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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung für ein
Fahrzeug, die eine Fahrzeugkarosseriemasse (GND) und eine Schaltkreismasse
hat und die bidirektionale Kommunikationen zwischen einer Fahrzeugeinheit,
die auf einer Seite der Fahrzeugkarosseriemasse angeordnet ist,
und einem Schaltkreis, der auf einer Seite der Schaltkreismasse
angeordnet ist, mit Verwendung eines digitalen Signals ausführt,
und einen Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis, der die Einrichtung
für ein Fahrzeug verwendet.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
Struktur zum Übertragen eines Signals über Kommunikationen
zwischen einem Teil einer Einrichtung und einem anderen Teil einer
Einrichtung, die in einem Fahrzeug montiert sind, ist zur praktischen
Verwendung gebracht worden, und viele Technologien hinsichtlich
dieser Struktur sind offenbart worden. Als ein konventionelles Beispiel
dieser Struktur wird das Folgende angeführt.
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Dieses
konventionelle Beispiel betrifft eine Einrichtung für ein
Fahrzeug, die einen Mikrocomputer (hier im Folgenden als ein "Mikrocomputer"
bezeichnet) als eine Steuereinheit zum Übertragen eines
Signals an den anderen Teil einer Fahrzeugeinrichtung verwendet,
und ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Einrichtung, die eine
Last, die einen Strom mit großer Welligkeit erzeugt, wenn
ein Laststrom abwechselnd dazu gebracht wird, dadurch zu schreiten
und davon abgehalten wird, dadurch zu schreiten, ein Schaltelement
zum Durchführen eines An/Aus-Treibersteuerbetriebs der
oben erwähnten Last gemäß einem Ausgangssignal
von dem oben erwähnten Mikrocomputer, um den Laststrom
durch die Last durchschreiten zu lassen oder den Laststrom davon
abzuhalten, durch die Last zu schreiten, und ein Filter (Drosselspule)
enthält, das zwischen einem Anschluss einer niedrigen Spannung
(der eine "Schaltkreismasse" ist) des oben erwähnten Schaltelementes
und einer Fahrzeugkarosseriemasse angeordnet ist, zum Reduzieren
des welligen Stroms, so dass als ein Rauschen der oben erwähnte
wellige Strom keinen schlechten Einfluss auf den anderen Teil der
Einrichtung hat, wie beispielsweise als Funk, um den Einfluss einer
Potentialdifferenz zu eliminieren, die zwischen dem oben erwähnten
Mikrocomputer (die Fahrzeugkarosseriemassenseite) und dem Schaltelement
(der Schaltkreismassenseite) aufgrund eines Spannungsabfalls auftritt,
der auftritt, weil ein großer Strom in das Filter fließt,
ein Photokoppler zwischen dem Mikrocomputer und dem Schaltelement
als eine Signalübertragungsschnittstelle vom isolierten
Typ angeordnet ist, die weder elektrisches Rauschen noch die Potentialdifferenz überträgt
(siehe beispielsweise Patentquellenangabe 1).
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Wenn
bei dem oben erwähnten konventionellen Beispiel das Filter
zum Reduzieren des welligen Stroms nicht auf der Seite der oben
erwähnten Masse bzw. Erde platziert ist, sondern auf der
Seite einer positiven Energieversorgung mit einem hohen Potential,
kann der Anschluss einer niedrigen Spannung des Schaltelementes
direkt mit der Fahrzeugkarosseriemasse verbunden sein, d. h. mit
der Masse des Mikrocomputers, und der wie oben erwähnte
Einfluss des Spannungsabfalls (die Potentialdifferenz), der in dem
Filter auftritt, kann eliminiert werden, und deshalb wird die Verwendung
des Photokopplers unnötig.
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Es
gibt jedoch einen Fall, dass zur Unterdrückung des Auftretens
von Rauschen das Filter auf der Seite der Masse angeordnet werden
muss, wie oben erwähnt, und in diesem Fall wird das oben
erwähnte konventionelle Beispiel benötigt, um
das Filter auf der Seite der Masse platzieren zu dürfen.
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Als
ein Beispiel mit derselben Anordnung wie der des oben erwähnten
konventionellen Beispiels, abgesehen von dem oben erwähnten
Filter, gibt es darüber hinaus ein Beispiel, bei dem ein
Widerstand zur Stromerfassung zwischen einem Schaltelement, das
durch einen Mikrocomputer gesteuert wird, und einer Fahrzeugkarosseriemasse
angeordnet ist. Auch in diesem Fall, bei dem der Widerstand zur Stromerfassung
hinzugefügt ist, tritt eine Potentialdifferenz auf die
selbe Weise wie oben erwähnt auf, und deshalb kann die
Struktur des oben erwähnten konventionellen Beispiels,
bei dem ein Photokoppler angeordnet ist, um den Einfluss der Potentialdifferenz zu
eliminieren, benötigt werden.
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Um
zu vermeiden, dass die Fahrzeugeinrichtung zerstört wird,
wenn eine abnormale Bedingung, wie eine Verpolung einer Batterieenergiequelle
(ein verkehrter Anschluss), in einer für die Fahrzeugeinrichtung
eigenen Betriebsumgebung auftritt, kann darüber hinaus
eine Diode zum Verhindern, dass ein Umkehrstrom durch die Batterieenergiequelle
fließt, in Reihe mit dieser Batterieenergiequelle angeordnet sein.
Wenn in diesem Fall die Diode auf der Seite des positiven Endes
der Batterieenergiequelle platziert ist, tritt kein Spannungsabfall
auf (keine Potentialdifferenz), anders als bei dem Fall des oben
erwähnten konventionellen Beispiels. Aus der Sicht der
Struktur der Diode dient ein Rahmen, an dem der Chip montiert ist,
als die Kathode der Diode in vielen Fällen, wobei eine
direkte Verbindung eines Gehäuses, das als eine Hitzesenke
den Rahmen verwenden kann, mit einem Mittel zum Sichern dieses Rahmens
daran oder zum Löten dieses Rahmens daran, als eine Oberflächenbefestigungskomponente
für die Fahrzeugkarosseriemasse, die Notwendigkeit einer
elektrisch isolierenden Platte usw. eliminiert, und der thermische
Widerstand eines Strahlungspfades kann reduziert werden. Weil die
Hitzeerzeugung des Diodenelementes unterdrückt werden kann,
ist als ein Ergebnis diese Struktur besonders für eine
Diode vorteilhaft, durch die ein großer Strom fließt,
was in der Hitzeerzeugung und einer hohen Temperatur resultiert.
Somit kann die Struktur des oben erwähnten konventionellen
Beispiels ein effektives Mittel für den Fall sein, bei
dem eine Diode auf der Seite der Fahrzeugkarosseriemasse platziert
ist.
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Weil
darüber hinaus in einer Einrichtung, die es ermöglicht,
dass ein großer Strom dadurch fließt, eine Diode,
die verhindert, dass ein Umkehrstrom durch eine Batterieenergiequelle
zu der Zeit fließt, wenn ein verkehrter Anschluss der Batterieenergiequelle
vorgenommen wird, selbst bei normaler Verwendung einen Spannungsabfall
in der Vorwärtsrichtung hat, kann ein durch die Diode verursachter
Verlust, d. h. eine Hitzeerzeugung, nicht ohne Beachtung bleiben.
In solche einem Fall ist es allgemein üblich, ein Verfahren
zum Anordnen eines FET (Feldeffekttransistor) anstelle der Diode
anzuwenden, wobei dieser FET bei normaler Verwendung angeschaltet wird,
und der FET zu der Zeit abgeschaltet wird, wenn ein verkehrter Anschluss
der Batterieenergiequelle vorgenommen wird. In vielen Fällen
ist der FET mit einem niedrigen An-Widerstand, der erforderlich
ist, um den Spannungsabfall zu der Zeit zu reduzieren, wenn der
FET angeschaltet ist, vom N-ch-Typ. Weil darüber hinaus
FETs vom N-ch-Typ billig sind, wird dieser N-ch-FET-Typ in vielen
Fällen anstelle der Diode verwendet. Weil ein Rahmen als die
Kathode (d. h., der Drain-Anschluss des FET) einer parasitären
Diode mit dem FET-Chip dient, wie in dem Fall der oben erwähnten
Diode, ist auch in dem Fall einer Verwendung dieses N-ch-FET-Typs
der FET vom N-ch-Typ auf der Seite der Fahrzeugkarosseriemasse platziert,
und eine direkte Verbindung des Rahmens mit der Fahrzeugkarosseriemasse
eliminiert die Notwendigkeit einer elektrisch isolierenden Platte
und dieses ist angenehm. In vielen Fällen wird somit ein
FET vom N-ch-Typ verwendet.
