DE102015118383A1

DE102015118383A1 - Device for controlling and programming an actuator

Info

Publication number: DE102015118383A1
Application number: DE102015118383.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ternieden; Matthias Kunle
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2016-05-04

Abstract

Die Erfindung stellt eine Vorrichtung (1) mit mindestens einer USB-Schnittstelle (5, 5‘) und mindestens einer Bus-Schnittstelle (6, 6‘) für ein weiteres Bus-System bereit, wobei die Vorrichtung (1) über die Bus-Schnittstelle (6, 6‘) mit einer Steuerschaltung mindestens eines Aktuators verbindbar ist und wobei die Vorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, Steuerbefehle zum Steuern des Aktuators über die USB-Schnittstelle (5, 5‘) zu empfangen und über die Bus-Schnittstelle (6, 6‘) an die Steuerschaltung des Aktuators zu senden. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung ferner dazu eingerichtet, Programmierbefehle zum Programmieren der Steuerschaltung des Aktuators über die USB-Schnittstelle (5, 5‘) zu empfangen und über die Bus-Schnittstelle (6, 6‘) an die Steuerschaltung des Aktuators zu senden. Vorzugsweise weist die Vorrichtung mindestens einen Spannungsausgang (VLIN) auf und ist dazu eingerichtet, den mindestens einen Aktuator über den Spannungsausgang (VLIN) mit elektrischer Spannung zu versorgen.The invention provides a device (1) with at least one USB interface (5, 5 ') and at least one bus interface (6, 6') for a further bus system, the device (1) being provided via the bus interface. Interface (6, 6 ') with a control circuit of at least one actuator is connectable and wherein the device (1) is adapted to receive control commands for controlling the actuator via the USB interface (5, 5') and via the bus interface (6, 6 ') to the control circuit of the actuator to send. According to the invention, the device is further configured to receive programming commands for programming the control circuit of the actuator via the USB interface (5, 5 ') and to send via the bus interface (6, 6') to the control circuit of the actuator. Preferably, the device has at least one voltage output (VLIN) and is adapted to supply the at least one actuator via the voltage output (VLIN) with electrical voltage.

Description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern und Programmieren eines Aktuators über eine Bus-Schnittstelle eines Bus-Systems. Die Vorrichtung weist neben der Bus-Schnittstelle eine USB-Schnittstelle auf, über die Programmierbefehle zum Programmieren einer Steuerschaltung des Aktuators empfangen und daraufhin über die Bus-Schnittstelle an den Aktuator übermittelt werden können. The invention relates to a device for controlling and programming an actuator via a bus interface of a bus system. The device has, in addition to the bus interface, a USB interface via which programming commands for programming a control circuit of the actuator can be received and then transmitted to the actuator via the bus interface.

Hintergrund und Stand der Technik Background and state of the art

Bei elektrischen angetriebenen Aktuatoren, beispielsweise mittels bürstenlosen Gleichstrommotoren, ist es oft vorteilhaft oder notwendig, den Aktuator vor der ersten Inbetriebnahme zu programmieren und gegebenenfalls Referenzfahrten oder Testfahrten entlang des Verstellwegs durchzuführen. In electric powered actuators, such as brushless DC motors, it is often advantageous or necessary to program the actuator prior to initial start-up and, if necessary, perform homing or testing along the displacement path.

Zu diesem Zweck muss üblicherweise eine Programmierplatine an den Aktuator angeschlossen und der Aktuator mit Strom versorgt werden. Üblicherweise verfügt der Aktuator dazu über einen Programmiereingang, der mit einer Programmierplatine verbunden werden kann. Oft sind solche Programmiereingänge jedoch schwer zugänglich, wodurch die Konfiguration aufwendig und zeitintensiv werden kann. For this purpose, usually a programming board must be connected to the actuator and the actuator to be powered. Usually, the actuator has a programming input, which can be connected to a programming board. Often, however, such programming inputs are difficult to access, which can make the configuration expensive and time-consuming.

Des Weiteren ist es notwendig, eine Stromversorgung sowohl für den Aktuator als auch für die Programmierplatine bereitzustellen. Üblicherweise weist die Programmierplatine deshalb einen Netzanschluss zur Stromversorgung auf. Beispielsweise für Anwendungen im Anlagen- oder Automobilbereich kann es bei einer Vielzahl von Aktuatoren sehr aufwendig sein, eine geeignete Stromversorgung bereitzustellen, da die Aktuatoren auf viele Kraftfahrzeuge oder Gebäude verteilt sein können und gegebenenfalls ein Netzanschluss nicht oder nur schwer verfügbar ist. Furthermore, it is necessary to provide a power supply for both the actuator and the programming board. Usually, the programming board therefore has a mains connection for the power supply. For example, for applications in the plant or automotive sector, it may be very expensive in a variety of actuators to provide a suitable power supply, since the actuators may be distributed to many vehicles or buildings and possibly a network connection is not or only with difficulty.

Des Weiteren ist es meist notwendig, dem Einsatzzweck angepasste Programmabläufe oder Parameter an den Aktuator zu übermittelt, weshalb die Programmierplatine meist durch ein Computerprogramm angesprochen werden muss. Ebenso sind oft physikalische Eingabemöglichkeiten, beispielsweise in Form einer Computertastatur, zur Konfiguration des Aktuators nötig. Deshalb werden entsprechende Programmierplatinen oft über eine serielle Schnittstelle mit einem Computer verbunden, auf dem ein entsprechendes Computerprogramm abläuft und der über die nötigen Eingabemöglichkeiten verfügt. Bei Aktuatoren, die elektronisch über ein Bus-System angesprochen werden, muss die Programmierplatine also einerseits an das Bus-System gekoppelt und andererseits mit einem Computer verbunden sein, auf dem ein entsprechendes Computerprogramm abläuft. Furthermore, it is usually necessary to transmit program sequences or parameters adapted to the intended use to the actuator, which is why the programming board usually has to be addressed by a computer program. Likewise, physical input options, for example in the form of a computer keyboard, are often necessary for configuring the actuator. Therefore, corresponding programming boards are often connected via a serial interface with a computer running on a corresponding computer program and has the necessary input options. For actuators that are addressed electronically via a bus system, the programming board must therefore be coupled on the one hand to the bus system and on the other hand connected to a computer on which runs a corresponding computer program.

Es ist daher wünschenswert, eine flexible und kostengünstige Vorrichtung bereitzustellen, welche die Konfiguration von Aktuatoren über ein Bus-System vereinfacht und mit deren Hilfe ein oder mehrere Aktuatoren über das Bus-System gesteuert und programmiert werden können. It is therefore desirable to provide a flexible and inexpensive device which simplifies the configuration of actuators via a bus system and by means of which one or more actuators can be controlled and programmed via the bus system.

Die Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, eine Vorrichtung mit mindestens einer USB-Schnittstelle und mindestens einer Bus-Schnittstelle zur Verbindung mit einem Bus-System bereitzustellen, mit deren Hilfe ein oder mehrere Aktuatoren über das Bus-System nicht nur gesteuert, sondern auch programmiert werden können. Es ist dabei wünschenswert, wenn die Vorrichtung ohne eigenen Netzanschluss zur Stromversorgung betrieben werden kann. The invention thus has the object to provide a device with at least one USB interface and at least one bus interface for connection to a bus system, with the aid of which one or more actuators not only controlled via the bus system, but also programmed can be. It is desirable if the device can be operated without its own power supply to the power supply.

Übersicht über die Erfindung Overview of the invention

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung und auf ein Computerprogramm zur Verwendung mit der Vorrichtung. This object is achieved with a device according to independent claim 1. The dependent claims relate to advantageous developments of the device and to a computer program for use with the device.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern und Programmieren mindestens eines Aktuators umfasst mindestens eine USB-Schnittstelle und mindestens eine Bus-Schnittstelle für ein weiteres Bus-System. Die Vorrichtung ist ferner über die Bus-Schnittstelle mit einer Steuerschaltung des mindestens einen Aktuators verbindbar und dazu eingerichtet, Steuerbefehle zum Steuern des Aktuators über die USB-Schnittstelle zu empfangen und über die Bus-Schnittstelle an die Steuerschaltung des Aktuators zu senden, sowie Programmierbefehle zum Programmieren der Steuerschaltung des Aktuators über die USB-Schnittstelle zu empfangen und über die Bus-Schnittstelle an die Steuerschaltung des Aktuators zu senden. Über die USB-Schnittstelle wird auch ein erster Spannungseingang bereitgestellt, über den die Vorrichtung mit Energie versorgt werden kann. Somit kann die Vorrichtung dazu verwendet werden, einen Aktuator, der eine Schnittstelle für ein Bus-System aufweist oder der an ein Bus-System gekoppelt ist, zu steuern und zu programmieren. An inventive device for controlling and programming at least one actuator comprises at least one USB interface and at least one bus interface for another bus system. The device is further connectable via the bus interface with a control circuit of the at least one actuator and adapted to receive control commands for controlling the actuator via the USB interface and to send via the bus interface to the control circuit of the actuator, and programming commands for Programming the actuator control circuit via the USB interface to receive and send via the bus interface to the control circuit of the actuator. The USB interface also provides a first voltage input to power the device. Thus, the apparatus may be used to control and program an actuator having an interface for a bus system or coupled to a bus system.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Bus-Schnittstelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils direkt mit der Bus-Schnittstelle eines oder mehrerer Aktuatoren gekoppelt ist. Es kann aber ebenso vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mit einem Bus-System verbunden wird, an dem auch die Aktuatoren gekoppelt sind. Dabei ist es unerheblich, ob noch weitere Teilnehmer, beispielsweise zusätzliche Sensoren, an das Bus-System angeschlossen sind. It may be provided that the bus interface of the device according to the invention is in each case directly coupled to the bus interface of one or more actuators. However, it can also be provided that the device is connected to a bus system to which the actuators are also coupled. It is irrelevant whether other participants, for example additional sensors connected to the bus system.

Da die Programmierung üblicherweise mit Hilfe eines Computerprogramms erfolgt, kann die Vorrichtung direkt an den USB-Eingang eines Computers angeschlossen werden. Insbesondere kann die Vorrichtung auch an einen tragbaren Computer, wie ein Notebook, ein Tablet-Computer oder ein Smartphone angeschlossen werden. Somit benötigt die Vorrichtung keinen Netzeingang zur Stromversorgung, sondern kann mittels der USB-Schnittstelle über den ersten Spannungseingang betrieben werden. Dadurch ist es erreichbar, dass alle zum Programmieren des Aktuators nötigen Mittel kein separates Kabel zur Verbindung mit einer Netzspannung benötigen, wodurch die Vorrichtung sehr flexibel einsetzbar ist. Da die Vorrichtung nicht direkt an die Netzsspannung angeschlossen wird, kann auch auf teure Schutzschaltungen verzichtet und somit eine kostengünstige Vorrichtung bereitgestellt werden. Since programming is usually done with the aid of a computer program, the device can be connected directly to the USB input of a computer. In particular, the device can also be connected to a portable computer, such as a notebook, a tablet computer or a smartphone. Thus, the device does not require a mains input for power supply, but can be operated via the USB interface via the first voltage input. This makes it possible to achieve that all means necessary for programming the actuator do not require a separate cable for connection to a mains voltage, as a result of which the device can be used very flexibly. Since the device is not connected directly to the mains voltage, can be dispensed with expensive protective circuits, and thus a cost-effective device can be provided.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, den mindestens einen Aktuator über einen Spannungsausgang mit elektrischer Spannung zu versorgen. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die am Spannungsausgang anliegende Spannung durch die USB-Schnittstelle aus der ersten Eingangsspannung gespeist wird. Preferably, the device is adapted to supply the at least one actuator via a voltage output with electrical voltage. In particular, it can be provided that the voltage applied to the voltage output is fed by the USB interface from the first input voltage.

