DE10019612A1 - Verfahren zur Diagnose des Schaltzustandes und der Belastung eines Halbleiterschalters - Google Patents
Verfahren zur Diagnose des Schaltzustandes und der Belastung eines HalbleiterschaltersInfo
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Abstract
Verfahren und Schaltungsanordnung zur Diagnose des Schaltzustandes und der Belastung eines Halbleiterschalters, über den ein elektrischer Stromverbraucher an eine Stromversorgungsquelle wahlweise an- oder abschaltbar ist, in einer mehrkanaligen Schaltungsanordnung mit mindestens zwei Halbleiterschaltern, wobei jeder Halbleiterschalter über jeweils eine statisch gesteuerte Treiberschaltung angesteuert wird und die Treiberschaltung mit einer Fehlerlogik verbunden ist, die mindestens über einen Statusausgang mindestens eine Stromüberlastung durch den Verbraucher oder einen Kurzschluß nach Masse in Form eines bestimmten Spannungspegels signalisiert, wobei die Steuersignalleitung einer jeden Treiberschaltung mit einem Steuerausgang eines Mikrocontrollers und der Statusausgang mit einem Meßeingang des Mikrocontrollers verbunden sind. Die Statusausgänge sind über ein ODER-Gatter miteinander verbunden und die gemeinsame Ableitung an dem Meßeingang des Mikrocontrollers gelegt, der die Halbleiterschalter in einem Meßzyklus einzeln abfragt. Weiterhin ist auch eine Strommessung für die Fehlerdetektion vorgesehen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose des Schaltzustandes und
der Belastung eines Halbleiterschalters mit den im Oberbegriff des An
spruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie eine Schaltungsanordnung zur
Diagnose des Schaltzustandes und der Belastung eines Halbleiterschalters
mit den im Oberbegriff des Anspruchs 7 angegebenen Merkmalen.
Es sind integrierte Schaltungen mit MOS-FET-Schaltern bekannt, um hier
über Verbraucher an eine Stromversorgungsquelle an- und abzuschalten.
Ein solcher IC weist in der Regel zwei Logikkanäle zur Ansteuerung je eines
MOS-FETs auf. Ein solcher IC ist beispielsweise der IC BTS740S2 der Firma
Infineon. Die IC's weisen für jeden zu steuernden Kanal eine Treiberschal
tung mit einer Fehlerlogik mit einem Statusausgang und einem Sensoraus
gang auf. Angesteuert werden derartige Halbleiterschalter von einem Mikro
controller über einen Steuereingang. An den Steuereingang wird ein stati
sches Signal angelegt, wodurch der MOS-FET-Transistors leitend schaltet,
mit dem der Verbraucherverbunden ist. Die Statusaus- und Sensorausgänge
sind für die Fehlerdiagnose mit Meßeingängen des Mikrocontrollers verbun
den. Der Statusausgang liefert einen Spannungszustandswert, nämlich den
Wert 0 oder 1. Im Falle einer Stromüberlastung durch den Verbraucher oder
eines Kurzschlusses wird dabei am Statusausgang der Spannungszustand 1
signalisiert, d. h. eine Spannung ist dort abgreifbar. Zu diesem Zweck ist der
Statusausgang an eine Betriebspannungsquelle angelegt. Der Statusaus
gang ist als Open-Kollektor-Transistor ausgelegt, so daß bei Normalbetrieb
der am Statusausgang abgreifbare Spannungszustand 0 beträgt.
Der weitere vorgesehene Sensorausgang dient dazu, eine dem Belastungs
strom proportionale Spannung zu liefern, zu welchem Zweck der Sensorausgang
mit einem als Stromsensor eingesetzten Widerstand gegen Masse
verbunden ist. Von dem Widerstand ist eine dem Belastungsstrom des
Schalters proportionale Spannung abgreifbar, die ebenfalls einem Meßein
gang des Mikrocomputers zur Fehlerdetektion zugeführt wird.