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Wie
oben erläutert, ist das oben erwähnte konventionelle
Beispiel für den Fall effektiv, bei dem eines der vielfältigen
Elemente für die vielfältigen Zwecke, wie das
Filter (Drosselspule) und die Diode, zwischen dem Schaltelement
auf der Seite der Schaltkreismasse und der Fahrzeugkarosseriemasse
angeordnet ist.
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In
einem Fall, bei dem ein Mikrocomputer eine Last, die es ermöglicht,
dass ein großer Strom dadurch fließt, mittels
Verwendung eines Photokopplers steuert, während eines Kommunizierens
mit einer anderen Einrichtung, wie in dem Fall des oben erwähnten
Beispiels, wenn zwischen dem Mikrocomputer und der anderen Fahrzeugeinrichtung
angeschlossene Kommunikationsleitungen aus einer Übertragungsleitung
und zwei Empfangsleitungen bestehen, über die ein Signal
von dieser Übertragungsleitung empfangen wird, d. h. wenn
es eine Eins-zu-Eins-Zuordnung zwischen dem Mikrocomputer und einem
zu steuernden Objekt gibt, ermöglicht darüber
hinaus eine Platzierung eines Potentials, bei dem der Mikrocomputer
auf der Seite der Fahrzeugkarosserie montiert ist, den Schaltkreis
mit Verwendung eines Schnittstellenschaltkreises, wie beispielsweise
einem Photokoppler, zu konstruieren, und ist angenehm.
- [Patentquellenangabe
1] JP 2003-154903
A
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Die
konventionelle Einrichtung für ein Fahrzeug (Patentquellenangabe
1) ist wie oben erwähnt ausgebildet, eliminiert den Einfluss
der Potentialdifferenz, die zwischen der Fahrzeugkarosseriemassenseite
und der Schaltkreismassenseite auftritt, die auftritt, wenn ein
großer Strom in das Filter zur Rauschunterdrückung
fließt, mit einer Signalübertragungs-Schnittstelle,
die aus einem Photokoppler besteht, und führt Signalkommunikationen
von dem Mikrocomputer an das Schaltelement aus. Darüber
hinaus ist die Struktur der konventionellen Einrichtung für
ein Fahrzeug (Patentquellenangabe 1) nicht auf ein Filter (Drosselspule)
beschränkt und kann auch auf einen anderen Fall angewendet
und für diesen effektiv sein, bei dem eines der vielfältigen
Elemente für vielfältige Zwecke, wie beispielsweise
ein Widerstand zur Stromerfassung und eine Diode oder ein FET zum
Schutz vor einem verkehrten Anschluss einer Batterieenergiequelle,
zwischen der Schaltkreismasse und der Fahrzeugkarosseriemasse platziert ist.
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Weil
jedoch die oben erwähnte konventionelle Einrichtung für
ein Fahrzeug einen Photokoppler als Signalübertragungs-Schnittstelle
verwendet, gibt es eine Eins-zu-Eins-Zuordnung zwischen dem Mikrocomputer
und dem zu steuernden Objekt.
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Im
Gegensatz dazu gibt es einen Fall, bei dem der Mikrocomputer viele
Lasten (eine Vielzahl von Lasten) usw. als zu steuernde Objekte
steuert. In diesem Fall gibt es eine Eins-zu-Viele-Zuordnung zwischen
dem Mikrocomputer und den zu steuernden Objekten. Wenn Photokoppler
für diese Struktur verwendet werden, bei der es eine Eins-zu-Viele-Zuordnung
zwischen dem Mikrocomputer und den zu steuernden Objekten gibt,
ist es erforderlich, einen Photokoppler für jedes der zu
steuernden Objekte anzuordnen, und deshalb nimmt die Komponentenstückzahl
zu, und nimmt die Größe der Einrichtung zu. Als
ein Ergebnis erwächst ein Problem, dass die Kosten der
Einrichtung zunehmen, und dieses resultiert in einem Auftreten einer
unerwünschten Situation.
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Weil
darüber hinaus im Allgemeinen Kommunikationen zur Verwendung
in einer Fahrzeugeinrichtung bidirektionale Kommunikationen sind,
bei denen eine Übertragung und ein Empfang über
eine Kommunikationsleitung ausgeführt werden, gibt es ein
anderes Problem, dass nur die Struktur des oben erwähnten
konventionellen Beispiels, die Photokoppler verwendet, nicht solche
bidirektionalen Kommunikationen unterstützten kann, und
es ist erforderlich, andere Teile hinzuzufügen, und als
ein Ergebnis wird die Schaltkreisstruktur kompliziert und deshalb
ist es nicht praktisch, Photokoppler zu verwenden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben erwähnten
Probleme zu lösen, und es ist deshalb eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung für ein Fahrzeug
bereitzustellen, die den Einfluss eines Spannungsabfalls (eine Potentialdifferenz)
eliminiert, der in einer Impedanzkomponente auftritt, die zwischen
einer Fahrzeugkarosseriemasse und einer Schaltkreismasse platziert
ist, und die bidirektionale Kommunikationen mit Verwendung eines
digitalen Signals zwischen einer Fahrzeugeinheit, die auf einer
Seite der Fahrzeugkarosseriemasse angeordnet ist, und einem Schaltkreis,
der auf einer Seite der Schaltkreismasse angeordnet ist, mit einer
verringerten Struktur geringer Kosten ausführt, und einen
Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis bereitzustellen, der die
Einrichtung für ein Fahrzeug verwendet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Einrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält: eine Fahrzeugeinheit, die mit Bezug
zu einer Fahrzeugkarosseriemasse auf einer Seite einer negativen
Elektrode einer Batterieenergiequelle arbeitet, zum Übertragen
und Empfangen eines Kommunikationssignals in einer digitalen Form;
eine Impedanzkomponente mit einem Ende, das mit der oben erwähnten
Fahrzeugkarosseriemasse verbunden ist, und einem anderen Ende, das
mit einer Schaltkreismasse verbunden ist; einen zu steuernden Schaltkreis,
der mit Bezug zu der oben erwähnten Schaltkreismasse arbeitet;
eine Steuereinheit, die mit Bezug zu der oben erwähnten
Schaltkreismasse arbeitet, zum Steuern des oben erwähnten
zu steuernden Schaltkreises und zum Ausgeben eines Kommunikationssignals
in einer digitalen Form, das an die oben erwähnte Fahrzeugeinheit
zu übertragen ist; und einen Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis,
der mit Bezug zu sowohl der oben erwähnten Fahrzeugkarosseriemasse
als auch mit Bezug zu der oben erwähnten Schaltkreismasse
arbeitet, zum Aufheben einer Potentialdifferenz, die zwischen der
oben erwähnten Fahrzeugkarosseriemasse und der oben erwähnten
Schaltkreismasse aufgrund der oben erwähnten Impedanzkomponente auftritt,
und zum Ausführen bidirektionaler Kommunikationen zwischen
der oben erwähnten Fahrzeugeinheit und der oben erwähnten
Steuereinheit.