Ferner ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung einen Gleichspannungswandler umfasst, der eine über die USB-Schnittstelle bereitgestellte erste Eingangsspannung mit einem ersten Spannungsniveau in eine am Spannungsausgang anliegende Ausgangsspannung mit einem zweiten Spannungsniveau zur Versorgung des Aktuators wandelt, wobei das zweite Spannungsniveau vorzugsweise betragsmäßig größer ist als das erste Spannungsniveau. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Gleichspannungswandler ein Aufwärtswandler ist. Further, it is preferred that the device comprises a DC-DC converter, which converts a provided via the USB interface first input voltage with a first voltage level in an output voltage applied to the voltage output with a second voltage level for supplying the actuator, wherein the second voltage level is preferably greater in magnitude as the first stress level. In particular, it may be provided that the DC-DC converter is an up-converter.

Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung ferner einen zweiten Spannungseingang zum Bereitstellen einer zweiten Eingangsspannung auf, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die zweite Eingangsspannung zur Speisung der Ausgangsspannung am Spannungsausgang zu verwenden. Particularly preferably, the device further comprises a second voltage input for providing a second input voltage, wherein the device is adapted to use the second input voltage for feeding the output voltage at the voltage output.

In manchen bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ausgangsspannung innerhalb eines vorbestimmten Spannungsbereichs einstellbar ist. Der Spannungsbereich kann beispielsweise derart einstellbar sein, dass der Betrag der Ausgangsspannung größer als 3 V aber kleiner als 50 V ist. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, dass der Betrag der Ausgangsspannung im Bereich von 6 V bis 24 V frei wählbar ist. Dazu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Gleichspannungswandler mit einem einstellbaren elektrischen Widerstand aufweisen, beispielsweise mit einem Potentiometer. In manchen Ausgestaltungen der Erfindung ist es vorgesehen, dass der elektrische Widerstand des Potentiometers über ein Computerprogramm, das auf einem mit der Vorrichtung verbundenem Computer ausgeführt wird, einstellbar ist. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Computerprogramm über die USB-Schnittstelle einen Sollwert für den elektrischen Widerstand des Potentiometers oder eine entsprechenden Sollwert für die Ausgangsspannung an die Vorrichtung sendet. Beispielsweise kann der Sollwert an einen Mikrocontroller der Vorrichtung gesendet werden, wobei der Mikrocontroller mit dem Potentiometer gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist entsprechende Befehle an das Potentiometer zu senden und/oder Statusinformationen von dem Potentiometer zu empfangen. In some preferred embodiments of the invention it is provided that the output voltage is adjustable within a predetermined voltage range. The voltage range may be adjustable, for example, such that the magnitude of the output voltage is greater than 3 V but less than 50 V. In particular, it may be appropriate that the amount of the output voltage in the range of 6 V to 24 V is freely selectable. For this purpose, the device according to the invention may comprise a DC-DC converter with an adjustable electrical resistance, for example with a potentiometer. In some embodiments of the invention, it is provided that the electrical resistance of the potentiometer is adjustable via a computer program that is executed on a computer connected to the device. In particular, it can be provided that the computer program transmits via the USB interface a desired value for the electrical resistance of the potentiometer or a corresponding desired value for the output voltage to the device. For example, the setpoint may be sent to a microcontroller of the device, wherein the microcontroller is coupled to the potentiometer and configured to send corresponding commands to the potentiometer and / or to receive status information from the potentiometer.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Messschaltung zum Messen eines von der Vorrichtung bereitgestellten Ausgangsstromes auf. Insbesondere kann es dazu vorgesehen sein, dass der Spannungsausgang über einen Messwiderstand mit einer Verstärkerschaltung verbunden ist. Die Verstärkerschaltung kann ihrerseits über eine optionale Strombegrenzer-Schaltung mit einer Steuerschaltung der Vorrichtung, beispielsweise mit einem Mikrocontroller, verbunden sein, Die Strombegrenzer-Schaltung kann durch einen einfachen Widerstand realisiert sein. In a further advantageous development of the invention, the device has a measuring circuit for measuring an output current provided by the device. In particular, it may be provided that the voltage output is connected via a measuring resistor to an amplifier circuit. The amplifier circuit can in turn be connected via an optional current limiter circuit to a control circuit of the device, for example with a microcontroller. The current limiter circuit can be realized by a simple resistor.

Es ist auch besonders bevorzugt, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Speisung der Ausgangsspannung die am ersten Spannungseingang anliegende Spannung verwendet wird, falls am zweiten Spannungseingang eine Spannung zwischen 0 V und einer vorgegebenen Schwellenspannung anliegt, und dass zur Speisung der Ausgangsspannung die am zweiten Spannungseingang anliegende Spannung verwendet wird, falls am zweiten Spannungseingang eine Spannung anliegt, deren Betrag größer oder gleich dem Betrag der Schwellenspannung ist. It is also particularly preferred that in the inventive device for supplying the output voltage, the voltage applied to the first voltage input is used if at the second voltage input a voltage between 0 V and a predetermined threshold voltage is applied, and that for supplying the output voltage applied to the second voltage input Voltage is used if at the second voltage input is applied a voltage whose amount is greater than or equal to the amount of the threshold voltage.

Vorzugsweise liegt der Betrag der Schwellenspannung im Bereich von 2 V bis 24 V, besonders bevorzugt im Bereich von 2,3 V bis 15 V. Preferably, the magnitude of the threshold voltage is in the range of 2V to 24V, more preferably in the range of 2.3V to 15V.

Der in der Vorrichtung verwendete Gleichspannungswandler ist vorzugsweise als Aufwärtswandler ausgeführt. Alternativ können jedoch auch andere Gleichspannungswandler verwendet werden, die eine effiziente Erhöhung der Eingangsspannung ermöglichen. Besonders bevorzugt ist der zweite Spannungseingang über einen Spannungsteiler und einen Halbleiterschalter mit dem Aufwärtswandler verbunden, so dass der Aufwärtswandler durch Schalten des Halbleiterschalters ausgeschaltet wird, wenn die zweite Eingangsspannung am zweiten Spannungseingang größer oder gleich dem Schwellenwert ist. Der Halbleiterschalter kann ein Transistor, beispielsweise ein Bipolartransistor, insbesondere ein npn-Bipolartransistor oder etwa ein n-Kanal-MOSFET sein. Beispielsweise kann die am zweiten Spannungseingang anliegende zweite Eingangsspannung mit der Basis eines Bipolartransistors verbunden sein, dessen Emitter auf Masse liegt und dessen Kollektor mit dem Aufwärtswandler verbunden ist. Erreicht oder Überschreitet die zweite Eingangsspannung die Schwellenspannung, schaltet der Bipolartransistor seine Kollektor-Emitter Strecke leitend, wodurch der Aufwärtswandler abgeschaltet wird. The DC-DC converter used in the device is preferably designed as a step-up converter. Alternatively, however, other DC-DC converters can be used, which allow an efficient increase of the input voltage. Particularly preferably, the second voltage input is connected via a voltage divider and a semiconductor switch to the boost converter, so that the boost converter is turned off by switching the semiconductor switch when the second input voltage at the second Voltage input is greater than or equal to the threshold. The semiconductor switch may be a transistor, for example a bipolar transistor, in particular an npn bipolar transistor or an n-channel MOSFET. For example, the second input voltage applied to the second voltage input may be connected to the base of a bipolar transistor whose emitter is grounded and whose collector is connected to the up-converter. When the second input voltage reaches or exceeds the threshold voltage, the bipolar transistor conducts its collector-emitter path, thereby turning off the boost converter.

In manchen bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung liegt der Betrag der von der Vorrichtung bereitgestellten Ausgangsspannung im Bereich von 4 V bis 48 V. In some preferred embodiments of the invention, the amount of output voltage provided by the device is in the range of 4V to 48V.

In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung liegt der Betrag der zweiten Eingangsspannung ebenfalls im Bereich von 4 V bis 48 V. In further preferred embodiments of the invention, the amount of the second input voltage is also in the range of 4 V to 48 V.

Vorzugsweise ist das Bus-System ein LIN-Bus (Local Interconnect Network-Bus). Ein derartiges Bus-System ist beispielsweise im Automobilbereich weit verbreitet. Ein LIN-Bus kommt insbesondere bei Sensoren und Aktuatoren zum Einsatz, deren Kommunikation mit einer Steuereinheit des Automobils relativ einfach gehalten ist und die nur eine relativ kleine Bandbreite zum Datenaustausch benötigen. Ein LIN-Bus System setzt sich aus einer Master-Einheit (Master) und einer oder mehreren Slave-Einheiten (Slave) zusammen. Der Master, beispielsweise ein Mikrocontroller, hat dabei Kenntnis über die zeitliche Abfolge der zu übermittelnden Daten und sendet eine Übertragungsaufforderung an die entsprechenden Slaves. Üblicherweise agieren Sensoren und Aktuatoren in Automobilanwendungen als Slave und Steuergeräte als Master. Zur Konfiguration und Programmierung ist es daher vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als Master an einem LIN-Bus betreibbar ist. Die Vorrichtung kann jedoch auch umschaltbar, also entweder als Slave oder als Master betreibbar sein, um eine größtmögliche Flexibilität zu gewährleisten. Um zwischen den beiden Betriebsmodi, in denen die Vorrichtung entweder als Master oder als Slave an einem LIN-Bus betrieben wird, umschalten zu können, kann die Vorrichtung einen schaltbaren Widerstand, beispielsweise einen Pullup-Widerstand, aufweisen. Dadurch kann es erreicht werden, dass durch Schalten des Pullup-Widerstands der Spannungspegel eines LIN-Anschlusses der Vorrichtung derart einstellbar ist, dass die Vorrichtung entweder als LIN-Master oder als LIN-Slave in einem LIN-Bus erkannt wird. Preferably, the bus system is a LIN (Local Interconnect Network Bus) bus. Such a bus system is widely used in the automotive field, for example. A LIN bus is used in particular in sensors and actuators whose communication with a control unit of the automobile is kept relatively simple and which only require a relatively small bandwidth for data exchange. A LIN bus system consists of a master unit (master) and one or more slave units (slave). The master, for example a microcontroller, has knowledge of the chronological sequence of the data to be transmitted and sends a transmission request to the corresponding slaves. Typically, sensors and actuators in automotive applications act as slaves and controllers as masters. For configuration and programming, it is therefore advantageous if the device according to the invention can be operated as a master on a LIN bus. However, the device can also be switched over, ie be operated either as a slave or as a master to ensure the greatest possible flexibility. In order to be able to switch between the two operating modes in which the device is operated either as a master or as a slave on a LIN bus, the device can have a switchable resistor, for example a pull-up resistor. It can thereby be achieved that, by switching the pull-up resistor, the voltage level of a LIN terminal of the device can be set such that the device is recognized either as a LIN master or as a LIN slave in a LIN bus.

Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung der Kommunikation eines Bus-Systems, beispielsweise eines LIN-Busses, verwendet wird. Dazu ist die Vorrichtung in der Lage, jegliche Kommunikation im Bus-System zu empfangen und an einen über die USB-Schnittstelle mit der Vorrichtung verbundenen Computer zu senden. Furthermore, it can be provided that the device according to the invention is used for monitoring the communication of a bus system, for example a LIN bus. For this, the device is able to receive any communication in the bus system and send it to a computer connected via the USB interface to the device.

Alternativ zu einem LIN-Bus kann die Erfindung aber prinzipiell auch mit anderen BUS-Systemen verwendet werden, beispielsweise mit einem CAN-BUS (Controller Area Network-Bus). As an alternative to a LIN bus, however, the invention can in principle also be used with other BUS systems, for example with a CAN-BUS (Controller Area Network Bus).

