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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Steuereinheit.
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Eine Steuereinheit ist beispielsweise als Steuergerät in einem Kraftfahrzeug ausgebildet. Als solches ist die Steuereinheit beispielsweise als eine elektronische Einheit ausgebildet, die etwas steuert oder regelt. Das Kraftfahrzeug weist regelmäßig ein Bordnetz auf, das ausgebildet ist, Steuereinheiten im Kraftfahrzeug ein Versorgungssignal zur Verfügung zu stellen. Dabei werden regelmäßig hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit derartiger Steuereinheiten gestellt, um einen zuverlässigen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
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Eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Steuereinheit zu schaffen, die auf einfache Weise eine zuverlässige Aktivierung von Steuereinheiten ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Steuereinheit, bei dem bzw. der ein Versorgungssignal auf ein Eintreten zumindest eines vorgegebenen Ereignisses innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs des Versorgungssignals beobachtet wird.
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Das Versorgungssignal wird zur Versorgung der Steuereinheit zur Verfügung gestellt, wobei der Wertebereich derart vorgegeben ist, dass zumindest eine vorgegebene Komponente der Steuereinheit betreibbar ist. Abhängig von dem Eintreten des zumindest einen vorgegebenen Ereignisses wird ein Aktivierungssignal erzeugt. Abhängig von dem Aktivierungssignal wird die zumindest eine vorgegebene Komponente der Steuereinheit aktiviert.
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Dies hat den Vorteil, dass eine Steuereinheit, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, zuverlässig aktiviert werden kann, nach dem das vorgegebene Ereignis eingetreten ist. Dabei umfasst das Eintreten des zumindest einen vorgegebenen Ereignisses vorzugsweise auch ein Erkennen des Ereignisses als vorgegebenes Ereignis. Zum Aktivieren der zumindest einen vorgegebenen Komponente der Steuereinheit bedarf es vorzugsweise keiner weiteren Mittel, so z. B. einer zusätzlichen separaten Steuerleitung und/oder eines Kommunikationsanschlusses, so dass eine Ansteuerung der Steuereinheit besonders einfach ausgeführt werden kann. Beispielsweise erfolgt das zumindest eine vorgegebene Ereignis nach einem Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs oder während eines Startens einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs.
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Beispielsweise ist eine Steuereinheit als Steuergerät in dem Kraftfahrzeug ausgebildet. Die Steuereinheit ist typischerweise mit einer Versorgungsleitung eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs elektrisch gekoppelt, mittels dessen der zumindest einen vorgegebenen Komponente der Steuereinheit das Versorgungssignal, so z. B. eine Versorgungsspannung, bereitgestellt werden kann. Das Bordnetz wird typischerweise von zumindest einem Energiespeicher, so z. B. einer Kraftfahrzeugbatterie, und, während eines Fahrbetriebs, einem Generator gespeist. Dabei sind sämtliche Steuereinheiten und elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs typischerweise elektrisch parallel mit dem Energiespeicher gekoppelt oder koppelbar. Dabei hat ein Zuschalten eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere eines Verbrauchers mit hoher Leistungsaufnahme typischerweise einen signifikanten Spannungsabfall am Energiespeicher zur Folge, der im Bordnetz beobachtet werden kann. Dieser signifikante Spannungsabfall kann dabei beispielsweise ein vorgegebenes Ereignis repräsentieren.
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Das Versorgungssignal liegt vorzugsweise dauerhaft an der Steuereinheit an, wobei dessen Wert auch während des vorgegebenen Ereignisses derart hoch ist, dass die zumindest eine vorgegebene Komponente der Steuereinheit betreibbar ist. Dabei kann beispielsweise das Versorgungssignal dauerhaft an der zumindest einen vorgegebenen Komponente der Steuereinheit bereitgestellt werden. Ein Betrieb der zumindest einen vorgegebenen Komponente erfolgt dann erst nach deren Aktivierung mittels des Aktivierungssignals. Die Aktivierung kann somit auch als Wecken der zumindest einen vorgegebenen Komponente bezeichnet werden.