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Wie
oben erwähnt, ist gemäß der vorliegenden
Erfindung die Steuereinheit auf der Seite des zu steuernden Objektes platziert,
die bezüglich der Schaltkreismasse arbeitet und direkt
das zu steuernde Objekt steuert, und der Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis
ist zwischen der oben erwähnten Steuereinheit und der Fahrzeugeinheit
platziert, die bezüglich der Fahrzeugkarosseriemasse arbeitet, und
ist so ausgebildet, bidirektionale Kommunikationen zwischen der
oben erwähnten Fahrzeugeinheit und der oben erwähnten
Steuereinheit derart auszuführen, dass die Potentialdifferenz,
die zwischen der Fahrzeugkarosseriemasse und der Schaltkreismasse
aufgrund der Impedanzkomponente auftritt, aufgehoben wird. In einem
Fall, bei dem die Steuereinheit eine Vielzahl zu steuernder Objekte
steuert, kann deshalb die Anzahl von in dem Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis
enthaltenen Komponenten reduziert werden, und dieses resultiert
in einer Verkleinerung und Kostenreduzierung der Einrichtung für
ein Fahrzeug. Darüber hinaus kann der Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis
mit einer kleinen Komponentenanzahl den Einfluss der Potentialdifferenz
absorbieren, die zwischen der oben erwähnten Fahrzeugkarosseriemasse
und der oben erwähnten Schaltkreismasse auftritt, und kann
bidirektionale Kommunikationen mittels der einzelnen Kommunikationsleitung
ausführen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 ist
ein Schaltkreisdiagramm der Struktur einer Einrichtung für
ein Fahrzeug gemäß Ausführungsform 1
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel einer Impedanzkomponente
zeigt.
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3 ist
eine erläuternde Zeichnung, die eine Hysteresefunktion
zeigt, und 3(a) ist ein Diagramm,
das eine Zeitbeziehung zwischen einem an einen Komparator eingegebenen
Kommunikationssignal und einem von dem Komparator ausgegebenen Kommunikationssignal
zeigt, und 3(b) ist ein Diagramm von
Hystereseeigenschaften.
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Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung
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Hier
werden im Nachfolgenden zum Erläutern dieser Erfindung
im größeren Detail die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform 1
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1 ist
ein Schaltkreisdiagramm der Struktur einer Einrichtung für
ein Fahrzeug gemäß Ausführungsform 1
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 1 gezeigt, ist diese Einrichtung für ein
Fahrzeug grob aus einer Batterieenergiequelle 1, einer
Fahrzeugeinheit 2, einer Impedanzkomponente 3,
einem Gleichstromwandler 4 (von hier an als "DC-nach-DC-Wandler"
bezeichnet), einer Last 5, einer Steuereinheit 6 und
einem Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis 7 gebildet.
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In
der oben erwähnten Struktur liefert die Batterieenergiequelle 1 eine
Energieversorgung an jeden der Schaltkreise und hat eine mit einer
Fahrzeugkarosseriemasse GNDb verbundene negative Elektrode.
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Die
Fahrzeugeinheit 2 arbeitet bezüglich der Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb und überträgt und empfängt Kommunikationssignale,
wie beispielsweise ein Steuersignal in einer digitalen Form.
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Die
Impedanzkomponente 3 ist aus einem Element in Abhängigkeit
von dem Zweck der Verwendung der Einrichtung für ein Fahrzeug
gebildet. 1 zeigt einen Fall, bei dem
beispielsweise ein Widerstand 3a zur Stromerfassung als
die Impedanzkomponente angeordnet ist, und andere Beispiele der
Impedanzkomponente sind in 2 gezeigt.
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2 ist
ein Diagramm, das die anderen konkreten Beispiele der Impedanzkomponente 3 zeigt.
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Wie
in 2 gezeigt, enthalten die anderen konkreten Beispiele
der Impedanzkomponente 3, die unterschiedlich von dem Widerstand 3a sind,
beispielsweise eine Induktivität (L) als eine zur Rauschreduzierung
verwendete Filterspule und eine Diode (D) oder einen FET, die für
einen Schutz gegen einen verkehrten Anschluss der Batterieenergiequelle 1 verwendet
werden.
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Wie
in 1 gezeigt, ist die für vielfältige Zwecke,
wie oben erwähnt, verwendete Impedanzkomponente 3 derart
angeordnet, dass ein Ende davon mit der Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb verbunden ist und das andere Ende davon mit der Schaltkreismasse
GNDc verbunden ist. Der Grund, warum die Impedanzkomponente derart
auf der Seite von GND angeordnet ist, ist wie oben erwähnt
dieser, dass in einem Fall, bei dem die Impedanzkomponente 3 eine
Diode (D) oder ein FET ist, es keine Notwendigkeit zum Bereitstellen
einer zum Befestigen des Elementes verwendeten elektrischen isolierenden Platte
usw. gibt, und dass der thermische Widerstand des Hitzestrahlungspfades
reduziert werden kann und dass dieses darin resultiert, dass die
Hitzeerzeugung des Elementes einfach reduziert wird.
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In
einem Fall, bei dem die Impedanzkomponente aus einem anderen Element
besteht, ist darüber hinaus der Grund, warum die Impedanzkomponente
auf der Seite von GND angeordnet ist, dass die Impedanzkomponente
auf der Seite der Fahrzeugkarosseriemasse angeordnet sein muss,
um die Aufgabe zu bewerkstelligen.
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Der
DC-nach-DC-Wandler 4 arbeitet bezüglich der Schaltkreismasse
GNDc auf der Seite des anderen Endes der Impedanzkomponente 3 und wandelt
die von der Batterieenergiequelle 1 gelieferte Gleichspannung
in eine Gleichspannung mit einem vorbestimmten Spannungswert um.
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Die
Last 5 ist beispielsweise ein Fahrzeugscheinwerfer und
wirkt mit der von dem DC-nach-DC-Wandler 4 gelieferten
elektrischen Energie, der bezüglich Schaltkreismasse GNDc
arbeitet.
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Sowohl
der oben erwähnte DC-nach-DC-Wandler 4 als auch
die oben erwähnte Last sind zu steuernde Schaltkreise.
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Die
Steuereinheit 6 arbeitet bezüglich der Schaltkreismasse
GNDc und steuert den DC-nach-DC-Wandler 4, der ein zu steuernder Schaltkreis
ist, gemäß einem Kommunikationssignal, das von
der Fahrzeugeinheit 2 über den Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis 7 übertragen
ist, der hier später erläutert wird, um die Last 5 zu
steuern. Darüber hinaus wird ein Kommunikationssignal in
einer digitalen Form, das beispielsweise ein Signal ist, das den
Zustand der Steuerung angibt, an die Fahrzeugeinheit 2 über
den Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis 7 übertragen.
Diese Steuereinheit 6 ist beispielsweise aus einem Mikrocomputer
gebildet.
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Der
Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis 7 arbeitet sowohl
mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb als auch der Schaltkreismasse GNDc
und führt bidirektionale Kommunikationen von Kommunikationssignalen
zwischen der Fahrzeugeinheit 2 und der Steuereinheit 6 aus.
Der Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis führt Kommunikationen
derart aus, um eine Potentialdifferenz aufzuheben, die zwischen
der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der Schaltkreismasse GNDc auftritt,
die aus einem Fluss eines Stromes Io resultiert, der durch den DC-nach-DC-Wandler 4,
der ein zu steuernder Schaltkreis ist, in die Impedanzkomponente 3 fließt.
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Dieser
Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis 7 ist aus einem
Komparator (Komparator) 71, einem ersten Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7A,
einem Hystereseschaltkreis mit einem Transistor 79 usw.,
einem zweiten Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7B,
einem Signalausgabe-Schaltkreis mit einem Transistor 85 usw.,
und einer Energieversorgungseinheit 87 gebildet.
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In
der oben erwähnten Struktur empfängt der Komparator 71 die
daran von der unten erwähnten Energieversorgungseinheit 87 angelegte
elektrische Energie und arbeitet bezüglich der Schaltkreismasse GNDc,
und ein Steuersignal Si in einer digitalen Form, das mit Bezug zu
der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb erzeugt wird, wird von der Fahrzeugeinheit 2 an
einen nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Komparators
eingegeben. Darüber hinaus wird ein Vergleichsbezugssignal
Sf, das mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb erzeugt ist, welches
verwendet wird zum Bestimmen, ob das Steuersignal Si einen hohen
(H) Pegel oder einen niedrigen (L) Pegel hat, gesetzt und an einen
invertierenden Eingangsanschluss (–) des Komparators eingegeben,
und ein Steuersignal Sr in einer digitalen Form, das auf dieser
Pegelbestimmung basiert, wird an einen Empfangsanschluss (Rx) der
Steuereinheit 6 übertragen. Das Vergleichsbezugssignal
Sf wird durch beide Widerstände 72 und 73,
die die Gleichspannung zwischen der Batterieenergiequelle 1 (eine positive
Elektrode) und der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb (eine negative Elektrode)
teilen, und den unten erwähnten Hystereseschaltkreis aufgebaut, der
mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb arbeitet.