In bevorzugten Ausführungen der Erfindung wird die Vorrichtung zum Steuern und Programmieren eines bürstenlosen Gleichstrommotors des Aktuators verwendet. Dabei weist der Aktuator neben dem bürstenlosen Gleichstrommotor etwa eine Getriebeeinheit auf. Im Vergleich zu einem Bürstenmotor benötigen bürstenlose Gleichstrommotoren eine aufwendigere elektronische Steuerung, die häufig erst dann programmiert wird, wenn der Aktuator montiert ist. Dadurch kann ein Aktuator mit solch einem Motor der jeweiligen Anwendung oder Einbauposition angepasst werden. Ebenso kann es wünschenswert sein, die Steuerschaltung neu zu programmieren, um den Wirkungsgrad des bürstenlosen Gleichstrommotors zu erhöhen oder um eventuell vorhandene Fehler der bestehenden Programmierung zu korrigieren. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Steuerschaltung des Motors durch eine flexible und leicht anzuschließende Vorrichtung steuerbar und programmierbar ist. In preferred embodiments of the invention, the apparatus is used to control and program a brushless DC motor of the actuator. In this case, the actuator in addition to the brushless DC motor about a gear unit. Compared to a brush motor, brushless DC motors require a more sophisticated electronic control, which is often programmed only when the actuator is mounted. As a result, an actuator with such a motor can be adapted to the respective application or installation position. Also, it may be desirable to reprogram the control circuitry to increase the efficiency of the brushless DC motor or to correct for any existing programming errors. It is therefore advantageous if the control circuit of the motor is controllable and programmable by a flexible and easy-to-connect device.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zur Ausführung auf einer Recheneinheit bereitgestellt, das zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet ist. Vorzugsweise kann das Computerprogramm über die USB-Schnittstelle Daten von der Vorrichtung empfangen und Daten an die Vorrichtung senden. In a further aspect of the invention there is provided a computer program for execution on a computing unit suitable for use with a device according to the invention. Preferably, the computer program may receive data from the device via the USB interface and send data to the device.

Vorzugsweise ist das Computerprogramm dazu ausgestaltet, Steuerbefehle zum Steuern des Aktuators und/oder Programmierbefehle zum Programmieren der Steuerschaltung des Aktuators über die USB-Schnittstelle an die Vorrichtung zu senden. Preferably, the computer program is configured to send control commands for controlling the actuator and / or programming commands for programming the control circuit of the actuator via the USB interface to the device.

Besonders bevorzugt kann das Computerprogramm über die Vorrichtung Nachrichten des Bus-Systems empfangen. Die Erfindung kann dadurch insbesondere auch Zustands- und Statusinformationen des an das Bus-System gekoppelten Aktuators empfangen. Dies kann insbesondere bei einer Fehleranalyse von Vorteil sein, da auf diesem Weg nicht nur der Aktuator sondern das gesamte Bus-System überwacht und mittels eines Computerprogramms analysiert werden kann. Particularly preferably, the computer program can receive messages from the bus system via the device. In particular, the invention can also receive status and status information of the actuator coupled to the bus system. This can be particularly advantageous in a fault analysis, since not only the actuator but the entire bus system can be monitored in this way and analyzed by means of a computer program.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist über das Bus-System mit der Steuerschaltung mindestens eines Aktuators verbindbar. Es können somit auch mehrere Aktuatoren gleichzeitig durch die Vorrichtung geregelt und programmiert werden, indem jeweils Ihre Steuerschaltung über das Bus-System mit der Vorrichtung verbunden wird. Werden besonders viele Aktuatoren an die Vorrichtung angeschlossen, kann es aufgrund des erhöhten Stromverbrauchs nötig oder vorteilhaft sein, die Ausgangsspannung der Vorrichtung über die zweite Eingangsspannung zu speisen. The device according to the invention can be connected via the bus system to the control circuit of at least one actuator. It can therefore also several actuators are simultaneously controlled by the device and programmed by each of your control circuit is connected via the bus system with the device. If particularly many actuators are connected to the device, it may be necessary or advantageous to feed the output voltage of the device via the second input voltage due to the increased power consumption.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen Description of preferred embodiments

Die Merkmale und zahlreichen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich am Besten anhand einer detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren erläutern, in denen: The features and numerous advantages of the solution according to the invention can best be explained by means of a detailed description of preferred embodiments with reference to the appended figures, in which:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit USB-Schnittstelle und der Schnittstelle eines weiteren BUS-Systems zeigt; 1 shows a perspective view of a device according to the invention with USB interface and the interface of another BUS system;

2A eine Ausführungsform eines Schaltplans für eine USB-Schnittstelle des in seiner Gesamtheit in den 2A bis 2F gezeigten Ausführungsbeispiels für einen Schaltplan der in 1 dargestellten Platine der Vorrichtung zeigt; 2A an embodiment of a circuit diagram for a USB interface of the entirety in the 2A to 2F shown embodiment of a circuit diagram of in 1 shown board of the device;

2B eine Ausführungsform eines Schaltplans für eine Überwachungsschaltung des in seiner Gesamtheit in den 2A bis 2F gezeigten Schaltplans zeigt; 2 B an embodiment of a circuit diagram for a monitoring circuit in its entirety in the 2A to 2F shown circuit diagram shows;

2C eine Ausführungsform eines Schaltplans für einen Spannungswandlers des in seiner Gesamtheit in den 2A bis 2F gezeigten Schaltplans zeigt; 2C an embodiment of a circuit diagram for a voltage transformer of its entirety in the 2A to 2F shown circuit diagram shows;

2D eine Ausführungsform eines Schaltplans für eine Schutzschaltung des in seiner Gesamtheit in den 2A bis 2F gezeigten Schaltplans zeigt; 2D an embodiment of a circuit diagram for a protection circuit of its entirety in the 2A to 2F shown circuit diagram shows;

2E eine Ausführungsform eines Schaltplans für die Bus-Schnittstelle des in seiner Gesamtheit in den 2A bis 2F gezeigten Schaltplans zeigt, und 2E an embodiment of a circuit diagram for the bus interface of the entirety in the 2A to 2F shown circuit diagram, and

2F eine Ausführungsform eines Schaltplans für einen Stecker zur Verbindung der Vorrichtung mit dem weiteren Bus-System und einer zweiten Eingangsspannung des in seiner Gesamtheit in den 2A bis 2F gezeigten Schaltplans zeigt. 2F an embodiment of a circuit diagram for a connector for connecting the device to the further bus system and a second input voltage of the entirety in the 2A to 2F shown circuit diagram shows.

3A eine Ausführungsform eines Schaltplans für eine USB-Schnittstelle des in seiner Gesamtheit in den 3A bis 3F gezeigten alternativen Ausführungsbeispiels für einen Schaltplan der in 1 dargestellten Platine der Vorrichtung zeigt; 3A an embodiment of a circuit diagram for a USB interface of the entirety in the 3A to 3F shown alternative embodiment of a circuit diagram of in 1 shown board of the device;

3B eine Ausführungsform eines Schaltplans für eine Überwachungsschaltung des in seiner Gesamtheit in den 3A bis 3F gezeigten Schaltplans zeigt; 3B an embodiment of a circuit diagram for a monitoring circuit in its entirety in the 3A to 3F shown circuit diagram shows;

3C eine Ausführungsform eines Schaltplans für einen Spannungswandlers des in seiner Gesamtheit in den 3A bis 3F gezeigten Schaltplans zeigt; 3C an embodiment of a circuit diagram for a voltage transformer of its entirety in the 3A to 3F shown circuit diagram shows;

3D eine Ausführungsform eines Schaltplans für eine Schutzschaltung des in seiner Gesamtheit in den 3A bis 3F gezeigten Schaltplans zeigt; 3D an embodiment of a circuit diagram for a protection circuit of its entirety in the 3A to 3F shown circuit diagram shows;

3E eine Ausführungsform eines Schaltplans für die Bus-Schnittstelle des in seiner Gesamtheit in den 3A bis 3F gezeigten Schaltplans zeigt, und 3E an embodiment of a circuit diagram for the bus interface of the entirety in the 3A to 3F shown circuit diagram, and

3F eine Ausführungsform eines Schaltplans für einen Stecker zur Verbindung der Vorrichtung mit dem weiteren Bus-System und einer zweiten Eingangsspannung des in seiner Gesamtheit in den 3A bis 3F gezeigten Schaltplans zeigt. 3F an embodiment of a circuit diagram for a connector for connecting the device to the further bus system and a second input voltage of the entirety in the 3A to 3F shown circuit diagram shows.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, mit einem USB-Stecker 2, einer USB-Schnittstelle 5 und einem als Kabelpeitsche ausgeführten Stecker 3, aus dem zwei Stecker herausgeführt sind. Ein erster Stecker 3a der Kabelpeitsche umfasst zwei Anschlüsse, die im Detail in der 2F bezeichnet sind: Einen Anschluss für den zweiten Spannungseingang VDD_ext und einen entsprechenden Masseanschluss GND_VDD zur Verbindung mit Masse GND. Ein zweiter Stecker 3b der Kabelpeitsche 3 umfasst drei Kabel, beziehungsweise Anschlüsse, die ebenfalls in der 2F bezeichnet sind: Einen Stromanschluss zum Bereitstellen des Spannungsausgangs VLIN zur Stromversorgung des Aktuators, einen LIN-Anschluss LIN_IO zum Datenaustausch (Senden und Empfangen) mit dem Aktuator, und einen Masseanschluss GND_LIN zur Verbindung mit Masse GND. 1 is a perspective view of an embodiment of the device according to the invention 1 , with a USB plug 2 , a USB interface 5 and a plug designed as a cable whip 3 from which two plugs are led out. A first plug 3a The cable whip comprises two connections, which are described in detail in the 2F a connection for the second voltage input VDD_ext and a corresponding ground terminal GND_VDD for connection to ground GND. A second plug 3b the cable whip 3 includes three cables, or connectors, also in the 2F A power connection for providing the voltage output VLIN for powering the actuator, a LIN terminal LIN_IO for data exchange (transmission and reception) with the actuator, and a ground terminal GND_LIN for connection to ground GND.

Auf einer Platine 4 sind die Schaltungen für die USB-Schnittstelle 5, die Bus-Schnittstelle 6, den Gleichspannungswandler 7, Schutzschaltungen 8, Spannungsein- und Spannungsausgänge, Statusanzeigen und eventuell weitere Schaltungsteile untergebracht. Die einzelnen Schaltungsteile sind beispielhaft in den 2A bis 2F dargestellt. Zum Schutz der elektronischen Bauteile vor Feuchtigkeit und mechanischen Krafteinwirkungen ist die Vorrichtung 1 von einem Gehäuse (nicht zeichnerisch dargestellt) umgeben. On a circuit board 4 are the circuits for the USB interface 5 , the bus interface 6 , the DC-DC converter 7 , Protective circuits 8th , Voltage on and voltage outputs, status indicators and possibly other circuit parts housed. The individual circuit parts are exemplary in the 2A to 2F shown. To protect the electronic components from moisture and mechanical force is the device 1 surrounded by a housing (not shown in the drawing).

Die 2A zeigt einen Schaltplan für das Modul zum Bereitstellen der USB-Schnittstelle 5. Der USB-Stecker 2 umfasst einen ersten Spannungseingang VUSB, einen Masseanschluss GND_USB, einen Dateneingang DI_USB, einen Datenausgang DO_USB sowie zwei Kontakte zur elektromagnetischen Abschirmung SH1 und SH2. Die Kontakte zur elektromagnetischen Abschirmung sind über einen mit einem Kondensator C10 parallelgeschalteten Widerstand R12 mit Masse GND verbunden. Der Widerstand R12 dient dabei als Schutzwiderstand und ist entsprechend hochohmig ausgeführt. Ebenso ist der Masseanschluss GND_USB mit Masse GND verbunden. Zum Schutz der Vorrichtung gegen elektrostatische Aufladung sind der erste Spannungseingang, sowie der Dateneingang DI_USB und der Datenausgang DO_USB über eine in Sperrrichtung geschaltete 5-fach-Diode D1 ebenfalls mit Masse GND verbunden. Im Beispiel bleiben somit zwei Dioden der 5-fach-Diode D1 ungenutzt. The 2A shows a circuit diagram for the module for providing the USB interface 5 , Of the USB plug 2 includes a first voltage input VUSB, a ground terminal GND_USB, a data input DI_USB, a data output DO_USB and two contacts to the electromagnetic shield SH1 and SH2. The contacts for electromagnetic shielding are connected to ground GND via a resistor R12 connected in parallel with a capacitor C10. The resistor R12 serves as a protective resistor and is designed correspondingly high impedance. Similarly, the ground terminal GND_USB is connected to ground GND. To protect the device against electrostatic charging, the first voltage input, as well as the data input DI_USB and the data output DO_USB are also connected to ground GND via a reverse-biased 5-fold diode D1. In the example, two diodes of the 5-fold diode D1 thus remain unused.

