CS277112B6 - Connexion for checking up an end amplifier and its load - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení pro kontrolu koncového zesilovače a jeho zátěže, zejména v protiblokovacím systému pro motorová vozidla, s nejméně jedním mikropočítačem pro vytváření řídicích -* signálů pro zátěž a s koncovým zesilovačem zapojeným mezi mikropočítačem a zátěží.

V protiblokovacích systémech v motorových vozidlech musí být splněny zejména vysoké požadavky na funkční spolehlivost. Všechny případně se vyskytující elektrické nebo mechanické závady musí se rozpoznat co nejrychleji. Elektronické prvky musí potom reagovat tak, aby se systém, např. pomocí částečného odpojení, uvedl zpět do spolehlivého stavu. V extrémním případě se musí blokovací ochranný systém odpojit, takže potom se může motorové vozidlo zabrzdit jen běžným způsobem.

Jsou již známy zkušební obvody pro elektronické prvky protiblokovacích systémů. Tak se např. podle DE-A 26 31 569 vysílají zkušební impulsy do regulačního kanálu, za koncovým zesilovačem se odebírají a zkoušejí na správnost. Impulsy jsou přitom tak krátkodobé, že dále zapojený magnetický ventil se mechanicky nesepne.

V protiblokovacím systému se musí kontrolovat zejména jeho koncový stupeň. Tento je jak známo řízen logickým obvodem nebo mikropočítačem podle rychlosti, případně urychlení kontrolovaného kola.

Výkonový tranzistor koncového stupně řídí· přitom proudové napájení magnetického ventilu ovládajícího brzdu kola.

Přitom se mohou vyskytnout následující poruchy. Může nastat přerušení vinutí magnetického ventilu, tj. zátěže, zkrat, nebo může nabýt nepřípustných odporových hodnot. Stejné možnosti poruch platí také pro spojovací kabel mezi koncovým stupněm a zátěží.

Dále může i koncový tranzistor samotný vykazovat přerušení nebo zkrat.

Pro snímání uvedených poruch je možné, zařadit do spojovacího vedení k zátěži nízkoohmický proudový měřící odpor. Tím se mohou rozpoznat příliš vysoké, nebo příliš malé proudové hodnoty. Vysoké proudy, které jsou spínány v protiblokovacím systému by však způsobovaly nepřípustně vysoký napěťový úbytek na měřícím odporu.

Dále je možné, indikovat poruchu nepřímo pomocí kontroly spínací doby magnetického ventilu, která je zpravidla v systému uspořádaná. Toto však není ve všech případech možné. Tak se může např. při řazení na nižší rychlost na hladké cestě pokryté např. ledem nebo sněhem kolo po delší dobu blokovat, aniž by se brzdilo. V tomto případě by byla indikovaná porucha, ačkoliv by ve skutečnosti zapojení pracovalo správně.

Úkolem vynálezu je navrhnout zapojení, kterým by se shora uvedené poruchy, zejména zkrat v koncovém stupni, nebo přerušení ve spojovacím kabelu nebo v zátěži elektronického systému, zejméCS 277112 B6 na protiblokovacího systému, mohly spolehlivě rozpoznat a rozlišit.

Rozlišovací možnost je důležitá zejména u protiblokovacího systému pro motorová vozidla. Zde se musí totiž při poruše koncového tranzistoru, zejména při zkratu, systém ihned odpojit, nebot při stálém dodávání proudu regulačnímu ventilu, k čemuž v tomto případě dochází, by se příslušné kolo nedalo vůbec brzdit, což je možno označit jako kritický případ.

Naproti tomu při přerušení v zátěži není třeba systém odpojovat, nebot v tomto případě blokuje se pouze příslušné kolo a tudíž přispívá k brzdění, což je možno označit jako kritický případ.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro kontrolu koncového zesilovače a jeho zátěže podle vynálezu a kterého podstata spočívá v tom, že paralelně ke koncovému tranzistoru koncového zesilovače je připojená odporová větev.

Rozvinutí vynálezu spočívá v tom, že odporová větev sestává jen z jednoho odporu, který je jedním koncem připojený k výstupu elektronického spínače, kterého třetí svorka je připojená na napájecí napětí.

