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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur Ermittlung eines ein wake-up-Signal sendenden Steuergerät eines
Bus-Systems mit mehreren weiteren Steuergeräten, insbesondere eines CAN-Busses
eine Kraftfahrzeugs.
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In modernen Kraftfahrzeugen beispielsweise erfolgt
die Kommunikation zwischen den mehreren Steuergeräten (es
sind zum Teil mehr als 30 Steuergeräte zur Steuerung einzelner
Komponenten bzw. Funktionen vorgesehen) über eine Busleitung bzw. ein
Bussystem, wobei dieser Bus bei einem Kraftfahrzeug üblicherweise
ein CAN-Bus ist. Die Steuergeräte
befinden sich in einem Sleep-Modus, wenn sie nicht benötigt werden,
wobei die Steuergeräte
in diesem Betriebsmodus eine sehr geringe Stromaufnahme haben. Üblicherweise
jedoch kann jedes Steuergerät
den kompletten Bus, also sämtliche
ebenfalls an der Busleitung hängenden
anderen Steuergeräte durch
Senden eines sogenannten wake-up-Signals wecken. Dies führt dazu,
dass alle Steuergeräte
in den normalen Arbeitsmodus mit voller Stromaufnahme wechseln.
Häufige
wake-ups wirken sich demnach deutlich auf den Ladezustand der Batterie
und damit die Verfügbarkeit
des Fahrzeugs aus. Dies gilt insbesondere, wenn wake-up-Signale
gesendet werden, die eigentlich nicht gesendet werden müssten, wenn
also schlichtweg ein falsches Signal an den Bus gegeben wird.
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Um solche Fehlfunktionen erfassen
und ggf. beseitigend eingreifen zu können, wäre es erforderlich, dasjenige
Steuergerät
ausfindig zu machen, das das erste wake-up-Signal, das zum Einschalten
aller anderen Steuergeräte
geführt
hat, gesendet hat. Dies ist soweit bekannt nicht möglich. Dies
liegt primär
darin begründet,
dass die über
ein wake-up-Signal „geweckten" Steu ergeräte sehr
schnell neu initialisieren und anschließend selbst Signale auf den
Bus geben um anzuzeigen, dass sie betriebsbereit sind. Es kann sogar
der Fall auftreten, dass ein „gewecktes" Steuergerät, das schneller
initialisiert, seine Bereitschaft schneller signalisiert als das
erste Steuergerät.
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Der Erfindung liegt daher das Problem
zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die die Identifizierung
eines ein wake-up-Signal sendenden Steuergeräts eindeutig ermöglicht.
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Zur Lösung dieses Problems ist eine
Schaltungsanordnung bzw. eine Mess- oder Überwachungsapparatur der eingangs
genannten Art vorgesehen, die sich dadurch auszeichnet, dass sie
zwischen jedes Steuergerät
und die Busleitung geschaltete Stromrichtungserfassungsmittel zur
Erfassung eines wake-up signalbedingten Stromflusses am sendenden
Steuergerät,
jedem Steuergerät
zugeordnete Signalausgabemittel zum Ausgeben eines das das wake-up-Signal
sendende Steuergerät
identifizierenden Signals und Mittel zum Sperren der den anderen
Steuergeräten
zugeordneten Signalausgabemittel nach Erfassen eines gesendeten
wake-up-Signals aufweist.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
ist jedes Steuergerät über das
Stromrichtungserfassungsmittel quasi von der Busleitung physikalisch
entkoppelt, informations- oder datentechnisch jedoch gebunden. Das
Stromrichtungserfassungsmittel überwacht
den Stromfluss an jedem Steuergerät. Im wake-up-Fall bzw. im
Sende-Fall ändert
sich der Betriebsmodus des sendenden Steuergeräts, es tritt eine Spannungsänderung
am sendenden Steuergerät
auf, es stellt sich ein Stromfluss am sendenden Steuergerät ein. Dieser
Stromfluss ist richtungsgebunden, das heißt der Strom fließt am sendenden
Steuergerät
in die entgegengesetzte Richtung wie an den sonstigen an der Busleitung hängenden
Steuergeräten,
die quasi als Empfänger dienen.
Das Stromrichtungserfassungsmittel ist nun in den Strompfad zwischen
Steuergerät
und Bussystem geschaltet, so dass ein wake-up-Signal bedingter Stromfluss
unmittelbar erfasst werden kann.