Der Dateneingang DI_USB und der Datenausgang DO_USB sind an entsprechende Anschlüsse DI_U3 und DO_U3 eines Mikrocontrollers U3 angeschlossen. Der Mikrocontroller U3 stellt einen anwendungsspezifischen Kommunikationskanal zum Durchleiten der Daten durch die USB-Schnittstelle 5 bereit. Insbesondere stellt er die nötigen Komponenten zum Implementieren des USB-Standards bereit, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 unter Anderem beim Anstecken an den USB-Anschluss eines Computers als Human Interface Device (HID) erkannt wird. Für diese Geräteklasse sind in den gängigen Betriebssystemen Gerätetreiber enthalten, so dass die Vorrichtung 1 problemlos an vielen Computern betrieben werden kann. The data input DI_USB and the data output DO_USB are connected to corresponding terminals DI_U3 and DO_U3 of a microcontroller U3. The microcontroller U3 provides an application-specific communication channel for passing the data through the USB interface 5 ready. In particular, it provides the necessary components to implement the USB standard so that the inventive device 1 Among other things, when plugged into the USB port of a computer as a Human Interface Device (HID) is detected. For this device class, device drivers are included in common operating systems, so the device 1 Can be easily operated on many computers.

Der durch den USB-Stecker 2 bereitgestellte erste Spannungseingang VUSB kann zum Einen zur Stromversorgung der Vorrichtung 1 verwendet werden und zum Anderen kann die dort anliegende erste Eingangsspannung 5V_USB zum Bereitstellen der Ausgangsspannung Vout am Spannungsausgang VLIN verwendet werden. Über den ersten Spannungseingang VUSB wird somit die erste Eingangsspannung 5V_USB bereitgestellt, mit der auch alle Schaltungsteile der Vorrichtung 1 mit elektrischer Spannung versorgt werden können. Die erste Eingangsspannung 5V_USB ist auch mit einem Spannungseingang VBUS_U3 des Mikrocontrollers U3 verbunden, so dass dieser mit Energie versorgt werden kann. An einem Anschluss REGIN des Mikrocontrollers U3 liegt dann die interne Versorgungsspannung des Mikrocontrollers U3 an, während an einem Ausgang VDD_USB die Spannung 3V3_USB vom Mikrocontroller U3 bereitgestellt wird. Dabei ist der Ausgang VDD_USB mittels zweier Kondensatoren C11 und C34 auch an Masse GND gekoppelt. Des Weiteren wird die interne Spannung 3V3_USB der Vorrichtung über einen Spannungsausgang VIO des Mikrocontrollers U3 auch zum Betreiben der Anschlüsse IO0 bis IO9 bereitgestellt. The through the USB plug 2 provided first voltage input VUSB can on the one hand to power the device 1 can be used and on the other hand, the applied there first input voltage 5V_USB for providing the output voltage Vout at the voltage output VLIN. The first input voltage VUSB thus becomes the first input voltage 5V_USB provided with all the circuit parts of the device 1 can be supplied with electrical voltage. The first input voltage 5V_USB is also connected to a voltage input VBUS_U3 of the microcontroller U3, so that it can be supplied with energy. At a connection REGIN of the microcontroller U3 is then the internal supply voltage of the microcontroller U3, while at an output VDD_USB the voltage 3V3_USB provided by the microcontroller U3. The output VDD_USB is also coupled to ground GND by means of two capacitors C11 and C34. Furthermore, the internal voltage 3V3_USB the device via a voltage output VIO of the microcontroller U3 also provided for operating the terminals IO0 to IO9.

Die weiteren Anschlüsse der Mikrocontrollers U3 umfassen einen Reseteingang nRST, der durch einen Widerstand R23 auf einem hohen Spannungspegel gehalten wird. Darüber hinaus umfassen die Anschlüsse einen Eingang VPP, der einen Kondensator C4 zur internen Spannungsversorgung während eines Programmiervorgangs des Mikrocontrollers U3 über den USB-Anschluss bereitstellt. The further terminals of the microcontroller U3 comprise a reset input nRST, which is held by a resistor R23 at a high voltage level. In addition, the terminals include an input VPP, which provides a capacitor C4 for internal power supply during a programming operation of the microcontroller U3 via the USB port.

In der gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sind auch Testpunkte TP1 bis TP12 gezeigt, durch die Anschlüsse für weitere optionale Schaltungsteile bereitgestellt werden. Beispielsweise können damit weitere Anschlüsse IO0, IO6, IO7, IO8, IO9, NC, SUSPEND1 und SUSPEND2 des Mikrocontrollers U3 verschaltet werden. In the illustrated embodiment of the device according to the invention 1 Also shown are test points TP1 to TP12, which provide connections for other optional circuit parts. For example, it can be used to interconnect further IO0, IO6, IO7, IO8, IO9, NC, SUSPEND1 and SUSPEND2 connections of the microcontroller U3.

Zur Kopplung mit der Bus-Schnittstelle 6 weist der Mikrocontroller U3 einen Anschluss TX zum Senden von Daten zur Bus-Schnittstelle 6 und einen Anschluss RX zum Empfangen von Daten von der Bus-Schnittstelle 6 auf. Zur Überwachung der durch die Vorrichtung 1 bereitgestellten Ausgangsspannung Vout umfasst die Vorrichtung eine in der 2B gezeigte Überwachungsschaltung 9. Diese umfasst zur Überwachung der Ausgangsspannung Vout einen Widerstand R16, über den die Ausgangsspannung Vout mit einem Eingang IO2 des Mikrocontrollers U2 verbunden ist. Der Widerstand R16 bildet zusammen mit einem weiteren Widerstand R15 einen Spannungsteiler ST1, wobei der Widerstand R15 mit Masse GND verbunden ist. Die Widerstände R15 und R16 sind so gewählt, dass der Spannungsteiler ST1 eine relativ kleine Spannung am Eingang IO2 des Mikrocontrollers U3 einstellt. Diese Spannung kann beispielsweise auf einen Bereich von 0 V bis 3,3 V begrenzt sein. Zu diesem Zweck ist der Spannungsteiler ST1 über eine als Schottky-Diode ausgebildete Diode D8a auch mit der internen Spannung 3V3_USB verbunden, so dass am Eingang IO2 maximal die Spannung 3V3_USB plus die an der Diode D8a abfallende Spannung anliegen kann. Zur Glättung ist zwischen dem Spannungsteiler ST1 und Masse GND auch ein Kondensator C12 angeordnet. Des Weiteren ist mittels einer ebenfalls als Schottky-Diode ausgebildeten Diode D8b ein Verpolschutz für den Eingang IO2 realisiert. Dazu ist die Diode D8b parallel zu dem Kondensator C12 und dem Widerstand R15 angeordnet, so dass ihre Kathode mit dem Spannungsteiler ST1 und ihre Anode mit dem Widerstand R15 und Masse GND verbunden ist. For coupling to the bus interface 6 The microcontroller U3 has a terminal TX for sending data to the bus interface 6 and a terminal RX for receiving data from the bus interface 6 on. To monitor the through the device 1 provided output voltage Vout, the device comprises a in the 2 B shown monitoring circuit 9 , This includes for monitoring the output voltage Vout a resistor R16, via which the output voltage Vout is connected to an input IO2 of the microcontroller U2. The resistor R16 together with another resistor R15 forms a voltage divider ST1, the resistor R15 being connected to ground GND. The resistors R15 and R16 are selected so that the voltage divider ST1 sets a relatively small voltage at the input IO2 of the microcontroller U3. For example, this voltage may be limited to a range of 0V to 3.3V. For this purpose, the voltage divider ST1 is also connected to the internal voltage via a diode D8a designed as a Schottky diode 3V3_USB connected so that at the input IO2 maximum voltage 3V3_USB plus the voltage drop across diode D8a may be present. For smoothing, a capacitor C12 is also arranged between the voltage divider ST1 and ground GND. Furthermore, a polarity reversal protection for the input IO2 is implemented by means of a diode D8b, which is likewise designed as a Schottky diode. For this purpose, the diode D8b is arranged in parallel with the capacitor C12 and the resistor R15, so that its cathode is connected to the voltage divider ST1 and its anode to the resistor R15 and ground GND.

Weiterhin umfasst die beispielhafte Überwachungsschaltung 9 eine Statusanzeige, die eine optische Kontrolle des Datenflusses über den Anschlusses TX ermöglicht. Dafür ist der interne Spannungsausgang Vintern über eine als LED ausgeführte Diode D4 und einen Widerstand R8 mit einem Eingang IO4 des Mikrocontrollers U3 gekoppelt. Werden nun über den Ausgang TX des Mikrocontrollers U3 Daten gesendet, verbindet der Mikrocontroller die interne Spannung 3V3_USB mit Masse GND, so dass ein Strom durch die LED D4 fließen kann. Dadurch wird die LED zum Leuchten gebracht und ein Datenfluss durch den Anschluss TX signalisiert. Optional kann eine weitere LED zur optischen Kontrolle des Datenflusses durch den Anschluss RX des Mikrocontrollers verschaltet sein, wofür am Mikrocontroller U3 ein Eingang IO5 bereitsteht. Furthermore, the exemplary monitoring circuit includes 9 a status indicator that allows optical control of the data flow over the TX connector. For this purpose, the internal voltage output Vintern is coupled to an input IO4 of the microcontroller U3 via a diode D4 designed as an LED and a resistor R8. Become now sent via the output TX of the microcontroller U3 data, the microcontroller connects the internal voltage 3V3_USB with ground GND, so that a current can flow through the LED D4. This causes the LED to light up and signal a data flow through the TX connection. Optionally, another LED for optical control of the data flow through the connection RX of the microcontroller may be interconnected, for which an input IO5 is available at the microcontroller U3.

Wird die USB-Schnittstelle nach Norm betrieben, dann liegt am ersten Spanungseingang VUSB eine Eingangsspannung von circa 5 V an. Um eine Ausgangsspannung Vout der Vorrichtung 1 bereitstellen zu können, die höher als die erste Eingangsspannung 5V_USB ist, ist der Spannungseingang VUSB mit dem Gleichspannungswandler 7 verbunden. 2C zeigt eine Ausführungsform für einen Schaltplan des Gleichspannungswandlers 7, der im Beispiel als Aufwärtswandler (Boost Converter) ausgeführt ist. Des Weiteren umfasst der Gleichspannungswandler 7 eine Schalterschaltung S1 mit einem Halbleiterschalter Q1 und einem aus den Widerständen R13 und R14 gebildeten Spannungsteiler. Der zweite Spannungseingang VDD_ext (EXT_VDD) zum Einspeisen der zweiten Eingansspannung Vin_ext ist dabei über den Widerstand R13 mit der Basis des als Bipolartransistor ausgebildeten Halbleiterschalters Q1 verbunden, so dass dieser in Abhängigkeit von der zweiten Eingangsspannung Vin_ext geschaltet werden kann. Über diese zweite Eingangsspannung Vin_ext kann die Vorrichtung auch Spannungen bereitstellen, die nicht durch die Wandlerstufe des Gleichspannungswandlers 7 aus der am USB-Anschluss eingespeisten Spannung 5V_USB bereitgestellt werden können. If the USB interface is operated according to the standard, then an input voltage of approx. 5 V is applied to the first voltage input VUSB. To an output voltage Vout of the device 1 to be able to provide higher than the first input voltage 5V_USB is, the voltage input is VUSB with the DC-DC converter 7 connected. 2C shows an embodiment of a circuit diagram of the DC-DC converter 7 which in the example is implemented as a boost converter. Furthermore, the DC-DC converter comprises 7 a switch circuit S1 with a semiconductor switch Q1 and a voltage divider formed from the resistors R13 and R14. The second voltage input VDD_ext (EXT_VDD) for feeding in the second input voltage Vin_ext is connected via the resistor R13 to the base of the semiconductor switch Q1 designed as a bipolar transistor so that it can be switched as a function of the second input voltage Vin_ext. Via this second input voltage Vin_ext, the device can also provide voltages that are not provided by the converter stage of the DC-DC converter 7 from the voltage applied to the USB port 5V_USB can be provided.

