DE19540858C2 - Analoge Sensoreinrichtung für Kraftfahrzeugbremsen - Google Patents

Analoge Sensoreinrichtung für Kraftfahrzeugbremsen

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DE19540858C2
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Klaus Braehler
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D66/02—Apparatus for indicating wear
    • F16D66/021—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means
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Description

Die Erfindung betrifft eine analoge Sensoreinrichtung, für Kraft­ fahrzeugbremsen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Analoge Sensoreinrichtungen werden im Kraft- und Nutzfahrzeugbereich bei­ spielsweise zur Messung von Drücken oder - bei Kraftfahrzeugbremsen - zur Er­ fassung des Belagverschleisses eingesetzt (üblicherweise finden Sensoren mit drei Anschlüssen Verwendung: Signalausgang, Versorgungsspannung und Masse). Um die Sensoren gegen Beschädigungen zu schützen, die z. B. durch Fehlschal­ tungen hervorgerufen werden können, ist eine Schutzschaltung notwendig. Bis­ her werden dazu - allein oder in Verbindung mit Überspannungsschutzdioden - Längswiderstände (fest oder PTC) verwendet. Diese Bauteile müssen jedoch im Kurzschlußfall so viel Verlustleistung abführen, daß die Bauform des Sensors unnötig vergrößert werden muß. Zudem verfälschen Längswiderstände in Nor­ malbetrieb, d. h. wenn kein Fehler auftritt, den Meßwert. Eine Überspannungs­ schutzdiode ist beispielsweise aus der Zeitschrift "Elektronik", 4/1991, S 86 und 95-96 bekannt.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine analoge Sensoreinrichtung zu schaffen, wel­ che die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet und dennoch einen siche­ ren Schutz gegen Kurzschlüsse - insbesondere des Ausgangs gegen die Batterie­ spannung - bietet.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1. Mit Hilfe der Erfindung wird die Sensoreinrichtung mit einer Schutzschaltung ver­ sehen, die einen sicheren Schutz gegen Kurzschlüsse- z. B. infolge von Verkabe­ lungsfehlern - bietet, ohne daß durch die Schutzschaltung im Meßbetrieb spürbare Verfälschungen des Meßergebnisses hervorgerufen werden. Durch die Schalter der Schutzschaltung wird insbesondere bewirkt, daß der Sensor bei einem Kurzschluß des Ausganges gegen die Batteriespannung (Versorgungsspannung auf der Sensorversorgung oder auf Masse) vor Zerstörung sicher geschützt ist.
Vorteilhafte Varianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Dabei werden auch weitere Vorteile der Erfindung deutlich. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 Ausführungsbeispiele der Erfindung;
Fig. 3 einen Sensor nach dem Stand der Technik.
Zunächst sei der Stand der Technik nach Fig. 3 beschrieben. Bei dem in Fig. 3 abgebildeten Stand der Technik wird das Ausgangssignal a eines Sensorelementes 1 (z. B. ein Potentiometer) dem nichtinvertierenden Eingang eines als Spannungsfolger (Widerstand R1 zwischen Ausgang A und invertierendem Eingang) geschalteten Operationsverstärkers 2 zugeführt, von diesem verstärkt und über den Ausgang A abgegeben. Wird der Ausgang A infolge eines Kurzschlusses auf das Niveau einer höheren Spannung (z. B. die Batteriespannung 12 oder 24 V) gezogen, während der Punkt B an der Versorgungsspannung von z. B. 5 V und der Punkt C an Masse liegt, so kann der Operationsverstärker 2 zerstört werden, da er versucht, den Kurzschluß auszuregeln.
Dieses Problem löst die Erfindung dadurch, daß wenigstens ein, bevorzugt aber nach Art der Fig. 1 zwei ansteuerbare Schalter 3, 4 vorgesehen sind, wobei der Schalter 3 zwischen den invertierenden Eingang des Verstärkers 2 und Masse und der Schalter 3 zwischen den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 2 und die Versorgungsspannung (hier: 5 V) geschaltet ist. Als Steuerspannung wird den Schaltern 3, 4 die Ausgangsspannung A zugeführt. Erfindungsgemäß wird damit bei einem Kurzschluß zwischen Ausgang A und Batteriespannung der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 2 auf Masse gezogen, was den Operationsverstärker 2 dazu veranlaßt, die Ausgangsspannung A auf den maximalen Wert auszuregeln. Der Operationsverstärker 2 regelt also nicht mehr gegen den Kurzschluß und ist so wirksam gegen Schäden geschützt. Zur Unterstützung dieses Effektes ist der zweite Schalter 4 von Vorteil, der bei dem beschriebenen Kurzschluß den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers auf den Wert der Versorgungsspannung (oder die Ausgangsspannung) bringt.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Schaltkreis wird der masseseitige Schalter 3 durch einen Transistor T1 realisiert, dessen Basis über eine Zenerdiode Z1 und einen Widerstand R2 mit dem Ausgang A des Verstärkers 2 verbunden ist. Die Funktion des versorgungsseitigen Schalters 4 übernimmt ein zwischen den Ausgang und den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 2 geschalteter Widerstand R3. Einen zusätzlichen Schutz des Operationsverstärkers bildet die zwischen den Ausgang A und die Versorgungsspannung 5 V geschaltete Diode D1, die in dem Fall, daß der Ausgang gegen die Batteriespannung kurzgeschlossen wird, auch die Versorgungsspannung (5 V) auf die Batteriespannung (12 oder 24 V) anhebt. Eine Diode D2 sperrt in diesem Fall die Batteriespannung gegen die (nicht abgebildete) Versorgungspannungseinrichtung.