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Der
erste Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7A ist
aus einem Transistor 74 vom PNP-Typ und Widerständen 75, 76, 77 und 78 gebildet
und arbeitet mit Bezug zu der Schaltkreismasse GNDc. Dieser erste
Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7A bewirkt, dass
ein Konstantstromsignal Ic1 durch den Kollektor (C) des Transistors 74 fließt.
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Der
Hystereseschaltkreis ist aus einem Transistor 79 vom NPN-Typ
und einem Widerstand 80 gebildet und arbeitet mit Bezug
zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb. Dieser Hystereseschaltkreis empfängt
das Konstantstromsignal Ic1 von dem ersten Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7A, der
aus dem Transistor 74 usw. gebildet ist, bei der Basis
(B) des Transistors 79, arbeitet mit dem Konstantstromsignal,
und ändert den Pegel des Vergleichsbezugssignals Sf, der
für den Komparator 71 gesetzt ist.
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Der
zweite Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7B ist
aus einem Transistor 81 vom PNP-Typ und Widerständen 82, 83 und 84 gebildet und
arbeitet mit Bezug zu der Schaltkreismasse GNDc. Dieser zweite Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7B erzeugt
ein Konstantstromsignal Ic2 und bewirkt, dass dieses durch den Kollektor (C)
des Transistors 81 fließt.
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Der
Signalausgabe-Schaltkreis ist aus dem Transistor 85 vom
NPN-Typ und einem Widerstand 86 gebildet und arbeitet mit
Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb. Dieser Signalausgabe-Schaltkreis
empfängt das Konstantstromsignal Ic2 von dem zweiten Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7B,
der aus dem Transistor 81 usw. gebildet ist, bei der Basis
(B) des Transistors 85, arbeitet mit dem Konstantstromsignal,
und überträgt ein Kommunikationssignal St, das
von dem übertragenden Ende (Tx) der Steuereinheit 6 ausgegeben ist,
an die Fahrzeugeinheit 2. Der Widerstand 86 dient
auch zum Setzen einer Betriebsspannung für den nicht-invertierenden
Eingangsanschluss (+) des Komparators 71.
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Die
Energieversorgungseinheit 87 erzeugt Energieversorgungen
Vcc1 und Vcc2 für Schaltkreise, die mit einem Gleichstrom
arbeiten, auf der Grundlage der Gleichspannung von der Batterieenergiequelle 1,
und liefert die elektrischen Energieversorgungen an den oben erwähnten
Komparator 71, den oben erwähnten ersten Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7A mit
dem Transistor 74 usw., den oben erwähnten zweiten
Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7B mit dem Transistor 81 usw.,
und die oben erwähnte Steuereinheit 6. Die Energieversorgungen
Vcc1 und Vcc2 für Schaltkreise, die durch diese Energieversorgungseinheit 87 erzeugt
sind, haben Spannungen mit Bezug zu der Schaltkreismasse GNDc.
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Als
Nächstes wird ein Hintergrund für die Struktur
von 1 erläutert werden.
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In
einem Fall, bei dem die Verwendung eines Photokopplers, wie in dem
oben erwähnten konventionellen Beispiel (Patentquellenangabe
1) beschrieben, auf eine Struktur angewendet wird, bei der die Impedanzkomponente 3 auf
der Seite der Masse (GND) angeordnet ist, und die Steuereinheit 6 eine Vielzahl
zu steuernder Objekte steuert, ist es erforderlich, einen Photokoppler
für jedes von der Vielzahl zu steuernder Objekte anzuordnen,
weil es eine Eins-zu-Viele-Zuordnung zwischen der Steuereinheit 6 und
der Vielzahl zu steuernder Objekte gibt, und deshalb gibt es ein
Problem, dass die Komponentenstückzahl zunimmt, wie zuvor
erläutert.
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Als
ein Beispiel der Struktur, bei der die Steuereinheit 6 eine
Vielzahl zu steuernder Objekte steuert, wie oben erwähnt,
kann ein Entladungslampen-Beleuchtungsapparat bereitgestellt sein,
der HID-Birnen (Hochdruck-Gasentladungslampen), die als Fahrzeugscheinwerfer
verwendet werden, zum Leuchten bringt. Dieser Apparat ist mit einem
FET als die Impedanzkomponente 3 versehen, der auf der Seite
der Masse (GND) für einen Schutz gegen einen verkehrten
Anschluss der Batterieenergiequelle 1 angeordnet ist.
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Hier
wird im Nachfolgenden ein Fall erläutert werden, bei dem
ein oben erwähnter Entladungslampen-Beleuchtungsapparat
als ein Beispiel für die Struktur von 1 angewendet
wird.
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Bei
dem oben als ein Beispiel erwähnten Entladungslampen-Beleuchtungsapparat
gibt es Signale, die mit der Steuereinheit 6 wie folgt
verbunden sind.
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Als
ein Signal, das zu der Seite der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb gehört,
die auf der Seite des einen Endes der Impedanzkomponente 3 (FET)
für einen Schutz gegen einen verkehrten Anschluss der Batterieenergiequelle
ist, gibt es ein Signal auf der Kommunikationsleitung 8.
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Als
Signale, die zu der Seite der Schaltkreismasse GNDc (d. h., die
Seite der zu steuernden Objekte) gehören, die auf der Seite
des anderen Endes der Eingangsimpedanz 3 (FET) ist, gibt
es die folgenden Signale (1) bis (4):
- (1) Eingangssignal
zur Messung der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms, um den
Zustand der HID-Birnen zu überwachen;
- (2) ein Ausgangssignal zur Steuerung des DC-nach-DC-Wandlers
4, um die passende Energie an die HID-Birnen auszugeben;
- (3) ein Ausgangssignal zur Polaritätsschaltung, um
die HID-Birnen dazu zu bringen, mit einer Wechselspannung zu leuchten;
und
- (4) ein Signal zum Aktivieren/Deaktivieren des DC-nach-DC-Wandlers 4,
um die HID-Birnen bei einem passenden Zeitverhalten bzw. Timing
dazu zu bringen, zu leuchten/auszugehen.
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Die
Signalleitungen, die jeweils den vier Signalen (1) bis
(4) entsprechen, sind Signalleitungen 6a bis 6d,
die zwischen der Steuereinheit 6 und dem DC-nach-DC-Wandler 4,
der ein zu steuerndes Objekt ist, angeschlossen sind, die in 1 gezeigt sind.
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Im
Gegensatz dazu ist die Anzahl der zwischen der Fahrzeugeinheit 2 und
der Steuereinheit 6 angeschlossenen Kommunikationsleitungen 8 typischerweise
Eins, und deshalb ist diese Anzahl von Leitungen, die zwischen der
Fahrzeugeinheit 2 und der Steuereinheit 6 angeschlossen
sind, viel kleiner als die Anzahl von Leitungen, die zwischen der
Steuereinheit 6 und dem DC-nach-DC-Wandler 4 angeschlossen
sind.
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In
dem Fall, bei dem die Steuereinheit 6 die Vielzahl zu steuernder
Objekte in der Einrichtung steuert, ist deshalb die Steuereinheit 6 auf
der gesteuerten Seite (d. h. die Seite des DC-nach-DC-Wandlers 4)
angeordnet, die mit Bezug zu der Schaltkreismasse GNDc arbeitet,
und die Steuereinheit 6 ist direkt mit den zu steuernden
Objekten verbunden, die eine große Anzahl von Verbindungen
haben. Als ein Ergebnis arbeitet die Steuereinheit 6 mit
Bezug zu der Schaltkreismasse GNDc.
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Weil
wie oben erwähnt die Steuereinheit 6 auf der gesteuerten
Seite platziert ist, der Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis 7 zwischen
der Kommunikationsleitung 8 der Fahrzeugeinheit 2,
die ein Signal überträgt und empfängt,
das mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb erzeugt wird, und
der Steuereinheit 6 angeordnet ist, die direkt mit den
zu steuernden Objekten auf der Seite der Schaltkreismasse GNDc verbunden
ist, und bidirektionale Kommunikationen zwischen der Fahrzeugeinheit 2 und
der Steuereinheit 6 derart ausgeführt werden, dass
der Potentialunterschied, der zwischen der Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb und der Schaltkreismasse GNDc aufgrund der Impedanzkomponente 3 auftritt,
aufgehoben wird, kann die Anzahl der in dem Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis 7 enthaltenen
Komponenten reduziert und verringert werden, und kann eine kostengünstige
wünschenswerte Fahrzeugeinrichtung (beispielsweise ein
Entladungslampen-Beleuchtungsapparat, der oben als ein Beispiel
erwähnt ist) implementiert werden.
