DE10120781C2

DE10120781C2 - Verfahren zur Übertragung von Schaltzuständen einer Signalisierung über eine Zweidrahtleitung zu Dachzeichen auf Fahrzeugdächern

Info

Publication number: DE10120781C2
Application number: DE10120781A
Authority: DE
Inventors: Anselm Fabig
Original assignee: Kienzle Argo GmbH
Current assignee: Kienzle Argo GmbH
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: DE10120781A1

Description

Es besteht das Problem, über eine Zweidrahtleitung die Schaltinformation aus dem Fahrzeuginneren (z. B. PKW) zu einem, auf dem Dach montierten, Dachzeichen (z. B. TAXI) zu übertragen. Dabei muß gewährleistet werden, daß die vorhandene Installation des Fahrzeugs weiter verwendet werden kann. Folgende drei Informationen müssen mindestens übertragen werden:

1. Der Schriftzug "TAXI" im TAXI-Dachzeichen (25 W) soll geschaltet wer den.
2. Die blinkenden "ALARM" Leuchtdioden (3 × 4 Stück) des TAXI-Dach zeichens sollen alternativ zum Schriftzug "TAXI" einzuschalten sein.
3. Die "Konzessionsnummer" eines Taxis (4-stellige Zahl) soll unabhängig vom Schriftzug "TAXI" beleuchtbar sein. Hierfür ist eine Leistung von unter 25 W (z. B. 10 W) vorgesehen.

Außerdem dürfen automatische Leistungsmessungen im Bordcomputer des Fahrzeugs keinen Lampen-Fehler anzeigen, wenn eine Leistung unter 25 W im Dachzeichen verbraucht wird.

Stand der Technik

Die aus der Vergangenheit bekannten Verfahren zur Übertragung der ver schiedenartigen Schaltzustände über eine Zweidrahtleitung in das Dachzei chen auf Fahrzeugdächern sind im folgenden aufgelistet. Diese werden z. B. durch die Druckschriften

1. DE 92 11 930 U1,
2. DE 40 21 146 C2,
3. DE 295 20 708 U1,
4. US 4 882 570 und
5. EP 1 088 702 A2

dokumentiert.

Dauerspeisung

Der Schriftzug "TAXI" im TAXI-Dachzeichen wird mit 5 × 5 = 25 W beleuch tet, wenn eine 12 V Gleichspannung über die Zweidrahtleitung an das Dachzeichen angelegt wird.

Verpolen

Bild 1 zeigt das Prinzip, Bild 3 das Zeitdiagramm. Die blinkenden "ALARM" LEDs (3 × 4 Stück) des TAXI-Dachzeichens werden aktiviert, indem die Ver sorgungsspannung mit Hilfe eines speziellen Alarmsteuergerätes (4) verpolt (5). In diesem Fall wird über eine Diode (11) im Dachzeichen das Leuchtern der 25 W Glühlampen verhindert und die LEDs werden aktiviert. Siehe Druckschrift (2), 1. Zeichnung.

Tastung der Spannung

Bild 2 zeigt das Prinzip, Bild 3 das Zeitdiagramm. Die Versorgungsspan nung zum Aktivieren der Konzessionsnummer-Beleuchtung wird durch ei nen Rechteck Oszillator (10) mit einem sehr kurzen Tastverhältnis kurz ein geschaltet (1 : 100). Die Wiederholrate (6) wird dabei so hoch gewählt, daß sie mit der menschlichen Auge nicht mehr sichtbar.

Eine Glühlampe soll bei dieser sehr kurzen Tastung noch nicht leuchten. Es wird jedoch über eine Diode (7) ein Kondensator (8) geladen, der in den längeren Impulspausen seine Ladung an Leuchtdiodenfelder (9) zur Be leuchtung der Konzessionsnummer abgibt.

Ansteuerung des Dachzeichens mit mehr als zwei Leitungen

In Druckschrift (4) wird gezeigt, wie das Problem, verschiedene Schaltzu stände zu übertragen, mit einer mindestens 4-adrigen Leitung zwischen In nenraum des Fahrzeugs und Dachzeichen gelöst werden kann.

