BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Umiuftklappe in Fahrzeugen mit Hilfe eines schadstoffempfindlichen Sensors auf Halbleiterbasis.
Es besteht der Wunsch, auf die Belüftungsanlagen eines Fahrzeuges derart einzuwirken, dass bei Vorhandensein von Schadstoffen in der Aussenluft eine Klappe der Lüftungsanlage schliesst, so dass keine Aussenluft mehr eindringen kann und Umluftbetrieb erfolgt.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen mit Hilfe eines Halbleitersensors der Zustand der Aussenluft erfasst wird. In der Regel wird das Sensorelement mit einem ohmschen Widerstand in Reihe geschaltet, so dass sich ein Spannungstei ler ergibt.
Nachteilig ist, dass ausser dem Schadstoff ein Halbleitersensor in der Regel querempfindlich gegenüber Temperatur und Luftfeuchte ist. Das führt dazu, dass bei eingestellten Schaltschwellen der Schaltzeitpunkt sehr stark von den äusseren Bedingungen abhängig ist. Im Ergebnis sind solche Einfachschaltungen nicht brauchbar.
Weiterhin ist vorgeschlagen worden, lediglich den Wechselspannungsanteil, - also die Veränderung, am Spannungsteiler abzunehmen und weiter zu verarbeiten, was zur Folge hat, dass langsame Gradienten - Temperatur, Feuchte - nicht zur Auswertung gelangen.
In der Praxis hat dieses Verfahren ebenfalls Nachteile gezeigt.
Weiter ist vorgeschlagen worden, das Sensorsignal am Spannungsteiler über ein Zeitglied sehr grosser Zeitkonstante zu schicken. Ergebnismässig steht am Ausgang dieses Zeitgliedes ein Integral der Sensorspannung.
Dieses Zeitglied kann im einfachsten Fall durch eine Wi derstands-/Kondensator-Kombination aufgebaut sein. Bei den geforderten hohen Integrationszeiten empfehlen sich aber digitale Integrationsschaltungen. Die Wahl der Schaltung ist für das nachfolgend beschriebene Verfahren allerdings unerheblich.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, bei der folgende Einflussgrössen, die alle langsame Gradienten haben, kompensiert werden sollen:
1. Feuchte,
2. Temperatur,
3. Ortsbelastung der Umgebung.
Unter Ortsbelastung wird verstanden, dass die Anreicherung von Schadstoff in der Umgebungsluft an einzelnen Orten höchst unterschiedlich sein kann. Sie wird in grossstädtischen Industrie-Regionen höher sein als beispielsweise auf dem Lande.
Da wünschenswert ist, den Schaltpunkt der Anlage so gering wie möglich oberhalb der Ortsbelastung zu wählen, besteht erfindungsgemäss die Aufgabe, auch die Ortsbelastung, also den Grundpegel, in die Betrachtung des Systems einzubeziehen.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist im Anspruch 1 definiert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert:
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltschema einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, und
Fig. 2 ein Schaltschema einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung.
Wie Fig. 1 zeigt, ist der Sensor 1 in Reihe mit einer Konstantstromquelle 2 geschaltet. Das sich ergebende Sensorsignal 7 wird einmal auf den Eingang eines Komparators 5 gegeben, zum anderen über einen Integrationsschaltkreis 3 geführt, so dass am Ausgang dieses Integrationsschaltkreises ein integriertes Sensorsignal 4 erscheint.
Bei konstanter Sensorspannung 7 wird nach einiger Zeit diese Integrationsspannung 4 identisch sein. Die Integrationsspannung wird als Störgrössenaufschaltung auf die Konstantstromquelle 2 gegeben, wobei die Wirkrichtung so ist, dass sich der Konstantstrom immer dann erhöht, wenn die Integrationsspannung kleiner als ein vorgegebener Betrag ist.
Ergebnismässig wird erreicht, dass sich das System bemüht, die Sensorspannung 7 auf einem bestimmten Pegel zu halten.
Erfahrungsgemäss sind die Änderungen im Strassenverkehr impulsartige Schadstoffspitzen, die vorwiegend in Situationen, wie Ampelstau, Tunnel, Tiefgarage usw. auftreten. Langfristige Einflüsse (Ortsbelastung, Temperatur, Feuchte) ändern sich dagegen äusserst langsam.
