DE10331628A1

DE10331628A1 - Potentiometerdiagnose

Info

Publication number: DE10331628A1
Application number: DE10331628A
Authority: DE
Inventors: Anton Rüttiger
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2003-07-12
Filing date: 2003-07-12
Publication date: 2005-02-24
Also published as: WO2005006001A1; EP1644746A1; JP2007526995A; US7719402B2; US20060139143A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Diagnoseschaltung für ein Potentiometer, insbesondere für die Bereiche an einem Potentiometer, in denen undefinierte Zustände auftreten. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, durch Zuschaltung eines Lastwiderstandes (Messwiderstandes) am Schleifer (6) des Potentiometers (10) den Übergangswiderstand (R¶ü¶) beim Verstellen des Potentiometerschleifers bzw. Verharren des Schleifers auf dem kritischen Punkt (6) laufend mittels der Messwerte im belasteten bzw. im unbelasteten Zustand zu vergleichen. Schaltungstechnisch lässt sich dies sehr einfach ausführen, beispielsweise durch das Schalten eines Pull-Up-Widerstandes am Eingang (E2) des Mikroprozessors (12), auf den ein Lastwiderstand (7) geschaltet ist und der mit dem Schleifer (6) elektrisch verbunden ist. Der Schleifer (6) selbst ist auf einen weiteren Eingang (E2) des Mikroprozessors (12) gelegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Diagnoseschaltung für ein Potentiometer, insbesondere für die Bereiche an einem Potentiometer, in denen undefinierte Zustände auftreten.
Bekanntlich weisen Potentiometer u.a. eine Kohlebahn (Widerstandsbahn) auf, auf der ein Schleifer zum Abgriff eines Signals geführt wird und die dabei einen Bahnanfang und ein Bahnende und damit einem Bereich besitzen, den der Schleifer bei einem durchdrehbaren Potentiometer überstreift. Bei Kontaktierung des Schleifers auf der Kohlebahn stellt sich ein definierter Übergangswiderstand ein, der einer linearen Kurve zugeordnet werden kann. Nur am Bahnende bzw. -anfang weicht der Übergangswiderstand zuweilen aufgrund eines minimalen Kontaktes zur Schicht zu wesentlich höheren Werten hin ab. Dieser erhöhte Übergangswiderstand führt zu undefinierbaren Spannungswerten beim Sprung vom Anfangs- zum Endwert an der Übergangsstelle (toter Winkel). In der Praxis hat sich gezeigt, dass an einem nachfolgenden AD-Wandler ein gemittelter Wert anliegt, den die Software als normalen Wert interpretiert und dieser zum Teil sehr schwankt. Aus diesem Grunde kann beispielsweise keine eindeutige Anzeige eines eingestellten Wertes definiert werden, wodurch sich die Anzeige willkürlich ändert. Daher wird dieser Bereich schaltungstechnisch häufig ausgeblendet und nicht genutzt oder zwischen zwei Rastpunkte gelegt.
In der DE 199 55 461 A1 ist ein gattungsgemäßes Potentiometer beschrieben, welches zusammen mit einem Servomotor als Stelleinrichtung für eine motorische Anlenkung von beispielsweise Klappen etc. verwendet wird. In der Beschreibung wird erwähnt, dass beim durchstellbaren Potentiometer ein auftretender kleiner Drehwinkel von ca. 4°-8° durch eine Elektronik kompensiert wird. Weitere Ausführungen werden aber nicht gemacht.
Aus der DE 197 38 050 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen und Auswerten des Messsignals eines Positionssensors bekannt, um Fehler zu erkennen, die dadurch entstehen, dass der Übergangswiderstand zwischen dem Widerstandskörper und dem Abgriff sich häufig in undefinierter Weise in relativ weiten grenzen ändert. Der Positionssensor, im wesentlichen ein einstellbarer Widerstand, wird zum Gewinnen eines Nutzsignals und eines Prüf- oder Plausibilitätssignals mit konstantem Strom betrieben. Dazu werden die über die Teilwiderstände des Positionssensors und den Übergangswiderstand zwischen dem Abriff und dem Widerstandskörper hervorgerufenen Teilspannungen erfasst, aus denen ein von der Position des Abgriffs abhängiges, vom Übergangswiderstand aber unabhängiges Nutzsignal sowie ein vom Übergangswiderstand abhängiges Prüfsignal erzeugt werden. D.h., zur Bewertung werden die Versorgungsströme des Potentiometers herangezogen.
Die EP 0 354 269 B1 offenbart eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Übergangswiderstandes bei einem als Stellungsgeber dienenden Potentiometer. Ausgehend davon, dass sich Übergangswiderstände zwischen der Widerstandsbahn und dem darauf gleitenden Schleifer bilden können, die die ursprüngliche Zuordnung von Schleiferstellung und Spannungswert verändern, wird eine Erhöhung des Übergangswiderstandes bereits erfasst, wenn noch kein sicherheitskritischer Wert erreicht ist. In einem Steuergerät ist u.a. zwischen einem Anschluss für die Versorgungsspannung des Potentiometers und einem OP-Verstärker ein Strommesswiderstand eingebunden, dessen Spannungsabfall als repräsentatives Signal für den über die Parallelschaltung aus dem Potentiometer und einem Abgleichwiderstand fließenden Strom über einen Eingang einem Mikroprozessor zuführbar ist.
Beide letztgenannten Lösungen befassen sich damit, den Einfluss des Übergangswiderstandes des Potentiometers in einem Einstellbereich innerhalb der Grenzen der Schicht herauszurechnen bzw. zu erkennen, wann dieser zu groß wird.