Nachteil der Tastung

Der Nachteil dieses Verfahrens (Bild 2) liegt in folgenden Punkten:

1. Die mechanische Anordnung und Montage der Leuchtdioden für die Konzessionsnummerbeleuchtung verursacht weitere Kosten und mecha nische Probleme.
2. Ein zusätzlicher, sehr großer Elektrolyt-Kondensator ist innerhalb des Dachzeichens notwendig. Dieser verursacht Kosten und Probleme bei tiefen Temperaturen.
3. Die mögliche, zu übertragende Leistung sinkt stark ab, da nur während ca. 1% der Zeit ein nennenswerter Strom fließen kann. Dieser Strom muß bei gleicher benötigter Leistung sehr hoch sein.

Eine kurze Nebenrechnung soll den Nachteil der geringen Leistungsüber tragung verdeutlichen:
Bei einem Strom auf der Zweidrahtleitung von 8 A (hoch angesetzt bei her kömmlicher 0,75 mm² Leitung) und einem Tastverhältnis von 1 : 100 kann nur ein mittlerer Strom von 80 mA fließen. Dies entspricht einer Leistung von nur 0,96 W bei 12 V.

Mit diesen Parametern können zwei parallele Zweige von je vier in Reihe geschalteten Leuchtdioden (= 8 Stück) betrieben werden. Unter der Annah me von High-Power LEDs (mit I_max = 70 mA und V_f = 2,5 V) können diese dann mit 40 mA betrieben werden. Dies ist zu dunkel für die Beleuchtung einer Nummernfläche im Straßenverkehr.

Vorteile der Erfindung Aufgabe

Aufgabe der Erfindung ist es, eine nachrüstbare, schaltbare Konzessions nummerbeleuchtung in TAXI-Dachzeichen zu schaffen. Die vorhandene In stallation im Fahrzeug soll weiter verwendet werden. Die Funktionen vor handener Schalter und Leistungsmeßschaltungen sollen erhalten bleiben. Die Konzessionsnummer soll hell (10 W) beleuchtet werden. Das Problem wird aufwandsarm gelöst.

Lösung

Die Aufgabe wird mit den im Patentanspruch angegebenen Mitteln gelöst. Eine Weiterbildung der Erfindung kann den Unteransprüchen entnommen werden.

Vorteile

Das Problem, mindestens drei verschiedene Schaltzustände über eine Zweidrahtleitung zu übertragen und dabei die vorhandene Installation weiter zu verwenden, wird gelöst. Die erfindungsgemäße Schaltung ist dabei kom patibel zu der vorhandenen Form der ALARM-LEDs Aktivierung durch Ver polen der Versorgungsspannung. Die erfindungsgemäße Schaltung kommt ohne teuren Ladekondensator aus. Die erfindungsgemäße Schaltung kann in vorhandene Dachzeichen mit geringem A and nachgerüstet werden.

Es sind keine zusätzlichen LEDs für die Konzessionsnummerbeleuchtung notwendig. Es ist kein zusätzlicher mechanischer Aufwand für die Montage der LEDs zur Beleuchtung der Konzessionsnummer nötig.

Beschreibung der Ausführung

Die Erfindung besteht aus zwei Komponenten, Bild 5 zeigt das Konzept.

1. Eine Komponente wird in das Dachzeichen eingebaut (Bild 4). Diese enthält die Auswerteelektronik, um die vom Steuergerät erzeugten Aus tastimpulse auszuwerten und den eigentlichen Schaltvorgang auszulö sen. Gleichzeitig dient die zweite Komponente als vertikale, optische Unterteilung des Dachzeichens in zwei Kammern.
2. Die zweite Komponente, wird in Form eines Steuergerätes im Kfz. mon tiert (Bild 7). Dieses Steuergerät hat die Aufgabe, die notwendigen Aus tastimpulse zu erzeugen.

Die erste Komponente (Bild 4) der erfindungsgemäßen Realisierung un terteilt das Dachzeichen in eine erste Kammer mit drei 25 W Lampen und in eine zweite Kammer mit zwei 25 W Lampen. Die ersten drei Lampen be leuchten den Schriftzug "TAXI". Die beiden anderen Lampen beleuchten die vierstellige "Konzessionsnummer".