Die Wandlerstufe umfasst einen integrierten Aufwärtswandler U2 mit einem über einen Anschluss SHDN schaltbaren Schalter, beispielsweise einem Feldeffekttransistor. Damit kann der integrierte Aufwärtswandler U2 über die am Anschluss SHDN anliegende Spannung angeschaltet, beziehungsweise ausgeschaltet werden. Der erste Spannungseingang VUSB der Vorrichtung 1 ist nun mit einem Spannungseingang VDD des integrierten Aufwärtswandlers U2 und einer zum Eingang VDD parallel geschalteten Spule L1 verbunden, so dass dort jeweils die erste Eingangsspannung 5V_USB anliegt. Ebenfalls parallel zum Eingang VDD ist der erste Spannungseingang VUSB der Vorrichtung 1 über einen Widerstand R6 auch mit dem Eingang SHDN des integrierten Aufwärtswandlers U2 verbunden. Des Weiteren ist der erste Spannungseingang VUSB über einen als Puffer wirkenden Kondensator C7 mit Masse GND verbunden. The converter stage comprises an integrated up-converter U2 with a switch which can be switched via a connection SHDN, for example a field-effect transistor. Thus, the integrated boost converter U2 can be connected via the voltage applied to the terminal SHDN, or turned off. The first voltage input VUSB of the device 1 is now connected to a voltage input VDD of the integrated boost converter U2 and a parallel to the input VDD coil L1, so that there each have the first input voltage 5V_USB is applied. Also parallel to the input VDD is the first voltage input VUSB of the device 1 is also connected via a resistor R6 to the input SHDN of the integrated boost converter U2. Furthermore, the first voltage input VUSB is connected to ground GND via a capacitor C7 acting as a buffer.

Ein Ausgang SW des integrierten Aufwärtswandlers U2 und die Spule L1 sind über eine Diode D5 der Wandlerstufe mit dem Spannungsausgang Vout_int des Aufwärtswandlers 7 gekoppelt, wobei eine weitere Diode D6 ein Rückspeisen in die Wandlerstufe ausschließt. Mit Hilfe des aus den Widerständen R10 und R9 gebildeten Spannungsteilers kann der Wert der am Spannungsausgang Vout_int anliegenden Spannung eingestellt werden. Der Widerstand R10 des Spannungsteilers ist dabei zum Einen mit einem Feedback-Anschluss FB des integrierten Aufwärtswandlers U2 und zum anderen mit der Kathode der Diode D5 und der Anode der Diode D6 verschaltet. Des Weiteren ist zur Glättung der gewandelten Spannung ein Glättungskondensatoren C6 vorhanden, der zusammen mit dem Widerstand R10 ein Zeitglied für den Aufwärtswandler 7 bildet. An output SW of the integrated boost converter U2 and the coil L1 are connected via a diode D5 of the converter stage to the voltage output Vout_int of the boost converter 7 coupled, wherein a further diode D6 excludes a feeding back into the converter stage. With the aid of the voltage divider formed from the resistors R10 and R9, the value of the voltage applied to the voltage output Vout_int can be set. The resistor R10 of the voltage divider is connected on the one hand with a feedback terminal FB of the integrated boost converter U2 and on the other with the cathode of the diode D5 and the anode of the diode D6. Furthermore, a smoothing capacitor C6 is provided for smoothing the converted voltage, which together with the resistor R10 is a timing element for the boost converter 7 forms.

Die am zweiten Spannungseingang VDD_ext anliegende zweite Eingangsspannung Vin_ext ist über einen internen Kontakt EXT_VDD der Vorrichtung 1 und über eine weitere Diode D7, beispielsweise eine Schottky-Diode, direkt mit dem internen Spannungsausgang Vout_int verbunden. Falls die am zweiten Spannungseingang VDD_ext anliegende zweite Eingangsspannung Vin_ext einen Schwellenwert Vthresh überschreitet, wird diese nun am internen Spannungsausgang Vout_int bereitgestellt und der Aufwärtswandler 7 abgeschaltet. Dazu wird beim Überschreiten des Schwellenwertes Vthresh die an der Basis des Transistors Q1 anliegende Spannung dessen Emitter-Kollektor-Strecke leitend schalten. Optional kann zum Schutz des Transistors Q1 zwischen der zweiten Eingangsspannung Vin_ext und dem Widerstand R13 eine Diode angeordnet werden. Durch das Schalten des Transistors Q1 wird die erste Eingangsspannung 5V_USB über den Widerstand R6 mit Masse GND verbunden, so dass am Eingang SHDN ein niedriges Spannungsniveau anliegt und der integrierte Aufwärtswandler U2 ausgeschaltet wird. Die am ersten Spannungseingang VUSB anliegende Spannung 5V_USB führt dabei zu einem Strom durch die Spule L1. Bei einer ersten Eingangsspannung von 5 V liegt dann an der Kathode der Diode D6 eine Spannung von etwa 4,6 V an. Die Schwellenspannung Vthresh liegt beispielsweise im Bereich von 2V bis 24 V. Ist der Aufwärtswandler 7 eingeschaltet, wird dagegen die gewandelte Spannung am internen Spannungsausgang Vout_int anliegen. Zur Spannungswandlung ist des Weiteren ein als Ladekondensator verschalteter Kondensator C5 vorhanden. Wird die Spule L1 durch Schließen des im integrierten Aufwärtswandler U2 vorhandenen Schalters über dessen Ausgang LM_GND gegen Masse GND geschaltet, steigt der Strom durch die Spule L1. Wird der Schalter wieder geöffnet, versucht die Spule L1 den Stromfluss aufrecht zu erhalten. Wenn nun die Spannung an der Spule L1 die am Kondensator C5 anliegende Spannung übersteigt, wird die Diode D6 leitend, so dass eine entsprechend hohe und durch den Kondensator C5 geglättete Spannung am internen Spannungsausgang Vout_int bereitgestellt werden kann. Die gewandelte Spannung kann insbesondere im Bereich von 4 V bis 48 V liegen. Bei Anwendungen im Automobilbereich ist dabei eine derartige Auslegung der Schaltung vorteilhaft, dass die gewandelte Spannung im Bereich von 4 V bis 24 V liegt. The second input voltage Vin_ext applied to the second voltage input VDD_ext is connected via an internal contact EXT_VDD of the device 1 and via another diode D7, such as a Schottky diode, directly connected to the internal voltage output Vout_int. If the second input voltage Vin_ext applied to the second voltage input VDD_ext exceeds a threshold value Vthresh, this is now provided at the internal voltage output Vout_int and the up-converter 7 off. For this purpose, when the threshold value Vthresh is exceeded, the voltage applied to the base of the transistor Q1 will switch its emitter-collector path to conduction. Optionally, to protect the transistor Q1 between the second input voltage Vin_ext and the resistor R13, a diode may be arranged. By switching the transistor Q1 becomes the first input voltage 5V_USB connected via resistor R6 to ground GND, so that at the input SHDN a low voltage level is applied and the integrated boost converter U2 is turned off. The voltage applied to the first voltage input VUSB 5V_USB leads to a current through the coil L1. At a first input voltage of 5 V, a voltage of approximately 4.6 V is then applied to the cathode of the diode D6. For example, the threshold voltage Vthresh is in the range of 2V to 24V. Is the boost converter 7 On the other hand, the converted voltage will be present at the internal voltage output Vout_int. For voltage conversion, furthermore, a capacitor C5 connected as a charging capacitor is present. If the coil L1 is switched to ground GND by closing the switch present in the integrated up-converter U2 via its output LM_GND, the current through the coil L1 increases. When the switch is opened again, the coil L1 tries to maintain the current flow. Now, if the voltage across the coil L1 exceeds the voltage applied to the capacitor C5, the diode D6 becomes conductive, so that a correspondingly high and smoothed by the capacitor C5 voltage at the internal voltage output Vout_int provided can be. The converted voltage may in particular be in the range of 4 V to 48 V. For applications in the automotive sector, such a design of the circuit is advantageous in that the converted voltage is in the range of 4 V to 24 V.

Die als Schottky-Dioden ausgebildeten Dioden D6 und D7 trennen die Spannungssignale der Wandlerschaltung und des zweiten Spannungseingangs VDD_ext, so dass am gemeinsamen, internen Spannungsausgang Vout_int des Aufwärtswandlers 7, keine Rückspeisung in den jeweils anderen Kanal möglich ist. The diodes D6 and D7 designed as Schottky diodes separate the voltage signals of the converter circuit and of the second voltage input VDD_ext, so that at the common, internal voltage output Vout_int of the up-converter 7 , no feedback into the other channel is possible.

Der interne Spannungsausgang Vout_int ist zum Schutz gegen Überstrom mit einer Schutzschaltung 8 verbunden, die beispielhaft in der 2D gezeigt ist. Die Schutzschaltung 8 umfasst insbesondere eine integrierte elektronische Sicherung F1, an deren Eingang VCC der interne Spannungsausgang Vout_int des Gleichspannungswandlers 7 gekoppelt ist. Somit kann im Beispiel über drei verschaltete Spannungsausgänge SRC1, SRC2 und SRC3 der Sicherung F1 ein gegen Überstrom gesicherter Spannungsausgang VLIN (Vout) zur Stromversorgung des Aktuators bereitgestellt werden. Der an einem Anschluss ILIMIT der Sicherung F1 gekoppelte Widerstand R11 begrenzt dabei den Strom am Spannungsausgang VLIN der Vorrichtung 1. Auch hier ist durch eine über einen Widerstand R17 an Masse GND gekoppelte LED D9 eine beispielhafte, optionale Statusanzeige implementiert. Durch die LED D9 kann somit das Vorhandensein einer minimalen Ausgangsspannung Vout optisch angezeigt werden. Der Spannungswert, ab dem die Statusanzeige eine Ausgangsspannung Vout registriert, wird dabei über die Größe des Widerstands R17 eingestellt. Außerdem weist die Sicherung F1 einen Masseanschluss GND_F1 zur Verbindung mit Masse GND, sowie einen Anschluss DVDT auf, der über einen Kondensator C8 ebenfalls mit Masse GND verbunden ist. Zum Ein- und Ausschalten der Sicherung F1 weist diese einen Anschluss EN_F1 auf, der über einen internen Anschluss IO1_RTS der Vorrichtung 1 mit dem Anschluss IO1 des Mikrocontrollers U3 verbunden ist. Dadurch ist ein Ein- und Ausschalten über die USB-Schnittstelle möglich. Zusätzlich kann mit Hilfe des Anschlusses DVDT der Anstieg der Ausgangsspannung Vout am Spannungsausgang VLIN während des Einschaltens der Vorrichtung 1, beziehungsweise der Sicherung F1, eingestellt werden. The internal voltage output Vout_int is to protect against overcurrent with a protection circuit 8th connected, the example in the 2D is shown. The protection circuit 8th includes in particular an integrated electronic fuse F1, at its input VCC the internal voltage output Vout_int of the DC-DC converter 7 is coupled. Thus, in the example over three interconnected voltage outputs SRC1, SRC2 and SRC3 of the fuse F1, an overcurrent secured voltage output VLIN (Vout) can be provided for powering the actuator. The resistor R11 coupled to a terminal ILIMIT of the fuse F1 thereby limits the current at the voltage output VLIN of the device 1 , Again, an exemplary optional status indicator is implemented by a LED D9 coupled to ground GND via a resistor R17. By the LED D9 thus the presence of a minimum output voltage Vout can be optically displayed. The voltage value at which the status indicator registers an output voltage Vout is set via the size of the resistor R17. In addition, the fuse F1 has a ground terminal GND_F1 for connection to ground GND, and a terminal DVDT, which is also connected via a capacitor C8 to ground GND. For switching on and off the fuse F1, this has a connection EN_F1, which is connected via an internal connection IO1_RTS of the device 1 is connected to the terminal IO1 of the microcontroller U3. This makes switching on and off via the USB interface possible. In addition, with the help of the terminal DVDT, the increase of the output voltage Vout at the voltage output VLIN during the turn-on of the device 1 , or the fuse F1, are set.