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Dem Stromrichtungserfassungsmittel
ist nun ein Signalausgabemittel zugeordnet, das dazu dient, ein
das Steuergerät,
das das wake-up-Signal – erfasst über das
Stromrichtungserfassungsmittel – sendet,
zu identifizieren. Gibt also das Stromrichtungserfassungsmittel
ein Signal, dass das ihm zugeordnete Steuergerät als erstes das wake-up-Signal
gesendet hat, so geben die Signalausgabemittel unmittelbar ein das
Steuergerät
identifizierendes Signal aus, über
welches dann das Steuergerät
zweifelsfrei identifiziert werden kann. Gleichzeitig dazu werden
sämtliche
anderen Steuergeräte
bzw. die ihnen zugeordneten Signalausgabemittel gesperrt. Hierzu
sind Sperrmittel vorgesehen, die dann angestoßen werden, wenn ein Stromerfassungsmittel
bzw. ein Signalausgabemittel eindeutig ein das wake-up-Signal sendendes
Steuergerät
identifiziert haben, wenn also der wake-up-Fall erkannt wurde. Über diese
Sperrmittel wird verhindert, dass die von den hierüber geweckten
Steuergeräten
gegebenen Signale, die je nach Initialisierungsgeschwindigkeit eines
jeweiligen Steuergeräts
unmittelbar nach dem Geben des wake-up-Signals am Bus anliegen,
erfasst bzw. derart verarbeitet werden, dass ein Signalausgabemittel auch
für ein
solches „gewecktes" Steuergerät ein Identifizierungssignal
ausgibt. Wäre
dies der Fall, so würden
innerhalb sehr kurzer Zeit sämtliche
Signalausgabemittel ein Identifizierungssignal senden, da wie gesagt
alle Steuergeräte
am Bus „geweckt" werden und ihren
Betriebsmodus einnehmen. Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Sperrmittel
wird dies nun vermieden, so dass lediglich dasjenige Steuergerät angezeigt
wird, das tatsächlich
das ursächliche
wake-up-Signal gesendet hat.
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Aufgrund der Eindeutigkeit der Stromrichtung
im wake-up-Sendefall und deren Erfassung sowie dem Sperren der anderen
Steuergeräte
bzw. der zugeordneten Signalausgabemittel kann somit vorteilhaft
auf eindeutige Weise ein ein wake-up sendendes Steuergerät erkannt
und für
den Bearbeiter eindeutig identifiziert werden. Ist nun bekannt,
welches Steuergerät
das wake-up-Signal
gesendet hat, kann nun die Ursache untersucht werden, warum dieses wake-up-Signal
nun gegeben wurde.
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Die Stromrichtungserfassungsmittel
umfassen in Weiterbildung des Erfindungsgedankens zwei anti-parallel
geschaltete Dioden, denen zweckmäßigerweise
ein eine Offsetspannung ausgleichender Widerstand parallel geschaltet
ist. Über
diese beiden anti-parallel geschalteten Dioden ist die oben beschriebene
physikalische Trennung bei gleichzeitiger informations- oder datenmäßiger Verbindung
zur Busleitung realisiert. Denn je nachdem ob ein Steuergerät sendet
oder empfängt
ist stets eine der beiden anti-parallelen Dioden aktiv. Bezogen
auf den wake-up- bzw. Sendefall bewirkt nun die eine Diode, dass über sie
ein in seiner Richtung sendebedingter Strom ins Steuergerät fließt bzw.
sich ein Spannungsabfall einstellt. Die zweite anti-parallele Diode ermöglicht nun
im Empfangsfall eine normale Kommunikation mit dem Bussystem. Um
stabile Messgrößen zu erhalten
kommen zweckmäßigerweise
Silizium-Dioden zum Einsatz.
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Da im Sleep-Modus an der Anode und
Kathode der Dioden annähernd
dieselben Spannungspotentiale herrschen sollten sich im Idealfall
keine Offset-Spannungen
einstellen. Eventuelle Offset-Spannungen werden jedoch über den
bereits beschriebenen Widerstand ausgeglichen.
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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann
vorgesehen sein, dass ein Stromrichtungserfassungsmittel einen Differenzoperationsverstärker umfasst.