Hier greift die Erfindung die Aufgabe auf, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der Fehlinformationen beim Ablaufen bzw. Verharren eines Schleifers an den Schichtenden unterdrückt werden.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, durch ein alternierendes Zuschalten eines Lastwiderstandes (Messwiderstandes) am Schleifer eines Potentiometers den Übergangswiderstand beim Verstellen des Potentiometerschleifers laufend mittels der Messwerte im belasteten bzw. im unbelasteten Zustand zu vergleichen. Eine Erhöhung des Übergangswiderstandes kann somit dem kritischen Übergangspunkt zugeordnet werden. Die Messung erfolgt zyklisch. Ein großer ermittelter Übergangswiderstand bestimmt dann einen Fehler, d.h. der Schleifer befindet sich im „toten" Drehbereich.

Schaltungstechnisch lässt sich dies sehr einfach ausführen, beispielsweise durch das Schalten eines Pull-Up Widerstandes bzw. einer Push/Pull-Stufe über das I/O Port eines Mikroprozessors, der mit dem Lastwiderstand und dem Schleifer elektrisch verbunden ist. Die mit dem Pull-Up Widerstand verbundene Eigenschaft besteht darin, dass wenn kein Fehler vorliegt, d.h. der der Eingang des Mikroprozessors auf ,high' gestellt und bei Fehler auf ,low' gezogen wird, was vom Mikroprozessor als Fehlermeldung diagnostiziert wird. Dadurch erfährt das System, in dem das Potentiometer als Einstellbauelement eingesetzt ist, dass derzeit kein definierter Zustand eingestellt worden ist und somit das System auch keinen Zustand einstellen soll. Genutzt werden kann dazu ein bereits im System vorhandener Mikroprozessor.

Durch diese Lösung ist eine 100 %-ige Diagnose des Potentiometers über den gesamten Stellbereich möglich.

Derartige Potentiometer sind u.a. durchdrehbare Drehsteller für Luftverteilungen in Heiz-/Klimabetätigungen. Zudem sind diese durchdrehbaren Potentiometer als Inkrementgeber einsetzbar.

Anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt
1 eine Schichtplatte nach dem Stand der Technik,
2 eine schaltungstechnische Darstellung der Lösung.
1 zeigt in einer Draufsicht eine der nach dem Stand der Technik bekannte Schichtplatten 1 eines hier nicht näher dargestellten Potentiometers 10. Auf der Schichtplatte 1 befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel Bahnen 2, 3, 4, (zwei Versorgungsbahnen 2, 4, eine Widerstandsbahn 3) die zusammen mit drei Kontaktschleifern (nicht näher dargestellt) das Potentiometer 10 bilden. Die Schleiferangriffe (a, b, c) der einzelnen Bahnen 2, 3, 4 sind vorzugsweise zueinander um 120° versetzt der Schichtplatte 1 zugeordnet. Die Widerstandsbahn 3 besitzt einen Anfang 3.1 und eine Ende 3.2. Zwischen beiden befindet sich ein sogenannter toter Winkel α, der mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet ist und im Ausführungsbeispiel bis zu 8° betragen kann. Dieser Bereich 5 ist gekennzeichnet durch undefinierbare Spannungswerte beim Abgriff des Signals am nicht näher dargestellten Schleiferkontakt 6 des Potentiometers 10.
2 zeigt einen Ausschnitt einer Schaltung mit Einbeziehung eines Messwiderstandes 6 am Schleifer 6 bzw. Schleiferangriff, der mit einem Eingang E 1 (Output, Tristate) eines Mikroprozessors 12 verbunden ist. Der Schleiferangriff 6 selbst ist auf den Eingang E2 (Input, Analog) des Mikroprozessors 12 geführt. Für den Übergangswiderstand R_ü zwischen dem Schleiferangriff 6 und der Bahn 3 wird eine Soll-Messung im belasteten bzw. im unbelasteten Zustand ermittelt und als Vergleichsinformation im Mikroprozessor 12 abgelegt.
Bei funktionsgemäßer Verwendung des Potentiometers 10 wird der Übergangswiderstand R_ü gemessen und mit dem Sollwert im Mikroprozessor 12 zyklisch verglichen. Liegt dieser Übergangswiderstand R_ü höher als der Vergleichswert, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen Pull-Up Widerstand 13 der Eingang E1 des Mikroprozessors 12 auf ,low' gesetzt, was im Zusammenwirken mit der Software des Mikroprozessors 12 als Fehler diagnostiziert wird. Eine kurzzeitige Erhöhung des Übergangswiderstandes R_ü wird somit als Erreichung des kritischen Übergangsbereich 5 festgestellt und eine Aktivitätsauslösung im System vermieden.
Prinzipiell wird eine Pull-Down- und eine Pull-Up-Messung durchgeführt, um an beiden Schichtenden 3.1, 3.2 eine Aussage gewinnen zu können.
Mit dieser Schaltung können zudem das Anliegen einer Versorgungsspannung V_CC im System und das Vorhandensein der Masse GRN überprüft werden. Dies ermöglicht eine genaue Diagnose über den gesamten Stellbereich.

Claims

Diagnoseschaltung für ein Potentiometer (1), aufweisend eine Schichtplatte (1) mit wenigstens einer Versorgungsbahn (2, 4) und wenigstens einer Widerstandsbahn (3), welche einen Bahnanfang (3.1) sowie ein Bahnende (3.2) aufweist, wobei zwischen beiden (3.1, 3.2) ein Bereich (5) eingeschlossen ist, den ein Kontaktschleifer überstreift, sowie einen Mikroprozessor (12), dessen Eingang (E1) mit dem Schleifer des Potentiometers (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Messwiderstand (6) am Schleifer des Potentiometers (11) elektrisch eingebunden ist, der mit einem weiteren Eingang (E2) des Mikroprozessors (12) elektrisch verbunden ist, und – ein sich am Schleifer einstellender Übergangswiderstand (R_ü) während des Verstellens des Schleifers mittels abgelegter, im belasteten und/oder unbelasteten Zustand ermittelter Soll-Messwerte, im Mikroprozessor (12) laufend verglichen wird, wobei – eine Pull-Down- und eine Pull-Up-Messung durch eine am Ausgang des Mikroprozessors (21) befindliche Push/Pull-Stufe (13) durch geführt wird.
Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine auch kurzzeitige Erhöhung des Übergangswiderstandes (R_ü) einen kritischen Übergangspunkt am Schleifer definiert.