2E zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltplan der Bus-Schnittstelle 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Zur Steuerung und Programmierung des Aktuators und/oder zur Überwachung des Bus-Systems des Aktuators, weist der Mikrocontroller U3 entsprechende Anschüsse RX, TX zum Austausch von Daten zwischen der USB-Schnittstelle 5 und der Bus-Schnittstelle 6 auf. Der Anschluss RX dient dabei zum Empfangen von Daten von der USB-Schnittstelle 5 durch die Bus-Schnittstelle 6 über einen internen Anschluss USB_RXD der Vorrichtung 1. Der Anschluss TX des Mikrocontrollers U3 dient dagegen zum Senden von Daten von der Bus-Schnittstelle 6 zu der USB-Schnittstelle 5 über einen internen Anschluss USB_TXD der Vorrichtung 1. Ferner umfasst die Bus-Schnittstelle 6 einen integrierten LIN-Transceiver U1, der eine Kommunikation gemäß den Spezifikationen des LIN-Standards ermöglicht. Zur Handhabung des LIN-Protokolls beinhaltet der LIN-Transceiver U1 beispielsweise einen internen Spannungsregler, sowie einen RC-Oszillator. 2E shows an embodiment of a circuit diagram of the bus interface 6 the device according to the invention 1 , For controlling and programming the actuator and / or for monitoring the bus system of the actuator, the microcontroller U3 has corresponding connections RX, TX for exchanging data between the USB interface 5 and the bus interface 6 on. The RX connector is used to receive data from the USB interface 5 through the bus interface 6 via a device internal USB_RXD port 1 , The terminal TX of the microcontroller U3, however, serves to send data from the bus interface 6 to the USB interface 5 via a device internal USB_TXD port 1 , Furthermore, the bus interface includes 6 an integrated LIN transceiver U1 that enables communication according to the specifications of the LIN standard. For handling the LIN protocol, the LIN transceiver U1 includes, for example, an internal voltage regulator and an RC oscillator.

Zum Datenaustausch mit der USB-Schnittstelle 5 weist der LIN-Transceiver einen Anschluss RXD auf, der mit dem Anschluss RX des Mikrocontrollers U2 gekoppelt ist, sowie einen Anschluss TXD, der mit dem Anschluss TX des Mikrocontrollers U2 gekoppelt ist. Darüber hinaus ist der als offener Kollektor ausgeführte Anschluss RXD über einen Widerstand R1 mit der internen Spannung 3V3_USB verbunden. Dabei können unerwünschte, überlagerte Wechselspannungssignale über einen Blockkondensator C2 gegen Masse GND abgeleitet werden. For data exchange with the USB interface 5 The LIN transceiver has a connection RXD, which is coupled to the connection RX of the microcontroller U2, and a connection TXD, which is coupled to the connection TX of the microcontroller U2. In addition, the open collector terminal RXD is a resistor R1 having the internal voltage 3V3_USB connected. In this case, unwanted, superimposed alternating voltage signals can be derived via a blocking capacitor C2 to ground GND.

Zur Kommunikation mit einem LIN-Bus weist der LIN-Transceiver U1 einen Anschluss LIN_U1 auf, während an einem Eingang VS des LIN-Transceivers U1 die Ausgangsspannung Vout anliegt. Dabei ist der Betriebsspannungseingang VS über einen Kondensator C1 mit Masse GND gekoppelt. Zur Verbindung mit Masse GND hat der LIN-Transceiver U1 zusätzlich einen Masseanschluss GND_U1. Der Anschluss LIN_U1 ist nun über einen internen Anschluss LIN direkt mit Anschluss LIN_IO des Steckers 3 verbunden. Des Weiteren sind der Anschluss VS und die Ausgangsspannung Vout über die Reihenschaltung einer Diode D2 und eines Widerstands R3 sowohl mit dem Anschluss LIN_U1 als auch über einen Kondensator C3 mit Masse GND verbunden. Der Widerstand R3 ist ein Pull-up Widerstand, mit einem Widerstandswert von beispielsweise 1 kΩ, durch den die Vorrichtung 1 auch als Master für den LIN-Bus nutzbar ist. For communication with a LIN bus, the LIN transceiver U1 has a connection LIN_U1, while the output voltage Vout is present at an input VS of the LIN transceiver U1. In this case, the operating voltage input VS is coupled to ground GND via a capacitor C1. For connection to ground GND, the LIN transceiver U1 additionally has a ground connection GND_U1. The LIN_U1 connection is now directly connected to the LIN_IO connector of the connector via an internal LIN connection 3 connected. Furthermore, the terminal VS and the output voltage Vout are connected via the series connection of a diode D2 and a resistor R3 both to the terminal LIN_U1 and via a capacitor C3 to ground GND. The resistor R3 is a pull-up resistor, with a resistance of, for example, 1 kΩ, through which the device 1 can also be used as a master for the LIN bus.

Des Weiteren weist der LIN-Transceiver U1 einen Eingang EN zum Ein- und Ausschalten des LIN-Transceivers U1 auf. Der Eingang EN ist dazu über einen optionalen Widerstand R5 und über einen internen Kontakt ENA_LIN der Vorrichtung 1 mit dem Ausgang IO3 des Mikrocontrollers U3 verbunden, worüber der LIN-Transceiver U1 ausgeschaltet werden kann. Zum Einschalten des LIN-Transceivers ist dessen Eingang EN über einen Widerstand R4 mit dem Spannungsanschluss 3V3_USB verbunden, wobei der Widerstand R4 als Pull-up Widerstand dient. Im Beispiel ist am LIN-Transceiver U1 auch ein optionaler Eingang WAKE zum Bereitstellen eines Schlafmodus implementiert. Im Beispiel ist der Eingang WAKE über einen Widerstand R2 mit der geschalteten Ausgangsspannung Vout verbunden, so dass der LIN-Transceiver immer wach ist. Optional könnte es vorgesehen sein, den Schlafmodus durch das Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes zu aktivieren, beziehungsweise zu deaktivieren. Furthermore, the LIN transceiver U1 has an input EN for switching the LIN transceiver U1 on and off. The input EN is via an optional resistor R5 and via an internal contact ENA_LIN of the device 1 connected to the output IO3 of the microcontroller U3, over which the LIN transceiver U1 can be turned off. To turn on the LIN transceiver, its input EN is connected through a resistor R4 to the power connector 3V3_USB connected, wherein the resistor R4 serves as a pull-up resistor. In the example, an optional input WAKE for providing a sleep mode is also implemented on the LIN transceiver U1. In the example is the Input WAKE connected via a resistor R2 to the switched output voltage Vout, so that the LIN transceiver is always awake. Optionally, it could be provided to activate or deactivate the sleep mode by exceeding or falling below a predefined voltage value.

Schließlich wird zur Verbindung mit dem Aktuator entsprechend der 1 die Ausgangsspannung Vout über den zweiten Stecker 3b des Steckers 3 aus der Vorrichtung 1 herausgeführt. Der zweite Stecker 3b umfasst im Beispiel den Spannungsausgang VLIN, den Anschluss LIN_IO zum Verbinden des LIN-Transceivers mit einem LIN-Bus sowie einen Masseanschluss GND_LIN. Der erste Stecker 3a umfasst zwei Anschlüsse: Den zweiten Spannungseingang VDD_ext zum Einspeisen der zweiten Eingangsspannung Vin_ext und einen entsprechenden Anschluss GND_VDD zur Verbindung mit Masse GND. Finally, for connection to the actuator according to the 1 the output voltage Vout via the second connector 3b of the plug 3 from the device 1 led out. The second plug 3b In the example, this includes the voltage output VLIN, the LIN_IO connection for connecting the LIN transceiver to a LIN bus, and a GND_LIN ground connection. The first plug 3a includes two terminals: the second voltage input VDD_ext for inputting the second input voltage Vin_ext and a corresponding terminal GND_VDD for connection to ground GND.

Der Stecker 3 kann, wie in der 1 dargestellt, insbesondere auch als Kabelpeitsche ausgeführt sein. Durch die Kabelpeitsche können dann beispielsweise der Stecker 3a zum Anschluss der zweiten Eingangsspannung und der Stecker 3b zur Verbindung mit dem Bus-System aus der Vorrichtung 1 herausgeführt werden. The plug 3 can, as in the 1 represented, in particular be designed as a cable whip. The cable whip can then, for example, the plug 3a for connecting the second input voltage and the plug 3b for connection to the bus system from the device 1 be led out.

Die in den 1 und 2A bis 2F beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 stellt somit eine kompakte, kostengünstige und flexibel einsetzbare Vorrichtung 1 zum Steuern und Programmieren eines Aktuators bereit. Die beschriebene Vorrichtung 1 kann ausschließlich über den ersten Spannungseingang VUSB der USB-Schnittstelle 5 mit Strom versorgt werden. Insbesondere kann die beschriebene Vorrichtung 1 auch an den USB-Eingang eines tragbaren Computers angeschlossen werden, auf dem ein Computerprogramm zur Steuerung und/oder Programmierung des Aktuators über die Vorrichtung 1 ausgeführt werden kann. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Aktuatoren durch den Spannungsausgang VLIN der Vorrichtung 1 mit Energie versorgt werden, so dass diese ebenfalls keinen Anschluss an eine Netzspannung benötigen. Letztlich kann über die Verbindung der Bus-Schnittstelle 6 der Vorrichtung 1 mit der Steuerschaltung des Aktuators der Aktuator gesteuert und programmiert werden. Dabei können auch mehrere Aktuatoren gleichzeitig angeschlossen sein und somit parallel gesteuert und programmiert werden. Für den Fall, dass am Spannungsausgang VLIN der Vorrichtung 1 eine Ausgangsspannung Vout benötigt wird, die nicht durch den Gleichspannungswandler 7 bereitgestellt werden kann, ist ein zweiter Spannungseingang VDD_ext vorhanden. Überschreitet die dort anliegende zweite Eingangsspannung Vin_ext einen Schwellwert Vthresh, kann der Gleichspannungswandler 7 durch die Schalterschaltung S1 abgeschaltet werden. Somit ist die Vorrichtung 1 zur Verwendung mit einem breiten Spektrum an Eingangsspannungen verwendbar und dadurch auch besonders vielseitig einsetzbar. The in the 1 and 2A to 2F described embodiment of the device according to the invention 1 thus provides a compact, inexpensive and flexible device 1 to control and program an actuator. The device described 1 can only via the first voltage input VUSB of the USB interface 5 be powered. In particular, the described device 1 also be connected to the USB input of a portable computer, on which a computer program for controlling and / or programming of the actuator via the device 1 can be executed. Furthermore, it can be provided that one or more actuators through the voltage output VLIN of the device 1 be supplied with energy, so that they also do not need a connection to a mains voltage. Ultimately, over the connection of the bus interface 6 the device 1 be controlled and programmed with the control circuit of the actuator of the actuator. In this case, several actuators can be connected simultaneously and thus controlled and programmed in parallel. In the event that at the voltage output VLIN of the device 1 an output voltage Vout is needed, not by the DC-DC converter 7 can be provided, a second voltage input VDD_ext is present. If the second input voltage Vin_ext applied there exceeds a threshold value Vthresh, the DC-DC converter can 7 be switched off by the switch circuit S1. Thus, the device is 1 suitable for use with a wide range of input voltages and therefore also very versatile.

