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Bezugnahme auf zugehörige
Anmeldungen
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen
Patentanmeldung Nr. 61046970. eingereicht am 22. April 2008.
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Hintergrund
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Hier
offenbarte Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf
elektrische Systeme, welche elektronische Daten als CAN-Nachrichten
(Controller Area Network) auf einem CAN-Bus darbieten. Im Einzelnen
beziehen sich die Ausführungsformen auf ein Gerät,
welches mit einem derartigen Bus verbunden werden kann, CAN-Nachrichten
auf dem Bus in Analogsignale umwandelt und eine dekodierte Nachricht auf
einem Handgerät über eine drahtlose Bluetooth-Verbindung
darstellt.
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Die
elektrischen Systeme vieler in Massenproduktion hergestellter Kraftfahrzeuge
besitzen Busse oder Sammelschienen, auf welchen Daten in elektronischer
Form dargeboten werden. Ein Beispiel ist ein CAN-Datenbus. Für
diagnostische Zwecke und/oder Entwicklungszwecke ist es oft wünschenswert,
dass Daten auf einem CAN-Bus in analoger Form angeboten werden,
da eine solche Form der Darstellung von Personen leichter wahrgenommen wird,
welche die Daten überprüfen müssen und/oder sie
verwenden müssen, um Dateneinsammelgeräte zu betreiben.
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Eine
angenehme Art der Beobachtung der Geschwindigkeit einer laufenden
Maschine durch einen Techniker ist es, eine analoge Darstellung
zu beobachten, in welcher die Geschwindigkeit grafisch wiedergegeben
ist, manchmal als eine Funktion der Zeit. Eine übliche
Art, dies zu tun, geschieht mittels einer Aufnahmeeinrichtung oder
eines Sensors, welcher nahe an einem rotierenden Teil der Maschine angeordnet
ist und ein Impulssignal abgibt, das leicht in analoge Form umgewandelt
werden kann.
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Wenn
die Quelle der Daten ein CAN-Bus ist, dann ist ein Gerät
erforderlich, welches die Daten auf dem Bus ablesen und sie für
eine solche Wiedergabe umwandeln kann. Ein im Handel erhältliches
Gerät hierfür wird unter dem Markennamen „Cubic
Labs NC2” vertrieben.
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Es
ist davon auszugehen, dass das Gerät „Cubic Labs
NC2” im Voraus vor einem Außengebrauch durch einen
Rechner, beispielsweise einem Laptop oder ein Tischgerät
programmiert werden muss, was unter Verwendung eines speziellen
Programms geschieht. Das Programmieren ist als solche Anpassung
des Gerätes zu verstehen, dass es einen bestimmten Parameter
von Interesse bei der Außenverwendung wieder auffinden
kann, doch nach der Programmierung zur Wiederauffindung dieses Parameters
kann das Gerät nicht im Außenbereich neu programmiert
werden, um einen unterschiedlichen Parameter wieder aufzufinden.
Es ist anzunehmen, dass der Verkaufspreis des Gerätes „Cubic
Labs NC2” entmutigend für seinen breit gestreuten
Gebrauch in den Service Stationen ist.
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Demgemäß kann
ein weniger teueres, vielseitigeres Gerät sich einer breiteren
Verwendung erfreuen, welche den Servicestationen und dem Servicepersonal
nicht nur in der Kraftfahrzeugindustrie, sondern in beliebigen Industrien
nutzt, in welchen Maschinen und dergleichen elektrische Systeme
aufweisen, welche CAN-Busse enthalten (d. h. Haushaltsgeräte,
Fluggeräte und medizinische Geräte).