Dieser Differenzoperationsverstärker
liefert nun aufgrund des stromflussbedingten Spannungsabfalls über die
sendende Diode einen negativen Spannungspegel, der weiterverarbeitet
werden kann. Zur Spannungspegelanpassung kann dem Differenzoperationsverstärker ferner
ein invertierender Operationsverstärker, der das Signal des Differenzoperationsverstärkers hinsichtlich
des Spannungspegels anhebt, nachgeschaltet sein.
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In einer ersten Erfindungsalternative
kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Signalausgabemittel ein
Flip-Flop und ein Anzeigemittel umfassen, wobei das Flip-Flop bei
Vorliegen eines vom Stromrichtungserfassungsmittel gelieferten Signals,
das das Senden eines wake-up-Signals anzeigt, ein Signal an das
Anzeigemittel gibt. Wird nun also über die Stromrichtungserfassungsmittel
ein wake-up-Fall am zugeordneten Steuergerät erkannt, so be wirkt das vom
Stromerfassungsmittel gelieferte Signal ein Schalten des Flip-Flops, so dass das
Flip-Flop ein ihm nachgeschaltetes Anzeigemittel, z.B. in Form eines
Leuchtmittels, insbesondere einer LED anspricht, worüber dann
das zugeordnete „weckende" Steuergerät identifiziert
wird.
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Alternativ zur Verwendung eines Anzeigemittels,
das vom Bearbeiter optisch unmittelbar erkannt werden kann, besteht
natürlich
die Möglichkeit,
ein Flip-Flop vorzusehen
sowie eine ihm nachgeschaltete Speichereinrichtung, wobei in diesem
Fall das Flip-Flop bei Vorliegen eines vom Stromrichtungserfassungsmittel
gelieferten Signals, das das Senden eines wake-up-Signals anzeigt,
ein Signal an die Speichereinrichtung gibt, wo die Identität des das
wake-up-Signal sendenden Steuergeräts gespeichert wird. Aus diesem
Speicher kann dann bei Bedarf das Identitätssignal ausgelesen und die
Identität
des weckenden Steuergeräts
erkannt werden.
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Ein einem Steuergerät zugeordnetes
Sperrmittel kann erfindungsgemäß ein UND-Glied
umfassen, an dessen einen Eingang das Signal des zugeordneten Stromrichtungserfassungsmittels
gegeben wird und an dessen anderen Eingang ein allen UND-Gliedern
gegebenes gemeinsames Verriegelungssignal gegeben wird, wobei das
Verriegelungssignal über
einen Inverter nach Erfassen eines ersten wake-up-Signals invertiert
wird, so dass bei Anliegen eines die wake-up-Signalgabe des zugeordneten Steuergeräts anzeigenden
Signals vom Stromrichtungserfassungsmittel eine UND-Verknüpfung am UND-Glied
ausgeschlossen ist.
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Die Möglichkeit des Signalausgabemittels
im wake-up-Fall ein Identifikationssignal auszugeben wird nach der
Erfindungsausgestaltung erst dadurch realisiert, dass am vorgeschalteten
UND-Glied zwei eine zulässige
UND-Verknüpfung zulassende
Signale vorliegen. Das eine Signal ist das vom zugeordneten Stromrichtungserfassungsmittel
auf den ersten Eingang gegebene Signal, wenn der wake-up-Fall erkannt
wird. Das andere Signal ist ein Verriegelungssignal, das im Sleep-Modus
konstant anliegt. Dieses Verriegelungssignal ist nun derart, dass
bei Gabe eines den wake-up-Fall erkennenden Signals vom Stromrichtungserfassungsmittel
das UND-Glied aufgrund einer zulässigen
UND-Verknüpfung
schaltet und das Signal vom UND-Glied entsprechend an das Signalausgabemittel
gegeben wird, so dass dieses das sendende Steuergerät identifizieren
bzw. anzeigen kann. Gleichzeitig werden alle anderen UND-Glieder
verriegelt, wozu das ursprünglich
anliegende Verriegelungssignal über
einen Inverter invertiert wird. Wird nun von einem „geweckten" Steuergerät ein Signal
gegeben, was über
das Stromrichtungserfassungsmittel erfasst wird, so wird zwar dieses
vom Stromrichtungserfassungsmittel gelieferte Signal an den einen
Eingang des UND-Glieds gegeben, jedoch ist eine zulässige UND-Verknüpfung am UND-Glied
aufgrund der Invertierung des Verriegelungssignals nicht mehr möglich. Grundsätzlich liegt also
am zweiten Eingang des UND-Glieds im Sleep-Modus stets eine „1" an, während am
ersten Eingang zunächst
eine „0" anliegt. Sendet
nun ein Steuergerät
ein wake-up-Signal so wird über
das Stromerfassungsmittel an den ersten Eingang, den wake-up-Fall
erkennend, eine „1" angelegt, es findet also
eine UND-Verknüpfung
statt, das UND-Glied schaltet. Aufgrund der Invertierung wird nun
das ursprüngliche
Verriegelungssignal invertiert, es liegt an allen anderen UND-Gliedern
am zweiten Eingang eine „0" an. Wird nun nach
Einschalten aller anderen Steuergeräten an den ersten Eingang eine „1" angelegt, kann eine
zulässige
Verknüpfung
nicht mehr erfolgen. Das Signalabgabemittel wird folglich nicht
angesprochen und ist gesperrt.