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Als
Nächstes wird der Betrieb der in 1 gezeigten
Einrichtung für ein Fahrzeug erläutert werden.
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Zuerst
wird eine Übertragung eines Signals von der Fahrzeugeinheit 2 an
die Steuereinheit 6 erläutert werden.
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Das
Kommunikationssignal Si in einer digitalen Form, das von der Fahrzeugeinheit 2 ausgegeben
wird, die mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb arbeitet,
wird über die Kommunikationsleitung 8 an den nicht-invertierenden
Eingangsanschluss (+) des Komparators 71 eingegeben, der mit
der Energieversorgung Vcc1 für Schaltkreise von der Energieversorgungseinheit 87 arbeitet,
die mit Bezug zu der Schaltkreismasse GNDc erzeugt wird. Das Vergleichsbezugssignal
Sf wird für den invertierenden Eingangsanschluss (–)
dieses Komparators 71 durch den Hystereseschaltkreis gesetzt,
der aus den Spannungsteilerwiderständen 72 und 73,
dem Transistor 79 usw. gebildet ist, die mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb arbeiten, und der somit mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb
arbeitet.
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Das
oben erwähnte Kommunikationssignal Si und das oben erwähnte
Vergleichsbezugssignal Sf werden mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb
erzeugt. Der Komparator vergleicht das an den nicht-invertierenden
Eingangsanschluss (+) davon eingegebene Kommunikationssignal Si
mit dem Vergleichsbezugssignal Sf, um zu bestimmen, ob das Kommunikationssignal
Si einen hohen (H) Pegel oder einen niedrigen (L) Pegel hat. Der
Komparator 71 gibt das Kommunikationssignal Sr in einer
digitalen Form aus, die auf dieser Pegelbestimmung basiert, und
dieses Kommunikationssignal Sr wird dann an den Empfangsanschluss
(Rx) der Steuereinheit 6 übertragen. Dieses Kommunikationssignal
Sr ist das Eine mit Bezug zu der Schaltkreismasse GNDc. Darüber
hinaus arbeitet die Steuereinheit 6 mit der Energieversorgung
Vcc2 für Schaltkreise von der Energieversorgungseinheit 87,
die mit Bezug zu der Schaltkreismasse GNDc erzeugt wird.
-
Die
Steuereinheit 6 steuert den DC-nach-DC-Wandler 4 und
die Last 5, die direkt mit der Steuereinheit 6 verbunden
sind, und welche Schaltkreise sind, die gemäß dem
Kommunikationssignal Sr zu steuern sind, die an den Empfangsanschluss
(Rx) davon übertragen und eingegeben werden. Diese Steuerung
bewirkt, dass ein Strom Io durch den DC-nach-DC-Wandler 4 fließt,
wie in 1 gezeigt, und bewirkt, dass ein Spannungsabfall
Vz (= Io × Z) in der Impedanzkomponente 3 auftritt.
Dieser Spannungsabfall Vz variiert gemäß dem Strom
Io und wird die Potentialdifferenz zwischen der Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb und der Schaltkreismasse GNDc. Gemäß dieser
Potentialdifferenz tritt die Schaltkreismasse GNDc in einen Zustand
ein, in welchem sie mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb
schwebt.
-
Es
kann in Erwägung gezogen werden, dass die oben erwähnte
Potentialdifferenz sich auch auf den zuvor erläuterten
Betrieb des Komparators 71 auswirkt, der mit Bezug zu der
Schaltkreismasse GNDc arbeitet.
-
Jedoch
variiert die Spannung der Energieversorgung Vcc1 (mit Bezug zu der
Schaltkreismasse GNDc) für Schaltkreise, die dem Komparator 71 geliefert
wird, gemäß dem Strom Io, der durch die Impedanzkomponente 3 fließt,
obwohl das an den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) eingegebene
Kommunikationssignal Si und das an den invertierenden Eingangsanschluss
(–) eingegebene Vergleichsbezugssignal Sf mit Bezug zu
sowohl der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb als auch der Batterieenergiequelle 1 arbeiten,
wird der Vergleich zwischen dem Kommunikationssignal Si und dem
Vergleichsbezugssignal Sf nicht durch die Potentialdifferenz beeinflusst,
die durch die Impedanzkomponente 3 verursacht wird. Deshalb
wird das Kommunikationssignal Sr, das die Ausgabe des Komparators 71 ist
und an den Empfangsanschluss (Rx) der Steuereinheit 6 übertragen
wird, stabil, wie das Kommunikationssignal Si auf der Seite der
Fahrzeugkarosseriemasse GNDb.
-
Obwohl
die Energieversorgungsspannung des Komparators 71 eine
Variation hat, die äquivalent zu dem Spannungsabfall Vz
(d. h. die Potentialdifferenz), der durch die Impedanzkomponente 3 verursacht
wird, mit Bezug zu sowohl dem Kommunikationssignal Si als auch dem
Vergleichsbezugssignal Sf ist, die an den Komparator 71 eingegeben
sind, gibt der Komparator 71, weil der Komparator 71 mit
der Relativspannung zwischen dem Signal und der Energieversorgung
als eine gleichphasige Spannung arbeitet, nicht eine abnormale Ausgabe
bei dieser Relativspannung aus, wenn die Reaktionsgeschwindigkeit
des Komparators 71 angemessen hoch ist.
-
Wenn
das an den invertierenden Eingangsanschluss (–) des Komparators 71 eingegebene
Vergleichsbezugssignal Sf durch eine Spannung aufgebaut würde,
die mittels Teilen der Differenz zwischen der Spannung (bei der
positiven Elektrode) der Batterieenergiequelle 1 und der
Schaltkreismasse GNDc durch Verwendung von Widerständen
erhalten wird, würde die Potentialdifferenz zwischen der
Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der Schaltkreismasse GNDc mit dem
Spannungsabfall Vz (eine Potentialdifferenz) variieren, der in der
Impedanzkomponente 3 auftritt, und dieses würde
im Auftreten einer Variation in dem Vergleichsbezugssignal Sf resultieren, und
der Komparator würde fehlerhafter Weise den Pegel des Kommunikationssignals
Si von der Fahrzeugeinheit 2 bestimmen. Da jedoch der Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis
das Vergleichsbezugssignal Sf mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb erzeugt, tätigt der Komparator nicht solch eine fehlerhafte
Bestimmung.
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Als
Nächstes wird eine Hysteresefunktion des oben erwähnten
Hystereseschaltkreises mit Verweis auf 3 erläutert
werden.
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3 ist
eine erläuternde Zeichnung, die die Hysteresefunktion zeigt, 3(a) ist ein Diagramm, das eine Zeitbeziehung
zwischen dem an den Komparator 71 eingegebenen Kommunikationssignal
Si und dem von dem Komparator 71 ausgegebenen Kommunikationssignal
Sr zeigt, und 3(b) ist ein Diagramm,
das eine Hystereseeigenschaft zeigt.
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Wenn
das an den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Komparators 71 eingegebene
Kommunikationssignal Si eine Wellenform hat, die mit der Zeit wie
in 3(a) gezeigt variiert, ändert
der Hystereseschaltkreis den Pegel des Vergleichsbezugssignals Sf,
das als ein Kriterium verwendet wird, mittels dessen bestimmt wird,
ob das Kommunikationssignal Si einen hohen (H) Pegel oder einen
niedrigen (L) Pegel hat, sowohl auf den steigenden als auch den
fallenden Flanken des Kommunikationssignals Si. Dieses ist die Hysteresefunktion
und ist beispielsweise wirkungsvoll beim Vermeiden, dass eine fehlerhafte
Bestimmung getätigt wird, wenn Rauschen auf das Kommunikationssignal
Si Huckepackgeladen ist.