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Zusammenfassung
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Einige
hier offenbarte Ausführungsformen schaffen ein Modul, zur
Umwandlung einer CAN-Nachricht in ein Analog-Signal. In einer Ausführungsform
enthält das Modul einen Verbinder oder mehrere Verbinder,
welche einen Eingang zur Verbindung des Moduls mit einem CAN-Bus
und einen Ausgangsanschluss bilden, an welchem das Analogsignal
dargeboten wird. Eine Mikrosteuereinrichtung, welche einen Algorithmus
zum Aufsuchen einer bestimmten Nachricht auf dem CAN-Bus enthält,
und, wenn die besondere Nachricht auf dem Bus erscheint, zur Umwandlung
der besonderen Nachricht in ein proportionales impulsbreitenmoduliertes
Signal oder PWM-Signal, welches an einem Ausgang der Mikrosteuereinrichtung
dargeboten wird, ist ferner enthalten. Ein RC-Integrator verbindet
den Ausgang der Mikrosteuereinrichtung mit dem Ausgangsanschluss
des einen Verbinders oder der mehreren Verbinder, an welchem das
Analogsignal dargeboten wird.
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Eine
andere Ausführungsform schafft ein System zur Umwandlung
einer CAN-Nachricht auf einem CAN-Bus in einem Kraftfahrzeug in
visuelle Daten, welche auf einem Display oder einer Wiedergabeeinrichtung
abgelesen werden können. Ein Verbinder oder mehrere Verbinder
bildet beziehungsweise bilden die Verbindung eines Moduls zu dem CAN-Bus
und zu einer elektrischen Leistungsversorgung des Fahrzeugs. Das
Modul enthält eine Mikrosteuereinrichtung, welche durch
die Leistungsquelle des Fahrzeugs gespeist wird und einen Algorithmus zum
Aufsuchen einer bestimmten Nachricht auf dem CAN-Bus enthält
und die, wenn die betreffende Nachricht auf dem Bus erscheint, die
betreffende Nachricht in ein Signal umwandelt, welches an einem Ausgang
der Mikrosteuereinrichtung dargeboten wird. Ein erster Transceiver
ist für die Umwandlung des Signals an dem Ausgang der Mikrosteuereinrichtung
in ein Funksignal vorgesehen, welches zu einem Gerät übertragen
wird, das die Wiedergabeeinrichtung enthält. Das Gerät
enthält eine zweiten Transceiver zum Empfang des Funksignals
und zur Umwandlung desselben in visuelle Daten auf der Wiedergabeeinrichtung
oder dem Display.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Moduls, das auf ein Armaturenbrett
gesetzt ist, in einem elektrischen System eines Kraftfahrzeugs und
in wirkungsmäßiger Verbindung mit dem elektrischen System.
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2 ist
ein schematisches Blockschaltbild, welches die allgemeine Ausbildung
des Moduls zeigt.
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3 ist
ein detailliertes elektrisches Schaltbild des Moduls.
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4, 5 und 6 sind
verschiedene Flussdiagramme, welche den Gebrauch und den Ablauf
des in der Mikrosteuereinrichtung eingebetteten Algorithmus sowie
Konfigurationsfolgen betreffen.
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7 ist
ein Blockschaltbild, welches Schaltungspunkte zeigt, welche mit
einem CAN-Bus verbunden sind.