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Zweckmäßigerweise wird hierbei bei
Erfassen der ersten wake-up-Signalgabe
das Signal dieses Signalausgabemittels, insbesondere des Flip-Flops an den Inverter
gelegt und dort zum Verriegeln der UND-Glieder der dem anderen Steuergeräten zugeordneten
Sperrmittel invertiert. Das heißt
die Invertierung erfolgt ausschließlich auf Basis des Signalausgabemittelsignals.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn
allen Sperrmitteln bzw. allen UND-Gliedern ein gemeinsamer Inverter zugeordnet
ist, mit dem die Ausgänge
aller Signalausgabemittel, insbesondere aller Flip-Flops verbunden
sind. Der Schaltungsaufwand wird hierdurch reduziert, gleichzeitig
wird dadurch ermöglicht,
dass alle UND-Glieder bzw. Signalausgabemittel der „geweckten" Steuergeräte gleichzeitig
und synchron gesperrt werden können.
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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann
vorgesehen sein, dass jedem Steuergerät zwei Stromrichtungserfassungsmittel,
zwei Signalausgabemittel und zwei Sperrmittel zugeordnet sind, wobei je
ein Stromrichtungserfassungsmittel, ein Signalausgabemittel und
ein Sperrmittel für
den High-Kanal bzw.
den Low-Kanal der Busleitung vorgesehen sind, jedoch invertiert
arbeiten. Ein wake-up-Vorgang kann sowohl auf dem High-Kanal wie
auch auf dem Low-Kanal erfolgen. Die „Verdopplung" der genannten Schaltungskomponenten
bewirkt nun, dass unabhängig
davon, ob nun das wake-up-Signal
auf dem High- oder dem Low-Kanal gegeben wird, in jedem Fall das
sendende Steuergerät
identifiziert werden kann.
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Die Ausgänge aller Signalausgabemittel, also
der jeweils doppelt vorgesehenen Signalausgabemittel eines Steuergeräts, insbesondere
deren Flip-Flops, werden zweckmäßigerweise
auf eine gemeinsame zum Inverter führende Leitung gegeben, wobei
die beiden Ausgänge
der einem gemeinsamen Steuergerät
zugeordneten Signalausgabemittel, insbesondere der Flip-Flops, über eine
ODER-Schaltung geführt
werden, so dass entweder ein von dem dem High-Kanal oder dem dem
Low-Kanal zugeordneten Signalausgabemittel, insbesondere dem Flip-Flop
gegebenes Signal an den Inverter gegeben wird. Diese ODER-Schaltung
ist zweckmäßigerweise mittels
zwei mit ihren Kathoden parallel geschalteter Dioden realisiert.