Um bei größeren Schalteinheiten eine Auswertung des Statuses und des
Stromes, der durch die einzelnen Schalter fließt, vornehmen zu können,
ohne eine entsprechende Vielzahl von Meßeingängen am Mikrocontroller
vorsehen zu müssen, ist es bekannt, die Status- und Sensorleitungen über
Analogmultiplexer zusammenzufassen und auf Eingänge des Mikrocompu
ters zu lesen. Jeder einzelne Halbleiterschalter bzw. die Treiberschaltung
wird durch kurzzeitige Ansteuerung abgefragt und die Ergebnisse vom Cont
roller ausgewertet.
Es ist ersichtlich, daß hierfür die Fehlerdetektion entweder ein Mikrocontroller
mit einer Vielzahl von Meßeingängen vorzusehen ist oder aber aufwendige
Analogmultiplexer verwendet werden müssen, um die Status- und Sensor
ausgänge auf jeweils eine Leitung zu vereinen, um diesen Multiplexeraus
gang dann an den Meßeingang des Mikrocontrollers zu leiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrich
tung zur Diagnose des Schaltzustandes und der Belastung eines Halbleiter
schalters der gattungsgemäßen Art anzugeben, das ohne Analogmultiplexer
mit wenigen Steuerleitungen zum Mikrocontroller mit nur zwei oder nur einer
Steuerleitung auskommt und dennoch eine optimale Fehlerdetektion ermög
licht.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch Anwendung eines Ver
fahrens, wie es im Anspruch 1 angegeben ist sowie durch Anwendung einer
Schaltungsanordnung gemäß den Merkmalen des nebengeordneten An
spruchs 8.
Im Anspruch 1 ist das Verfahren angegeben, wie die Statusausgänge zu
sammenzufassen sind, nämlich über ein ODER-Gatter, um über eine ge
meinsame Ableitung eine Verbindung zu dem Mikrocontroller-Meßeingang
herzustellen, der in bekannter Weise die Auswertung der Fehlerdetektion
vornimmt. Am Statusausgang ist sofort abgreifbar, ob ein Defekt vorliegt oder
ein einwandfreier Schaltzustand gegeben ist. Dieser Check kann auch
durchgeführt werden, wenn einzelne Verbraucher nicht angeschaltet sind
oder überhaupt nicht angeschaltet werden sollen, nämlich durch kurzzeitiges,
im Millisekunden-Bereich liegendes An- und Abschalten der Verbraucher.
Diese Kurzzeitspanne reicht aus, um die nötige Statusdetektion durchführen
zu können. Liegt ein Spannungswert an dem gemeinsamen Ausgang an,
zeugt dies davon, daß einer der Verbraucher einen zu hohen Strom zieht
bzw. eine Kurzschlußbelastung des Halbleiterschalters gegeben ist. Um nun
den tatsächlichen ausgefallenen Verbraucher ermitteln zu können, ist ein
Ausschalten bzw. Aus-Einschalten der einzelnen Halbleiterschalter erforder
lich. Darüber ist es möglich, den Spannungszustandswert "1" des defekten
Verbrauchers oder Halbleiterschalters zu ermitteln und damit den Defekt zu
lokalisieren. Diese Werte werden dann gemäß einer Weiterbildung der Erfin
dung angezeigt.
Die benötigten Schaltungselemente sind im Anspruch 8 im einzelnen ange
geben. Als Verbraucher können z. B. die Lampen eines Kraftfahrzeuges die
nen, die über Halbleiterschalter an- bzw. abgeschaltet werden. So ist es
möglich, beispielsweise bei 24 angeschlossenen Lampen, alle Lampen ein
zeln abzufragen. Es ist auch bei einem Betrieb möglich, sofort festzustellen,
wenn eine der Lampen einen zu hohen Strom zieht.
