Die Erfindung bezieht sich auf eine Diagnosevorrichtung entsprechend dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Fahrzeugen eingebaute Empfänger stehen mit Antennensystemen in Ver
bindung, die ihrerseits aus räumlich häufig voneinander getrennten aktiven und
passiven Komponenten zusammengesetzt sind. Diese Komponenten stehen
untereinander sowie mit dem Empfänger über eine Vielzahl an HF- bzw. NF-
Leitungen in Verbindung, die an ihren Endpunkten gesteckt sind, so dass wäh
rend der Montage weder Fehlverbindungen, noch gelöste Verbindungen bzw.
beschädigte Leitungen sicher ausgeschlossen werden können. Eine nachträgli
che Überprüfung des Zustands der Leitungen bzw. deren endseitiger Verbin
dungen gestaltet sich häufig aufwändig, da die Komponenten des Antennen
systems an zum Teil schwer zugänglichen Stellen des Fahrzeugs montiert sind.
Darüber hinaus besteht bei Fahrzeugantennensystemen das Problem, dass
sich - aus welchen Gründen auch immer - die Steckverbindungen der Leitun
gen lösen und Empfangsstörungen nach sich ziehen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Diagnosevorrichtung der eingangs be
zeichneten Art zu konzipieren, welche sowohl bei der Montage des Empfängers
sowie des Fahrzeugantennensystems als auch während deren Betriebs eine
einfache Funktionsüberprüfung des Leitungszustands zwischen den Kompo
nenten des Empfängersystems und dem Empfänger ermöglicht. Gelöst ist
diese Aufgabe bei einer solchen Diagnosevorrichtung durch die Merkmale des
Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
Erfindungswesentlich ist hiernach zunächst einmal der grundsätzliche Aufbau
der Diagnosevorrichtung aus wenigstens einem Mastermodul und wenigstens
einem Satellitenmodul, wobei der Mastermodul zur Bildung eines Testsignals,
zur Übertragung des Signals auf den Satellitenmodul sowie zum Empfang und
zur Auswertung dessen Systemantwort bestimmt und eingerichtet ist. Die Sys
temantwort des Satellitenmoduls erfolgt jeweils nach Maßgabe einer einzelnen
Leitung und es kann aus diesem Antwortsignal der Zustand der Leitung zuver
lässig beschrieben werden. Der Mastermodul ist zu diesem Zweck mit einem
speziellen Schaltkreis ausgerüstet, der zum Generieren des Testsignals sowie
zum Empfang und Auswerten der jeweiligen Systemantwort bestimmt ist. Der
Mastermodul sowie der Satellitenmodul können räumlich an grundsätzlich be
liebiger Stelle des Fahrzeugantennensystems oder auch des Empfängers an
geordnet sein. Die Diagnosevorrichtung kann mittels eines externen Prüfge
rätes aktiviert werden, welches ferner dazu eingerichtet ist, die eingehenden
Systemantworten weiter auszuwerten, beispielsweise visuell oder auch akus
tisch darzustellen. Es kann die Diagnosevorrichtung jedoch auch unmittelbar
mit dem Einschaltvorgang des Empfängers schaltungstechnisch verknüpft sein,
so dass aus dem Einschaltvorgang selbst unter Mitwirkung des Mastermoduls
das Testsignal abgeleitet wird. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, vor jeder
Inbetriebnahme des Empfängers einen Diagnosevorgang vorzusehen, wobei
der Empfänger erst nach abgeschlossener Diagnose in Betrieb genommen
werden kann. Auf diese Weise wäre eine permanente Selbstüberwachung des
Fahrzeugantennensystems gegeben, welches zweckmäßigerweise für den
Nutzer optisch signalisiert werden könnte. Nach Maßgabe des Ausmaßes der
Störung von Leitungsverbindungen innerhalb des Fahrzeugantennensystems
könnte auch eine Unterbrechung des Empfangs in Betracht kommen, welches
von nutzerseitig definierbaren Empfangsqualitätskriterien abhängig gemacht
werden könnte. Insbesondere ermöglicht die Diagnosevorrichtung jedoch bei
der Montage eine einfache und insbesondere rasch und zuverlässig durchführ
bare Integritätskontrolle der zwischen den Komponenten des Fahrzeuganten
nensystems und dem Empfänger bestehenden Leitungsverbindungen, so dass
ansonsten erforderlich aufwendige Prüf- und Montagetätigkeiten entfallen.
Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 4 sind auf eine grundsätzliche Ausgestal
tung des Systems bestehend aus Mastermodul und Satellitenmodul zuge
schnitten. Zwischen einem Mastermodul und dem Satellitenmodul kann eine
durch lediglich eine Leitung charakterisierte Verbindung bestehen. Es kann sich
jedoch auch um eine Vielzahl von Leitungen unterschiedlicher elektrischer
Funktionen handeln. Auch kann die Struktur der Verbindung zwischen Master
modul und Satellitenmodul durch eine Stern- oder auch eine Ringstruktur ge
kennzeichnet sein, wobei der Prüfvorgang jeweils dieser Leitungsstruktur an
gepasst ist. In allen dieser Fälle jedoch bildet der Mastermodul den Ausgangs
punkt des Testvorgangs, nämlich dem Punkt der Schaltung, an dem Testsi
gnale letztendlich generiert und ausgesendet werden und an dem eingehende
Systemantworten ausgewertet werden.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 ist eine hierarchische Strukturierung
des Systems aus Mastermodul und Satellitenmodul gegeben, wobei eine oder
auch mehrere hierarchische Ebenen vorgesehen sein können, so dass einem
Satellitenmodul weitere Module einer hierarchisch untergeordneten Ebene zu
geordnet werden, wobei die Leitungsverbindungen zu diesen untergeordneten
Modulen durch den übergeordneten Modul in gleicher Weise wie durch den
eingangs genannten Mastermodul durchgeführt werden und wobei ein den
Leitungszustand beschreibendes Signal jeweils der hierarchisch übergeordne
ten Ebene zugeleitet wird. Auch in diesem Fall steht jedoch am Ende der meh
reren hierarchischen Ebenen ein Mastermodul, der ausgangsseitig ein, den
Zustand sämtlicher Leitungen beschreibendes Signal führt.
Die Merkmale der Ansprüche 6 bis 9 sind auf unterschiedliche Varianten der
Auslösung des Diagnosevorgangs sowie dessen Auswertung gerichtet.
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 10 ist der, durch die Diagnose
vorrichtung eingeleitete Diagnosemodus, während welchem zweckmäßiger
weise ein Betrieb des Empfängers unterbrochen ist, derart eingerichtet, dass
dieser nach Abschluss des Diagnosevorgangs selbsttätig inaktivierbar ist. Der
Prüfschaltkreis wird nach Abschluss des Diagnosevorgangs in einen solchen
Zustand überführt, durch den die übrigen Funktionen des Empfängers
jedenfalls nicht beeinträchtigt werden.
Zur Verbesserung der unmittelbaren Auswertung des Diagnoseergebnisses ist
gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11 vorgesehen, dass das, das Diagno
seergebnis beschreibende Signal auch differenzierte Informationen hinsichtlich
der Art der im Rahmen der Diagnose festgestellten Fehler führt. So kann das
Signal beispielsweise Daten enthalten, die eine unmittelbare Bezeichnung einer
defekten Leitungsverbindung ermöglichen.
Die Merkmale der Ansprüche 12 und 13 sind auf die Ausgestaltung des Satel
litenmoduls, insbesondere dessen Eigenschaft zum Empfang des Testsignals
sowie zur Generierung einer leitungsspezifischen Systemantwort gerichtet. Zu
diesem Zweck können diese mit einem Prüfschaltkreis versehen sein, der diese
Funktionen erfüllt, der jedoch nach erfolgter Diagnose selbsttätig inaktivierbar
ist. Der Prüfschaltkreis wird nach Abschluss des Diagnosevorgangs in einen
solchen Zustand überführt, durch den die übrigen Funktionen des Empfängers
jedenfalls nicht beeinträchtigt werden.
Die Merkmale der Ansprüche 14 und 15 sind auf das Auslösen eines
Testsignals gerichtet. Es ist hiernach möglich, einen Testimpuls zu generieren,
beispielsweise einen Überspannungsimpuls oder einen negativen Impuls,
wobei die Erkennung des Leitungszustands in beiden Fällen auf der
Auswertung der über die jeweilige Leitung empfangenen Systemantwort beruht.
