Typische Anwendungsfälle  

Zum Einsatz kommt der SENT-Standard in modernen Fahrzeugen, wo hochauflösende Sensordaten benötigt werden. Dazu zählen etwa Druck oder Temperatursensoren für die Innenraumtemperierung, Temperaturfühler im Motorraum oder Luftmassenmesser. Gerade in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Störungen erweist sich SENT als zuverlässig und wird deshalb häufig in der Antriebstechnik gerne eingesetzt.

Bild 1: Die physikalische Schicht von SENT mit Stromversorgung, Signal und Masse.

SENT im Detail: Physikalische Grundlagen 

Technisch basiert SENT auf einem dreiadrigen Interface, das aus einer Signalleitung, Versorgungsspannung für den Sensor und Masse besteht. Die Signalisierung erfolgt nicht über Datenpakete im klassischen Sinn, sondern durch die Messung von Zeitintervallen zwischen fallenden Signalflanken (PWM). Die Zeitbasis, der sogenannte Tick, liegt zwischen 3 und 90 Mikrosekunden und wird durch das sendende Gerät vorgegeben. Damit die Empfängerseite die tatsächliche Ticklänge korrekt bestimmen kann, beginnt jeder Rahmen mit einer Synchronisations- und Kalibrierperiode von 56 Ticks. Ein Symbol oder Nibble umfasst stets eine feste Low-Phase von etwa fünf Ticks sowie eine variabel lange High-Phase. Durch die Gesamtdauer zwischen zwei Flanken lässt sich der Nibble-Wert ermitteln, der sich aus der Gesamtanzahl an Ticks minus zwölf ergibt.

Bild 2: Die typische Form des SENT-Signals.

Ein typischer Fast-Channel-Frame besteht aus acht Nibbles, also 32 Bit. Enthalten sind ein Status-Nibble, zwei Messkanäle mit je zwölf Bit sowie ein CRC-Nibble zur Fehlererkennung. Am Ende des Frames kann optional eine Pause eingefügt werden, die dafür sorgt, dass die Gesamtdauer pro Rahmen konstant bleibt. Neben dem Fast Channel, der die Messdaten überträgt, gibt es auch den Slow Channel, der über die Statusbits Zusatzinformationen wie Diagnosewerte oder Kalibrierungsdaten bereitstellt. Diese Daten werden über mehrere Fast-Channel-Rahmen hinweg fragmentiert übertragen und ergänzen so die Hauptübertragung.

Bild 3: Beispiel eines Fast-Channel-Frames.

Datenrate und Leistungsfähigkeit

Die Datenrate von SENT ist nicht festgelegt, sondern hängt von der Ticklänge und den gewählten Pausen ab. Mit einem Tick von 3 Mikrosekunden und einem mittleren Nibble von etwa 20 Ticks ergibt sich eine Framezeit von rund 0,65 Millisekunden. Das entspricht etwa 1,5 Kilohertz Rahmenfrequenz und einer Nettodatenrate von rund 37 Kilobit pro Sekunde für 24 Bit Nutzdaten. Damit bietet SENT eine deutlich höhere Auflösung als analoge Signale, bleibt aber weit unter den Übertragungsraten von CAN FD oder Automotive Ethernet.

Zu den Vorteilen von SENT zählen die äußerst geringe Hardwarekomplexität, da lediglich eine Signalleitung erforderlich ist, die Robustheit der Zeitkodierung gegenüber Störungen und die deterministische Natur der Übertragung. Zudem lassen sich Auflösungen von typischerweise zwölf Bit pro Messkanal erreichen, ohne dass die Kosten eines vollwertigen Businterfaces entstehen. Auch die Integration von Diagnosedaten über den Slow Channel erhöht den Nutzwert. Dem stehen jedoch auch einige Nachteile gegenüber: SENT ist ein reines Output-Protokoll ohne Rückkanal, sodass Parametrierungen oder Abfragen nur über zusätzliche Schnittstellen möglich sind. Außerdem ist die Kommunikation strikt als Punkt-zu-Punkt-Verbindung ausgelegt und Busstrukturen wie bei LIN oder CAN sind nicht vorgesehen. Hinzu kommt, dass die erzielbare Datenrate im Vergleich zu modernen Bussystemen begrenzt bleibt.

Für den Test und die Inbetriebnahme von SENT-Systemen stehen heute leistungsfähige Werkzeuge zur Verfügung. Moderne Oszilloskope und PC-basierte Protokolldecoder unterstützen die Analyse von SENT-Signalen, indem sie Ticks automatisch kalibrieren, Nibbles dekodieren und CRC-Prüfungen durchführen. Dies erleichtert die Fehlersuche, die EMV-Analyse und die Qualitätssicherung im End-of-Line-Test erheblich. Auch im Hinblick auf die Zukunft ist SENT relevant: Die in Arbeit befindliche Revision „SENT-B“ wird etwa die doppelte Geschwindigkeit ermöglichen und somit zusätzliche Einsatzbereiche erschließen.

Bild 4: Viele Gateway-Kombinationen mit dem Mobilizer über die SENT-Schnittstelle.

SENT nutzen mit dem Automotive Gateway Ixxat Mobilizer

HMS Networks unterstützt die Verwendung von SENT-basierten Sensoren durch die neue Produktfamilie der Ixxat Mobilizer Automotive Gateways. Diese Produktfamilie bietet mit ihrer Vielfalt und Anzahl an IVN-Schnittstellen, sowie der integrierten Simulations- und Automatisierungsfähigkeiten eine ideale Lösungsplattform für Testaufgaben im Fahrzeugbereich. So lassen sich Anwendungen erstellen, die Fahrzeugdaten aus CAN FD, LIN, K-Line, Automotive Ethernet und FlexRay-Netzwerken mit Sensordaten kombinieren können. Darüber hinaus können Automatisierungssysteme mittels EtherCAT oder Generic Ethernet eingebunden werden. Zudem können Fahrzeugdaten aufgezeichnet (logging) und zur Analyse ausgeleitet werden. Über das Advanced Configuration Tool (ACT) können Ingenieure sämtliche Lösungen elegant und ohne Programmierkenntnisse konfigurieren und Standalone Lösungen erzeugen.

Mehr Informationen zum Automotive Gateway Ixxat Mobilizer finden Sie hier:

Ixxat Mobilizer