Um aber auch den Betriebszustand zu überwachen, ist ferner gemäß An
spruch 2 ergänzend vorgesehen, daß die Sensorausgänge, über die der je
weilige Strom, der durch die Verbraucher fließt, kontrolliert wird, zusammen
gefaßt und ihre Spannungswerte addiert werden. Es versteht sich dabei von
selbst, daß für die additive Betrachtung eine Tabelle in einem Programm des
Mikrocontrollers abgelegt werden muß, um die unterschiedlichen Zustände
mit SOLL-Vorgaben vergleichen zu können. Fällt beispielsweise eine Lampe
während des Betriebes aus, so wird durch den geänderten Spannungswert,
der der Gesamtbelastung aller Halbleiterschalter proportional ist, festgestellt,
daß ein Ausfall bei gleichzeitiger Einschaltung einer bestimmten Anzahl von
Lampen gegeben ist. Durch ein Detektionsprogramm wird nun sequentiell
jede dieser Lampen ab- und wieder eingeschaltet, so daß die ausgefallene
Lampe festgestellt werden kann. Dies wird dann zur Anzeige gebracht. Die
entsprechende Schaltung, die dies ermöglicht, ist im Anspruch 9 angegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 und 2 sind in den weiteren Ansprüchen 3 bis 7 angegeben,
vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Schaltungsanordnung in den Ansprü
chen 10 bis 14.
Der Vorteil der Erfindung liegt auf der Hand. Es werden die Statusausgänge
und die Sensorausgänge der Treiberschaltungen jeweils zusammengefaßt
und über eine gemeinsame Ableitung mit dem Meßeingang des Mikrocont
rollers verbunden. Es ist darüber hinaus in der weiteren Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen, für die Statusleitung und die Sensorleitung nur eine
gemeinsame Ableitung zu verwenden, so daß praktisch nur ein einziger
Meßeingang des Mikrocontrollers belegt werden muß. Weißt dieser mehrere
auf, kann der Mikrocontroller auch für andere Meßzwecke verwendet wer
den. Es ist aber auch möglich, einen einfacheren Mikrocontroller mit nur ei
nem Meßeingang zu verwenden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in dem Blockschaltbild gemäß
Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels und des Spannungsverlaufes in
Fig. 2 ergänzend erläutert.
In Fig. 1 ist ein Mikrocontroller 1 dargestellt, der mindestens vier Steuer
ausgänge aufweist. Diese vier Steuerausgänge sind mit Steuereingängen
jeweils zweikanaliger IC's 2, 3 verbunden, welche IC's für jeden Kanal jeweils
eine Treiberschaltung aufweisen und einen Halbleiterschalter 4, 5 bzw. 6, 7,
die MOS-FET-Transistoren sind. Solche IC's werden - wie eingangs schon
beschrieben - z. B. von der Firma Infineon unter der Bezeichnung
BTS740S2 angeboten. Die Halbleiterschalter 4, 5, 6 und 7 sind mit der
Stromquelle U verbunden. In leitendem Zustand speisen sie die angeschal
teten, als Verbraucher eingezeichneten Lampen 8, 9, 10, 11, z. B. die Lam
pen in einem Kraftfahrzeug. Jede integrierte Treiberschaltung weist einen
Statusausgang und einen Sensorausgang auf. Der Statusausgang ist jeweils
mit der Steuerleitung über einen Widerstand 12, 13, 14, 15 verbunden, so
daß nur dann, wenn auch ein statisches Steuersignal an einem Steuerein
gang der IC's 2 und 3 anliegt, an dem zugeordneten Statusausgang ein
durch den Widerstand 12, 13, 14, 15 definierter Spannungswert anliegt. Da
die Statusausgänge Open-Collector-Ausgänge sind, liegt im normalen Be
triebszustand, d. h. bei eingeschalteter Lampe 8, 9, 10 oder 11, am Status