In den 3A bis 3F ist eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, die im Wesentlichen der in den 2A bis 2F gezeigten Ausführungsform entspricht. Im Folgenden werden daher nur die wesentlichen Unterschiede zur zuvor beschriebenen Ausführungsform erläutert. Die in 3A gezeigte USB-Schnittstelle 5‘ ist ähnlich wie die USB-Schnittstelle 5 der 2A mit einem Mikrocontroller U3‘ verbunden. Der Mikrocontroller U3‘ kann Nachrichten entsprechend der Spezifikationen des LIN-Standards verarbeiten und/oder senden. Wie in 3B gezeigt, umfasst eine mit dem Mikrocontroller U3‘ verschaltete Überwachungsschaltung 9‘ im Unterschied zur vorher beschriebenen Überwachungsschaltung 9 eine Messschaltung 10, die zum Erfassen des Ausgangsstroms der Vorrichtung 1 geeignet ist. Die Messschaltung 10 ist als sogenannte Highside-Messschaltung ausgebildet. Dabei ist ein Messwiderstand R18 vorgesehen, der im Strompfad vor der Last, also vor einem mit der Vorrichtung 1 verbundenen Elektromotor oder Aktuator, liegt. Der Messwiderstand R18 ist einerseits mit der Spannung Vout sowie mit einem Anschluss RS+ eines Messverstärkers 11 und andererseits mit einem Anschluss RS– des Messverstärkers 11 sowie mit einem Spannungssignal Vout_NMS verbunden. Der Messverstärker 11 weist eine Verbindung zum Masseanschluss GND auf und ist über einen Ausgang OUT über einen Widerstand R19 als Strombegrenzer mit dem Anschluss IO2 des Mikrocontrollers U3‘ verbunden. Diese Ausführungsform weist einen in 3F gezeigten Stecker 3‘ auf, der eine zusätzliche Schottkydiode D10 umfasst, über welche das Spannungssignal Vout_NMS mit einer Ausgangsspannung Vout_ND gekoppelt ist. Die Ausgangsspannung Vout_ND wird über den Widerstand R16 mit einem Eingang des Mikrocontrollers U3‘ gekoppelt. Somit kann der Mikrocontroller U3‘ die am Ausgang des Steckers 3‘ anliegende Spannung Vout_ND messen. In the 3A to 3F an alternative embodiment of the device according to the invention is shown, which is substantially in the 2A to 2F shown embodiment corresponds. In the following, therefore, only the essential differences from the previously described embodiment will be explained. In the 3A shown USB interface 5 ' is similar to the USB interface 5 of the 2A connected to a microcontroller U3 '. The microcontroller U3 'can process and / or send messages according to the specifications of the LIN standard. As in 3B includes a monitoring circuit connected to the microcontroller U3 ' 9 ' in contrast to the previously described monitoring circuit 9 a measuring circuit 10 for detecting the output current of the device 1 suitable is. The measuring circuit 10 is designed as a so-called high-side measuring circuit. In this case, a measuring resistor R18 is provided, which in the current path in front of the load, ie before one with the device 1 connected electric motor or actuator, is located. The measuring resistor R18 is on the one hand with the voltage Vout and with a connection RS + of a measuring amplifier 11 and on the other hand with a connection RS- of the measuring amplifier 11 and connected to a voltage signal Vout_NMS. The measuring amplifier 11 has a connection to the ground terminal GND and is connected via an output OUT via a resistor R19 as a current limiter to the terminal IO2 of the microcontroller U3 '. This embodiment has an in 3F shown plug 3 ' which comprises an additional Schottky diode D10, via which the voltage signal Vout_NMS is coupled to an output voltage Vout_ND. The output voltage Vout_ND is coupled via the resistor R16 to an input of the microcontroller U3 '. Thus, the microcontroller U3 'at the output of the connector 3 ' measure applied voltage Vout_ND.

Des Weiteren sind in dieser Ausführungsform die Leuchtdioden D4 und D9 zur Statusanzeige direkt mit dem Mikrocontroller U3‘ verbunden und jeweils über einen der Widerstände R8 und R17 mit Masse GND verbunden. Damit ist im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 2A bis 2F eine größere Flexibilität der Statusanzeige möglich. Beispielsweise kann der Mikrocontroller die Leuchtdioden derart ansteuern, dass durch verschiedene Leuchtsequenzen verschiedene Statusinformationen angezeigt werden. Es können zum Beispiel das Anliegen einer Ausgangsspannung, das Senden und/oder Empfangen von Daten über die Bus-Schnittstelle 6‘ und/oder über die USB-Schnittstelle 5‘ signalisiert werden. Selbstverständlich kann auch die Farbe, beziehungsweise Wellenlänge, des emittierten Lichts variiert werden, um Statusinformationen zu signalisieren. Ebenso kann es vorgesehen sein, weitere Leuchtdioden zu verschalten, um weitere Anzeigeoptionen zur Verfügung zu stellen. Furthermore, in this embodiment, the LEDs D4 and D9 are connected to the status display directly to the microcontroller U3 'and each connected via one of the resistors R8 and R17 to ground GND. This is in contrast to the embodiment of the 2A to 2F greater flexibility of the status display possible. For example, the microcontroller can control the light-emitting diodes in such a way that different status information is displayed by different light sequences. For example, applying an output voltage, sending and / or receiving data over the bus interface 6 ' and / or via the USB interface 5 ' be signaled. Of course, the color, or wavelength, of the emitted light can also be varied in order to signal status information. Likewise, it may be provided to interconnect further light emitting diodes in order to provide further display options.

Der in der 3C gezeigte Gleichspannungswandler 7‘ hat zusätzlich zum festen Widerstand R10 einen variablen Widerstand in Form eines Potentiometers U5 verschaltet. Der Widerstand R10 ist über einen Abgriff Rvar mit dem Potentiometer verbunden, so dass sich eine Reihenschaltung aus dem festen Widerstand R10 und dem variablen Widerstand des Potentiometers U5 ergibt. Somit kann über ein Ändern des Widerstandes des Potentiometers U5 die von dem Gleichspannungswandler 7‘ bereitgestellte Spannung und damit die Ausgangsspannung Vout der Vorrichtung 1 justiert werden. Das Potentiometer U5 hat neben dem Abgriff Rvar einen Abgriff B und einen Mittenabgriff W und ist außerdem über zwei Anschlüsse SDA und SCL mit entsprechenden Anschlüssen IO_SDA und IO_SCL des Mikrocontroller U3‘ gekoppelt, so dass der elektrische Widerstand des Potentiometers U5 über den Mikrocontroller U3‘ eingestellt werden kann. Die Kopplung über die Anschlüsse SDA und SCL kann beispielsweise über ein Bus-System, etwa über einen I²C-Bus oder einen SPI-Bus, erfolgen. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Mikrocontroller U3‘ über die USB-Schnittstelle einen Sollwert für die Ausgangsspannung Vout empfängt und entsprechenden Signale über die Anschlüsse SDA und SCL an das Potentiometer U5 sendet um einen passenden Widerstandswert einzustellen. Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung 1 an den USB-Eingang eines tragbaren Computers angeschlossen ist, auf dem ein Computerprogramm zur Steuerung und/oder Programmierung des Aktuators über die Vorrichtung 1 ausgeführt wird, wobei das Computerprogramm dazu ausgebildet ist, einen Sollwert für die Ausgangsspannung und/oder einen einzustellenden Widerstandswert über die USB-Schnittstelle an die Vorrichtung 1 zu senden. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung einen Regler zum Einstellen des Widerstandswertes, beziehungsweise der Ausgangsspannung, aufweist. Der Regler kann beispielsweise ein an den Mikrocontroller U3‘ angeschlossener Schieberegler oder Drehregler sein. The Indian 3C shown DC-DC converter 7 ' has connected in addition to the fixed resistor R10 a variable resistor in the form of a potentiometer U5. The resistor R10 is connected via a tap Rvar with the potentiometer, so that there is a series circuit of the fixed resistor R10 and the variable resistor of the potentiometer U5. Thus, by changing the resistance of the potentiometer U5, that of the DC-DC converter 7 ' provided voltage and thus the output voltage Vout of the device 1 to be adjusted. The potentiometer U5 has in addition to the tap Rvar a tap B and a center tap W and is also coupled via two terminals SDA and SCL with corresponding terminals IO_SDA and IO_SCL of the microcontroller U3 ', so that the electrical resistance of the potentiometer U5 via the microcontroller U3' set can be. The coupling via the terminals SDA and SCL can be done for example via a bus system, such as an I ² C bus or an SPI bus. In particular, it may be provided that the microcontroller U3 'receives a desired value for the output voltage Vout via the USB interface and sends corresponding signals via the connections SDA and SCL to the potentiometer U5 in order to set a suitable resistance value. Accordingly, it is advantageous if the device 1 connected to the USB input of a portable computer having a computer program for controlling and / or programming the actuator via the device 1 is executed, wherein the computer program is adapted to a setpoint for the output voltage and / or a resistance value to be set via the USB interface to the device 1 to send. Alternatively, it can be provided that the device has a regulator for setting the resistance value, or the output voltage. The regulator may be, for example, a slider or knob connected to the microcontroller U3 '.

Die in 3D gezeigte Schutzschaltung 8‘ entspricht der Schutzschaltung 8 und ist hier nur der Vollständigkeit wegen gezeigt. Eine weitere Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels ist in der in 3E illustrierten Bus-Schnittstelle 6‘ zu erkennen. Dort ist, im Vergleich zur 2E, ein schaltbarer Pullup-Widerstand R22 vorgesehen, mit dessen Hilfe der Spannungspegel der Bus-Schnittstelle eingestellt werden kann. Insbesondere kann der Widerstand R22 in einer Bus-Schnittstelle für einen LIN-Bus dazu verwendet werden, die Vorrichtung wahlweise als LIN-Master oder als LIN-Slave zu betreiben. Dies hat den Vorteil, dass die Vorrichtung 1 in manchen Anwendungen, beispielsweise zur Konfiguration eines mit der der Vorrichtung 1 verbundenen Aktuators, als LIN-Master betrieben werden kann und in anderen Anwendungen, beispielsweise zum Überwachen von Nachrichten in einem LIN-Netzwerk, als LIN-Slave betrieben werden kann. Der Widerstand R22 ist im Beispiel an einer ersten Seite mit dem Anschluss LIN_U1, über den die Daten mit einem LIN-Bus ausgetauscht werden, sowie mit Masse GND verbunden. Auf einer zweiten Seite ist der Widerstand an die Kathode einer Diode D2 gekoppelt, deren Anode mit dem Source-Anschluss eines als Feldeffekttransistor ausgebildeten Schalters Q2 verbunden ist. Der Drain-Anschluss des Schalters Q2 ist mit der Ausgangsspannung Vout verbunden, während der Gate-Anschluss an den Kollektor-Anschluss eines als npn-Bipolartransistor ausgebildeten Schalters Q3 gekoppelt ist. Der Source-Anschluss des Schalters Q2 ist über einen Widerstand R20 ebenfalls mit der Ausgangsspannung Vout gekoppelt. Da nun der Basis-Anschluss des Schalters Q2 über einen Widerstand R21 mit dem Mikrocontroller U3‘ gekoppelt ist, kann durch Anlegen eines entsprechenden Steuerstroms am Basis-Anschluss, der Schalter Q2 leitend geschaltet werden. Folglich wird auch der Schalter Q3 leitend geschaltet. Somit wird der Anschluss LIN_IO über den Pullup-Widerstand R22 auf ein hohes Potential gezogen und die Vorrichtung als LIN-Master konfiguriert. Im anderen Fall, wenn der Schalter Q3 nicht leitend ist, so dass auch Q2 nicht leitend ist, liegt der Anschluss LIN_IO auf einem niedrigen Spannungspegel und die Vorrichtung ist als LIN-Slave konfiguriert. Im Beispiel ist der LIN-Transceiver U1 derart ausgebildet, dass er im Wesentlichen als Spannungskonverter wirkt ohne weitergehend in den Signalweg zur Kommunikation mit einem Lin-Bus einzugreifen. Beispielsweise werden bereits vom Mikrocontroller U2‘ mit dem LIN-Standard konforme Daten gesendet, so dass der LIN-Transceiver U1 die Daten nicht weiter aufbereiten muss. Insbesondere muss auch die Zeitauflösung (Timing) der Datenpakete nicht weiter modifiziert werden. In the 3D shown protection circuit 8th' corresponds to the protection circuit 8th and is shown here only for the sake of completeness. Another special feature of this embodiment is in the in 3E illustrated bus interface 6 ' to recognize. There is, in comparison to 2E , a switchable pull-up resistor R22 is provided, with the aid of which the voltage level of the bus interface can be adjusted. In particular, the resistor R22 in a bus interface for a LIN bus can be used to selectively operate the device as a LIN master or as a LIN slave. This has the advantage that the device 1 in some applications, for example, to configure one with that of the device 1 connected actuator, can be operated as a LIN master and in other applications, for example, to monitor messages in a LIN network, as a LIN slave can be operated. In the example, the resistor R22 is connected on a first side to the connection LIN_U1, via which the data is exchanged with a LIN bus, and to ground GND. On a second side, the resistor is coupled to the cathode of a diode D2 whose anode is connected to the source terminal of a switch Q2 configured as a field-effect transistor. The drain terminal of the switch Q2 is connected to the output voltage Vout, while the gate terminal is coupled to the collector terminal of a switch Q3 formed as an npn bipolar transistor. The source terminal of the switch Q2 is also coupled to the output voltage Vout via a resistor R20. Since the base terminal of the switch Q2 is coupled to the microcontroller U3 'via a resistor R21, by applying a corresponding control current to the base terminal, the switch Q2 can be turned on. Consequently, the switch Q3 is also turned on. Thus, the terminal LIN_IO is pulled to a high potential via the pull-up resistor R22 and the device is configured as a LIN master. In the other case, if the switch Q3 is not conducting, so that Q2 is also non-conductive, the terminal LIN_IO is at a low voltage level and the device is configured as a LIN slave. In the example, the LIN transceiver U1 is designed such that it acts essentially as a voltage converter without interfering further with the signal path for communication with a Lin bus. For example, data already conforming to the LIN standard is sent by the microcontroller U2 ', so that the LIN transceiver U1 does not have to process the data further. In particular, the time resolution (timing) of the data packets need not be further modified.

