DE19721366A1 - Elektrische Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zur Überprüfung einer aus einem Schalter und einer Last bestehenden Serienschaltung, mit einer ersten Schaltung, die mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Schalter und der Last verbunden ist, und die zur Erkennung eines ersten Zustands geeignet ist, wobei der erste Zustand einen Kurzschluß des Verbindungspunkts zur Versorgungsspannung darstellt. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überprüfung einer aus einem Schalter und einer Last bestehenden Serienschaltung, bei dem ein erster Zustand von einer ersten Schaltung erkannt werden kann, wobei der erste Zustand einen Kurzschluß des Verbindungspunkts des Schalters und der Last zur Versorgungsspannung darstellt.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist allgemein bekannt und wird häufig beispielsweise in Kraftfahrzeugen dazu verwendet, das Ein- und Ausschalten einer Last, beispielsweise des Bremslichts des Kraftfahrzeugs zu überprüfen. Dabei soll mit Hilfe der Schaltungsanordnung erreicht werden, daß ein Fehler in dem die Last ein- und ausschaltenden Schalter und/oder ein Fehler in der Last selbst automatisch erkannt wird.

Ist beispielsweise die Last an die Versorgungsspannung angeschlossen und der Schalter nach Masse geschaltet, so muß im fehlerfreien Fall bei geschlossenem Schalter an dem Verbindungspunkt ein niederes Potential vorhanden sein. Weist der Verbindungspunkt hingegen bei geschlossenem Schalter ein hohes Potential auf, so bedeutet dies, daß ein Kurzschluß des Verbindungspunkt zur Versorgungsspannung vorliegt, daß also beispielsweise die Last einen Fehler aufweist und einen Kurzschluß bildet. Dieser erste Zustand kann von der ersten Schaltung eindeutig erkannt werden.

Ist der Schalter geöffnet, so muß im fehlerfreien Fall an dem Verbindungspunkt ein hohes Potential anliegen. Ist jedoch beispielsweise der Schalter defekt und bildet einen Kurzschluß nach Masse, oder hat sich beispielsweise das Verbindungskabel der Last zur Versorgungsspannung gelöst und liegt damit eine Unterbrechung vor, so können diese beiden Zustände dadurch erkannt werden, daß bei geöffnetem Schalter an dem Verbindungspunkt ein niederes Potential anliegt. Die beiden Zustände können jedoch von der ersten Schaltung nicht eindeutig unterschieden werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen die genannten fehlerhaften Zustände eindeutig erkannt und unterschieden werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art durch die Erfindung dadurch gelöst, daß der ersten Schaltung eine zweite Schaltung parallelgeschaltet ist, die mit dem Verbindungspunkt verbunden ist, und die zur Erkennung eines zweiten oder eines dritten Zustands geeignet ist, wobei der zweite Zustand einen Kurzschluß des Verbindungspunkts nach Masse und der dritte Zustand eine Unterbrechung des Verbindungspunkts zur Versorgungsspannung darstellt. Des weiteren wird die Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Erfindung dadurch gelöst, daß ein zweiter oder ein dritter Zustand von einer zweiten Schaltung erkannt werden kann, wobei der zweite Zustand einen Kurzschluß des Verbindungspunkts nach Masse und der dritte Zustand eine Unterbrechung des Verbindungspunkts zur angeschlossenen Last bzw. Versorgungsspannung darstellt.