ausgang ein sehr niedriges, nämlich 0-Potential an, das als 0 bzw. L erfaßbar
ist. Liegt hingegen eine Überlastung oder ein Kurzschluß durch eine der
Lampen vor, so liegt an dem Statusausgang das vom Widerstand 12, 13, 14,
15 abgreifbare Potential als 1 oder H-Potential an. Dieses Potential wird ei
nem ODER-Gatter, aus den Dioden 16, 17, 18 und 19 zugeführt, die so ge
schaltet sind, daß ihre Kathoden miteinander verbunden sind. Die Dioden
leiten also im Falle eines High-Zustandes die entsprechende Spannung wei
ter. Die High-Spannung ist an dem gemeinsamen Ausgang 23 abgreifbar und
kann - wenn keine Verkopplung mit anderen Spannungen vorgenommen
wird - direkt an einem Meßeingang eines Mikrocontrollers 1 angelegt wer
den. Im Ausführungsbeispiel wird die Spannung dazu verwendet, einen
Transistor 20 eines Spannungswandlers über seine Basis anzusteuern. Der
Transistor ist ein npn-dotierter Transistor, der wiederum einen Transistor 21
ansteuert, der ein pnp-dotierter Transistor ist, dessen Emitter mit einer Kon
stantstromquelle US verbunden ist und dessen Kollektor an der gemeinsa
men Ableitung der Sensorausgänge der IC's 2 und 3 angekoppelt ist.
Die Sensorausgänge I-sens der einzelnen Treiberschaltungen sind unmittel
bar miteinander verbunden und mit einem gegen Masse geschalteten Sen
sorwiderstand 22 versehen. Die Sensorstromausgänge sind Stromquellen,
die einen Bruchteil des durch den Halbleiterschalter 4, 5, 6, 7 fließenden
Stroms widerspiegeln. Dieser Sensorstrom wird auf den externen Sensorwi
derstand 22 geführt und so in eine Spannung, die analog dem Laststrom ist,
umgewandelt. Sie ist dabei mit der Spannung US überlagert, für den Fall,
daß eine der Dioden 16, 17, 18, 19 leitend schaltet und damit signalisiert,
daß ein Kurzschluß im Verbraucherstromkreis gegeben ist bzw. eine Über
lastung. Vom Sensorwiderstand 22 wird die Spannung abgegriffen und dem
Meßeingang des Mikrocontrollers 1 zugeführt. Dieser wertet die Spannungen
aus. Die dargestellte Schaltung faßt alle vier Statussignale und vier Sen
sorsignale zu einem spannungscodierten Signal zusammen. Die Reihe kann
beliebig erweitert werden. Die Schaltung arbeitet dabei wie folgt:
Wird über dem Mikrocontroller 1 eine der Lampen 8, 9, 10, 11 über den zu
gehörigen Treibereingang eingeschaltet, so wird gleichzeitig über den Sta
tusausgang die Fehlerlogik aktiviert. Hierdurch ist gewährleistet, daß nur
dann ein Fehlersignal ausgegeben werden kann, wenn der zugehörige Trei
ber auch aktiviert ist. Diese Verknüpfung wird bei jedem Statusausgang mit
dem zugehörigen Steuereingang vorgenommen. Liefert ein Treiber nun einen
Fehlerzustand (bei thermischer Überlast oder Kurzschluß) in Form eines
High-Pegels, so ist auch das zusammengefaßte Statussignal "high" (H).
Durch Abschalten eines Treiberkanals nach dem anderen kann die Software
des Mikroprozessors bzw. Mikrocontrollers 1, in dem ein Steuerprogramm
implementiert ist, herausfinden, welcher Kanal den Fehler verursacht, und
entsprechend darauf reagieren. Das Programm kann dabei so ausgerichtet
sein, daß beispielsweise der entsprechende Treiber nicht mehr mit einem
statischen Einschaltsignal beaufschlagt wird. Es kann darüber hinaus auch
eine Anzeige des Fehlers erfolgen, unter Umständen auch eine Ausweich
schaltung aktiviert werden, um beispielsweise bei Ausfall eines Abblend
lichtes in einem Kraftfahrzeug das Standlicht zu aktivieren.