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8 zeigt
eine digitale Personal-Unterstützungseinrichtung (PDA),
auf welcher Daten, welche drahtlos von dem Modul zu dem PDA übertragen worden
sind, dargestellt werden.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt
ein Modul 10 mit einem Innenbereich, welcher eine Schaltungsträgerplatte
enthält, auf welcher die in 3 gezeigte
Schaltung verwirklicht ist. Das Modul 10 liegt oben auf
einem Armaturenbrett eines Lastkraftwagens. Schaltungsverbindungen
von der Schaltungsträgerplatte zu dem elektrischen System
des Lastkraftwagens werden über elektrische Verbinder 12, 14 an
der Außenseite des Modulgehäuses geführt,
mit welchen passende Verbinder 16, 18 jeweils
verbunden sind. Isolierte Drähte 20, 22,
welche aus dem Verbinder 16 kommen, sind Teile eines Kabels,
welches jeden der beiden Drähte mit Sammelschienen CAN-H
und CAN-L eines CAN-Bus des elektrischen Systems des Lastkraftwagens über
einen (nicht dargestellten) Verbinder am gegenüberliegenden
Ende des Kabels verbindet, das Verbindung zu einem 9-poligen Standard-Diagnose-Verbinder
hat, der in dem Lastkraftwagen vorhanden ist. Isolierte Drähte 24, 26,
welche ebenfalls aus dem Verbinder 16 kommen, haben Verbindung
zu Anschlüssen des Diagnoseverbinders, welche mit der Gleichstrom-Leistungsquelle
des Lastkraftwagens verbunden sind, typischerweise mit einer Batteriespannung
von nominell +12 Volt Gleichstrom. Diese Spannung wird über
die Drähte 24, 26 abgegeben, um die Gleichstromleistung
für das Modul 10 zu liefern.
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Ein
Funktransceiver 28 liegt auf dem Modul 10. Ein
Paar von Drähten 30 und 32 erstreckt
sich von dem Verbinder 18 zu einem Verbinder 34,
welcher zu einem passenden Verbinder 36 hinter dem Transceiver 28 Verbindung
hat. Weitere Drähte, welche gemeinsam durch das Bezugszeichen 36A bezeichnet
sind, verlaufen von dem Verbinder 18 zu einem Verbinder 38,
der mit einem passenden Verbinder 40 auf der Vorderseite
des Transceivers 28 Verbindung herstellt.
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Die
Drähte 30, 32 liefern Gleichstromleistung an
den Transceiver. Die Drähte von dem passenden Verbinder 40 liefern
den digitalen Ausgang des Moduls 10 an den Transceiver.
Die tatsächlichen Verbindungen der einzelnen Drähte
sind im Einzelnen schematisch in 3 dargestellt.
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Das
Blockschaltbild von 2 zeigt die grundsätzlichen
Bauteile, welche weiter unten umfänglicher unter Bezugnahme
auf die detaillierte Darstellung von 3 erläutert
werden. Die grundsätzlichen Elemente sind die Mikrosteuereinrichtung 50, ein
CAN-Transceiver 52 und ein RS232-Transceiver 54.
Ein Oszillator 56 steuert die Geschwindigkeit, mit welcher
die Mikrosteuereinrichtung 50 zur Verarbeitung der Daten
arbeitet.
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Die
soeben beschriebenen Elemente sind in 3 zusammen
mit zusätzlichen Elementen gezeigt, welche geregelte Leistungsquellen 58, 60 und eine
Rückstellschaltung 62 umfassen. Die Leitungsbezeichnungen
sind in 3 übertragen, doch
versteht es sich, dass die Drähte oder Leitungen, welche von
den Verbindern 12 und 14 in 3 kommen,
innerhalb des Moduls 10 liegen. Da die Mikrosteuereinrichtung 50 ein
impulsbreitenmoduliertes Signal oder PWM-Signal abgibt, welches
den Wert eines CAN-Parameters repräsentiert, der in den
CAN-Transceiver 52 eingegeben wird, integrieren die RC-Integratoren 64, 66 das
PWM-Signal zur Lieferung analoger Signale, welche durch Ausgabe
am Verbinder 14 übertragen werden. Einer der beiden
Integratoren 64, 66 ist ein oberflächenmontiertes Gerät,
welches ein konstantes Frequenzansprechen besitzt. Der andere der
beiden Integratoren 64, 66 ist durch diskrete Bauteile
gebildet, welche auf der Schaltungsträgerplatte gesondert
montiert sind, um zu ermöglichen, dass ihre Werte geändert
werden und dadurch das Frequenzansprechen des Integrators geändert
wird. Die Leiterbündel 36A umfassen die Drähte
oder Leitungen 36TX, 36RX, 36INT1 und 36INT2 in 3. Dekodierte
CAN-Nachrichten werden über den Draht 36THX zu
dem Transceiver 28 übertragen und die von dem
Transceiver 28 von einem PDA-Gerät 300 (8)
empfangenen Signale werden von dem Transceiver zu dem Modul 10 übertragen.