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Die Schaltungsanordnung selbst kann
erfindungsgemäß Teil eines
Funktionstestgeräts
zum Testen von an einer Busleitung hängenden Steuergeräten vor
deren Einbau insbesondere in ein Kraftfahrzeug sein. Es handelt
sich dann also insgesamt um eine Labormessapparatur, in der die
Steuergeräte hinsichtlich
ihrer Funktion getestet oder neue Bussysteme entwickelt werden können. Alternativ
dazu kann die Schaltungsanordnung auch Teil eines Überwachungsgeräts sein,
das zusammen mit den an der Busleitung hängenden Steuergeräten insbesondere in
ein Kraftfahrzeug eingebaut ist. Das heißt die Schaltungsanordnung
wird auch im Rahmen des üblichen
Kraftfahrzeugbetriebs zu Überwachungszwecken
genutzt, ist also in das Kraftfahrzeug selbst integriert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der
Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel
sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze eines Bussystems mit mehreren Steuergeräten und
lediglich in einer Prinzipdarstellung gezeigter Schaltungsanordnung zur
Darstellung der Stromrichtung im wake-up-Fall über den High-Kanal,
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2 den
Signalverlauf im Fall der Stromrichtungserkennung im wake-up-Fall über den High-Kanal,
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3 eine
Prinzipskizze zur Darstellung des Stromrichtungsverlaufs im wake-up-Fall
am Low-Kanal,
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4 eine
Prinzipskizze zur Darstellung der Stromrichtungserkennung im wake-up-Fall
am Low-Kanal,
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5 eine
Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, und
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6 ein
Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
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1 zeigt
ein Bussystem umfassend eine Busleitung 1, z.B. einen CAN-Bus oder einen anderen
Bus (z.B. Infotainmentantrieb) eines Kraftfahrzeugs. Die gezeigte
Busleitung 1 stellt den High-Kanal in den mit 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel
dar. An der Busleitung 1 hängen im gezeigten Beispiel
mehrere Steuergeräte,
wobei hierin insgesamt 32 Steuergeräte vorgesehen sind, jedoch
aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich
die Steuergeräte SG1–SG5 und
SG28–SG32
dargestellt sind. Die Steuergeräte
sind nicht im Detail dargestellt. Gezeigt ist lediglich jeweils
ein Transistor T sowie ein pull-down-Widerstand R.
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1 zeigt
den wake-up-Vorgang auf dem High-Kanal, wobei in 1 die Stromrichtungen im wake-up-Fall
dargestellt sind. Es sei angenommen, dass das Steuergerät SG4, das
stärker
umrandet gezeigt ist, das wake-up-Signal sendet. In diesem Fall treibt
der Transistor T des Steuergeräts
SG4 einen aufgrund des Spannungsanstiegs am Steuergerät SG4 im
Sendefall fließenden
Strom über
jeden pull-down-Widerstand R eines jeden der weiteren Steuergeräte. Der
Strom fließt
also wie durch die Pfeile dargestellt vom Steuergerät SG4 zu
den anderen Steuergeräten
SG1–SG3
sowie SG5-SG32.
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In der Verbindungsleitung jedes Steuergeräts ist nun
ein Stromrichtungserfassungsmittel 2 umfassend zwei anti-parallel
geschaltete Dioden 3, 4 vorgesehen, wobei hierauf
nachfolgend noch näher eingegangen
wird. Über
diese anti-parallele Diodenschaltung wird die Stromrichtung des
hierüber
fließenden
Stromes erkannt. Der Strom vom Steuergerät SG4 fließt über die rechte Diode 4 zur
Busleitung 1. Die Stromrichtung ist also im Sendefall eindeutig über die
im Sendefall durchschaltende, den Strom führende Diode erfassbar. Während im
Sendefall der Strom vom Steuergerät SG4 zur Busleitung 1 über die
Diode 4 fließt
und die Diode 3 gesperrt ist, fließt der Strom zu allen anderen
Steuergeräten über die nicht
gesperrte Diode 3, während
die Diode 4 gesperrt ist. Es kann also aufgrund der Stromrichtung am
jeweiligen Steuergerät
eindeutig erkannt werden, ob ein Steuergerät sendet oder empfängt. Auf
die Auswertung der Stromrichtungserkennung wird nachfolgend noch
eingegangen.
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2 zeigt
in Form einer Prinzipskizze den Zeitpunkt der Stromrichtungserkennung
im in 1 beschriebenen
High-wake-up-Fall. Sind alle Steuergeräte im Sleep-Modus, so liegt
auf der Busleitung 1 bzw. dem High-Kanal keine Spannung.
Im Zeitpunkt, in dem das Steuergerät SG4 das wake-up-Signal sendet (in 2 zur Zeit t1)
stellt sich ein Spannungsanstieg auf dem High-Kanal des Busses ein,
zwangsläufig
verbunden mit einem Stromfluss. Die ansteigende Signalflanke des
wake-up-Signals WS definiert nun den Zeitpunkt t1,
zu dem über
die Diodensensorik die Stromrichtung erkannt und das wake-up-Signal
eindeutig erfasst wird.