Die Kompatibilität zur vorhandenen Elektrik wird dadurch hergestellt, daß bei Dauerspannung am Dachzeichen alle fünf 25 W Lampen leuchten. Der Widerstand (16) stellt das notwendige Potential am n-MOS FET (13) sicher, damit dieser leitet. Der Kondensator (15) im Bereich von 100 nF wird dabei aufgeladen. Die Diode (11) gewährleistet die Kompatibilität zur vorhande nen ALARM-LED Aktivierung.

Die erfindungsgemäße Funktion der Schaltungskomponente im Dachzei chen beruht darauf, daß im Falle der alleinigen Konzessionsnummerbe leuchtung (12) die drei Lampen (14) abgeschaltet werden. Dazu wird die Spannung auf der Zweidrahtleitung zum Dachzeichen zyklisch ausgetastet. (Bild 6, 18.). Durch das Nullpotential während der sehr kurzen Austastzeit wird der Kondensator (15) über die Diode (17) sehr schnell entladen. Der Transistor (13) sperrt und die Lampen (14) verlöschen. Die Zeitkonstante τ = R.C wird so gewählt, daß die Ladezeit des Kondensators (15) sehr viel größer ist als die Periodendauer der zyklischen Austastung.

Bild 5 zeigt das Prinzip der Nachrüstung vorhandener Schaltungstechnik. Das Konzessionsnummersteuergerät (23) wird in die Leitung zwischen Schalter mit Strommeßeinrichtung und ALARM-LED Steuergerät (4) eingeschleift. Eine zusätzliche Klemme "75" wird mit dem "Schlüssel-steckt" Kontakt des Fahrzeugs verbunden. Dieser Kontakt liefert dann die Informa tion: Konzessionsnummer an, wenn Schlüssel steckt. In Bild 5 zeichnet (1) das Taxameter, (3) den kombinierten TAXI-Schriftzugschalter mit Strommeßeinrichtung und Lampenausfallwarnung, (23) die erfindungsge mäße Erweiterung, (4) das ALARM-LED Steuergerät und (2) das Dachzei chen, das über eine Zweidrahtleitung mit dem Steuergerät verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Funktion der zweiten Komponente der Schaltung in nerhalb des Fahrzeugs besteht im wesentlichen aus zwei Zweigen mit Schottky Dioden (Bild 7). Über die Diode (19) fließt der gesamte Strom, wenn der Schriftzug "TAXI" und die Konzessionsnummer beleuchtet werden soll. In diesem Fall wird auch der Rechteck Oszillator (22) abgeschaltet und der Transistor (21) sperrt.

Im Falle der Konzessionsnummer Beleuchtung ohne "TAXI" schwingt der Oszillator (22) und der Transistor (21) schaltet wie gewünscht die Spannung auf der Zweidrahtleitung in 99% der Zeit ein und in 1% der Zeit zyklisch aus.

Diese Form der Schaltung stellt sicher, daß entweder der gesamte Strom (ca. 2 A ≈ 25 W) durch den Zweig mit Diode (19) fließt oder der Teilstrom (ca. 0,8 A ≈ 10 W) durch den Zweig mit Diode (20). Dies gewährleistet die Weiterverwendung vorhandener Strommeßschaltungen im Fahrzeug, sie he (3) in Bild 1 und Bild 5.

Die Taktfrequenz des Oszillators (22) wird oberhalb von 20 kHz gewählt, damit auch bei Übersprechen keine Störungen in der Audioanlage des Fahrzeugs hörbar werden.

Claims

1. Verfahren zur Übertragung von mindestens drei Schaltzuständen eines oder mehrerer Signalgeber über eine Zweidrahtleitung zu einem Dachzeichen auf Fahrzeugdächern, wobei die Versorgungsspannung des Dachzeichens mit einem großen Tastverhältnis von Einschalt- zu Ausschalt-Zeit zyklisch ausgetastet wird und neben dem grundsätzlichen Schaltzustand und einer Umpolung der Versorgungsspannung als mindestens dritter Schaltzustand ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastfrequenz oberhalb von 20 kHz gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswer teelektronik auf einer vertikal montierten Leiterplatte untergebracht wird, welche die Form des Dachzeichens hat und dadurch gleichzeitig als optische Unterteilung des Dachzeichens in zwei Kammern dient.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Länge der Austastung verschiedene Schaltzustände codiert werden können.