Alle Sensorstromausgänge der Treiberschaltung werden ebenfalls in einer
ODER-Schaltung auf einen gemeinsamen Sensorwiderstand zusammenge
faßt, so daß keine weiteren Strommeßwiderstände erforderlich sind. Damit
kann die Software durch Auswerten der Spannungsdifferenz feststellen, ob
die einzelnen Lampen oder in ihrer Gesamtheit in Ordnung sind. Defekte
Lampen werden durch das kurzzeitige, im Milli- oder Mikrosekundenbereich
liegende An- und Abschalten erkannt, da kein Strom und damit kein Span
nungssprung am Sensorwiderstand abgreifbar ist. Auf diese analogcodierte
Sensorspannung wird mittels des Transistorpaares 20, 21 das zusammen
gefaßte Statussignal aufmoduliert. Im Fehlerfall wird die Sensorspannung auf
die Spannung 5 Volt, nämlich US, hochgeschaltet. Durch geeignete Di
mensionierung des Sensorwiderstandes kann nun die Fehlerspannung (5 Volt)
von der normalen Summenspannung, die bei ca. 4 Volt liegen sollte,
leicht unterschieden werden.
In Fig. 2 ist der Spannungsverlauf am Sensorwiderstand 22 in den Be
triebszuständen beim Einschalten der einzelnen Kanäle, bei einem Fehler
und beim Ausschalten dargestellt. In den oberen Diagrammen sind die stati
sche Eingangsspannung und deren Schaltzeitpunkte abgebildet. Es ist er
sichtlich, daß an der zweiten Schaltung ein Fehler - und zwar am Statusaus
gang - detektiert wird. Dieser Fehler wird der Spannung, die normalerweise
beim Zuschalten der einzelnen Treiberschaltungen vom Sensorwiderstand
abgegriffen wird, hinzuaddiert, so daß sofort erkennbar ist, daß eine der ein
geschalteten Treiberschaltungen bzw. der Verbraucher einen Defekt aufwei
sen, was durch die erhöhte 5-Volt-Spannung charakterisiert ist. Es wird im
folgenden dann jede der einzelnen Treiberschaltungen gesondert angesteu
ert, um zu detektieren, welche Lampe tatsächlich defekt ist bzw. welche
Halbleiterschaltung einen Kurzschluß aufweist.
Claims (14)
1. Verfahren zur Diagnose des Schaltzustandes und der Belastung eines
Halbleiterschalters, über den ein elektrischer Stromverbraucher an eine
Stromversorgungsquelle wahlweise an- oder abschaltbar ist, in einer mehr
kanaligen Schaltungsanordnung mit mindestens zwei Halbleiterschaltern,
wobei jeder Halbleiterschalter über jeweils eine statisch gesteuerte Treiber
schaltung angesteuert wird und die Treiberschaltung mit einer Fehlerlogik
verbunden ist, die mindestens über einen Statusausgang mindestens eine
Stromüberlastung durch den Verbraucher oder einen Kurzschluß nach
Masse in Form eines bestimmten Spannungspegels signalisiert, wobei die
Steuersignalleitung einer jeden Treiberschaltung mit einem Steuerausgang
eines Mikrocontrollers und der Statusausgang mit einem Meßeingang des
Mikrocontrollers verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende Merk
male:
Aktivieren der Fehlerlogik parallel zur Ausgabe eines Eingangssignals des Mikrocontrollers (1) durch Anlegen einer Spannung an den Statusausgang.
Zusammenführen der Statusausgänge über Entkopplungsdioden (15, 16, 17, 18) und Einleiten in einen Meßeingang des Mikrocontrollers (1).
Auswerten des Spannungszustandes am Meßeingang vom Mikrocontroller (1) mittels eines abgespeicherten Programms und Auslösen eines Steuerpro gramms bei Abweichung des IST-Wertes von einem vom Programm vorge gebenen Sollwert.