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3 zeigt
die Stromrichtungen im wake-up-Fall auf dem Low-Kanal der Busleitung 1.
Auch hier wird davon ausgegangen, dass das Steuergerät SG4 das
wake-up-Signal auf den Low-Kanal gibt. Im Sleep-Modus herrscht über dem
jeweiligen pull-up-Widerstand R eines jeden Steuergeräts auf dem
Low-Kanal eine Spannung
von 12 V entsprechend der Batteriespannung im Falle einer Installation
in einem Kraftfahrzeug. Im wake-up-Fall zieht nun der zweite Transistor
T des Steuergeräts
SG4 die pull-up-Widerstände
aller anderen Steuergeräte nach
Masse. Der hierdurch getriebene Strom erzeugt im Stromrichtungserfassungsmittel 2,
also der anti-parallelen Diodesensorik des Steuergeräts SG4 ein gegenphasiges
Sensorsignal gegenüber
den restlichen Steuergeräten.
Im gezeigten Beispiel fließt
hier der Strom von allen anderen Steuergeräten zum Steuergerät 4 über die
Diode 3, während
die Diode 4 der Diodensensorik des Steuergeräts SG4 gesperrt ist.
Der Stromfluss ist hier also genau umgekehrt wie im vorher beschriebenen
High-Fall.
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Entsprechend umgekehrt sind die Verhältnisse
hinsichtlich der am Bus liegenden Signalfolge wie sie in 4 gezeigt ist. In 4 ist zum einen der 12 V-Signalpegel,
der im Sleep-Modus an dem Low-Kanal anliegt, gezeigt. Im Zeitpunkt
t1 wird auch hier vom Steuergerät SG4 das
wake-up-Signal gegeben. Die Spannung auf dem Low-Kanal sinkt, wobei
die abfallende Flanke des wake-up-Signals WS den Zeitpunkt t1 definiert. Hier wie auch im in 2 gezeigten Fall wird, um
einen großen
Stör-/Nutzsignal-Abstand zu
gewinnen, eine Differenzwirkung erzeugt.
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5 zeigt
in Form einer Prinzipskizze eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum
Erfassen und Identifizieren eines ein wake-up-Signal sendenden Steuergeräts. Gezeigt
sind die wesentlichen Schaltungskomponenten für die Steuergeräte SG1 und
SG2, wobei sich dieses Schaltungsschema fortsetzt bis zum letzten
busseitig gebundenen Steuergerät.
Nachdem die Schaltungskonzeption aller Steuergeräte gleich ist wird der Aufbau
lediglich bezüglich
des Steuergeräts
SG1 näher
beschrieben.
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Insgesamt sind zwei Schaltungsgruppen
zu unterscheiden, nämlich
die Schaltungsgruppe für den
High-Kanal sowie die für
den Low-Kanal, was durch die Angaben „High" und „Low" in 5 deutlich
wird. Angegeben sind die jeweiligen Anschlusspunkte 5 zum
Steuergerät
SG bzw. 6 zur Busleitung 1. Gezeigt ist das Stromerfassungsmittel 2,
das wie beschrieben aus den beiden anti-parallelen Dioden 3, 4 besteht.
Den anti-parallel geschalteten Dioden 3, 4 ist
ein Widerstand 7 parallel geschaltet, der zum Ausgleich
etwaiger Offset-Spannungen dient.
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Der anti-parallelen Diodenmimik ist
ein Differenzoperationsverstärker 8 nachgeschaltet,
dessen Ausgang wiederum auf einen invertierenden Operationsverstärker 9,
der das vom Differenzoperationsverstärker abgegebene Signal auf
den erforderlichen Spannungspegel bringt, nachgeschaltet.
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Der Ausgang des invertierenden Operationsverstärkers 9 wird
auf den ersten Eingang eines UND-Glieds 10 gegeben, welches
Teil eines Sperrmittels ist, auf das nachfolgend nochmal eingegangen
wird. Der Ausgang des UND-Glieds 10 wird
auf einen Eingang eines Flip-Flops 11 gegeben, welches wiederum
Teil eines Signal-Ausgabemittels ist, über das ein ein wake-up-Signal
sendendes Steuergerät identifiziert
wird. Der Ausgang des Flip-Flops 11 ist mit einem Leuchtmittel,
hier einer LED 12 verbunden, die hierüber angestoßen wird. Ferner liegt der
Ausgang des Flip-Flops 11 an einer Verbindungsleitung 13,
an der auch das Flip-Flop 11' des
Low-Kanals liegt.