Die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und die Figuren dienen allein der Veranschaulichung der Erfindung und sollen die Erfindung nicht beschränken. Der Schutzumfang ergibt sich aus den nachfolgenden Ansprüchen. The description of the preferred embodiments and the figures are merely illustrative of the invention and are not intended to limit the invention. The scope of protection is apparent from the following claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Vorrichtung contraption
2 2: USB-Stecker USB plug
3, 3‘ 3, 3 ': Stecker plug
3a 3a: erster Stecker (zweiter Spannungseingang) first connector (second voltage input)
3b 3b: zweiter Stecker (LIN-Bus) second connector (LIN bus)
3V3_USB 3V3_USB: Interne Spannung Internal tension
4 4: Platine circuit board
5, 5‘ 5, 5 ': USB-Schnittstelle USB interface
5V_USB 5V_USB: Erste Eingangsspannung First input voltage
6, 6‘ 6, 6 ': Bus-Schnittstelle Bus Interface
7, 7‘ 7, 7 ': Gleichspannungswandler DC converter
8, 8‘ 8, 8 ': Schutzschaltung protection circuit
9, 9‘ 9, 9 ': Überwachungsschaltung monitoring circuit
10 10: Messschaltung measuring circuit
11 11: Messverstärker measuring amplifiers
12 12: Potentiometer potentiometer
C1 bis C12, C34 C1 to C12, C34: Kondensatoren capacitors
D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8a, D8b, D9, D10 D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8a, D8b, D9, D10: Dioden diodes
DI_USB DI_USB: Dateneingang (USB) Data input (USB)
DO_USB DO_USB: Datenausgang (USB) Data output (USB)
DVDT DVDT: Anschluss der integrierten elektronischen Sicherung F1Connection of the integrated electronic fuse F1
EN EN: Anschluss des LIN-Transceivers U1 Connection of the LIN transceiver U1
EN_F1 EN_F1: Anschluss der Sicherung F1 Connection of fuse F1
EXT_VDD EXT_VDD: Interner Kontakt der Vorrichtung 1 Internal contact of the device 1
F1 F1: Integrierte elektronische Sicherung Integrated electronic fuse
GND GND: Masse Dimensions
GND_F1 GND_F1: Masseanschluss der Sicherung F1 Ground connection of fuse F1
GND1, GND2 GND1, GND2: Masseanschlüsse des Mikrocontrollers U3 Ground connections of the microcontroller U3
GND_LIN GND_LIN: Masseanschluss des Steckers 3a für das Bus-SystemGround connection of the plug 3a for the bus system
GND_U1 GND_U1: Masseanschluss des LIN-Transceivers U1 Ground connection of the LIN transceiver U1
GND_USB GND_USB: Masseanschluss des USB-Steckers 2 Ground connection of the USB connector 2
GND_VDD GND_VDD: Masseanschluss des Steckers 3b für das Bus-SystemGround connection of the plug 3b for the bus system
ILIMIT ILIMIT: Anschluss der Sicherung F1 Connection of fuse F1
IO0 bis IO10 IO0 to IO10: Anschlüsse des Mikrocontrollers U3, U3‘Connections of the microcontroller U3, U3 '
IO0_RTS IO0_RTS: Interner Anschluss Internal connection
IO_SDA IO_SDA: Anschluss des Mikrocontrollers U3‘Connection of the microcontroller U3 '
IO_SCL IO_SCL: Anschluss des Mikrocontrollers U3‘Connection of the microcontroller U3 '
L1 L1: Spule Kitchen sink
LIN_IO LIN_IO: LIN-Anschluss des Steckers 3b LIN connector of the connector 3b
nC nC: Anschluss des Mikrocontrollers U3 Connection of the microcontroller U3
nRST NRST: Reseteingang des Mikrocontrollers U3, U3‘Reset input of microcontroller U3, U3 '
Q1, Q2, Q3 Q1, Q2, Q3: Schalter switch
R1 bis R23 R1 to R23: Widerstände resistors
RS+, RS– RS +, RS-: Anschlüsse des Messverstärkers 11 Connections of the measuring amplifier 11
Rvar, B, W Rvar, B, W: Abgriffe des Potentiometers U5 Taps of the potentiometer U5
RX RX: Anschluss des Mikrocontrollers U3, U3‘Connection of the microcontroller U3, U3 '
RXD RXD: Anschluss des LIN-Transceivers Connection of the LIN transceiver
S1 S1: Schalterschaltung switch circuit
SH1, SH2 SH1, SH2: Schutzanschlüsse des USB-Steckers Protective connections of the USB connector
SRC1, SRC2, SRC3 SRC1, SRC2, SRC3: Spannungsausgänge der Sicherung F1 Voltage outputs of fuse F1
ST1 ST1: Spannungsteiler voltage divider
SUSPEND1, SUSPEND2 SUSPEND1, SUSPEND2: Anschlüsse des Mikrocontrollers U3 Connections of the microcontroller U3
TP1 bis TP12 TP1 to TP12: Testpunkte test points
TX TX: Anschluss des Mikrocontrollers U3, U3‘Connection of the microcontroller U3, U3 '
TXD TXD: Anschluss des LIN-Transceivers Connection of the LIN transceiver
USB_TXD USB_TXD: Interner Anschluss Internal connection
USB_RXD USB_RXD: Interner Anschluss Internal connection
U1 U1: LIN-Transceiver LIN Transceivers
U2 U2: Integrierter Aufwärtswandler Integrated boost converter
U3, U3‘ U3, U3 ': Mikrocontroller microcontroller
U5 U5: Potentiometer potentiometer
VBUS_U3 VBUS_U3: Spannungseingang des Mikrocontrollers U3 Voltage input of the microcontroller U3
Vout Vout: Ausgangsspannung output voltage
VCC VCC: Spannungseingang der Sicherung F1 Voltage input of fuse F1
VDD VDD: Spannungseingang der Wandlerstufe Voltage input of the converter stage
VDD_ext VDD_ext: Zweiter Spannungseingang Second voltage input
VDD_USB VDD_USB: Spannungsausgang des Mikrocontrollers Voltage output of the microcontroller
Vin_ext Vin_ext: Zweite Eingangsspannung Second input voltage
VIO VIO: Spannungsausgang des Mikrocontrollers U3 Voltage output of the microcontroller U3
Vthresh V thresh: Schwellenspannung threshold voltage
VUSB VUSB: Erster Spannungseingang (USB) First voltage input (USB)
VLIN V LIN: Spannungsausgang voltage output
Vout_int Vout_int: Interner Spannungsausgang Internal voltage output
Vout_ND Vout_ND: Interner Spannungsausgang Internal voltage output
Vintern vintern: Interner Spannungsausgang Internal voltage output
WAKE WAKE: Eingang des LIN-Transceivers Input of the LIN transceiver

Claims

Contraption ( 1 ) with at least one USB interface ( 5 ) and at least one bus interface ( 6 . 6 ' ) for a further bus system, wherein the device ( 1 ) via the bus interface ( 6 . 6 ' ) with a control circuit of at least one actuator ( 4 ) and wherein the device ( 1 ) is adapted to control commands for controlling the actuator via the USB interface ( 5 . 5 ' ) and via the bus interface ( 6 . 6 ' ) to the control circuit of the actuator ( 4 ), characterized in that the device is further adapted to program instructions for programming the control circuit of the actuator ( 4 ) via the USB interface ( 5 . 5 ' ) and via the bus interface ( 6 . 6 ' ) to the control circuit of the actuator ( 4 ) to send.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the device has at least one voltage output (VLIN) and is adapted to the at least one actuator ( 4 ) via the voltage output (VLIN) to supply electrical voltage.

Apparatus according to claim 2, further comprising a DC-DC converter ( 7 . 7 ' ), one via the USB interface ( 5 . 5 ' ) provided with a first voltage level in a voltage at the output (VLIN) output voltage (Vout, Vout_ND) with a second voltage level for supplying the actuator ( 4 ), wherein the second voltage level is greater in magnitude than the first voltage level.

Device according to claim 2 or 3, further comprising a further voltage input (VDD_ext) for providing a second input voltage (Vin_ext), the device being adapted to supply the second input voltage (Vin_ext) for supplying the output voltage (Vout, Vout_ND) at the voltage output ( VLIN).

Device according to Claim 4, characterized in that, for supplying the output voltage (Vout, Vout_ND), the first input voltage (V OUT) applied to the first voltage input (V OUT) ( 5V_USB ) is used if at the second voltage input (VLIN) a voltage between 0 V and a predetermined threshold voltage (Vthresh) is applied, and that for supplying the output voltage (Vout, Vout_ND) uses the voltage applied to the second voltage input (VDD_ext) second input voltage (Vin_ext) if at the second voltage input (VDD_ext) there is a voltage whose magnitude is greater than or equal to the magnitude of the threshold voltage (Vthresh).

Apparatus according to claim 5, characterized in that the magnitude of the threshold voltage (Vthresh) is in the range of 2V to 24V.

Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the DC-DC converter ( 7 . 7 ' ) is an up-converter.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the second voltage input (VDD_ext) via a voltage divider (ST1) and a semiconductor switch (Q1) with the up-converter ( 7 . 7 ' ) and that the boost converter is turned off by switching the semiconductor switch (Q1) when the second input voltage (Vin_ext) at the second voltage input (VDD_ext) is greater than or equal to the threshold value (Vthresh).

Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that the amount of the output voltage (Vout, Vout_ND) is in the range of 4 V to 48 V.

Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the amount of the second input voltage (VDD_ext) is in the range of 4 V to 48 V.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the further bus system is a LIN bus.

Apparatus according to claim 11, characterized in that the device can be operated as a LIN master or as a LIN slave.

Device according to one of the preceding claims, in which the actuator ( 4 ) comprises a brushless DC motor.

Device according to one of claims 2 to 13, characterized in that the output voltage (Vout_ND) is adjustable within a predetermined voltage range.

Computer program for execution on a computer unit, for use with a device according to one of the preceding claims, characterized in that the computer program is transmitted via the USB interface ( 5 . 5 ' ) Can receive data from the device and send data to the device.

Computer program according to claim 15, characterized in that the Computer program control commands for controlling the actuator and / or programming commands for programming the control circuit of the actuator via the USB interface ( 5 . 5 ' ) can send to the device.

Computer program according to claim 15 or 16, characterized in that the computer program via the USB interface ( 5 . 5 ' ) as well as the bus interface ( 6 . 6 ' ) the device messages to the control circuit of the actuator ( 4 ) and / or messages from the control circuit of the actuator ( 4 ).