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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschließen elektrischer Lasten an die Klemmen eines Verstärkers und zur Erkennung etwaiger fehlerhafter Anschlüsse dieser elektrischen Lasten. Sie erstreckt sich auf eine Verstärkerschaltung, in der dieses Anschluss- und Erkennungsverfahren eingesetzt wird.
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Die heutigen Kraftfahrzeuge sind üblicherweise mit einer freihändig zu bedienenden Vorrichtung für die Zugriffskontrolle und mit einem oder mehreren Systemen zur Überwachung und/oder Messung von Parametern ausgestattet, die am Fahrzeug angebrachte Sensoren umfassen, wobei alle Kontrollvorrichtungen und Überwachungssysteme mit einer Sende-/Empfangsschaltung für niedrige Frequenzen mit einer Antenne ausgestattet sind.
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Üblicherweise sind gemäß der Darstellung in die Antennen dieser Kontrollvorrichtungen und Überwachungssysteme, beispielsweise A1 und A2, in eine Verstärkerschaltung integriert, die einen Verstärker Am umfasst, und werden in Abhängigkeit von ihrer Leistung an die Anschlussklemmen dieses Verstärkers wie beispielsweise B1, B2, B3 angeschlossen:
- – entweder in einer Vollbrückenanordnung zur Steuerung leistungsstarker Antennen, bei der jeder Pol der Antenne A1 über einen Stromzweig P1, P2, der beispielsweise gemäß einen Widerstand R1 in Reihe mit einer Kapazität C1 (Zweig P1) oder nur einen Widerstand R2 (Zweig P2) umfasst, mit einer der Klemmen B1, B2 verbunden wird;
- – oder in einer Halbbrückenanordnung zur Steuerung leistungsschwacher Antennen, bei der ein Pol der Antenne A2 an Masse liegt und der andere Pol dieser Antenne A2 über einen Stromzweig P3, der beispielsweise einen Widerstand R3 in Reihe mit einer Kapazität C3 umfasst, mit einer Anschlussklemme B3 verbunden wird.
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Der Hauptvorteil derartiger Verstärkerschaltungen besteht darin, dass sie das Erkennen eines etwaigen fehlerhaften Anschlusses einer Antenne A1 oder A2 und das Orten der fehlerhaften Antenne ermöglichen.
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Derartige Verstärkerschaltungen erfordern jedoch eine Anschlussklemme B1–B3 zum Anschließen jedes Stromzweiges P1–P3 (somit drei Klemmen für zwei Antennen) und sind daher hinsichtlich der Kosten des Verstärkers teuer.
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Eine gegenwärtige Lösung zur Behebung dieses Nachteils, die in dargestellt ist, besteht darin, zwei Antennen A3, A4 parallel zwischen den beiden Stromzweigen P4, P5 einer Vollbrückenanordnung anzuordnen. Nach diesem Prinzip können zwei Antennen an einen Verstärker Am, der mit zwei Anschlussklemmen B1, B2 ausgestattet ist, angeschlossen werden, so dass im Vergleich zu der soeben beschriebenen Lösung Kosteneinsparungen erzielt werden (man spart eine Anschlussklemme am Verstärker Am).
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Diese Kostenersparnis geht jedoch zu Lasten der Diagnosefunktion der Verstärkerschaltung, denn eine Verstärkerschaltung nach diesem zweiten Prinzip ermöglicht es zwar, einen etwaigen fehlerhaften Anschluss zu erkennen, ermöglicht es jedoch nicht festzustellen, welche der beiden Antennen A3, A4 abgeklemmt ist und welche absoluten oder relativen Leistungswerte diese Antennen aufweisen.
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Aus der
US 5 148 115 A ist ein Detektor zum Erkennen des Anschlusszustands von Lasten an einem Verstärker bekannt, wobei ein erste elektrische Last an zwei Klemmen eines Verstärkers in Vollbrückenschaltung angeschlossen wird. Bei dem Betrieb des Verstärkers wird der Strom gemessen, der durch die Klemmen fließt.
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Diese Erfindung soll die Nachteile der gegenwärtigen Verstärkerschaltungen der beschriebenen Ausführung beseitigen; Hauptaufgabe ist es daher, ein Anschlussverfahren bereit zu stellen, das es ermöglicht, möglichst viele elektrische Lasten an die Klemmen eines Verstärkers anzuschließen und etwaige fehlerhafte Anschlüsse zu diagnostizieren (Erkennung und Ortung).
