特别是用于物体的表面上的触觉测量的测量探头的制作方法

本发明涉及一种特别是用于物体的表面上的触觉测量的测量探头。

背景技术：

1、测量探头如今广泛地用于在制造过程期间或之后凭借特定传感器布置测试物理参数(例如，层厚度)。为了详细评估数据和/或输出所记录的测量值，测量数据典型地必须凭借通信协议从测量探头被发送到数据处理设备。如果提供单个通信标准，则用于传输的可能性受限制。

2、因此，用于这种测量探头的潜在应用也受限制。例如，用于在现场读取测量数据的移动设备通常具有与制造环境中所使用的设备不同的通信协议。在移动数据处理设备的情况下，由于高功耗，电池操作也被减少。

3、据de 10 2011 103 123 a1已知一种测量探头，在该测量探头中，测量数据可以通过固定的连接线被发送。这种永久安装式连接线导致无法灵活使用的数据处理设备。

4、据ep 1 806 661 a1已知一种具有通信接口的音频设备。关于两个数据触点的逻辑高/低状态对通信接口进行评估，以便确定由所连接的外部设备所使用的通信标准。为此，这些数据触点与基准电压进行比较，以确定相应数据触点处是否存在逻辑高或低。基于该分析的结果，可以根据usb和uart通信协议配置通信接口，以便能够发送音频文件。然而，确定通信协议因此依赖于相对复杂的评估，这是因为必须关于两个触点的电压幅度对这两个触点加以分析，并且所述两个触点也均必须与基准值进行比较。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种特别是用于物体的表面上的触觉测量的测量探头，其允许以低功耗灵活地发送测量数据。

2、该目的根据本发明通过独立权利要求的主题得以实现。在从属权利要求中给出进一步有利实施例和细化。

3、提供一种测量探头，该测量探头包括电路，所述电路包括至少一个微控制器和至少一个复用器，所述至少一个微控制器和所述至少一个复用器连接到至少一个通信接口。数据可通过所述电路借助于至少两种不同的通信协议经由公共通信接口被发送。因为不同的通信协议，所以在模块化灵活性与低功耗之间可以存在平衡。因此，例如，测量探头可以经由通信接口连接到移动设备、pc等，并且允许与工业接口的简单连接。

4、通信接口是usb-c接口。usb-c接口如今广为人知，并且用在大量不同应用中。此外，usb-c接口不仅可以根据usb通信协议被加以使用，而且也可以根据uart通信协议被加以使用。

5、通信接口具有至少一个第一电压触点和至少两个数据触点。复用器与通信接口和微控制器耦接。复用器可以取决于至少第一电压触点处存在的至少一个第一电压幅度根据至少一个第一通信协议和一个第二通信协议被加以配置。具体而言，复用器可以取决于至少第一电压幅度被加以配置，以使得数据可基于所配置的通信协议通过至少两个数据触点被从微控制器发送到外部设备。该测量探头使得可以简化待使用的通信协议的检测机制。

6、测量探头可以优选地还包括至少一个usb到串行转换器。复用器则可以仅基于微控制器或基于微控制器和usb到串行转换器至少根据第一通信协议和第二通信协议被加以配置。在第一种情况下，微控制器可以设置为根据用于复用器的两种不同的通信协议提供数据。则不需要usb到串行转换器，而且可以舍弃usb到串行转换器。在第二种情况下，微控制器可以使得微控制器能够仅根据一种通信协议进行数据传输。usb到串行转换器能够根据第二通信协议进行数据传输。为此，usb到串行转换器尤其可以与微控制器和复用器耦接。在此情况下，微控制器可以根据第一通信协议将数据发送到usb到串行转换器，在所述usb到串行转换器中，所述数据被转换，以使得所述数据根据第二通信协议被呈现。数据可以然后从usb到串行转换器发送到复用器，以便最终使得该数据可用于根据第二通信协议使用通信接口被发送。优点在于微控制器的可以更简单地被加以配置。微控制器仅须受一种通信协议的控制。