Wenn die Integrationszeit des Integrators 3 deutlich grösser ist als die Zeit, in der üblicherweise Schadstoffbelastungsspitzen auftreten, erkennt der Komparator 5 zuverlässig die Schadstoffspitzen und schaltet, wobei der Schaltpunkt über einen Einsteller 6 gewählt werden kann, der auch als Festwiderstands-Kombination ausgeführt sein kann.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die Kontantstromquelle durch einen regelbaren Widerstand 8, z.B. einen FET-Transistor, ersetzt, der im Regelkreis angeordnet ist. Der Wirkmechanismus ist vergleichbar. Das System bemüht sich, die Spannung im Spannungsteiler konstant zu halten, wobei die Zeitverzögerung greift.
Vorteilhafterweise löst die Erfindung das Problem, den Arbeitspunkt des Komparators 5 unabhängig von den Ein flussgrössen so zu steuern, dass immer dann ein Schaltsignal ausgelöst wird, wenn eine Schadstoffveränderung erfolgt, deren Anstieg schneller ist als die Integrationszeit des Integrators 3.
DESCRIPTION
The invention relates to a circuit arrangement for controlling the air flap in vehicles with the aid of a semiconductor-based sensor sensitive to pollutants.
There is a desire to act on the ventilation systems of a vehicle in such a way that, in the presence of pollutants in the outside air, a flap of the ventilation system closes so that outside air can no longer penetrate and recirculation mode takes place.
Methods are known in which the state of the outside air is detected with the aid of a semiconductor sensor. As a rule, the sensor element is connected in series with an ohmic resistor, so that a voltage divider results.
The disadvantage is that, in addition to the pollutant, a semiconductor sensor is usually cross-sensitive to temperature and air humidity. This means that when switching thresholds are set, the switching time is very much dependent on the external conditions. As a result, such simple circuits cannot be used.
Furthermore, it has been proposed that only the AC voltage component, ie the change, on the voltage divider be removed and processed further, with the result that slow gradients - temperature, humidity - are not evaluated.
In practice, this method has also shown disadvantages.
It has also been proposed to send the sensor signal to the voltage divider via a timing element with a very large time constant. As a result, there is an integral of the sensor voltage at the output of this timer.
In the simplest case, this timer can be constructed using a resistor / capacitor combination. However, digital integration circuits are recommended for the high integration times required. The choice of the circuit is irrelevant for the method described below.
The invention relates to a circuit arrangement in which the following influencing variables, all of which have slow gradients, are to be compensated for:
1. moisture,
2. temperature,
3. Local pollution of the environment.
Local pollution is understood to mean that the accumulation of pollutants in the ambient air can vary widely at individual locations. It will be higher in urban industrial regions than, for example, in the country.
Since it is desirable to choose the switching point of the system as low as possible above the local load, the task according to the invention is also to include the local load, ie the basic level, in the consideration of the system.
The circuit arrangement according to the invention is defined in claim 1.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings:
Show it:
Fig. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the circuit arrangement according to the invention, and
Fig. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the circuit arrangement according to the invention.
1 shows, the sensor 1 is connected in series with a constant current source 2. The resulting sensor signal 7 is applied to the input of a comparator 5, on the other hand, is passed through an integration circuit 3, so that an integrated sensor signal 4 appears at the output of this integration circuit.
If the sensor voltage 7 remains constant, this integration voltage 4 will be identical after some time. The integration voltage is applied to the constant current source 2 as a disturbance variable, the direction of action being such that the constant current always increases when the integration voltage is less than a predetermined amount.
As a result, it is achieved that the system tries to keep the sensor voltage 7 at a certain level.
Experience has shown that the changes in road traffic are pulse-like pollutant peaks that mainly occur in situations such as traffic lights, tunnels, underground parking lots, etc. Long-term influences (local pollution, temperature, humidity), on the other hand, change extremely slowly.
If the integration time of the integrator 3 is significantly longer than the time in which pollutant load peaks usually occur, the comparator 5 reliably detects the pollutant peaks and switches, the switching point being able to be selected using an adjuster 6, which can also be designed as a fixed-resistance combination.
In the embodiment of the invention shown in Fig. 2, the constant current source is connected by a variable resistor 8, e.g. a FET transistor, which is arranged in the control loop. The mechanism of action is comparable. The system tries to keep the voltage in the voltage divider constant, with the time delay taking effect.
The invention advantageously solves the problem of controlling the operating point of the comparator 5 independently of the flow variables in such a way that a switching signal is always triggered when there is a change in pollutants, the increase of which is faster than the integration time of the integrator 3.