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Dazu sieht die Erfindung zunächst ein Verfahren zum Anschließen elektrischer Lasten an die Klemmen eines Verstärkers und zur Erkennung etwaiger fehlerhafter Anschlüsse dieser elektrischen Lasten vor, bei dem:
- – eine elektrische Last in Vollbrückenanordnung an zwei Klemmen des Verstärkers angeschlossen wird, wobei jeder Pol dieser elektrischen Last über einen Stromzweig mit einer dieser Klemmen verbunden wird,
- – mindestens eine zweite elektrische Last in Halbbrückenanordnung angeschlossen wird, wobei ein Pol jeder elektrischen Last mit der Masse und der andere Pol dieser elektrischen Last über einen Stromzweig mit einem der Stromzweige der Vollbrückenanordnung verbunden wird,
- – in einer ersten Phase repräsentative Bezugswerte der Ströme, die in jedem Stromzweig der Voll- und Halbbrückenanordnung fließen, gemessen und gespeichert werden und aus diesen Messwerten die Bezugswerte der Ströme, die durch jede der beiden Klemmen fließen, abgeleitet und gespeichert werden,
- – während des Betriebs des Verstärkers der Strom gemessen wird, der durch jede der beiden Klemmen fließt, und jeder Messwert mit dem entsprechenden gespeicherten Bezugswert verglichen wird, so dass eine etwaige Verringerung des gemessenen Stroms in einem der mit der betreffenden Klemme verbundenen Stromzweige, die für einen fehlerhaften Anschluss repräsentativ ist, erkannt wird und bei einer erheblichen Verringerung mindestens eines der gemessenen Ströme die Messwerte der beiden Ströme, die durch jede der beiden Klemmen fließen, mit den gespeicherten Bezugswerten verglichen werden, die für die in jedem Stromzweig fließenden Ströme repräsentativ sind, so dass daraus der (die) Stromzweig(e) abgeleitet werden kann (können), bei dem (denen) ein fehlerhafter Anschluss einer elektrischen Last vorliegt.
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Zunächst erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, an jedes Anschlussklemmenpaar eines Verstärkers zum einen eine elektrische Last in Vollbrückenanordnung und zum anderen eine oder zwei elektrische Lasten in Halbbrückenanordnung anzuschließen. Infolgedessen können bei diesem Verfahren bis zu drei elektrische Lasten an ein einfaches Anschlussklemmenpaar angeschlossen werden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen bei der Verstärkerschaltung führt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren somit darin bestehen, dass eine erste elektrische Last, die einen gegebenen Stromverbrauch aufweist, in Vollbrückenanordnung an zwei Klemmen des Verstärkers und eine zweite elektrische Last, die einen geringeren Stromverbrauch als die erste aufweist, in einer Halbbrückenanordnung, die mit einem der Stromzweige der Vollbrückenanordnung verbunden ist, angeschlossen wird.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren auch darin bestehen, dass eine erste elektrische Last in Vollbrückenanordnung an zwei Klemmen des Verstärkers angeschlossen wird und dass zwei weitere elektrische Lasten in Halbbrückenanordnungen, die jeweils mit einem der Stromzweige der Vollbrückenanordnung verbunden sind, angeschlossen werden.
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Ein ganz wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahren besteht im Übrigen darin, etwaige fehlerhafte Anschlüsse unabhängig davon, ob zwei oder drei elektrische Lasten an ein Anschlussklemmenpaar angeschlossen sind, zu erkennen und die fehlerhafte elektrische Last zu orten. Dieses Verfahren führt somit eine vollständige Diagnose (Erkennung und Ortung) jedes möglicherweise fehlerhaften Anschlusses einer elektrischen Last durch.