Die Analogsignale von den Integratoren 64, 66 werden über
die Drähte oder Leitungen 36INT1 und 36INT2 übertragen.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm 70, mit welchem das Modul 10 die
Mikrosteuereinrichtung konfiguriert, um die oben beschriebene Aufgabe
durchzuführen. Der erste Schritt 80 umfasst die
Initialisierung eines CAN-Moduls in der Mikrosteuereinrichtung 50 derart,
dass es in der Lage ist, die CAN-Daten zu lesen und sie in eine
Form umzuwandeln, aus welcher ein entsprechendes PWM-Signal entwickelt
werden kann. Der zweite Schritt 90 umfasst die Initialisierung eines
PWM-Moduls in der Mikrosteuereinrichtung 50 zur Entwicklung
des PWM-Signals. Der dritte Schritt 100 umfasst die Konfiguration
eines USART-Moduls in der Mikrosteuereinrichtung 50, welches
es ermöglicht, dass die umgewandelten CAN-Daten in einem Digitalformat
an ein RS232-Transceivergerät übertragen werden.
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Sind
einmal die Module in der Mikrosteuereinrichtung 50 konfiguriert,
dann beginnt die Mikrosteuereinrichtung mit der Abfrage des Empfangspuffers
des Tranceivers 52 (Schritt 110). Die Abfrage wird
fortgesetzt (Schritt 120), bis eine Nachricht empfangen
wird. Die Nachricht wird gelesen, um festzustellen, ob es sich um
einen besonderen Parameter von Interesse handelt, im vorliegenden
Falle die Maschinendrehzahl (Schritt 130). Wenn es sich
nicht um den Parameter von Interesse handelt, wird die Nachricht
ignoriert und der Aufrufvorgang wird fortgesetzt.
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Sobald
eine Nachricht von Interesse, beispielsweise die Nachricht über
die Maschinendrehzahl, empfangen worden ist, führt die
Mikrosteuereinrichtung 50 eine Rechnung durch, welche die
Nachricht in digitale Daten entsprechend einem Protokoll umformt,
im vorliegenden Falle SAE J1939 (Schritt 140).
Die digitalen Daten werden durch das USART-Modul in der Mikrosteuereinrichtung 50 verarbeitet
(Schritt 150).
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Wenn
die Maschine nicht läuft, dann repräsentieren
die seriellen Daten eine Maschinendrehzahl von null Umdrehungen
je Minute (Schritt 160), und die Breite des PWM-Signals
wird auf 1% gesetzt. Eine aktualisierte Drehzahlnachricht wird beginnend bei
dem Schritt 110 gesucht (Schritt 170).
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Wenn
die digitalen Daten eine von null verschiedene Maschinendrehzahl
repräsentieren, ist es notwendig festzustellen, ob diese
Drehzahl größer als ein festgesetztes Maximum
der zulässigen Maschinendrehzahl ist, beispielsweise 3000
Umdrehungen je Minute im vorliegenden Beispiel (Schritt 180). Ist
dies der Fall, dann wird die Breite des PWM-Signals auf 100% gesetzt
(Schritt 190).
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Wenn
die digitalen Daten eine von null verschiedenen Maschinendrehzahl
repräsentieren, welche geringer als die maximal zulässige
Drehzahl ist, dann wird die Breite des PWM-Signals mit dem entsprechenden
Prozentwert bemessen, der durch das Verhältnis der von
null verschiedenen Drehzahl zu 3000 definiert ist (Schritt 200).
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Welcher
Prozentsatz auch aus den Schritten 160, 170, 180, 190 und 200 resultiert,
die Breite des PWM-Signals besitzt den betreffenden Prozentwert.