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Die Schaltungsanordnung ist hinsichtlich
des Low-Kanals quasi identisch aufgebaut, lediglich die Anschlüsse 5' und 6' sind vertauscht
angeordnet. Auch hier sind die beiden anti-parallel geschalteten Dioden 3', 4' sowie ein Offset
ausgleichender Widerstand 7' vorgesehen.
Der Diodenmimik ist auch hier ein Difterenzoperationsverstärker 8' sowie ein invertierender
Operationsverstärker 9' nachgeschalten. Das
Signal des Operationsverstärkers 9' wird auf den ersten
Eingang eines UND-Glieds 10' gegeben,
dem wiederum das bereits erwähnte
Flip-Flop 11' nachgeschaltet
ist.
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Die Ausgänge der beiden Flip-Flops 11, 11' werden wie
beschrieben auf die gemeinsame Leitung 13 gegeben, wo eine
ODER-Schaltung unter Verwendung zweier mit ihren Kathoden parallel
geschalteter Dioden 14, 15 vorgesehen ist. Je
nach dem ob ein wake-up-Signal auf dem High- oder dem Low-Kanal erkannt wird,
wird entweder das Signal des Flip-Flops 11 oder das Signal
des Flip-Flops 11' über diese
ODER-Dioden-Mimik an eine weiterführende Signalleitung 16 gegeben.
Hierauf wird nachfolgend noch eingegangen.
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Ersichtlich ist also der Aufbau der
Schaltungsanordnung für
den High- und den Low-Kanal weitgehend identisch. In jedem Fall
ist es möglich, bei
Erfassen eines wake-up-Signals des zugeordneten Steuergeräts SG1 dies über das
jeweilige Anzeigemittel in Form der LED 12 bzw. 12' zu identifizieren.
Für jedes
der busseitig gebundenen Steuergeräte ist eine derartige Schaltung
vorgesehen, wie exemplarisch durch die Darstellung der Schaltungskomponenten
SG2 angedeutet ist.
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Durch das Umdrehen der Stromrichtung
an beiden Dioden 3, 4 bzw. 3', 4' im Sende- bzw.
Empfangsfall ändert
sich auch die Polarität
an den Ausgängen
der beiden nachgeschalteten Operationsverstärker 8, 9 bzw. 8', 9'. Im Sendefall
liegt am jeweiligen Operationsverstärker 9 bzw. 9' ein positiver Spannungspegel
und im Empfangsfall ein negativer Spannungspegel an. Somit ist eine
eindeutige Zuordnung eines Steuergeräts gegeben.
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Wie beschrieben führen die Signalausgänge aller
Flip-Flops 11 bzw. 11' der Schaltungseinheiten, die jeweils
einem Steuergerät
zugeordnet sind, stets auf die gemeinsame Leitung 16. Diese
Leitung 16 führt
zu einem Inverter 17, wo das bei Erfassen eines wake-up-Falls
vom jeweiligen Flip-Flop gegebene Signal invertiert wird. Über die
gemeinsame Leitung 18 wird dieses invertierte Signal an
den zweiten Eingang jedes der UND-Glieder 10, 10' gegeben, worüber im Sendefall
das jeweilige UND-Glied gesperrt wird, worauf nachfolgend eingegangen
wird.