Erfindungsgemäß wird also eine zweite Schaltung vorgesehen, die zur Unterscheidung der beiden von der ersten Schaltung nicht eindeutig unterscheidbaren Zustände vorgesehen ist. Es können damit die genannten fehlerhaften Zustände eindeutig erkannt werden. Die zweite Schaltung wird dabei der ersten Schaltung parallelgeschaltet. Dadurch wird erreicht, daß die Erkennung der Zustände von der ersten und der zweiten Schaltung gleichzeitig ausgeführt werden kann. Die Fehlererkennung wird auf diese Weise wesentlich beschleunigt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zuerst geprüft, ob der zweite oder der dritte Zustand überhaupt vorliegen kann, und es wird der Erkennungsschritt hinsichtlich des zweiten oder des dritten Zustands nur dann durchgeführt, wenn dies der Fall ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß der von der zweiten Schaltung durchgeführte Erkennungsschritt nur dann verwertet wird, wenn die vorhergehende Prüfung ergeben hat, daß der zweite oder der dritte Zustand überhaupt vorliegen kann. Ist der von der zweiten Schaltung durchgeführte Erkennungsschritt hinsichtlich des zweiten oder des dritten Zustands beispielsweise sehr zeitintensiv, so kann durch eine schnelle vorhergehende Prüfung die gesamte Fehlererkennung weiter beschleunigt werden. Nur wenn der zweite oder der dritte Zustand überhaupt vorliegen kann, muß der diesbezügliche zeitintensive Erkennungsschritt abgewartet werden, ansonsten kann die Fehlererkennung jedoch schon vorher abgeschlossen werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Prüfung von der ersten Schaltung durchgeführt wird. Dies hat den Vorteil, daß für die Prüfung keine zusätzlichen Bauteile oder dergleichen erforderlich sind. Des weiteren wird bei einer entsprechend schnell arbeitenden ersten Schaltung die gesamte Fehlererkennung weiter beschleunigt.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die erste Schaltung eine digitale Schaltung auf, die dazu geeignet ist, ein hohes Potential und ein niederes Potential an dem Verbindungspunkt voneinander zu unterscheiden. Wird von der ersten Schaltung ein hohes Potential erkannt, so liegt bei geschlossenem Schalter, wie bereits erläutert wurde, der erste Zustand vor, also beispielsweise ein Kurzschluß über die Last zur Versorgungsspannung. Wird von der ersten Schaltung hingegen ein niederes Potential erkannt, so liegt bei geöffnetem Schalter, wie ebenfalls bereits erläutert wurde, entweder ein Kurzschluß nach Masse oder eine Unterbrechung zur Last bzw. Versorgungsspannung vor. Dieses letzte Ergebnis stellt entweder den zweiten oder den dritten Zustand dar, zwischen denen die erste Schaltung jedoch nicht eindeutig unterscheiden kann. Dieses Ergebnis kann aber als Prüfung verwendet werden, ob der zweite oder der dritte Zustand überhaupt vorliegen kann. Insgesamt kann somit mit Hilfe der erfindungsgemäßen digitalen Schaltung einerseits der erste Zustand eindeutig erkannt werden, sowie andererseits entschieden werden, ob der zweite oder der dritte Zustand überhaupt vorliegen kann, und ob daher das Ergebnis der zweiten Schaltung überhaupt verwertet werden muß.

Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die zweite Schaltung eine analoge Schaltung auf, die dazu geeignet ist, ein mittleres Potential und ein niederes Potential an dem Verbindungspunkt voneinander zu unterscheiden. Wie bereits erläutert wurde, muß bei geöffnetem Schalter im fehlerfreien Fall am Verbindungspunkt ein hohes Potential vorhanden sein. Wird von der zweiten Schaltung bei geöffnetem Schalter ein niederes Potential erkannt, so liegt ein Kurzschluß des Verbindungspunkts nach Masse vor, beispielsweise aufgrund eines Defekts des Schalters. Dies ist der zweite Zustand. Wird von der zweiten Schaltung bei geöffnetem Schalter aber ein mittleres Potential erkannt, so liegt eine Unterbrechung des Verbindungspunkts zur Versorgungsspannung vor, beispielsweise durch eine Unterbrechung der Kabelverbindung von der Last zur Versorgungsspannung. Dies ist der dritte Zustand. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen analogen Schaltung können somit der zweite und der dritte Zustand eindeutig erkannt werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die erste Schaltung und die zweite Schaltung ausgangsseitig mit einem Mikroprozessor verbunden sind, und wenn der Schalter von dem Mikroprozessor ein- und ausschaltbar ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß in dem Mikroprozessor alle erforderlichen Informationen zur Erkennung des ersten oder des zweiten oder des dritten Zustands vorliegen. Ebenfalls liegt das Ergebnis der von dem Mikroprozessor durchgeführten Fehlererkennung in digitaler Form vor und kann dadurch ohne weiteren Aufwand in anderen digitalen Steuerungen oder Regelungen weiterverwendet werden. Des weiteren wird durch die Verwendung des Mikroprozessors die gesamte Fehlererkennung weiter beschleunigt.