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5 zeigt
ein detailliertes Diagram 80, entsprechend welchem die
Mikrosteuereinrichtung ausgerüstet ist, um einen Datenwert
auf dem CAN-Bus des Lastkraftwagens in Vorbereitung zur Entwicklung des
PWM-Signals abzulesen.
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6 zeigt
ein detailliertes Flussdiagram 90, durch welches das PWM-Signal
gebildet wird. Als Teil des Initialisierungsvorgangs werden zwei
Zeitgeber (Zeitgeber 2 und Zeitgeber 3), welche sich beide innerhalb
der Mikrosteuereinrichtung befinden, und ein Oszillator (,welcher
sich außerhalb der Mikrosteuereinrichtung 50 befindet,)
konfiguriert. Der Zeitgeber 2 dient der Einstellung der Periode
für das PWM-Signal; die Zeitgabe des Oszillators wirkt
als ein Vervielfacher zum Heraufsetzen der Zeitgabe auf die geeignete
Frequenz. Während jeder Periode, welche durch den Zeitgeber
2 eingestellt wird, läuft der Zeitgeber 3 für
eine Zeitdauer entsprechend einem vorbestimmten Wert (500 Zyklen);
dies bestimmt eine Zeitbasis für die Pulsbreitenmodulation.
Nachdem 500 Zyklen vervollständigt sind, dient der Wert,
welcher von dem CAN-Bus abgeleitet und dann bemessen worden ist,
zur Einstellung des Tastungszyklus der Pulsbreitenmodulation; einer
der beiden Integratoren wird zur Lieferung des Analogsignals gewählt, welches
zu dem Funktransceiver 28 geführt und drahtlos
von dem Funktransceiver zu einem in der Nähe befindlichen
digitalen Personalunterstützungsgerät (PDA) übertragen
wird, welches in 8 mit 300 bezeichnet
ist, und auf welchem die Maschinendrehzahldaten dargestellt werden
können.
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Soweit
das digitale Personalunterstützungsgerät 300 in
der Lage ist, LabView zu verarbeiten (Software, welche von National
Instruments in den Handel gebracht wird), werden die Daten sowohl
numerisch als auch graphisch dargestellt. Die Wiedergabeeinrichtung 320 auf
dem digitalen Personalunterstützungsgerät PDA
ist eine elektronische Simulation eines Zeigers wie bei einem Luftdrosselmesser, wie
er im Allgemeinen auf dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs verwendet
wird. Das digitale Personalunterstützungsgerät 300 hat
auch die Fähigkeit einer Übertragung zu dem Modul 10 und
dies ermöglicht, dass der Parameter von Interesse geändert wird.
Um dies zu bewerkstelligen besitzt das digitale Personalunterstützungsgerät
Steuermittel 310 zum Aufrufen einer Tabelle unterschiedlicher
Parameter von Interesse, beispielsweise Maschinendrehzahl, Öltemperatur
der Maschine, Einlasskrümmerdruck, usw. Die Tabelle wird
auf der Anzeige 320 des digitalen Personalunterstützungsgerätes
aufgerufen und ein bestimmter Parameter von Interesse unter Verwendung
der Steuermittel ausgewählt. Ist die Auswahl getroffen,
dann werden die Steuermittel des digitalen Personalunterstützungsgerätes
PDA betätigt, um die Auswahl an das Modul 10 zu übertragen.
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Eine
Kommunikation des digitalen Personalunterstützungsgerätes
PDA mit der Mikrosteuereinrichtung 50 geschieht über
den Transceiver 54. Jedwede bekannte Technologie, beispielsweise
Bluetooth, zur Einrichtung der Kommunikation kann verwendet werden.
Ein gesondertes Kabel verbindet das Modul 10 mit dem 9-poligen
diagnostischen Verbinder in dem Lastkraftwagen. Dieses Kabel enthält Abschlusswiderstände
an den gegenüberliegenden Enden, wie in 7 gezeigt
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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