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Wenn
der Pegel des Vergleichsbezugssignals Sf auf der steigenden Flanke
des Kommunikationssignals Si als Vf1 ausgedrückt wird und
der Pegel des Vergleichsbezugssignals Sf auf der fallenden Flanke
des Kommunikationssignals Si als Vf2 ausgedrückt wird,
gibt es die folgende Beziehung zwischen diesen Vf1 und Vf2: Vf1 > Vf2, wie in 3(a) gezeigt. Als ein Ergebnis wird auf
der steigenden Flanke des Kommunikationssignals Si das Ergebnis
der Bestimmung, ob das Kommunikationssignal Si einen hohen (H) Pegel
oder einen niedrigen (L) Pegel hat, gemäß davon
invertiert, ob das Kommunikationssignal einen Pegel hat, der den
Pegel des Vergleichsbezugssignals Sf = Vf1 überschreitet,
und wenn das Kommunikationssignal einen Pegel gleich oder kleiner
als Vf1 hat, bestimmt der Komparator, dass das Kommunikationssignal
einen niedrigen (L) Pegel hat, wohingegen, wenn das Kommunikationssignal
einen Pegel größer als Vf1 hat, der Komparator
bestimmt, dass das Kommunikationssignal einen hohen (H) Pegel hat.
-
Im
Gegensatz zu diesem wird auf der fallenden Flanke des Kommunikationssignals
Si das Ergebnis der Bestimmung, ob das Kommunikationssignal Si einen
hohen (H) Pegel oder einen niedrigen (L) Pegel hat, gemäß davon
invertiert, ob das Kommunikationssignal einen Pegel hat, der den
Pegel des Vergleichsbezugssignals Sf = Vf2 überschreitet,
und wenn das Kommunikationssignal einen Pegel größer als
Vf2 hat, bestimmt der Komparator, dass das Kommunikationssignal
einen hohen (H) Pegel hat, wohingegen, wenn das Kommunikationssignal
einen Pegel gleich oder kleiner als Vf2 hat, der Komparator bestimmt,
dass das Kommunikationssignal einen niedrigen (L) Pegel hat. Auf
diese Weise unterscheidet sich das Timing bzw. Zeitverhältnis,
bei dem das Ergebnis der Bestimmung, ob das Kommunikationssignal
Si einen hohen (H) Pegel oder einen niedrigen (L) Pegel hat, invertiert
wird, zwischen der steigenden Flanke des Kommunikationssignals Si
und der fallenden Flanke des Kommunikationssignals Si, und das Timing
bzw. Zeitverhältnis, bei dem das Ergebnis der Bestimmung,
ob das Kommunikationssignal Si einen hohen (H) Pegel oder einen
niedrigen (L) Pegel hat, von Hoch (H) nach Niedrig (L) auf der fallenden
Flanke des Kommunikationssignals Si invertiert wird, wird später
als das auf der steigenden Flanke des Kommunikationssignals Si.
Das Signal, das von dem Komparator 71 gemäß dieser
Hysteresefunktion ausgegeben wird, ist das wie in 3(a) gezeigte
Kommunikationssignal Sr.
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Die
oben erwähnte Hysteresefunktion wird mit Verweis auf 3(b) erläutert werden.
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3(b) ist ein Diagramm, das die Hystereseeigenschaft
zeigt, in der die horizontale Achse das Kommunikationssignal Si
zeigt, das die Eingabe des Komparators 71 ist, und die
vertikale Achse das Kommunikationssignal Sr zeigt, das die Ausgabe
des Komparators 71 ist.
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Wenn
das Kommunikationssignal Si wie in 3(a) gezeigt
ansteigt, hat in dieser 3(b) das Kommunikationssignal
Sr einen niedrigen (L) Pegel in einen Zustand, bei dem das Kommunikationssignal
einen Pegel gleich oder kleiner als Vf1 hat, und wird dann von Niedrig
(L) nach Hoch (H) bei dem Timing bzw. Zeitverhältnis T1
invertiert, bei dem das Kommunikationssignal Si einen Vf1 überschreitenden
Pegel hat. Nach diesem Timing bzw. Zeitverhältnis T1, bei
dem das Kommunikationssignal Si einen Vf1 überschreitenden
Pegel hat, variiert das Kommunikationssignal Si wie in 3(a) gezeigt, und während das
Kommunikationssignal Si dann fällt, aber einen Vf2 überschreitenden
Pegel hat, behält das Kommunikationssignal Sr seinen Pegel
bei Hoch (H) und wird dann von Hoch (H) nach Niedrig (L) bei dem Timing
bzw. Zeitverhältnis T2 invertiert, bei dem das Kommunikationssignal
Si einen Pegel gleich oder kleiner als Vf2 auf der fallenden Flanke
davon hat. Danach wiederholt der Hystereseschaltkreis diesen Hysteresebetrieb.
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Der
Betrieb des Schaltkreises, der die oben erläuterte Hysteresefunktion
implementiert, wird hier im Nachfolgenden erläutert werden.
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Wenn
das an den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Komparators 71 eingegebene
Kommunikationssignal Si in dem niedrigen (L) Zustand ist, wird der
Transistor 79 abgeschaltet, und deshalb hat das an den
invertierenden Eingangsanschluss (–) des Komparators eingegebene
Vergleichsbezugssignal Sf eine geteilte Spannung (= Vf1), die durch
die Widerstände 72 und 73 erzeugt wird.
Wie oben erwähnt, hat das Kommunikationssignal Sr, das
der Komparator 71 ausgibt, einen niedrigen (L) Pegel, wenn
das Kommunikationssignal Si einen Pegel gleich oder kleiner als
Vf1 hat, wohingegen das Kommunikationssignal Sr einen hohen (H) Pegel
hat, wenn das Kommunikationssignal Si einen Vf1 überschreitenden
Pegel hat.
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Wenn
der Pegel des Kommunikationssignals Sr hoch (H) wird, steigt das
Potential des Emitters (E) des Transistors 74 des ersten
Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreises 7A, und der
Transistor wird dann angeschaltet. Die Spannung der Basis (B) dieses
Transistors 74 wird durch die Widerstände 77 und 78 derart
aufgebaut, dass der Transistor angeschaltet ist, wenn der Emitter
(E) einen hohen (H) Pegel hat.
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Wenn
der oben erwähnte Transistor 74 angeschaltet ist,
fließt das Konstantstromsignal Ic1 durch den Kollektor
(C) des Transistors. Obwohl der erste Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7A,
der aus diesem Transistor 74 usw. gebildet ist, mit Bezug
zu der Schaltkreismasse GNDc arbeitet, hat die Schaltkreismasse
GNDc wegen der Impedanzkomponente 3, wie oben erwähnt,
eine Potentialdifferenz mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb, und deshalb wird der erste Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis
durch diese Potentialdifferenz beeinflusst. Selbst wenn in der Struktur
von 1 die Potentialdifferenz zwischen der Schaltkreismasse
GNDc und der Fahrzeugkarosseriemasse auftritt, ändert sich
jedoch eine Beziehung in der Spannung zwischen dieser Schaltkreismasse GNDbc
und der Energieversorgung Vcc2 für Schaltkreise der Energieversorgungseinheit 87 nicht.
Deshalb werden die Potentiale der Basis (B) und des Emitters (E)
des Transistors 74 und das des Ausgangsendes des Komparators 71 nicht
durch die oben erwähnte Potentialdifferenz beeinflusst.
Als ein Ergebnis wird die Spannung zwischen den beiden Enden des Widerstands 76 (R76)
ungeachtet der oben erwähnten Potentialdifferenz fest,
und der Konstantstrom Ic1 (die Spannung zwischen den beiden Enden
von R76/R76) fließt durch den Kollektor (C) des Transistors 74.
Die Potentialdifferenz, die zwischen der Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb und der Schaltkreismasse GNDc aufgrund der Impedanzkomponente 3 auftritt,
hat einen Einfluss auf den ersten Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis
als eine Spannungsvariation zwischen dem Kollektor (C) und der Emitter
(E) des Transistors 74, und die Potentialdifferenz wird
durch diese Spannungsvariation absorbiert (aufgehoben).
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Das
oben erwähnte Konstantstromsignal Ic1 fließt in
die Basis (B) des Transistors 79, der den Hystereseschaltkreis
bildet. Aufgrund des Zustroms dieses Konstantstromsignals Ic1 wird
der Transistor 79 mit einer Stabilität angeschaltet,
ohne durch die Potentialdifferenz beeinflusst zu werden, die zwischen der
Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der Schaltkreismasse GNDc auftritt,
und reduziert die Spannung des Vergleichsbezugssignals Sf, das an den
invertierenden Eingangsanschluss (–) des Komparators 71 eingegeben
ist, über den Widerstand 80.