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Die Erfindung erstreckt sich auf eine Verstärkerschaltung, die einen mit mindestens zwei Anschlussklemmen ausgestatteten Verstärker umfasst sowie mindestens eine elektrische Last, die in einer Vollbrückenanordnung, bestehend aus zwei Stromzweigen von jedem der Pole dieser elektrischen Last zu einer der Anschlussklemmen, an die beiden Anschlussklemmen angeschlossen ist. Erfindungsgemäß umfasst diese Verstärkerschaltung:
- – mindestens eine zweite elektrische Last, die in einer Halbbrückenanordnung angeschlossen wird, welche aus einer Verbindung eines der Pole jeder dieser elektrischen Lasten mit der Masse und einem Stromzweig vom anderen Pol dieser elektrischen Last zu einem der Stromzweige der Vollbrückenanordnung besteht,
- – Einrichtungen zum Speichern von repräsentativen Bezugswerten für die Ströme, die in jedem Stromzweig der Voll- und Halbbrückenanordnung fließen, und von Bezugswerten für die Ströme, die durch jede der beiden Klemmen fließen,
- – Einrichtungen zum Messen des Stroms, der durch jede der beiden Klemmen fließt,
- – und eine Zentraleinheit, die so programmiert ist, dass sie jeden Messwert mit dem entsprechenden gespeicherten Bezugswert vergleicht, so dass sie eine etwaige Verringerung des gemessenen Stroms in einem der mit der betreffenden Klemme verbundenen Stromzweige, die für einen fehlerhaften Anschluss repräsentativ ist, erkennt und bei einer erheblichen Verringerung von mindestens einem der gemessenen Ströme die Messwerte der beiden Ströme, die durch jede der beiden Klemmen fließen, mit den gespeicherten Bezugswerten vergleicht, die für die in jedem Stromzweig fließenden Ströme repräsentativ sind, und daraus den (die) Stromzweig(e) abgeleitet, bei dem (denen) ein fehlerhafter Anschluss einer elektrischen Last vorliegt.
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Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung gehen unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung hervor, die zunächst zwei Verstärkerschaltungen nach dem bisherigen Stand der Technik, der in der Einleitung erörtert wurde, und weiterhin als Beispiel, ohne Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben, zeigen und die nachfolgend zwei bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Verstärkerschaltungen darstellen. In diesen Zeichnungen zeigen:
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und Schaltbilder von zwei Verstärkerschaltungen nach dem bisherigen Stand der Technik, die in der Einleitung erörtert wurden,
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ein Schaltbild, das eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung darstellt,
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ein Schaltbild dieser ersten Ausführungsform mit einem fehlerhaften Anschluss,
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ein Schaltbild, das eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung darstellt,
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und und Schaltbilder dieser zweiten Ausführungsform mit einem fehlerhaften Anschluss (in den beiden Abbildungen unterschiedlich) darstellen.
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Die in den und als Beispiel dargestellten Verstärkerschaltungen umfassen beide einen Verstärker Am mit zwei Anschlussklemmen B1 und B2, der so ausgestaltet ist, dass er das Anschließen von zwei elektrischen Lasten A5, A6 ( ) bzw. von drei elektrischen Lasten A7, A8, A9 ( ), die sämtlich aus Antennen, beispielsweise Sende-/Empfangsschaltungen für niedrige Frequenzen, bestehen, an diese Klemmen ermöglicht.
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Nach der in dargestellten Ausführungsform ist eine der Antennen A5 in einer Vollbrückenanordnung, bestehend aus zwei Stromzweigen P6, P7, die jeweils einen Pol dieser Antenne mit einer der Anschlussklemmen B1, B2 verbinden, an den Verstärker Am angeschlossen.
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Die zweite Antenne A6 dieser Verstärkerschaltung ist dagegen in einer Halbbrückenanordnung angeschlossen, bestehend aus einer Verbindung eines der Pole dieser Antenne mit der Masse und einem Stromzweig P8, der den anderen Pol dieser Antenne A6 mit einem der Stromzweige der Vollbrückenanordnung verbindet.
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Nach dieser Ausführungsform ist, wenn der in den Stromzweigen P6, P7 der Vollbrückenanordnung fließende Strom den Bezugswert i und der im Stromzweig P8 der Halbbrückenanordnung fließende Strom den Bezugswert i' hat:
- – der Bezugswert des durch die Klemme B1 fließenden Stroms gleich i,
- – und der Bezugswert des durch die Klemme B2 fließenden Stroms gleich i + i',
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Bei normalem Betrieb der Verstärkerschaltung gemäß der Darstellung in sind die an den Klemmen B1 und B2 gemessenen Ströme in etwa genauso stark wie die gespeicherten Bezugswerte (mit einer Toleranz, die der Genauigkeit herkömmlicher Messgeräte entspricht) und weisen somit für die Klemme B1 den Wert i und für die Klemme B2 den Wert i + i' auf.
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Bei einem fehlerhaften Anschluss der in Halbbrückenordnung angeschlossenen Antenne A6 gemäß der Darstellung in ist dagegen der Messwert des durch die Klemme B1 fließenden Stroms unverändert gleich i, während aufgrund des Einbruchs des Stroms i' eine Verringerung des durch die Klemme B2 fließenden Stroms i' festgestellt wird, so dass zunächst ein fehlerhafter Anschluss erkannt wird.