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Es sei nun angenommen, dass das Steuergerät SG1 auf
dem High-Kanal ein wake-up-Signal sendet. Im wake-up-Fall bewirkt
nun der Strom über die
Diode 4 aus dem „weckenden" Steuergerät SG1 einen
Spannungsabfalle von ca. ≥ 0,6
V. Dieser Spannungsabfall wird über
die Differenzschaltung am Differenzoperationsverstärker 8 am
Ausgang in einen negativen Spannungspegel gewandelt, welcher auf
den invertierenden Operationsverstärker 9 gegeben wird,
der das Signal invertiert und auf den erforderlichen Spannungspegel
bringt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 9 wird nun auf
den ersten Eingang des UND-Glieds 10 gegeben. Über die
gemeinsame Leitung 18 liegt im Sleep-Mode zunächst generell
ein Signal an, das bei Anliegen eines den wake-up-Fall erfassenden
Signals am ersten Eingang eine zulässige UND-Verknüpfung ermöglicht,
es liegt also eine logische „1" an. Wird nun über den
Operationsverstärker 9 der
Sendefall durch Signalgabe angezeigt, liegt auch am ersten Eingang eine
logische „1" an, das heißt das UND-Glied
schaltet und legt ein entsprechendes Signal an einen Eingang des
Flip-Flops 11 an. Vom Flip-Flop 11 (bzw. den anderen
Flip-Flops 11')
sind lediglich zwei Eingänge
dargestellt, ein näheres
Eingehen auf die anderen ist zur Darstellung des Grundprinzips nicht
erforderlich. Das Flip-Flop 11 schaltet durch, sein Ausgangssignal
wird an die LED 12 gegeben, die leuchtet und anzeigt, dass
das Steuergerät 1 das
wake-up-Signal gegeben hat.
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Gleichzeitig wird das Ausgangssignal
des Flip-Flops 11 auf die Leitung 13 gegeben,
wo es über die
Dioden 14 auf die gemeinsame Leitung 16 gelegt wird
und zum Inverter 17 geführt
wird, wo es invertiert wird. Diese Invertierung führt dazu,
dass auf der gemeinsamen Leitung 18 nun ein Signal liegt,
das eine logische „0" darstellt. Dieses
Signal bzw. die logische „0" wird nun an alle
zweiten Eingänge
der anderen UND-Glieder gelegt. Dies bewirkt, dass nach dem Einschalten
aller „geweckten" Steuergeräte eine
logische UND-Verknüpfung
und damit ein Durchschalten des jeweiligen UND-Glieds 10 bzw. 10' nicht mehr möglich ist.
Sind alle übrigen
Steuergeräte „geweckt" so legen sie selbst
entsprechende Signale an den Bus, sie senden also ebenfalls. Dies
wird in jedem Fall über
die Stromrichtungserfassungsmittel erkannt und es wird ein entsprechendes
Signal über
die jeweiligen Operati onsverstärker 9, 9' and en ersten Eingang
jedes UND-Glieds 10, 10' gegeben. Nachdem aber am anderen
Eingang eine logische „0" liegt, kann eine
zulässige
UND-Verknüpfung
dort nicht erfolgen. Es wird also kein Signal an das nachgeschaltete
Flip-Flop 11 bzw. 11' gegeben. Das Signalausgabemittel,
also das jeweilige Flip-Flop 11 bzw. 11' nebst zugeordnetem
Anzeigemittel (LEDs 12 bzw. 12') wird verriegelt. Das heißt wenngleich
sämtliche anderen
Steuergeräte
eingeschaltet und selbst Signale gesendet haben, wird dies nicht
angezeigt. Die einzige Anzeige ist im beschriebenen Beispiel die LED 12,
die zuverlässigerweise
betrieben wird und das das wake-up-Signal sendende Steuergerät SG1 identifiziert. Über die „Reset"-Leitung kann die
Schaltungsanordnung nach Erfassung eines wake-up-Falls wieder zu
dem Ausgangszustand zurückgesetzt
werden.
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6 zeigt
schließlich
in Form eines Blockschaltbilds die wesentlichen Komponenten der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Jedem Steuergerät
SG1–SG32
ist eine Stromrichtungserfassung mit Differenzoperationsverstärker zugeordnet. Über eine
Pegelanpassung erfolgt die Signalanhebung. Nachgeschaltet ist das
Sperrmittel, das der Verriegelung dient, was über eine logische UND-Verknüpfung wie
beschrieben realisiert ist. Das nachgeschaltete Signalausgabemittel
umfasst ein Flip-Flop sowie eine Ereignisanzeige in Form der beschriebenen
LED, um ein identifiziertes Steuergerät anzeigen zu können. Über die
Dioden, die eine ODER-Verknüpfung
ermöglichen
wird das jeweilige über
die dem High- oder dem Low-Kanal zugeordneten Flip-Flops gelieferten Signale
im wake-up-Fall an die gemeinsame zum invertierenden Verriegelungstreiber
(Inverter) führenden
Leitung gegeben. Dort wird die Spannungslage gedreht, so dass an
den zweiten Eingang der jeweiligen Verriegelungsschaltung, also
der UND-Glieder anstelle der ursprünglichen logischen „1" eine logische „0" steht.