Durchlaufen eines gesteuerten Ein/Ausschalt-Zyklusses aller elektronischen Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7) nacheinander und Auswertung des Spannungs zustandes an jedem der Statusausgänge durch den Mikrocontroller (1) im Falle der Feststellung einer Überlastung oder eines Kurzschlusses.
Generieren eines Anzeigesignals für die Signalisierung des jeweiligen fehler behafteten Halbleiterschalters (4, 5, 6, 7) und Ausgabe desselben an eine Anzeigeeinrichtung durch den Mikrocontroller (1) oder im Falle, daß aus einem bereits aktivierten Zustand eines oder mehrerer Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7) beim Anschalten eines weiteren Halbleiterschalters (4, 5, 6 oder 7) bei der Detektion eines unzulässigen Spannungs zustandswertes hinzugeschaltete Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7) sofort als fehlerhaft angezeigt wird.
Aktivieren der Fehlerlogik parallel zur Ausgabe eines Eingangssignals des Mikrocontrollers (1) durch Anlegen einer Spannung an den Statusausgang.
Zusammenführen der Statusausgänge über Entkopplungsdioden (15, 16, 17, 18) und Einleiten in einen Meßeingang des Mikrocontrollers (1).
Auswerten des Spannungszustandes am Meßeingang vom Mikrocontroller (1) mittels eines abgespeicherten Programms und Auslösen eines Steuerpro gramms bei Abweichung des IST-Wertes von einem vom Programm vorge gebenen Sollwert.
Durchlaufen eines gesteuerten Ein/Ausschalt-Zyklusses aller elektronischen Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7) nacheinander und Auswertung des Spannungs zustandes an jedem der Statusausgänge durch den Mikrocontroller (1) im Falle der Feststellung einer Überlastung oder eines Kurzschlusses.
Generieren eines Anzeigesignals für die Signalisierung des jeweiligen fehler behafteten Halbleiterschalters (4, 5, 6, 7) und Ausgabe desselben an eine Anzeigeeinrichtung durch den Mikrocontroller (1) oder im Falle, daß aus einem bereits aktivierten Zustand eines oder mehrerer Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7) beim Anschalten eines weiteren Halbleiterschalters (4, 5, 6 oder 7) bei der Detektion eines unzulässigen Spannungs zustandswertes hinzugeschaltete Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7) sofort als fehlerhaft angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit jeder Trei
berschaltung und/oder dem Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7) jeweils ein Strom
meßfühler (22) verbunden ist, mit dem in Abhängigkeit von dem durch den
angeschalteten Verbraucher fließenden Strom eine proportionale Spannung
oder ein Spannungssprung detektiert wird, die bzw. der von einem Sensor
ausgang der Treiberschaltung abgegriffen wird, daß die detektierten Span
nungen oder Spannungssprünge addiert einem weiteren Meßeingang des
Mikrocontrollers (1) zugeführt werden, daß anhand des Summationsspan
nungswertes mittels eines Auswerteprogramms vom Mikrocontroller (1) fest
gestellt wird, ob die gemessene Spannung dem additiven Spannungswert
aller angeschalteten Verbraucher entspricht oder hiervon abweicht, daß bei
Abweichung das Steuerprogramm die einzelnen Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7)
nacheinander kurzzeitig ein- und wieder abgeschaltet werden, und daß in
Abhängigkeit der detektierten Einzelspannung ermittelt wird, ob der ange
schaltete Verbraucher nicht defekt ist bzw. ein Spannungswert gemessen
wird, der dem Spannungswert im Normalbetrieb des Verbrauchers entspricht,
oder ein Defekt gegeben ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß defekte
Verbraucher als solche angezeigt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Anzeige eine alphanumerische Anzeige von dem Mikro
controller (1) angesteuert wird oder eine visuelle Anzeige, insbesondere
Leuchtdiodenanzeige, oder die Zustände durch eine Vokoderschaltung ver
bal ausgegeben werden, oder mittels einer Anzeige, die eine kombinierte
Anzeige ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide
summierten Spannungen addiert werden oder eine davon abgeleitete Span
nung an einen einzigen Meßeingang (Usens/Status) des Mikrocontrollers (1)
angelegt wird, und daß die Werte vom Mikrocontroller (1) ausgewertet wer
den und bei Abweichungen von abgelegten Sollwerten das Steuerprogramm
die sequentielle Abfrage jedes Kanals für die Fehlerdetektion steuert.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhän
gigkeit von den Spannungszuständen an den Statusausgängen ein definier
ter statischer Spannungswert der Additionsspannung an den Sensoraus
gängen überlagert und als Meßspannung ausgewertet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Meßzyklus unabhängig oder abhängig von einem
Einschaltzustand eines Verbrauchers vom Mikrocontroller (1) gesteuert wird.