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Dieser
Zustand, bei dem die Spannung reduziert wird, wird ein Zustand des
Vergleichsbezugssignals Sf = Vf2, und wird dann ein Zustand, der
die Hystereseeigenschaft aufweist. Weil der Transistor 79 des
Hystereseschaltkreises mit einem Konstantstrom getrieben wird und
mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb arbeitet, kann darüber
hinaus die stabile Hystereseeigenschaft bereitgestellt werden, ohne
durch die Potentialdifferenz beeinflusst zu werden, die zwischen
der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der Schaltkreismasse GNDc auftritt.
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Der
Hystereseschaltkreis bestimmt, ob das Kommunikationssignal einen
hohen (H) Pegel oder einen niedrigen (L) Pegel hat, wie oben erwähnt,
gemäß dieser Hystereseeigenschaft.
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Als
Nächstes wird ein Betrieb zum Übertragen eines
Signals von der Steuereinheit 6 an die Fahrzeugeinheit 2 erläutert
werden.
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Die
Steuereinheit 6, die mit Bezug zu der Schaltkreismasse
GNDc arbeitet, gibt ein Kommunikationssignal St in einer digitalen
Form aus, das an die Fahrzeugeinheit 2 über den übertragenden
Anschluss (Tx) davon zu übertragen ist. Die Spannung diese
Kommunikationssignals St wird durch die Widerstände 83 und 84 geteilt,
die den zweiten Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7B bilden, und
das Kommunikationssignal wird dann an die Basis (B) des Transistors 81 eingegeben.
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Wenn
das an die Basis (B) eingegebene Kommunikationssignal St einen hohen
(H) Pegel hat, ist dieser Transistor 81 abgeschaltet, wohingegen, wenn
das Kommunikationssignal St einen niedrigen (L) Pegel hat, der Transistor 81 angeschaltet
ist. Betriebseinstellungen werden für diesen Transistor
mit dem auf der Seite des Emitters (E) angeordneten Widerstand 82 und
den auf der Seite der Basis angeordneten Widerständen 83 und 84 derart
durchgeführt, dass der Transistor in der oben erwähnten
Weise an- oder abgeschaltet wird.
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Wenn
der oben erwähnte Transistor 81 durch den niedrigen
(L) Zustand des Kommunikationssignals St angeschaltet ist, fließt
das Konstantstromsignal Ic2 durch den Kollektor (C). Der zweite
Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7B, der aus diesem
Transistor 81 usw. gebildet ist, arbeitet mit Bezug zu
der Schaltkreismasse GNDc und wird durch die Potentialdifferenz
beeinflusst, die zwischen der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der
Schaltkreismasse GNDc aufgrund der Impedanzkomponente 3 auftritt,
wie der oben erwähnte erste Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7A.
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Wie
bei der Erläuterung des ersten Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreises 7A erwähnt, ändert
sich jedoch eine Beziehung in der Spannung zwischen der Schaltkreismasse
GNDc und der Energieversorgung Vcc2 für Schaltkreise der
Energieversorgungseinheit 87 nicht. Deshalb werden die Potentiale
der Basis (B) und des Emitters (E) des Transistors 81 nicht
durch die oben erwähnte Potentialdifferenz beeinflusst.
Als ein Ergebnis wird die Spannung zwischen den beiden Enden des
Widerstands 82 (R82) ungeachtet der oben erwähnten
Potentialdifferenz fest, und der Konstantstrom Ic2 (die Spannung zwischen
den beiden Enden von R82/R82) fließt durch den Kollektor
(C) des Transistors 81.
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Wie
bei dem Fall des oben erwähnten Transistors 74 hat
die Potentialdifferenz, die zwischen der oben erwähnten
Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der Schaltkreismasse GNDc auftritt,
einen Einfluss auf den zweiten Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis
als eine Spannungsvariation zwischen dem Kollektor (C) und dem Emitter
(E) des Transistors 81, und die Potentialdifferenz wird
durch diese Spannungsvariation absorbiert (aufgehoben).
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Das
oben erwähnte Konstantstromsignal Ic2, das fließt,
wenn das Kommunikationssignal St einen niedrigen (L) Pegel hat,
fließt in die Basis (B) des Transistors 85, der
den Signalausgabe-Schaltkreis bildet. Wegen dieses Zustroms dieses
Konstantstromsignals Ic2 ist der Transistor 85 mit einer
Stabilität angeschaltet, ohne durch die Potentialdifferenz beeinflusst
zu werden, die zwischen der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der
Schaltkreismasse GNDc auftritt, und der Kollektor des Transistors
hat dasselbe Potential wie der Emitter (E), das heißt das Potential
der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb. Das Potential dieser Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb ist ein niedriger (L) Pegel, und das Kommunikationssignal So
mit demselben niedrigen (L) Pegel, der dem Kommunikationssignal
St entspricht, wird von dem Transistor 85 an die Fahrzeugeinheit 2 mittels
der Kommunikationsleitung 8 übertragen.
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Wenn
im Gegensatz dazu das an die Basis (B) des Transistors 81 eingegebene
Kommunikationssignal St einen hohen (H) Pegel hat, wird der Transistor 81 abgeschaltet,
und deshalb wird das Konstantstromsignal Ic2 nicht erzeugt. Weil
der Basis- (B) Strom nicht fließt, ändert sich
als ein Ergebnis der Transistor 85, der den Signalausgabe-Schaltkreis bildet,
zu seinem Aus-Zustand, und der Kollektor des Transistors 85 hat
einen hohen (H) Pegel. Das Kommunikationssignal So mit demselben
hohen (H) Pegel, der dem Kommunikationssignal St entspricht, wird
von dem Transistor 85 an die Fahrzeugeinheit 2 mittels
der Kommunikationsleitung 8 übertragen. Auf diese
Weise wird das Kommunikationssignal So, das dasselbe wie das Kommunikationssignal
Sr ist, das die Steuereinheit 6 ausgibt, an die Fahrzeugeinheit 2 übertragen.
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Wenn
wie zuvor erläutert das Kommunikationssignal St, das die
Steuereinheit 6 ausgibt, einen niedrigen (L) Pegel hat,
wird der Transistor 85, der den Signalausgabe-Schaltkreis
bildet, mit einem Konstantstrom getrieben und wird angeschaltet,
wohingegen, wenn das Kommunikationssignal St einen hohen (H) Pegel
hat, der Transistor 85 abgeschaltet ist, weil kein Strom
in die Basis (B) davon fließt, und der Transistor 85 arbeitet
mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb. Deshalb überträgt
der Signalausgabe-Schaltkreis das stabile Kommunikationssignal So
mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb an die Fahrzeugeinheit 2,
ohne durch die Potentialdifferenz beeinflusst zu werden, die zwischen
der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der Schaltkreismasse GNDc auftritt.
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Wenn
der Emitter (E) des Transistors 85 mit der Schaltkreismasse
GNDc verbunden wäre, gäbe es eine Möglichkeit,
dass der Spannungsabfall Vz, der in der Impedanz 3 auftritt,
auf das Kommunikationssignal So mit einem niedrigen (L) Pegel Huckepack-geladen
würde, das von dem Transistor 85 ausgegeben wird,
und die Fahrzeugeinheit 2, die dieses Kommunikationssignal
So empfängt, würde eine fehlerhafte Bestimmung
ausführen. Weil jedoch der oben erwähnte Emitter
(E) des Transistors 85 tatsächlich mit der Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb verbunden ist, führt die Fahrzeugeinheit nicht eine fehlerhafte
Bestimmung aus.