Odporová větev může sestávat ze dvou v sérii zapojených odporů, na jejichž spojovací uzel je napojen výstup elektronického spínače.

Dalším význakem vynálezu je, že elektronický spínač je vytvořen jako tranzistorový spínač.

Posledním význakem vynálezu pak je, že výstup elektronického spínače je spojen s první svorkou mikropočítače.

Výhodnost zapojení podle vynálezu spočívá zejména v tom, že spolehlivě rozpozná a rozlišuje zkrat v koncovém' stupni, přerušení ve spojovacím kabelu nebo v zátěži elektronického systému, zejména pak v protiblokovacím systému. V závislosti na tom se pak systém odpojí nebo ponechá připojený.

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladech konkrétního provedení, jejichž schéma zapojení jsou znázorněna na výkresech.

Na obr. 1 je znázorněno blokové schéma zapojení protiblokovacího systému podle stavu techniky.

Na obr. 2 je znázorněno první provedení kontrolního zapojení podle vynálezu.

Na obr. 3 je znázorněno, druhé provedení kontrolního zapojení podle vynálezu.

Na obr. 4 a 5 je znázorněno schéma zapojení elektronického spínače.

V obr. 1 je znázorněno blokové schéma zapojení známého protíblokovacího systému vozidla. Na něm bude blíže vysvětleno zapojení pro kontrolu podle vynálezu. Zapojení může být samozřejmě také použito s jinými elektronickými prvky s koncovým zesilovačem.

Snímač 1 otáček uspořádaný u regulovaného kola vytváří signály, úměrné rychlosti kola, které po neznázorněné úpravě se přivádějí mikropočítači 2. Mikropočítač 2 obsahuje program, podle kterého se tvoří ze signálů snímače 1 otáček odpovídající řídicí signály pro zátěž 4.« Zátěží 4 je zde magnetický ventil, který je zařazen v tlakovém potrubí brzdového válečku příslušného regulovaného kola, které není znázorněno. Odpovídajícím řízením brzdného tlaku se známým způsobem zabrání blokování kola a kolo se stále udržuje v optimálním rozsahu skluzu přibližně 20 %.

Mezi mikropočítačem 2 a magnetickým ventilem, tvořícím zátěž 4 je zařazen pro zesílení výstupního signálu mikropočítače 2 koncový zesilovač 3. Tento sestává z více tranzistorů, z nichž je znázorněn koncový tranzistor 5 v obr. 2a 3. Pro mikropočítač 2 postačuje stabilizované provozní napětí U_stai5, zatím co pro koncový zesilovač 3 je v důsledku příjmu vyšších proudů upraven přímý přípoj na napájecí napětí Ug baterie vozidla. Z tohoto důvodu není pro mikropočítač 2 přímo rozpoznatelné, zda např. při zkratu zátěže 4 poklesne napájecí napětí Ug baterie vozidla.

V obr. 2 je blíže znázorněno blokové schéma zapojení z obr. 1, doplněné o uspořádání kontroly koncového zesilovače 2 podle vynálezu. Stejné vztahové značky jsou přiřazeny stejným konstrukčním částem. Koncový zesilovač 3 obsahuje koncový tranzistor 5. Tento je řízen mikropočítačem 2 podle pohybu kola prostřednictvím vedení 13.· Prostřednictvím koncového tranzistoru 5 je napájena zátěž 4, tvořená zde magnetickým ventilem.

Koncový tranzistor 5 je překlenut sériovým spojením odporové větve 19, tvořené zde jediným odporem 6 a elektronického spínače 10♦ Jeden konec odporu 6 je připojen do uzlu 9. mezi koncovým tranzistorem 5 a zátěží 4.. Pomocí elektronického spínače 10 může se druhý konec odporu 6. připojovat bud na emitor koncového tranzistoru 5 nebo uzemnit. Pro přepínání slouží řídicí vedení 14 přicházející do mikropočítače 2.

Stav uzlu 9 mezi koncovým tranzistorem 5 a zátěží 4 je kontrolován kontrolním obvodem, zde mikropočítačem 2 prostřednictvím vedení 12.

Zapojení podle vynálezu, znázorněné v obr. 2 pracuje následovně .

