００２８】
結果として、センサ装置１００はｔ１とｔ９との間の作動モードにおいてしかクロック信号Ｓ２を生成せず、このようにして結果としてセンサ装置１００の電気エネルギー消費が著しく減じられる。これにより、好ましくは外部の制御装置２００はセンサデータを供給し終えたい時点を決定し、センサ装置１００がセンサデータを供給する時点には依存していない。すなわち、センサ装置１００は最小限に必要な時間しかスイッチオンされておらず（時点ｔ１とｔ２との間）、センサ装置１００は、センサデータの供給をいつ完了し、スリープモードに移行できるかを自身で決定することができる。
【００２９】
センサ装置１００が装備されており、電池または蓄電池によって作動される携帯端末機器または装置の長い利用時間がこのようにして有利に支援されている。
【００３０】
図３は、センサ装置１００を製造する方法の原理的なフロー図を示す。
【００３１】
ステップ３００では、発振素子１０にトリガ信号が供給可能となるように発振素子１０が準備され、トリガ信号および作動素子２０によってセンサ装置１００の少なくとも１つのセンサ素子３０，３１，３２の作動が開始可能である。
【００３２】
ステップ３１０では、少なくとも１つのセンサ素子３０，３１，３２の作動後に少なくとも１つのセンサ素子３０，３１，３２の少なくとも１つのセンサデータが保存可能であるレジスタ４０が準備される。
【００３３】
ステップ３２０では、レジスタ４０に接続され、センサデータを制御装置２００に伝送可能なインターフェイス装置６０が準備される。
【００３４】
この場合、好ましくはステップ３００，３１０および３２０の順序は随意である。
【００３５】
センサ装置１００の別の実施形態（図示しない）では、センサ装置１００はスリープモードへの移行を行うための素子を付加的に含んでいてもよい。
【００３６】
上述の２つの代替案では、本発明による作動モードがソフトウェアによってトリガ信号を用いて構成可能であってもよい。
【００３７】
要約すれば、本発明によって、電気エネルギー消費が低く、例えばマイクロコントローラの形式の外部の制御装置によってセンサ機能を作動することができるセンサ装置が提供される。これにより、センサ装置は、外部のトリガ信号が供給された場合にのみ起動され、センサデータを生成してから最短時間後に自動的に停止され、このようにして、センサ機能の省エネルギー「要求モード」が提供されている。
【００３８】
専門家であれば、本発明の核心から逸脱することなしに、開示されていない本発明の実施形態または部分的にしか開示されていない実施形態を実現することもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  発振素子
１３  導線
２０  作動素子
３０，３１，３２  センサ素子
４０  レジスタ
５０  導線
６０  インターフェイス装置
１００  センサ装置
２００  制御装置
３００，３１０，３２０  ステップ
【図１】
2019023854.tif 000003
【図２】
2019023854.tif 000004
【図３】
2019023854.tif 000005
【外国語明細書】
2019023854000001.pdf