7、根据优选实施例，测量探头可以还包括低压降稳压器。低压降稳压器可以与通信接口耦接。低压降稳压器使从通信接口接收到的输入电压平稳，并且为微控制器和/或复用器提供输出电压作为供电电压。低压降稳压器尤其可以理解为线性稳压器。稳定的供电电压对于微控制器和/或复用器的运作可以是相当有意义的。外部设备的通信接口处提供的电压可以用以激励复用器。如果存在例如3.2v至4.3v的电压，则对微处理器进行寻址，并且复用器继续使用第一通信协议(默认)、优选地使用uart通信协议进行工作。如果存在大于4.3v的电压(特别是5v)，则usb到串行转换器可选地被额外供应有电压，并且进行向第二通信协议、特别是usb通信协议的切换。

8、此外，优选地对于低压降稳压器的输入电压进行规定，以仅能够基于通信接口的第一电压触点处存在的电压。这不仅意味着第一电压触点处存在的电压确定可经由通信接口发送数据所凭借的通信协议，而且同一电压也用于向微控制器和/或复用器供应电压。例如，使用并联电路可以使得该情况成为可能。有利地，无需通信接口的额外触点以便提供供电电压。

9、替代地，通信接口可以包括至少一个第二电压触点。低压降稳压器的输入电压则可以基于通信接口的第二电压触点处存在的电压。因此，供电电压下的电压与确定通信协议的电压分离。这可能导致供电电压下的电压从开始就经受较少的失真。对低压降稳压器施加的要求可能因此是更低的，因此可以使用更简单、更便宜的部件。

10、进一步优选实施例提供这样的事实：微控制器包括至少一个电压计，或与该电压计耦接。则可以确定至少第一电压触点处存在的第一电压幅度的值。微控制器则可以使用电压幅度的对应测量值，以便确定应配置数据传输所基于的通信协议。

11、更优选地，测量探头可以包括分压器。分压器的输入可以与至少第一电压触点电耦接。电压计则可以被施加有由分压器输出的电压。如果通信接口的第一电压触点处存在的电压既用于确定通信协议又用于向微控制器和/或复用器供应电压，则该实施例是特别有利的。分压器则可以被布置在并联电路中。分压器表示用于提供直接取决于第一电压触点的电压的对应测试电压的高效选项。

12、根据进一步优选实施例，复用器可以根据第一通信协议被加以配置，除非第一电压触点处存在的电压幅度超过第一预定阈值。倘若超过阈值，那么复用器则可以根据第二通信协议被加以配置。阈值表示在确定电压幅度之间进行区分的非常高效的方式。这也意味着，可以基于阈值非常高效地确定待使用的通信协议的默认状态。这是因为，如果第一电压触点处根本不存在电压，则不超过阈值。因此，第一通信协议表示待使用的通信协议的默认状态。改变复用器的配置的可以取决于待提供的控制信号。控制信号尤其可以取决于第一电压触点处存在的电压幅度是否超过预定阈值。一旦这种情况发生，复用器就可以根据第二通信协议借助于控制信号被加以配置。如果电压幅度回落到阈值以下，则复用器的配置可以再次改变，以使得其再次回落并且根据第一通信协议被加以配置。关于阈值，可以提供迟滞，以便防止状态之间的任何快速改变。

13、对于待由外部设备提供的至少第一电压触点处存在的电压幅度，优选地进行规定。因此，有利地确保待使用的通信协议可以由与通信接口耦接的外部设备确定。如果认为仅第一电压触点处存在的电压幅度确定待使用的通信协议，则这意味着需要根据第一通信协议和第二通信协议进行数据通信的设备在通信接口的同一电压触点处输出电压。这使得待使用的通信协议被确定，即，以自动化的方式。这是因为无论外部设备请求数据传输所用的通信协议如何，这在任何情况下都可以基于第一电压触点处存在的并且由外部设备提供的电压得以确定。

14、根据测量探头的细化，电路可以被配置为使得：仅经由第一电压触点、特别是从外部设备提供用于壳体中的电路的供电电压。这意味着，可以仅从第一电压触点提供为电路中的所有部件(即，复用器、微控制器、以及可选地，低压降稳压器和串行到usb转换器)提供供电电压。电路则可以具有特别低的复杂度的。

