DE102021203567A1

DE102021203567A1 - Schaltungsanordnung zur Auswertung eines Sensorwiderstands

Info

Publication number: DE102021203567A1
Application number: DE102021203567.1A
Authority: DE
Inventors: Maurice Boeckler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2022-10-13
Also published as: WO2022218713A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (10) zur Auswertung von einem Sensorwiderstand (14). Die Schaltungsanordnung umfasst eine Stromquelle (18) zur Bestromung des Sensorwiderstands (14) und eine Stromsenke (GND), wobei zwischen Stromquelle (18) und Stromsenke (GND) eine Auswerteeinheit (26) angeordnet ist, mit welcher der Spannungsabfall am Sensorwiderstand (14) mess- und auswertbar ist. Zwischen der Stromquelle (18) und der Stromsenke (GND) ist wenigstens eine Konstantstromquelle (22, 42) und/oder wenigstens eine elektronische Überspannungsauftrennung (46, 58) angeordnet, mit welcher der Strom auf einen vorbestimmten Wert limitierbar ist, so dass der Sensorwiderstand (14) vor einer Überlast geschützt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Auswertung von einem Sensorwiderstand. Eine derartige Schaltungsanordnung ist dafür ausgebildet, den über den veränderlichen Widerstandswert des Sensorwiderstands entsprechenden Sensorwert zu ermitteln.
Stand der Technik
Es ist bekannt über einen Sensorwiderstand, wie beispielsweise einem NTC oder PTC Widerstand eine Temperatur aufgrund des aktuellen Widerstandswert zu ermitteln. Über einen solchen Widerstand lässt sich auf einfache Weise eine Temperatur bestimmen.
Die DE 103 57 771 B4 offenbart eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Sensorwiderstand anzusteuern. Sie Steuereinheit umfasst eine Spannungsquelle und einen Referenzwiderstand, der in Serie mit dem Sensorwiderstand verschaltet ist. Der Wert des Sensorwiderstands ist dabei abhängig von seiner Temperatur. Die Steuereinheit ist so ausgebildet, dass in dem verschalteten Zustand die Ausgangsspannung der Spannungsquelle an dem Sensorwiderstand und dem Referenzwiderstand abfällt. Die Spannungsquelle umfasst drei Transistoren in Emitterschaltung, welche derart verschaltet sind, so dass bei einer fehlenden Ansteuerung der Spannungsquelle auch die Ausgangsspannung der Spannungsquelle null ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt darin, eine Schaltungsanordnung zur Auswertung von einem Sensorwiderstand anzugeben, welche sicherer gegen äußere Störungen geschützt ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung zur Auswertung von einem Sensorwiderstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung gibt eine Schaltungsanordnung zur Auswertung von einem Sensorwiderstand an. Die Schaltungsanordnung umfasst eine Stromquelle zur Bestromung des Sensorwiderstands und eine Stromsenke, wobei zwischen Stromquelle und Stromsenke eine Auswerteeinheit angeordnet ist, mit welcher der Spannungsabfall am Sensorwiderstand mess- und auswertbar ist. Zwischen der Stromquelle und der Stromsenke ist wenigstens eine Konstantstromquelle und/oder eine elektronische Überspannungsauftrennung angeordnet, mit welcher der Strom auf einen vorbestimmten Wert limitierbar ist, so dass der Sensorwiderstand vor einer Überlast geschützt ist.
Die Baugruppe umfasst dabei zumindest Bauelemente, mit welchen die elektrischen Werte des Sensorwiderstands bestimmbar sind. Die Konstantstromquelle ist dabei eine Baugruppe, über welche unabhängig von Schwankungen beim Versorgungsstrom ein gleichbleibender Strom abgegeben wird. Dies hat zur Folge, dass auch bei einem Kurzschluss eine Überlast am Sensorwiderstand und bei der Auswerteeinheit verhindert wird. Dadurch werden diese Bauteile geschützt, so dass diese nicht beschädigt werden.
Eine elektronische Überspannungsauftrennung ist dabei eine Baugruppe, welche dauerhaft die Spannung überwacht und bei einer Spannung, welche ein Limit erreicht, den Stromkreis auftrennt. Auch hierdurch wird vermieden, dass der Sensorwiderstand oder die Auswerteeinheit durch eine Überlast beschädigt werden. Dementsprechend wird auch hier der Strom auf einen vorbestimmten Wert begrenzt.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Konstantstromquelle zwischen Stromquelle und Sensorwiderstand angeordnet. Bei dieser Anordnung wird verhindert, dass insbesondere bei einem Kurzschluss der Sensoranschlüsse gegenüber Batteriespannung dieser Strom direkt an den Sensorwiderstand und die Auswerteeinheit weitergegeben wird. Dadurch werden diese Bauteile vor eine Überlast und Zerstörung durch einen Kurzschluss an der Stromquelle, oder der Versorgungsspannung (Fahrzeugbordnetz) geschützt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Konstantstromquelle zwischen Sensorwiderstand und Stromsenke angeordnet. Vorzugsweise ist die Stromsenke ein Masseanschluss. Fall an dieser Stromsenke, beispielsweise durch Anliegen eines durchgescheurten Kabels, ein Kurzschluss vorliegen sollte, wird der Strom durch die Konstantstromquelle auf den vorbestimmten Wert begrenzt. Dadurch wird die Auswerteeinheit und der Sensorwiderstand auch bei einem Kurzschluss bei der Stromsenke geschützt.
Vorzugsweise ist die elektronische Überspannungsauftrennung zwischen Stromquelle und Sensorwiderstand angeordnet. In gleicher Weise wie die Konstantstromquelle wird die Auswerteeinheit und Sensorwiderstand bei der elektronischen Überspannungsauftrennung vor einem Kurzschluss bei der Stromquelle geschützt.
In einer alternativen Ausführungen ist die elektronische Überspannungsauftrennung zwischen Sensorwiderstand und Messeinrichtung angeordnet. Bei einer weiteren alternativen Ausführung ist die elektronische Überspannungsauftrennung zwischen Auswerteeinheit und Sensorwiderstand angeordnet. Damit können ebenso die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die elektronische Überspannungsauftrennung zwischen Sensorwiderstand und Stromsenke angeordnet. Durch die elektronische Überspannungsauftrennung wird die Auswerteeinheit und der Sensorwiderstand gegen einen Kurzschluss an der Stromsenke geschützt.
Vorteilhafterweise ist zur Bestimmung der Stromstärke ein Referenzwiderstand angeordnet. Der Referenzwiderstand hat dabei einen vorbekannten Widerstandswert. Anhand des Spannungsabfalls am Referenzwiderstand kann dementsprechend der Strom exakt berechnet werden. Zusätzlich kann mittels des berechneten Stroms und des Spannungsabfalls am Sensorwiderstand der exakte Widerstandswert des Sensorwiderstands bestimmt werden. Dadurch wird die Messgenauigkeit erhöht.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
Es zeigt:

1 Schaltungsanordnung zur Auswertung von einem Sensorwiderstand nach einem ersten Ausführungsbeispiel, und
2 Schaltungsanordnung zur Auswertung von einem Sensorwiderstand nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

In 1 ist eine Schaltungsanordnung 10 zur Auswertung von einem Sensorwiderstand 14 nach einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Schaltungsanordnung 10 weist eine Stromquelle 18 auf, welche eine erste Konstantstromquelle 22 mit Strom versorgt. Die erste Konstantstromquelle 22 ist mit dem Sensorwiderstand 14, welcher hier beispielsweise ein Temperatursensor sein kann, verbunden. Mittels der ersten Konstantstromquelle 22 wird trotz einer schwankenden Stromstärke, der Sensorwiderstand 14 mit einer konstanten Stromstärke versorgt. Dadurch kann der Sensorwiderstand 14 und eine Auswerteeinheit 26 der Schaltungsanordnung 10 bei einem Kurzschluss vor einer Überlastung, und damit einer eventuellen Zerstörung, geschützt werden.
Ein Ausgang des Sensorwiderstands 14 ist mit einer ersten Messeinrichtung 30 der Auswerteeinheit 26 verbunden. Ebenfalls ist ein Leitungsabschnitt zwischen der Konstantstromquelle 22 und dem Sensorwiderstand 14 mit der ersten Messeinrichtung 30 verbunden. Damit kann die Spannung vor und nach dem Sensorwiderstand 14 ermittelt werden. Aus diesen Werten kann der Spannungsabfall am Sensorwiderstand 14 bestimmt werden.
Am Ausgang des Sensorwiderstand 14 ist ebenfalls ein Referenzwiderstand 34 mit einem vordefinierten Widerstandswert angeschlossen. Eine Spannung vor dem Referenzwiderstand 34 und nach dem Referenzwiderstand 34 wird einer zweiten Messeinrichtung 38 der Auswerteeinheit 26 zugeleitet. Aufgrund des bekannten Widerstands und des berechneten Spannungsabfalls am Referenzwiderstand 34 wird in der zweiten Messeinrichtung 38 eine Stromstärke I ermittelt. Anschließend kann aus dieser Stromstärke I und des ermittelten Spannungsabfalls U am Sensorwiderstand 14 ein aktueller Widerstandswert R des Sensorwiderstands 14 bestimmt werden. Mittels des Referenzwiderstands 34 kann dadurch die Stromstärke I exakter bestimmt werden, so dass auch die Messgenauigkeit erhöht wird.
Der Ausgang des Referenzwiderstands 34 ist zusätzlich mit einer Stromsenke elektrisch verbunden, welche in 1 durch einen Masseanschluss GND gebildet ist. Zwischen dem Referenzwiderstand 34 und dem Masseanschluss GND ist eine zweite Konstantstromquelle 42 angeordnet. Diese Konstantstromquelle 42 sorgt dafür, dass bei einem Kurzschluss nur ein konstanter Strom über den Masseanschluss GND abgeleitet wird. Dadurch wird eine Überlast am Sensorwiderstand 14 und der Auswerteeinheit 26 vermieden.
2 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 zur Auswertung von einem Sensorwiderstand 14 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist anstelle der ersten Konstantstromquelle 22 eine elektrische Überspannungsauftrennung 46 angeordnet. Die Überspannungsauftrennung 46 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem beweglichen Kontakt 50 und eine Detektiereinheit 54 gebildet. Der bewegliche Kontakt 50 ist in 2 in einer geschlossenen Stellung gezeigt. Eine gestrichelten Linie stellt eine geöffnete Stellung des beweglichen Kontakts 50 dar.