8. Schaltungsanordnung zur Diagnose des Schaltzustandes und der Belas
tung eines Halbleiterschalters, über den ein elektrischer Stromverbraucher
an eine Stromversorgungsquelle wahlweise an- oder abschaltbar ist, in einer
mehrkanaligen Schaltungsanordnung mit mindestens zwei Halbleiterschal
tern, wobei jeder Halbleiterschalter über jeweils eine statisch gesteuerte
Treiberschaltung ansteuerbar ist, wobei die Treiberschaltung mit einer Feh
lerlogik verbunden ist, die mindestens über einen Statusausgang mindestens
eine Stromüberlastung durch den Verbraucher oder einen Kurzschluß nach
Masse in Form eines bestimmten Spannungspegels signalisiert, wobei die
Steuersignalleitung einer jeden Treiberschaltung mit einem Steuerausgang
eines Mikrocontrollers und der Statusausgang mit einem Meßeingang des
Mikrocontrollers verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß
der Steuereingang (Input 1/2) einer jeden Treiberschaltung mit dem Status ausgang (Status 1/2) der Treiberschaltung über einen Widerstand (12, 13, 14, 15) verbunden ist,
am Ankopplungspunkt eine Diode (16, 17, 18, 19) angeschaltet ist, die als Entkopplungsdiode geschaltet ist und mit dem oder den zweiten Anschlüssen der weiteren Dioden (16, 17, 18, 19), die an den Ankopplungspunkten der weiteren Widerstände zwischen den Steuereingängen und Statusausgängen der weiteren Treiberschaltungen verbunden sind und gemeinsam ein ODER- Gatter bilden,
die gemeinsame Ableitung (23) der miteinander verbundenen Entkopplungs dioden mit einem Meßeingang (Usens/Status) eines Mikrocontrollers (1) verbunden ist,
der Mikrocontroller (1) in Abhängigkeit von der Auswertung des anliegenden Spannungszustandes mindestens im Fehlerfall ein Anzeigesignal generiert, wobei im Falle eines Kurzschlusses oder einer Überlastung ein Steuerpro gramm anläuft, das kurzzeitig die Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7) sequentiell ab- und einschaltet bzw. ein- und abschaltet und den jeweils individuell fest gestellten Spannungszustand (0,1) an der Ableitung von dem Mikrocontroller (1) im Hinblick auf Plausibilität und/oder Sollwertübereinstimmung überprüft.