Im einfachsten Fall sind die Satellitenmodule entsprechend den Merkmalen des
Anspruchs 16 jedoch nicht mit einem besonderen Prüfschaltkreis versehen,
sondern es wird die Systemantwort durch bestimmte elektrische Parameter der
zu prüfenden Leitung gebildet, die sich infolge eines Testsignals ergeben, wo
bei es sich bei diesen Parametern beispielsweise um Widerstände, Spannun
gen, Ströme usw. handeln kann, die auf einer bekannten Eigenschaft der übrigen
Schaltung des Satellitenmoduls beruhen und die ansonsten einen intakten
Verbindungszustand der geprüften Leitung anzeigen, so dass aus dem Nicht
feststellen dieser Parameter auf eine defekte Leitungsverbindung geschlossen
werden kann.
Die Merkmale der Ansprüche 17 und 18 sind schließlich auf unterschiedliche
Arten der Übermittlung der jeweils leitungsspezifischen Systemantworten ge
richtet, welche entweder parallel oder seriell zu dem Mastermodul geleitet wer
den.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnun
gen schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert wer
den. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Diagnosesystems;
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer konkreten Ausführungsform des
Diagnosesystems;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Diagnosesystems;
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Diagnosesystems;
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Diagnosesystems.
Mit 1 ist in Fig. 1 ein sogenannter Mastermodul bezeichnet, der in leitungstech
nischer Verbindung beispielsweise mit den Satellitenmodulen 2, 3, 4 steht. Es
handelt sich bei den Mastermodul 1 sowie den Satellitenmodulen um Baugrup
pen, die bauteilmäßig mit räumlich voneinander getrennten Komponenten eines
Fahrzeugantennensystems zusammengefasst sind und bei denen der Zustand
der Leitungsverbindungen in einfacher Weise einer Prüfung unterzogen werden
soll. Das Einsatzgebiet dieser Vorrichtung betrifft zum einen die Montage,
jedoch auch Servicetätigkeiten an dem Antennensystem, welche darauf
abzielen, den Überprüfungsvorgang der häufig schwer zugänglichen Leitungen
zu vereinfachen, insbesondere weitestgehend zu automatisieren. Der Master
modul steht in jedem Fall mit dem Empfänger in Verbindung und kann darüber
hinaus zeichnerisch nicht dargestellte Ausgänge für ein Prüfgerät aufweisen,
welches darauf abzielt, den Diagnosezustand der Leitungsverbindungen ge
gebenenfalls visuell darzustellen und insbesondere Fehlverbindungen einfach
lokalisieren zu können.
Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, den Diagnosevorgang bei jedem
Einschaltvorgang des Empfangsgerätes automatisiert auszulösen und Störun
gen betreffend die leitungstechnischen Verbindungen des Antennensystems in
geeigneter Weise dem jeweiligen Nutzer zur Anzeige zu bringen.
Es wird im folgenden auf die zeichnerische Darstellung gemäß Fig. 2 Bezug
genommen, welche eine mögliche schaltungstechnische Ausgestaltung dieses
Konzepts beschreibt. In dieser ist mit den gestrichelten Linien 1 bzw. 2 sche
matisch ein Mastermodul sowie ein Satellitenmodul bezeichnet, die untereinan
der über die dort gezeigten Leitungen 5 bis 7 in Verbindung stehen, zu denen
eine Versorgungsleitung 8 hinzutritt.
Jeder Leitung 5, 7 ist innerhalb des Satellitenmoduls 2 ein Monoflop 9 zuge
ordnet, welches eingangsseitig unter Zwischenanordnung jeweils eines Verzö
gerungsgliedes 10 über die Versorgungsleitung 8 mit der Einschaltspannung
des Empfängers beaufschlagt wird. Die Versorgungsleitung 8 steht zu diesem
Zweck in zeichnerisch nicht dargestellter Weise mit einer dementsprechenden
Spannungsquelle in Verbindung. Das Ausgangssignal der Monoflops 9 gelangt
nach Verstärkung über eine Treiberstufe über die Leitungen 5 bis 7 an die
jeweiligen Setzeingänge von RS-Flip-Flops 11, deren Signalausgänge nach
Zwischenverstärkung auf einer Ausgangsleitung 12 zusammengefasst werden,
wobei das Potential dieser Ausgangsleitung 12 den Verbindungszustand der
Leitungen 5 bis 7 beschreibt.