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Als Komponente der Steuereinheit kann beispielsweise eine Ausführungseinheit, so z. B. ein Mikrocontroller, abhängig von dem Aktivierungssignal aktiviert werden. Es können auch weitere Komponenten der Steuereinheit aktiviert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird abhängig von dem Eintreten des zumindest einen vorgegebenen Ereignisses die zumindest eine vorgegebene Komponente der Steuereinheit versorgt. Die zumindest eine vorgegebene Komponente ist typischerweise bei ausgeschalter Zündung des Kraftfahrzeugs nicht mit der Versorgungsleitung gekoppelt. Abhängig von dem Aktivierungssignal wird die Versorgungsleitung elektrisch mit der zumindest einen vorgegebenen Komponente gekoppelt und somit versorgt und danach kann die zumindest eine vorgegebene Komponente aktiviert werden. Dies ermöglicht einen besonders niedrigen Stromverbrauch der Steuereinheit, insbesondere bei ausgeschalteter Zündung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird auf eine vorgegebene Änderung eines Signalwertes des Versorgungssignals beobachtet. Die vorgegebene Änderung des Signalwertes wird als vorgegebenes Ereignis erkannt, wenn die Änderung für eine vorgegebene Bewertungsdauer anliegt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass es sich bei der Änderung des Signalwertes nicht um ein zufälliges Ereignis handelt und dadurch eine unerwünschte Aktivierung der zumindest einen vorgegebenen Komponente der Steuereinheit erfolgt. Diese Änderung des Signalwertes bewegt sich innerhalb des vorgegebenen Wertebereichs des Versorgungssignals.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das vorgegebene Ereignis erkannt, wenn das Versorgungssignal zusätzlich eine vorgegebene Signalanstiegs- und/oder eine vorgegebene Signalabstiegsgeschwindigkeit aufweist. Auf diese Änderungen des Versorgungssignals kann zusätzlich zu der vorgegebenen Änderung des Signalwertes des Versorgungssignals beobachtet werden, um als vorgegebenes Ereignisses erkannt zu werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuereinheit mit einem Kommunikationssystem gekoppelt, das ausgebildet ist, eine vorgegebene Aktivierungsnachricht zu übertragen. Abhängig von einem Empfang der vorgegebenen Aktivierungsnachricht wird das Aktivierungssignal erzeugt. Dadurch kann eine redundante Möglichkeit des Aktivierens der zumindest einen vorgegebenen Komponente geschaffen werden. Dies ermöglicht auch ein zuverlässiges Aktivieren der zumindest einen Komponente auch dann, wenn das Kommunikationssystem fehlerhaft und nicht verfügbar ist, so z. B. durch einen Leitungsbruch.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird nach einem Erkennen des zumindest einen vorgegebenen Ereignisses für eine vorgegebene Zeitdauer auf einen Empfang der vorgegebenen Aktivierungsnachricht gewartet. Die Zeitdauer ist vorzugsweise derart vorgegeben, dass innerhalb dieser Zeitdauer ein Empfang der vorgegebenen Aktivierungsnachricht möglich ist. Abhängig von dem Empfang der vorgegebenen Aktivierungsnachricht innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer kann festgestellt werden, ob das Kommunikationssystem verfügbar ist oder nicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von dem Aktivierungssignal ermittelt, ob die vorgegebene Aktivierungsnachricht des Kommunikationssystems empfangen wurde. Davon abhängig wird die zumindest eine vorgegebene Komponente der Steuereinheit in einen vorgegebenen Fehlerersatzzustand gesteuert. Vorzugsweise wird die zumindest eine vorgegebene Komponente in den Fehlerersatzzustand, der eine Fehlerersatzreaktion repräsentiert, gesteuert, wenn erkannt wurde, dass das Kommunikationssystem nicht verfügbar ist. Der Fehlerersatzzustand repräsentiert vorzugsweise einen Notlaufbetrieb der Steuereinheit zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs des Kraftfahrzeugs und/oder zur Vermeidung von Folgeschäden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schaltungsanordnung,