V každém regulačním cyklu blokovacího ochranného programu nebo v určitých časových intervalech se provádí testovací program třemi kroky.

Jako první se sepne koncový tranzistor 5 příp. koncový stupeň 2 krátkodobě. Přitom se doba sepnutí známým způsobem vyměří tak krátká, že zátěž 4, resp. magnetický ventil nezareaguje.

Jako druhý krok přepne mikropočítač 2 elektronický spínač 10 do levé spínací polohy, t.j. na emitor tranzistoru 5. Toto je normální poloha elektronického spínače 10. Tím se kolektor koncového tranzistoru 5 spojí přes odpor 6 s napájecím napětím Ug baterie vozidla příp. s emitorem. Potenciál kolektoru, t.j. napětí uzlu 9. je přitom snímáno mikropočítačem 2.

Jako třetí krok se .přepne elektronický spínač 10 do pravé spínací polohy a tím se uzel 9. spojí přes odpor 6 s uzeměním. Tím je testovací cyklus ukončen a elektronický spínač 10 se přepne zpět.

Místo snímání mikropočítačem 2 může se uzel 9. snímat také jiným mikropočítačem nebo zvláštním kontrolním ústrojím, resp. řídicím obvodem. Tento pak spojuje signál na vedení 13 se signálem na kontrolním vedení 12.

Popsaný testovací cyklus se také provádí při probíhání regulace blokovací ochrany. V časových fázích, ve kterých je koncový tranzistor 5 během regulace blokovací ochrany právě vodivý, se tento koncový tranzistor 5 krátkodobě odpojí. Odpojení trvá asi 100 με, což je tak krátkodobé, že se stav zátěže 4 tvořené magnetickým ventilem, v důsledku toho nezmění. Vypínací napětí koncového tranzistoru 5 se přitom omezí přibližně na -30 v. Na to se provede již shora popsané přepnutí elektronického spínače 10 a současná kontrola uzlu 9. mikropočítačem 2.

Místo cyklického přepínání se může také provésti přirozeně jednorázový test, např. při zapnutí elektronických prvků.

Testovacím zapojením podle vynálezu, znázorněným v obr. 2 je možné, odlišit kritický případ poruchy - zkrat koncového tranzistoru 5 - od jiného nekritického případu poruchy - přerušení spojovacího vedení k zátěži 4, příp. přerušení uvnitř zátěže 4 V obou těchto případech má uzel 9 totiž normálně, to je bez testovacího obvodu, potenciál +Ug, to je napájecí napětí Ug baterie.

Odpor 6. odporové větve 19 je prostřednictvím elektronického spínače 10 připojen na emitor koncového tranzistoru 5. Tím protéká v porovnání s budicím proudem magnetického ventilu velmi malý měřící proud zátěží 4. Hodnota odporu 6 je přibližně 5 až 15 kn, zatím co odpor zátěže 4. je přibližně 15Ω.

Navzdory měřícímu proudu rozpozná kontrolní zapojení, mikropočítač 2, poruchu na uzavřeném koncovém tranzistoru 5 Při poruše zátěže 4, to je při jejím přerušení, stoupne napětí na uzlu 9, což pro kontrolní obvod zpočátku vypadá jako sepnutý koncový tranzistor 5.

Pro rozlišení mezi kritickým a nekritickým případem se elektronický spínač 10 přepne tak, že odpor 6 je připojen na uzemění a na vedení 12 se znovu vyhodnotí signál. Kontrolní obvod rozpozná přerušení kabelu, jestliže napětí na uzlu 9 se v důsledku toho zhroutí, případně rozpozná poruchu tranzistoru, jestliže napětí zůstává na stejné výši.

V důsledku zapojení podle vynálezu klesne v pravé poloze elektronického spínače 10 potenciál uzlu 9 v popsaném případu poruchy při zavřeném koncovém tranzistoru 5, na nulu. Jestliže toto je možné, rozpozná z toho mikropočítač 2/ že v koncovém tranzistoru 5 nemůže existovat zkrat.

Při přerušení v spojovacím vedení nebo v zátěži 4 vzroste v levé poloze elektronického spínače 10 potenciál uzlu 9. na provozní napájecí napětí U_B baterie. Z toho mikropočítač 2 rozpozná, že zátěž 4 případně spojovací vedení jsou přerušeny, resp. musí být přerušeny, neboť jinak by nebyl možný nárůst potenciálu.