Das Funktionsprinzip dieser Schaltungsanordnung besteht nunmehr in Folgen
dem:
Der Diagnosevorgang ist dem Einschalten des eigentlichen Empfängers vorge
ordnet und es wird mit erfolgter Einschaltung zunächst die Versorgungsleitung
8 beaufschlagt, wobei dieser Zustand mit einer, durch die Verzögerungsglieder
10 vorgegebenen Verzögerung an den Eingang der Monoflops 9 gelangt, die
hieraufhin ausgangsseitig gleichzeitig einen Impuls generieren. Die RS-Flip-
Flops 11 sind vorher infolge dieser Beaufschlagung der Versorgungsleitung 8
über ihre Reset-Eingänge zurückgesetzt worden, so dass ausgangsseitig je
weils ein 0-Signal steht. Ist der Verbindungszustand der Leitungen 5 bis 7
korrekt, gelangen nunmehr die mittels der Monoflops 9 erzeugten Prüfimpulse
zu den Setzeingängen der Flip-Flops 11, woraufhin diese ausgangsseitig ein 1-
Signal generieren. Diese ausgangsseitig erzeugten Signale werden über eine,
durch die Transistoren 11' gebildete logische NOR-Verknüpfung
zusammengefasst und es steht eine Ausgangsleitung 12 an der Stelle 13
beispielsweise mit der Zwischenfrequenzleitung des jeweiligen Empfängers
oder einem externen Prüfgerät in Verbindung.
In der gezeigten Anordnung werden die, durch Spannungswerte dargestellten
Ausgangssignale der Flip-Flops 11 auf der Ausgangsleitung 12 addiert, so dass
ein reproduzierbarer Summenwert den korrekten Verbindungszustand der Lei
tungen anzeigt und hieraus ein Schaltsignal ableitbar ist, durch welches die bis
dahin kurzgeschlossene Zwischenfrequenzleitung des Empfängers freige
schaltet und demzufolge ein Empfang ermöglicht wird.
In obigem Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, dass die Monoflops
9 gleichzeitig angesteuert werden. Durch unterschiedliche Bemessung der
Komponenten der Verzögerungsglieder 10 können die Monoflops 9 jedoch
auch nacheinander bzw. in einer willkürlich wählbaren Reihenfolge angesteuert
werden, so dass die Leitungen 5 bis 7 nacheinander in obigem Sinne einer
Prüfung unterzogen werden. Durch ein, nach Maßgabe der Reihenfolge des
Ansteuerns der drei Monoflops 9 angelegtes Abfragen des Potentials der Lei
tung 12 wäre auf diesem Wege auch die Zuordnung einer fehlerhaften Lei
tungsverbindung zu einer der Leitungen 5, 7 möglich.
Eine andere Möglichkeit der Lokalisierung eines Leitungsfehlers besteht darin,
die Ausgangssignale der RS-Flip-Flops 11 im Rahmen ihrer Zwischenverstär
kung durch entsprechende Bemessung der Widerstände 14, 15, 16 zu kodie
ren, so dass anhand einer Auswertung des auf der Ausgangsleitung 12 fest
stellbaren Potentials der Zustand der Leitungen ermittelbar und eine einzelne
Leitung identifizierbar ist. Darüber hinaus können die, an den Widerständen 14
bis 16 messbaren Spannungen auch unmittelbar zum Signalisieren von Stö
rungen benutzt werden.
Der Mastermodul 1 kann grundsätzlich an beliebiger Stelle innerhalb eines
Fahrzeugs angeordnet sein - er kann jedoch auch einen integralen Bestandteil
des Empfängers bilden.
Das in Fig. 3 gezeigte Diagnosesystem ist zur Überprüfung der Leitungsverbin
dung zu lediglich einem Satellitenmodul 17 bestimmt, wobei wiederum aus dem
Anstehen einer über eine Versorgungsleitung 8 übertragenen Einschaltspan
nung über ein Verzögerungsglied 18 die Basis des Transistors 19 angesteuert
wird der ausgangsseitig ein verstärktes Spannungssignal über die zu testende
Leitung 20 überträgt, welches nach nochmaliger Verstärkung als Setzsignal
eines RS-Flip-Flops 21 dient, dessen Ausgang 22 den Zwischenfrequenzein
gang des Empfängers bildet. Die Reset-Funktion wird durch die, über die Ver
sorgungsleitung übertragene Versorgungsspannung gebildet, so dass aus dem,
an dem Ausgang 22 anstehenden Signal der Zustand der Leitung 20 erkennbar
ist.
Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Diagnosesystems unterschei
det sich von demjenigen der Fig. 3 lediglich darin, dass nunmehr der Zustand
von zwei Leitungen 20, 20' zu prüfen ist, so dass jeder Leitung ein Modulteil 17,
17' mit jeweils einer Eingangsschaltung 18, 18' zugeordnet ist, über welche das
Anstehen der Versorgungsspannung auf der Versorgungsleitung 8 den Basis
eingängen der Transistoren 19, 19' jeweils nach Art eines Steuerimpulses si
gnalisiert wird, der verstärkt über die Leitungen 20, 20' den RS-Flip-Flops 21,
21' eines Mastermoduls übertragen wird. Beide Flip-Flops 21, 21' sind wie
derum infolge des Anstehens der Versorgungsspannung zunächst in die Re
setstellung geschaltet worden, wobei nunmehr die über die Leitungen 20, 20'
eingehenden Signale in diesen Flip-Flops 21, 21' als Set-Signale interpretierbar
sind und ausgangsseitig, das heißt an den Stellen 23, 24 zu entsprechenden
Ausgangssignalen führen. Je nach dem, ob an den Stellen 23 bzw. 24 ein 0-
bzw. ein 1-Signal ansteht, ist der Verbindungszustand der jeweiligen Leitung
20, 20' einwandfrei oder nicht.
Mittels Widerständen 25, 26, die jeweils dem, der Anbindung an die Zwischen
frequenzleitung dienenden Ausgang 22 noch vorgeordnet sind, besteht hierbei
die Möglichkeit, die auf diese Weise gewonnenen Informationen betreffend den
Leitungszustand zu kodieren, so dass unmittelbar erkennbar ist, welche Leitung
gegebenenfalls keine durchgängige Verbindung bildet. Diese, anhand der Wi
derstände 25, 26 gewonnenen Informationen können wiederum in beliebiger
Weise umgesetzt, insbesondere auch visuell dargestellt werden.
Das in Fig. 5 gezeigte Diagnosesystem ist zur Prüfung von drei Leitungen 25,
26 und 27 bestimmt, wobei die, über diese drei Leitungen übertragenen
Prüfimpulse nacheinander zu dem Ausgang 22 und damit der Zwischenfre
quenzleitung übertragen werden.
Zu diesem Zweck ist wiederum jeder der drei Leitungen 25 bis 27 ein Ein
gangsmodul 28, 28', 28" zugeordnet, über welchen aus dem Anstehenden der
über die Leitung 8 übertragenen Versorgungsspannung ein Prüfimpuls gebildet
wird, der nach Zwischenverstärkung auf die jeweiligen Leitungen übertragen
wird.
Die Ausgänge der Leitungen 25 bis 27 sind über Verzögerungsglieder 29, 29',
29" an einem Summierungspunkt 30 zusammengefasst und werden von hier
aus verstärkt dem Ausgang 22 übertragen. Wesentlich ist, dass die Zeitkon
stanten der Verzögerungsglieder 29, 29', 29" dahingehend eingestellt sind,
dass eine Übertragung der über die Leitungen 25 bis 27 geleiteten Prüfimpulse
mit unterschiedlicher Verzögerung stattfindet, so dass diese am Ausgang 22
nacheinander zur Verfügung stehen und einer weiteren Auswertung zugeführt
werden können.
Das erfindungsgemäße Diagnosesystem ist in jedem Fall darauf eingerichtet,
ausgangsseitig ein den Leitungszustand beschreibendes Signal bzw. eine Si
gnalfolge bereit zu stellen, die in vielfältiger Weise verwertet werden kann. Ne
ben der anfänglichen Montage der Komponenten eines Fahrzeugantennen
systems kann auf diesem Wege auch eine laufende Überwachung des Lei
tungszustands eingerichtet werden, wobei der Prüfvorgang bei jedem Ein
schalten des Empfängers automatisch aktiviert wird. Es ermöglicht eine einfa
che Lokalisierung defekter Leitungen dadurch, dass die Diagnosevorrichtung
um solche Komponenten ergänzt wird, die dazu bestimmt sind, den jeweils
festgestellten Defekt visuell bzw. akustisch zu bezeichnen. Nach jedem Dia
gnosevorgang stehen die überprüften Leitungen für Funktionen der Steuerung
bzw. der Informationsübertragung zwischen den Satellitenkomponenten einer
seits und dem Mastermodul andererseits uneingeschränkt zur Verfügung.