Claims (4)

1. Analoge Sensoreinrichtung für Kraftfahrzeugbremsen, mit einem Ausgangsverstärker (2) und einem Sensorelement (1), das wenigstens drei Anschlüsse (Ausgangssignal A, Versorgung B, Masse M) aufweist, gekennzeichnet durch eine Schutzschaltung, die wenigstens einen steuerbaren Schalter (3) aufweist, der mit dem invertierenden Eingang des Ausgangsverstärkers (2) und mit dem Masseanschluß (M) sowie - an seinem Steuereingang - mit dem Ausgang A des Ausgangsverstärkers (2) verbunden ist, wobei der Schalter (3) der Schutzschaltung derart ausgelegt ist, daß er bei einem Kurzschluß gegen die am Ausgang (A) liegende (Batterie-)Spannung durchschaltet.
2. Analoge Sensoreinrichtung für Kraftfahrzeugbremsen, mit einem Ausgangsverstärker (2) und einem Sensorelement (1), das wenigstens drei Anschlüsse (Ausgangssignal A, Versorgung B, Masse M) aufweist, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen steuerbaren Schalter (4), der zwischen den nichtinvertierenden Eingang des Ausgangsverstärkers (2) und die Versorgungsspannung (B) geschaltet ist und der an seinem Steuereingang mit dem Ausgangssignal A des Ausgangsverstärkers (2) verbunden ist, wobei der Schalter (4) derart ausgelegt ist, daß er bei einem Kurzschluß gegen die am Ausgang (A) liegende (Batterie-)Spannung durchschaltet.
3. Analoge Sensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang (A) und die Versorgungsspannung (V) des Ausgangsverstärkers (2) eine Diode (D1) geschaltet ist, die derart ausgelegt ist, daß sie bei einem Kurzschluß gegen die Batteriespannung am Ausgang (A) auch die Versorgungsspannung des Verstärkers (2) auf das Niveau der Batteriespannung anhebt.
4. Analoge Sensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der masseseitige steuerbare Schalter (3) ein Transistor (T1) ist, wobei die Funktion des versorgungsseitigen Schalters (4) ein zwischen den Ausgang (A) und den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers (2) geschalteter Widerstand (R3) übernimmt.
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