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Ein Vergleich der Messwerte der durch die beiden Klemmen B1 und B2 fließenden Ströme mit den Bezugswerten ergibt daraufhin, dass der durch diese beiden Klemmen fließende Strom nur der Strom sein kann, der in den beiden Stromzweigen P6 und P7 der Vollbrückenanordnung fließt. Dieser Vergleich ermöglicht es somit festzustellen, dass die Antenne A6 abgeklemmt ist.
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In dem (nicht dargestellten) Fall eines fehlerhaften Anschlusses der Antenne A5 wird der Fehler in erster Linie aufgrund der Verringerung der durch die Klemmen B1 und B2 fließenden Ströme erkannt, die aus dem Einbruch des Stroms i resultiert. Der Vergleich ermöglicht es anschließend festzustellen, dass Antenne A5 abgeklemmt ist, weil der einzige gemessene Strom der durch die Klemme B2 fließende Strom ist, der den Bezugswert des in der Halbbrückenanordnung fließenden Stroms i' aufweist.
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Nach der in dargestellten Ausführungsform ist eine der Antennen A7 in einer Vollbrückenanordnung, bestehend aus zwei Stromzweigen P9, P10, die jeweils einen Pol dieser Antenne mit einer der Anschlussklemmen B1, B2 verbinden, an den Verstärker Am angeschlossen.
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Die zweite Antenne A8 dieser Verstärkerschaltung ist dagegen in einer Halbbrückenanordnung, bestehend aus einer Verbindung eines der Pole dieser Antenne mit der Masse und einem Stromzweig P11, der den anderen Pol dieser Antenne A8 mit einem der Stromzweige P10 der Vollbrückenanordnung verbindet, angeschlossen.
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Auf die gleiche Weise ist auch die dritte Antenne A9 dieser Verstärkerschaltung in einer Halbbrückenanordnung angeschlossen, die über einen Stromzweig P12 mit dem anderen Stromzweig P9 der Vollbrückenanordnung verbunden ist.
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Nach dieser Ausführungsform ist, wenn der in den Stromzweigen P9, P10 der Vollbrückenanordnung fließende Strom den Bezugswert i und die in den Stromzweigen P11 und P12 der Halbbrückenanordnung fließenden Ströme die Bezugswerte i' und i'' haben:
- – der Bezugswert des durch die Klemme B1 fließenden Stroms gleich i + i'',
- – und der Bezugswert des durch die Klemme B2 fließenden Stroms gleich i + i',
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Bei normalem Betrieb der Verstärkerschaltung gemäß der Darstellung in sind die an den Klemmen B1 und B2 gemessenen Ströme in etwa genauso stark wie die gespeicherten Bezugswerte und weisen somit für Klemme B1 den Wert i + i'' und für Klemme B2 den Wert i + i' auf.
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Bei einem fehlerhaften Anschluss der Antenne A7, die in der in dargestellten Vollbrückenanordnung angeschlossen ist, wird der Fehler dagegen in erster Linie aufgrund der Verringerung der durch die Klemmen B1 und B2 fließenden Ströme erkannt, die aus dem Einbruch des Stroms i resultiert. Der Vergleich ermöglicht es anschließend festzustellen, dass die Antenne A7 abgeklemmt ist, weil die gemessenen, durch die Klemmen B1 und B2 fließen Ströme gleich dem Bezugswert des in der Halbbrückenanordnung P12 fließenden Strom i'' bzw. gleich dem Bezugswert des in der Halbbrückenanordnung P11 fließenden Stroms i' sind.
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Im Fall eines fehlerhaften Anschlusses einer der Antennen, beispielsweise A8, die gemäß der Darstellung in in Halbbrückenanordnung angeschlossen ist, bleibt der Messwert des durch die Klemme B1 fließenden Stroms unverändert gleich i + i'', während aufgrund des Einbruchs des Stroms i' eine Verringerung des durch die Klemme B2 fließenden Stroms i' festgestellt wird, so dass zunächst ein fehlerhafter Anschluss erkannt wird.
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Ein Vergleich der Messwerte der durch die beiden Klemmen B1 und B2 fließenden Ströme mit den Bezugswerten ergibt daraufhin, dass nur der Strom i durch Klemme B2 fließt, so dass der Fehler auf einem fehlerhaften Anschluss der Antenne A8 beruhen muss.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit nicht nur, die Zahl der an ein Anschlussklemmenpaar anschließbaren elektrischen Lasten auf drei zu erhöhen, sondern auch, einen etwaigen fehlerhaften Anschluss zu diagnostizieren.