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2 eine weitere Schaltungsanordnung,
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3 ein Ablaufdiagramm,
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4 Signalverläufe.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine Schaltungsanordnung mit einer Steuereinheit CTRL, so z. B. ein Steuergerät in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Aktivierungseinheit SBC dargestellt. Alternativ kann die Aktivierungseinheit SBC auch separat zu der Steuereinheit CTRL ausgebildet sein. Die Aktivierungseinheit SBC ist beispielsweise als ASIC-Baustein, so z. B. als Systembasischip, ausgebildet. Die Aktivierungseinheit SBC ist mit einer Komponente uC der Steuereinheit CTRL, so z. B. einem Mikrocontroller, elektrisch gekoppelt. Die Aktivierungseinheit SBC kann auch mit weiteren Komponenten der Steuereinheit gekoppelt sein. Die Aktivierungseinheit SBC kann auch eine Schnittstelle IF für ein Kommunikationssystem CAN aufweisen, so z. B. eine CAN-Schnittstelle. Die Aktivierungseinheit SBC ist beispielsweise ausgebildet, eine über das Kommunikationssystem CAN übertragene Aktivierungsnachricht MSG mittels der Schnittstelle IF zu empfangen und gegebenenfalls auszuwerten.
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Der Steuereinheit CTRL wird von einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs ein Versorgungssignal Ubat zur Verfügung gestellt, so z. B. eine Versorgungsspannung. Das Versorgungssignal Ubat wird vorzugsweise dauerhaft, d. h. nicht-schaltbar, der Aktivierungseinheit SBC bereitgestellt. Auch kann das Versorgungssignal Ubat dauerhaft, vorzugsweise mittels eines Spannungsreglers, zur Versorgung der zumindest einen Komponente uC der Steuereinheit bereitgestellt werden.
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Die Aktivierungseinheit SBC ist vorzugsweise ausgebildet, ein Verfahren zum Betreiben der Steuereinheit CTRL auszuführen. Die Aktivierungseinheit SBC kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Steuereinheit CTRL bezeichnet werden. In einem Schritt S0 wird das Verfahren gestartet (siehe 3). In einem Schritt S2 wird das Versorgungssignal Ubat auf ein Eintreten zumindest eines vorgegebenen Ereignisses E beobachtet, d. h. das Versorgungssignal Ubat wird dahingehend überwacht, ob das zumindest eine vorgegebene Ereignis E eintritt.
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In einem Diagramm (4) ist ein Zeitpunkt t1 dargestellt, zu dem beispielsweise die Zündung des Kraftfahrzeugs eingeschaltet wird. Typischerweise repräsentiert eine Klemme 15 des Kraftfahrzeugs eine Zündungsklemme KL15, an der das Versorgungssignal Ubat erst nach eingeschalteter Zündung bereitgestellt wird. Dem Zeitpunkt t1 folgt in der Regel ein erstes vorgegebenes Ereignis E1, das beispielsweise charakterisiert ist durch eine vorgegebene Änderung eines Signalwertes des Versorgungssignals Ubat, so z. B. einem Spannungsabfall ΔU von 1 V. Diese Änderung resultiert typischerweise aus dem Vorhandensein elektrischer Verbraucher, die mit der Zündungsklemme KL15 elektrisch gekoppelt sind und ab dem Zeitpunkt t1 versorgt und/oder eingeschaltet werden. Dabei wird die Änderung des Signalwertes vorzugsweise nur dann als erstes vorgegebenes Ereignis E1 erkannt, wenn diese Änderung für eine vorgegebene Bewertungsdauer TB, so z. B. 200 ms, anliegt. Durch die Überprüfung, ob die Änderung über eine solche Bewertungsdauer hinweg durchgängig beobachtbar ist, kann sichergestellt werden, dass es sich bei der Änderung des Versorgungssignals Ubat nicht um eine zufällige Änderung handelt, durch welche die Komponente uC unerwünscht aktiviert wird. Zusätzlich könnte eine Signalanstiegs- und/oder -abstiegsgeschwindigkeit als Änderung des Versorgungssignals Ubat beobachtet werden, um als erstes vorgegebenes Ereignis E1 erkannt zu werden.