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Wie
oben erwähnt, ist die Einrichtung für ein Fahrzeug
gemäß dieser Ausführungsform 1 derart ausgebildet,
dass die Steuereinheit 6 auf der Seite des DC-nach-DC-Wandlers 4 platziert
ist, der mit Bezug zu der Schaltkreismasse GNDc arbeitet und der ein
zu steuerndes Objekt ist, sind die Steuereinheit 6 und
der DC-nach-DC-Wandler 4 direkt miteinander verbunden,
und ist der Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis 7 zwischen
der Steuereinheit 6, die mit Bezug zu der Schaltkreismasse
GNDc arbeitet, und der Fahrzeugeinheit 2 platziert, die
mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb arbeitet, und ist
derart ausgebildet, bidirektionale Kommunikationen zwischen der
Fahrzeugeinheit 2 und der Steuereinheit 6 derart
auszuführen, dass die Potentialdifferenz, die zwischen
der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der Schaltkreismasse GNDc aufgrund
der Impedanzkomponente 3 auftritt, aufgehoben wird. In einem
Fall, bei dem die Steuereinheit 6 den DC-nach-DC-Wandler 4,
der ein zu steuerndes Objekt ist, mittels Verwendung einer Vielzahl
von Signalleitungen (beispielsweise Signalleitungen 6a bis 6d) steuert,
kann deshalb die Anzahl in dem Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis 7 enthaltener
Komponenten reduziert werden, und dieses resultiert in einer Verkleinerung
und Kostenreduzierung der Einrichtung für ein Fahrzeug.
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Darüber
hinaus kann der Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis 7 mit
einer kleinen Komponentenanzahl den Einfluss der Potentialdifferenz
absorbieren, die zwischen der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der
Schaltkreismasse GNDc aufgrund der Impedanzkomponente auftritt,
und kann bidirektionale Kommunikationen mittels der einzelnen Kommunikationsleitung 8 ausführen.
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Außerdem
ist der Komparator 71 bei der Eingangskomponente des Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreises 7 angeordnet,
und dieser Komparator 71 ist derart ausgebildet, mit der
Energieversorgung Vcc1 für Schaltkreise zu arbeiten, die
mit Bezug zu der Schaltkreismasse GNDc erzeugt wird, das Kommunikationssignal
Si und das Vergleichsbezugssignal Sf, die mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb erzeugt sind, bei dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss
(+) bzw. dem invertierenden Eingangsanschluss (–) davon
zu empfangen, die Kommunikationssignale Si mit dem Vergleichsbezugssignal
Sf zu vergleichen, um zu bestimmen, ob das Kommunikationssignal
Si einen hohen Pegel oder einen niedrigen Pegel hat, und das Kommunikationssignal
Sr auf Grundlage dieser Bestimmung an die Steuereinheit 6 auszugeben.
Selbst wenn die Spannung der oben erwähnten Energieversorgung Vcc1
für Schaltkreise unter dem Einfluss der Potentialdifferenz
variiert, die zwischen der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der
Schaltkreismasse GNDc auftritt, arbeiten deshalb das Kommunikationssignal Si
und das Bezugsreferenzsignal Sf, die an den Komparator eingegeben
sind, mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb, und deshalb
wird der Vergleich zwischen dem Kommunikationssignal Si und dem
Vergleichsbezugssignal Sf nicht durch die Potentialdifferenz beeinflusst,
die zwischen der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der Schaltkreismasse
GNDc auftritt. Als ein Ergebnis kann das Kommunikationssignal Sr,
das der Komparator 71 ausgibt, dazu gebracht werden, stabil
zu werden, wie das Kommunikationssignal Si auf der Seite der Fahrzeugkarosseriemasse
GNDb.
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Darüber
hinaus enthält der oben erwähnte Komparator 71 den
ersten Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 7A, der
aus dem Transistor 74 usw. gebildet ist, der mit Bezug
zu der Schaltkreismasse GNDc arbeitet, und den Hystereseschaltkreis, der
aus dem Transistor 79 usw. gebildet ist, der, wenn das
Konstantstromsignal Ic1 von dem Transistor 74 dort hinein
fließt, mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb arbeitet
und den Pegel des Vergleichsbezugssignals Sf reduziert, das an den
Komparator 71 eingegeben wird. Deshalb wird der Transistor 79 durch
das Konstantstromsignal Ic1 getrieben, das keinen Bezug zu der Potentialdifferenz
hat, die zwischen der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der Schaltkreismasse
GNDc auftritt, und der Hystereseschaltkreis kann die Hystereseeigenschaft mit
Stabilität aufweisen.
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Außerdem
kann diese Hysteresefunktion vermeiden, dass der Komparator 71 eine
fehlerhafte Bestimmung tätigt, wenn Rauschen auf das Kommunikationssignal
Si von der Fahrzeugeinheit 2 Huckepack-geladen wird, wodurch
das Kommunikationssignal Sr, das der Komparator 71 ausgibt,
dazu gebracht wird, einen hohen Genauigkeitsgrad zu haben.
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Darüber
hinaus enthält die Einrichtung für ein Fahrzeug
den zweiten Konstantstromsignal-Erzeugungsschaltkreis 73,
der aus dem Transistor 81 usw. gebildet ist, der mit Bezug
zu der Schaltkreismasse GNDc arbeitet, und den Signalausgabe-Schaltkreis, der
aus dem Transistor 85 usw. gebildet ist, der, wenn das
Konstantstromsignal Ic2 von dem Transistor 81 dort hinein
fließt, mit Bezug zu der Fahrzeugkarosseriemasse GNDb arbeitet
und dasselbe Kommunikationssignal So, das dem Kommunikationssignal
St entspricht, das durch die Steuereinheit 6 ausgegeben ist,
an die Fahrzeugeinheit 2 überträgt. Deshalb
wird der Transistor 85 durch das Konstantstromsignal Ic2 getrieben,
das keinen Bezug zu der Potentialdifferenz hat, die zwischen der
Fahrzeugkarosseriemasse GNDb und der Schaltkreismasse GNDc auftritt, und
das stabile Kommunikationssignal So kann an die Fahrzeugeinheit 2 übertragen
werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Weil
wie oben erwähnt die Einrichtung für ein Fahrzeug
und der Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis gemäß der
vorliegenden Erfindung derart ausgebildet sind, bidirektionale Kommunikationen
zwischen der Fahrzeugeinheit und der Steuereinheit auszuführen,
wird die Anzahl der in dem Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis
enthaltenen Komponenten reduziert, so dass die Einrichtung für ein
Fahrzeug und der Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis verkleinert
und kostenreduziert werden, wobei die Einrichtung für ein
Fahrzeug und der Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis geeignet sind
für eine Verwendung in einer Einrichtung für ein Fahrzeug
(beispielsweise eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung),
bei der die Anzahl von Leitungen, die mit einem zu steuernden Objekt verbunden
sind, das durch die Steuereinheit zu steuern ist, größer
als die Anzahl von Kommunikationsleitungen (typischerweise nur eine
Kommunikationsleitung) ist, die zwischen der Fahrzeugeinheit und
der Steuereinheit angeschlossen sind.
-
ZUSAMMENFASSUNG:
-
Eine
Einrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält: eine Fahrzeugeinheit, die mit Bezug
zu einer Fahrzeugkarosseriemasse auf einer Seite einer negativen
Elektrode einer Batterieenergiequelle arbeitet, zum Übertragen
und Empfangen eines Kommunikationssignals in einer digitalen Form;
eine Impedanzkomponente mit einem Ende, das mit der oben erwähnten
Fahrzeugkarosseriemasse verbunden ist, und einem anderen Ende, das
mit einer Schaltkreismasse verbunden ist; einen zu steuernden Schaltkreis
der mit Bezug zu der oben erwähnten Schaltkreismasse arbeitet;
eine Steuereinheit, die mit Bezug zu der oben erwähnten
Schaltkreismasse arbeitet, zum Steuern des oben erwähnten
zu steuernden Schaltkreises und zum Ausgeben eines Kommunikationssignals
in einer digitalen Form, das an die oben erwähnte Fahrzeugeinheit
zu übertragen ist; und einen Kommunikationsschnittstellen-Schaltkreis,
der sowohl mit Bezug zu der oben erwähnten Fahrzeugkarosseriemasse
als auch der oben erwähnten Schaltkreismasse arbeitet,
zum Aufheben einer Potentialdifferenz, die zwischen der oben erwähnten
Fahrzeugkarosseriemasse und der oben erwähnten Schaltkreismasse
aufgrund der oben erwähnten Impedanzkomponente auftritt,
und zum Ausführen bidirektionaler Kommunikationen zwischen
der oben erwähnten Fahrzeugeinheit und der oben erwähnten
Steuereinheit.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2003-154903
A [0010]