Bei der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung schaltet der Schalter nach Masse. Es ist jedoch ebenfalls möglich, daß der Schalter zur Versorgungsspannung schaltet. Im letztgenannten Fall müssen die beschriebenen Zustände entsprechend vertauscht werden.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer elektrischen Schaltungsanordnung 1 zur Überprüfung einer aus einem Schalter 2 und einer Last 3 bestehenden Serienschaltung.

In der gezeigten Schaltungsanordnung 1 liegt der Schalter 2 auf Masse 4 und die Last 3 ist an die Versorgungsspannung 5 angeschlossen. Bei dem Schalter 2 kann es sich beispielsweise um ein elektronisches Bauteil, insbesondere einen Transistor handeln. Bei der Last 3 kann es sich um irgendeinen Verbraucher insbesondere eines Kraftfahrzeugs handeln. Der Verbindungspunkt zwischen dem Schalter 2 und der Last 3 ist mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnet.

Der Verbindungspunkt 6 ist über einen Widerstand 7 mit der Masse 4 und über einen Widerstand 8 mit der Versogungsspannung 5 verbunden. Die Widerstände 7 und 8 bilden einen Spannungsteiler. Des weiteren ist der Verbindungspunkt 6 über einen Widerstand 9 mit einem Eingang einer Multiplexschaltung 10 verbunden.

Die Multiplexschaltung 10 weist weitere Eingänge auf, an die weitere aus einem Schalter und einer Last bestehende Serienschaltungen mit den entsprechenden Widerständen angeschlossen sein können. In der Figur sind zwei derartige weitere Serienschaltungen beispielhaft vorgesehen. Aufgrund der Übereinstimmung dieser weiteren Serienschaltungen mit der bereits beschriebenen Serienschaltung wird insoweit auf eine detailliertere Beschreibung verzichtet.

Ein Ausgang der Multiplexschaltung 10 ist mit einer ersten digitalen Schaltung 11 und einer zweiten analogen Schaltung 12 verbunden. Die erste und die zweite Schaltung 11, 12 sind zueinander parallel geschaltet. Die erste Schaltung 11 ist dazu geeignet, ein hohes Potential und ein niederes Potential an dem Verbindungspunkt 6 voneinander zu unterscheiden. Die zweite Schaltung 12 ist dazu geeignet, ein hohes Potential, ein mittleres Potential und ein niederes Potential an dem Verbindungspunkt 6 voneinander zu unterscheiden.

Die erste digitale Schaltung 11 ist über eine 1 Bit breite Leitung 13 mit einem Mikroprozessor 14 verbunden. Die zweite analoge Schaltung 12 ist über eine Leitung 15 ebenfalls an den Mikroprozessor 14 angeschlossen. Von dem Mikroprozessor 14 führen Steuerleitungen 16, 17 zu dem bzw. den Schaltern 2 und zu der Multiplexschaltung 10.

Wird im fehlerfreien Zustand der Schalter 2 von dem Mikroprozessor 14 geschlossen, wird also beispielsweise der Transistor in seinen leitenden Zustand geschaltet, so liegt an dem Verbindungspunkt 6 ein niederes Potential an. Dieses niedere Potential wird von der ersten digitalen Schaltung 11 erkannt und beispielsweise durch eine digitale "0" an den Mikroprozessor 14 weitergegeben. Dieser erkennt aufgrund des Schaltzustands des Schalters 2 und der empfangenen Information bezüglich des niederen Potentials, daß kein Fehler vorliegt.