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Alternativ oder zusätzlich könnte auf ein zweites vorgegebenes Ereignis E2 überwacht bzw. erkannt werden, das typischerweise einem Zeitpunkt t2 folgt, zu dem eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs gestartet wird. Das Starten der Brennkraftmaschine kann durch eine Klemme 50 KL50 repräsentiert werden. Das zweite vorgegebene Ereignis E2 ist typischerweise zunächst durch einen Signalwertabfall, so z. B. auf 8 V, und einen anschließenden, für eine vorgegebene Zeitdauer anliegenden und im Wesentlichen konstanten Signalwertverlauf und einen anschließenden charakteristischen Signalwertanstieg, so z. B. auf 14 V, gekennzeichnet. Auch hier wird die Änderung des Signalwertes des Versorgungssignals Ubat erst als zweites vorgegebenes Ereignis E2 erkannt, wenn diese Änderung für die vorgegebene Bewertungszeitdauer TB anliegt.
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Alternativ oder zusätzlich könnte auf ein drittes vorgegebenes Ereignis E3 überwacht bzw. erkannt werden, das typischerweise einem Zeitpunkt t3 folgt, zu dem ein Fahrer des Kraftfahrzeugs einen elektrischen Verbraucher L, so z. B. eine Beleuchtung, einschaltet.
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Weitere vorgegebene Ereignisse könnten beispielsweise einem sogenannten Jumpstart folgen, bei dem das Bordnetz des Kraftfahrzeugs vorzugsweise vor dem Start der Brennkraftmaschine mit einer von außen bereitgestellten Spannung beaufschlagt wird, deren Spannungswert wesentlich größer ist, als ein Spannungswert der mittels des Energiespeichers des Bordnetzes bereitgestellten Spannung. Auch ein mit dem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs gekoppeltes externes Ladegerät könnte eine Ladespannung, so z. B. eine überlagerte Wechselspannung, dem Energiespeicher bereitstellen und ein entsprechendes vorgegebenes Ereignis zur Folge haben.
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Das jeweils vorgegebene Ereignis E1, E2, E3 erfolgt typischerweise in einem Wertebereich des Versorgungssignals Ubat, in dem die zumindest eine Komponente uC der Steuereinheit CTRL zuverlässig betreibbar wäre.
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Wird ein vorgegebenes Ereignis E1, E2, E3 nicht erkannt, wird der Schritt S2 erneut ausgeführt. Andernfalls wird in einem Schritt S4 eine vorgegebene Zeitdauer T gewartet, so z. B. 500 ms. Dabei ist die Zeitdauer T derart vorgegeben, dass ein sicherer Empfang der Aktivierungsnachricht MSG möglich wäre.
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Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T, wird in einem Schritt S6 ein vorgegebenes Aktivierungssignal WS erzeugt und der Komponente uC zur Verfügung gestellt. Beispielsweise wird in 4 nach dem Erkennen des jeweiligen Ereignisses E1, E2, E3 das Aktivierungssignal WS zur Verfügung gestellt. Zusätzlich kann in dem Schritt S6 die Komponente uC versorgt werden, wenn das vorgegebene Ereignis E1, E2, E3 erkannt wurde.
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Die in 4 dargestellten Aktivierungssignale WS können von derselben Aktivierungseinheit SBC bereitgestellt werden. Alternativ können die Aktivierungssignale WS auch von Aktivierungseinheiten SBC bereitgestellt werden, die unterschiedlichen Steuereinheiten CTRL zugeordnet sind und auf unterschiedliche vorgegebene Ereignisse E1, E2, E3 beobachten.