Obr. 3 ukazuje variantu provedení podle obr. 2. Odpor 6 z obr. 2 je zde rozdělen ve dva sériové odpory 7,8 o velikost přibližně 5 kO. Ve spojovacím bodu odporů 7, 8 je napojen elektronický spínač 10, kterým se tento bod může podle volby připojit na uzemění. Elektronický spínač 10 je opět řízen mikropočítačem 2 prostřednictvím vedení 14 a výhodně rovněž vytvořen jako tranzistorový spínač.

Přednost zapojení podle obr. 3 spočívá v tom, že místo elektronického spínače 10 jako přepínače, jak je tomu v obr. 2, zde se vystačí s elektronickým spínačem 10 s funkcí zapnuto a vypnuto.

Zkrat koncového tranzistoru 5 je rozpoznán mikropočítačem 2 tehdy, jestliže při uzavřeném řídicím vedení 13 vykazuje uzel 9 přesto vysoký potenciál a při následném zapnutí elektronického spínače 10 se tento potenciál nemění.

Vadná zátěž 4 se rozpozná tehdy, jestliže uzel 9_ vykazuje při uzavřeném koncovém tranzistoru 5 vysoký potenciál a po následném zapnutí elektronického spínače 10 potenciál klesne případně na nulu.

V zapojení podle obr. 1 až 3 může být známým způsobem kostra spojena s napětím -U_B baterie. Na principielní funkci spínače se tím nic nezmění. Může být ale také vytvořeno speciální uzemění, které má potenciál mezi napětím baterie +U_B a -U_B.

Mikropočítač 2, příp. zvláštní řídicí obvod, může výhodně přezkoušet i funkci elektronického spínače 10. Za tím účelem je výstup spínače 10 připojen prostřednictvím vedení 15 na mikropočítač 2. Tento pak zkouší, zda existuje časová a logická shoda s řídicím signálem na vedení 14.

Obr. 4 ukazuje vnitřní konstrukci elektronického spínače

10. vytvořeného jako přepínač.

Jestliže na řídicím vedení 14 je H-signál, tedy signál vysokého potenciálu, pak je tranzistor 18 vodivý. Tím klesne potenciál na bázi tranzistoru 16, a tento vede napájecí napětí U_B baterie dále na výstupní vedení 15. Tranzistor 17 se uzavře, neboť jeho báze má napětí kostry.

V případě, že na řídicím vedení 14 je L-signál, tedy signál nízkého potenciálu, změní všechny tranzistory 16 a 18 jejich stav a výstupní vedení 15 je prostřednictvím tranzistoru 17 spojeno s uzeměním.

Obr. 5 ukazuje vnitřní konstrukci elektronického spínače 10.

V případě, že na vstupním vedení 14 je H-signál, tranzistor 19 je ve vodivém stavu.a spojuje výstupní vedení 15 s uzeměním.

Zapojení podle vynálezu je využitelné zejména u protiblokovacích systémů, kterými jsou vybavovány brzdové systémy motorových vozidel.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zapojení pro kontrolu koncového zesilovače a jeho zátěže, zejména v protiblokovacích systémech pro vozidla, s nejméně jedním mikropočítačem pro vytváření řídicích signálů pro zátěž tvořenou magnetickým ventilem a s koncovým zesilovačem zapojeným mezi mikropočítačem a zátěží, vyznačující - se tím, že paralelně ke koncovému tranzistoru (5) koncového zesilovače (3) je připojená odporová větev (19).
2. 2. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že odporová větev (19) pozůstává jen z jednoho odporu (6), který je jedním koncem připojený k výstupu elektronického spínače (10), kterého třetí svorka j e připoj ená na napáj ecí napětí (+U_B).
3. 3. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že odporová větev (19) sestává ze dvou v sérii zapojených odporů (7, 8), na jejichž spojovací uzel je napojen výstup elektronického spínače (10).
4. 4. Zapojení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že elektronický spínač (10) je vytvořen jako tranzistorový spínač.
5. 5. Zapojení podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že výstup elektronického spínače (10) je spojen s první švorkou (15) mikropočítače (2).