15、优选实施例还提供这样的事实：复用器仅取决于第一电压触点处存在的电压幅度被加以配置。因此，可以避免评估两个电压触点的电压幅度，以便根据所需通信协议配置复用器以及可选地微控制器。

16、具体而言，为了评估第一电压触点处存在的电压幅度，电压计可以与所述第一电压触点耦接。电压计则位于微控制器的外部。评估多个不同电压触点处存在的多个电压幅度将需要壳体中的更复杂的电路。例如，则将需要多个电压计。然而，这将不仅导致电路的更大复杂度，而且还将导致增加的功耗。因此，用于为电路供电的能量存储设备的最大操作时间将减少。具体而言，在测量探头的移动应用的情况下，关于每种情况下存在的电压幅度评估多个电压触点将导致有限的运行时间或操作周期。

17、可以例如关于至少一个阈值通过比较器评估第一电压触点处存在的电压幅度。比较器可以因此是电压计的一部分。这样能够简化评估。由于复用器仅取决于(第一电压触点处存在的)电压幅度儿被评估，因此可以不需要额外的比较器，这样使得能够减少功耗并且延长作为能量存储设备的给定存储容量的函数的运行时间。

18、比较器则可以关于至少一个阈值评估第一电压触点处存在的电压幅度。比较器的输出信号可以指定是否已经低于或超过阈值。可以提供迟滞，以便防止快速改变。具体而言，复用器以及可选地微控制器可以根据第一通信协议或第二通信协议取决于电压计(在此情况下，比较器)的输出信号被加以配置。

19、第一电压触点可以特别是通信接口、特别是usb-c接口的vbus1触点。vbus1触点通常用在usb-c接口中，以提供供电电压。在此，测量探头的电路可以因此已经借助于vbus1触点根据标准被施加有供电电压。然而，也可以评估同一触点，以标识外部设备所需的通信协议。根据现有技术，usb-c接口的其他引脚(例如，cc1和cc2)用于接口配置。然而，这将使电路更复杂。根据现有技术，还将必须关于所存在的电压幅度对多个引脚进行评估。在此，情况并非如此。仅单个引脚vbus1触点既提供用于测量探头的电路的供电电压，又同时(通过所存在的电压幅度)提供关于待使用的通信协议的信息。因此，电路的复杂度减少，并且操作周期增加。

20、在可选实施例中，电压计和低压降稳压器可以相对于第一电压触点被布置在并联电路中。因此，第一电压触点可以特别容易地既用于提供供电电压，又用于标识所需的通信协议。供电电压在此有利地通过低压降稳压器被平稳，因此，随后装载的部件(例如，微控制器)经受较少的失真。

21、进一步优选实施例提供这样的事实：第一通信协议是uart通信协议，并且第二通信协议是usb通信协议。这些通信协议使得测量探头的应用范围广泛。uart通信协议典型地用以执行数字串行接口通信。usb通信协议表示串行通信协议。具体而言，这些通信协议表示移动应用的主要应用。

22、根据优选实施例，测量探头可以包括：测量头，所述测量头具有用于测量用于材料测试、用于温度测试或用于表面测试的腐蚀保护的层厚度的传感器装置。传感器装置的测量数据则可以使用至少第一通信协议或第二通信协议可被通信给外部设备。这种测量探头例如用于测试涂料的层的厚度。这一般是在现场的制造环境之外(例如，在飞机的情况下、在跑道上)执行的。如果测量数据一方面可以由用电池操作的特殊移动手持设备读取，并且另一方面由例如也用主电力供电或仅当静止时操作的传统计算机、平板或类似设备读取，则这因此是特别有利的。各种设备在此一般使用不同的通信协议、特别是uart或usb通信协议。本测量探头因此使得关于外部评估以许多不同方式并且关于许多应用提供对应测量数据。具体而言，在电池操作的应用的情况下，通信接口的仅单个电压触点的所需评估是有利的，因为它使得设备具有延长的运行时间。