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In einem Schritt S8 wird abhängig von dem Aktivierungssignal WS ermittelt, ob die Aktivierungsnachricht MSG empfangen wurde. Dieser Schritt S8 kann beispielsweise durch die Komponente uC ausgeführt werden. In diesem Fall wird das Verfahren zum Betreiben der Steuereinheit CTRL ausgeführt und eine korrespondierende Vorrichtung repräsentiert durch die Aktivierungseinheit SBC und die Komponente uC. Wurde eine Aktivierungsnachricht MSG innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer T empfangen, wird in einem Schritt S10 die Komponente uC in einen normalen Betriebszustand gesteuert und aktiviert. In diesem wird die Komponente uC vorzugsweise abhängig von beispielsweise Steuernachrichten, die mittels des Kommunikationssystems CAN übertragen werden, betrieben. Wurde die Aktivierungsnachricht MSG nicht oder nicht innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer T empfangen, wird typischerweise ein Fehler des Kommunikationssystems CAN vermutet und in einem Schritt S12 die Komponente uC in einen vorgegebenen Fehlerersatzzustand ES gesteuert.
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In einem Schritt S14 wird das Verfahren beendet. Alternativ kann es erneut in dem Schritt S2 gestartet werden, insbesondere nach einem Deaktivieren der Komponente uC.
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Weist die Aktivierungseinheit SBC keine Schnittstelle des Kommunikationssystems CAN auf oder ist sie nicht mit dem Kommunikationssystem gekoppelt, können die Schritte S4, S8, S12 entfallen, so dass die Komponente uC in dem Schritt S10 unmittelbar abhängig von dem Aktivierungssignal WS in den normalen Betriebszustand gesteuert wird.
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In 2 ist eine weitere Schaltungsanordnung der Aktivierungseinheit SBC dargestellt. Diese Schaltungsanordnung repräsentiert beispielsweise eine Vorrichtung zum Betreiben einer Steuereinheit CTRL und umfasst einen Regler R, ein RC-Glied umfassend den Widerstand R1 und einen Kondensator C sowie einen Komparator K. Der Regler R ist beispielsweise als Spannungsregler ausgebildet und eingangsseitig mit dem Versorgungssignal Ubat elektrisch gekoppelt. Der Regler R ist ausgebildet, bei ausreichend hoher Versorgungsspannung Ubat eine Ausgangsspannung VCC bereitzustellen, die beispielsweise der Komponente uC zur Versorgung zur Verfügung gestellt werden kann. Auch das RC-Glied ist mit dem Versorgungssignal Ubat elektrisch gekoppelt und ausgebildet, die Bewertungszeitdauer TB, repräsentiert durch einen Wert des Widerstandes R1 und eine Kapazität des Kondensators C, zu realisieren. Eine Spannung über dem Kondensator C wird dem Komparator K eingangsseitig bereitgestellt. Der Komparator K weist typischerweise eine vorgegebene Hysterese auf, so dass ausgangsseitig von dem Komparator K nur dann das Aktivierungssignal WS zur Verfügung gestellt wird, wenn eine Änderung des Signalwertes des Versorgungssignals Ubat ausreichend hoch ist.
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Bezugszeichenliste
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- ΔU
- Spannungsabfall
- C
- Kondensator
- CAN
- Kommunikationssystem
- CTRL
- Steuereinheit
- E, E1–E3
- vorgegebenes Ereignis
- FS
- Fehlerersatzzustand
- IF
- Schnittstelle
- K
- Komparator
- KL15
- Zündungsklemme
- KL50
- Klemme 50
- L
- Verbraucher
- MSG
- Aktivierungsnachricht
- R
- Regler
- R1
- Widerstand
- SBC
- Aktivierungseinheit
- T
- vorgegebene Zeitdauer
- t1–t3
- Zeitpunkte
- TB
- Bewertungszeitdauer
- Ubat
- Versorgungssignal
- uC
- Komponente
- VCC
- Ausgangsspannung
- WS
- Aktivierungssignal