Die Detektiereinheit 54 überwacht dabei dauerhaft die eingehende Spannung am positiven Eingang der Messeinrichtung 30. Falls durch die Detektiereinheit 54 eine Überspannung detektiert werden sollte, wird der bewegliche Kontakt 50 in eine geöffnete Stellung gebracht, so dass die Leitung zum Sensorwiderstand 14 und zur Messeinrichtung 30 unterbrochen ist. Dadurch wird der Sensorwiderstand 14 und die Auswerteeinheit 26 vor einer Überspannung geschützt.
Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist in diesem Ausführungsbeispiel kein Referenzwiderstand 34 angeordnet. Dadurch ist lediglich eine einzige Messeinrichtung 30 notwendig. Der Ausgang des Sensorwiderstands 14 ist somit direkt mit dem Masseanschluss GND verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen Sensorwiderstand 14 und Massenanschluss GND eine zweite elektrische Überspannungsauftrennung 58 angeordnet. Diese ist entsprechend der ersten elektrischen Überspannungsauftrennung 46 ausgebildet und zwischen Sensorwiderstand 14 und dem negativen Eingang der Messeinrichtung 30 ausgebildet. Durch die zweite elektrische Überspannungsauftrennung 58 wird bei einem Kurzschluss am Masseanschluss GND der Sensorwiderstand 14 und die Auswerteeinheit 26 vor einer Überlast geschützt.
In weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kann auch lediglich eine einzige Konstantstromquelle 22, 42 oder eine einzige elektrische Überspannungsauftrennung 46, 58 in der Schaltungsanordnung 10 vorgesehen sein. Ebenso sind auch Kombinationen von Konstantstromquelle 22, 42 und elektrischer Überspannungsauftrennung 46, 58 denkbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10357771 B4 [0003]

Claims

Schaltungsanordnung (10) zur Auswertung von einem Sensorwiderstand (14), umfassend eine Stromquelle (18) zur Bestromung des Sensorwiderstands (14) und eine Stromsenke (GND), wobei zwischen Stromquelle (18) und Stromsenke (GND) eine Auswerteeinheit (26) angeordnet ist, mit welcher der Spannungsabfall am Sensorwiderstand (14) mess- und auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stromquelle (18) und der Stromsenke (GND) wenigstens eine Konstantstromquelle (22, 42) und/oder wenigstens eine elektronische Überspannungsauftrennung (46, 58) angeordnet ist, mit welcher der Strom auf einen vorbestimmten Wert limitierbar ist, so dass der Sensorwiderstand (14) vor einer Überlast geschützt ist.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstantstromquelle (22) zwischen Stromquelle (18) und Sensorwiderstand (14) angeordnet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstantstromquelle (42) zwischen Sensorwiderstand (14) und Stromsenke (GND) angeordnet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Überspannungsauftrennung (46) zwischen Stromquelle (18) und Sensorwiderstand (14) angeordnet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Überspannungsauftrennung (46) zwischen Sensorwiderstand (14) und Messeinrichtung (30) angeordnet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Überspannungsauftrennung (46) zwischen Auswerteeinheit (26) und Sensorwiderstand (14) angeordnet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Überspannungsauftrennung (58) zwischen Sensorwiderstand (14) und Stromsenke (GND) angeordnet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Stromstärke ein Referenzwiderstand (34) angeordnet ist.