der Steuereingang (Input 1/2) einer jeden Treiberschaltung mit dem Status ausgang (Status 1/2) der Treiberschaltung über einen Widerstand (12, 13, 14, 15) verbunden ist,
am Ankopplungspunkt eine Diode (16, 17, 18, 19) angeschaltet ist, die als Entkopplungsdiode geschaltet ist und mit dem oder den zweiten Anschlüssen der weiteren Dioden (16, 17, 18, 19), die an den Ankopplungspunkten der weiteren Widerstände zwischen den Steuereingängen und Statusausgängen der weiteren Treiberschaltungen verbunden sind und gemeinsam ein ODER- Gatter bilden,
die gemeinsame Ableitung (23) der miteinander verbundenen Entkopplungs dioden mit einem Meßeingang (Usens/Status) eines Mikrocontrollers (1) verbunden ist,
der Mikrocontroller (1) in Abhängigkeit von der Auswertung des anliegenden Spannungszustandes mindestens im Fehlerfall ein Anzeigesignal generiert, wobei im Falle eines Kurzschlusses oder einer Überlastung ein Steuerpro gramm anläuft, das kurzzeitig die Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7) sequentiell ab- und einschaltet bzw. ein- und abschaltet und den jeweils individuell fest gestellten Spannungszustand (0,1) an der Ableitung von dem Mikrocontroller (1) im Hinblick auf Plausibilität und/oder Sollwertübereinstimmung überprüft.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß mit jeder Treiberschaltung und/oder dem Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7)
jeweils ein Strommeßfühler (22) verbunden ist, der eine durch den ange
schalteten Verbraucher (8, 9, 10, 11) fließenden Strom proportionale Span
nung oder einen Spannungssprung erzeugt, die bzw. der von einem Sensor
ausgang (I-sens 1/2) der Treiberschaltung abgreifbar ist, daß alle Sensor
ausgänge (I-sens 1/2) der Treiberschaltungen zusammengeschaltet und an
einem Meßeingang (Usens/Status) des Mikrocontrollers (1) angeschlossen
sind, daß der Mikrocontroller (1) anhand des summierten Spannungswertes
mittels eines Auswerteprogramms feststellt, ob die gemessene Spannung
dem additiven Spannungswert aller angeschalteten Verbraucher (8, 9, 10,
11) entspricht oder hiervon abweicht, daß bei Abweichung das Steuerpro
gramm die einzelnen Halbleiterschalter (4, 5, 6, 7) nacheinander kurzzeitig
an- und wieder abgeschaltet bzw. ab- und angeschaltet, und daß in Abhän
gigkeit von der detektierten Einzelspannung ermittelt wird, ob der ange
schaltete Verbraucher (8, 9, 10, 11) defekt ist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß von den gemeinsamen Leitungen der Statusausgänge (Sta
tus 1/2) und der Sensorausgänge (I-sens 1/2) abgegriffene Spannungen über
einen Addierer nur an einem Meßeingang (Usens/Status) des Mikrocontrol
lers (1) anliegen, der anhand von Vergleichstabellen, je nach eingeschalteten
Verbrauchern, Fehler in der Stromversorgung der Verbraucher (8, 9, 10, 11)
mittels eingeschriebenem Programm feststellt, wobei kurzzeitig jede der
Treiberschaltungen einzeln ansteuerbar und der Verbraucher (8, 9, 10, 11)
an- oder abgeschaltet und der Fehler im Verbraucher (8, 9, 10, 11) analy
sier- und/oder anzeigbar ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Addierer ein Spannungswandler (20, 21) vorgeschaltet ist, der in
Abhängigkeit von dem anliegenden Spannungszustand der Statusausgänge
(Status 1/2) eine Spannung (US) bestimmten Wertes abgibt.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannungswandler einen ersten Transistor (20) aufweist, der einen
zweiten Transistor (21) steuert, der eine definierte Spannung (US) durch
schaltet.
13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die den durch die Verbraucher (8, 9, 10, 11) fließen
den Strömen proportionalen Spannungen, die den Status signalisieren, von
einem gemeinsamen Sensorwiderstand (22) abgreifbar sind.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Statusausgänge (Status 1/2) der Treiberschaltungen jeweils einen
Open-Kollektortransistor aufweisen, der derart geschaltet ist, daß im Falle
der Überlastung oder des Kurzschlusses ein High Pegel durch den Wider
stand (12, 13, 14, 15) der herabgesetzten Steuerspannung gegeben ist.
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