Ist jedoch beispielsweise bei geschlossenem Schalter 2 die Last 3 defekt und bildet einen Kurzschluß zur Versorgungsspannung 5, so erkennt die erste digitale Schaltung 11 ein hohes Potential am Verbindungspunkt 6. Dies wird beispielsweise mittels einer digitalen "1" an den Mikroprozessor 14 weitergegeben, der dann aufgrund des Schaltzustands des Schalters 2 und der empfangenen Information bezüglich des hohen Potentials auf einen Fehler schließt. Der Fehler stellt einen ersten Zustand der Schaltungsanordnung 1 dar, bei dem ein Kurzschluß des Verbindungspunkts 6 zur Versorgungsspannung 5 vorliegt.

Bei der Erkennung des genannten ersten Zustands ist die zweite Schaltung 12 nicht beteiligt.

Wird im fehlerfreien Zustand der Schalter 2 von dem Mikroprozessor 14 geöffnet, wird also beispielsweise der Transistor in seinen sperrenden Zustand geschaltet, so liegt an dem Verbindungspunkt 6 ein hohes Potential an. Dieses hohe Potential wird von der ersten digitalen Schaltung 11 erkannt und beispielsweise durch eine digitale "1" an den Mikroprozessor 14 weitergegeben. Dieser erkennt aufgrund des Schaltzustands des Schalters 2 und der empfangenen Information bezüglich des hohen Potentials, daß kein Fehler vorliegt.

Im Fehlerfall erkennt die erste digitale Schaltung 11 bei geöffnetem Schalter 2 ein niederes Potential am Verbindungspunkt 6. Dies wird beispielsweise mittels einer digitalen "0" an den Mikroprozessor 14 weitergegeben, der aufgrund des Schaltzustands des Schalters 2 und der empfangenen Information bezüglich des niederen Potentials auf einen Fehler schließt. Der Fehler kann nun auf einen zweiten oder auf einen dritten Zustand der Schaltungsanordnung 1 zurückzuführen sein, nämlich bei dem zweiten Zustand auf einen Kurzschluß des Verbindungspunkts 6 zur Masse 4 oder bei dem dritten Zustand auf eine Unterbrechung des Verbindungspunkts 6 zur Versorgungsspannung 5.

Der Mikroprozessor 14 ist auf der Grundlage der von der ersten digitalen Schaltung 11 empfangenen Information nicht in der Lage zu entscheiden, welcher der beiden Zustände tatsächlich vorliegt. Aus der empfangenen Information kann der Mikroprozessor 14 jedoch folgern, daß ein Fehler in der Form von zumindest einem der beiden Zustände vorliegen muß. Insoweit kann die von der ersten digitalen Schaltung 11 empfangene Information von dem Mikroprozessor 14 zumindest als Prüfung angesehen werden, ob der zweite oder der dritte Zustand überhaupt vorliegen kann.

Ist dies der Fall, liegt also aufgrund der Information der ersten digitalen Schaltung 11 ein Fehler in Form von entweder dem zweiten Zustand oder dem dritten Zustand vor, so verwendet der Mikroprozessor 14 nunmehr die von der zweiten analogen Schaltung 12 empfangene Information zur weiteren Fehlererkennung.

Wird von der zweiten analogen Schaltung 12 bei geöffnetem Schalter 2 ein niederes Potential erkannt, so liegt ein Kurzschluß des Verbindungspunkts 6 nach Masse 4 vor, beispielsweise aufgrund eines Defekts des Schalters 2. In diesem Fall befindet sich die Schaltungsanordnung 1 also in dem zweiten Zustand.

Wird jedoch von der zweiten analogen Schaltung 12 ein mittleres Potential erkannt, so liegt eine Unterbrechung des Verbindungspunkts 6 zur Versorgungsspannung 5 vor, beispielsweise durch ein Lösen des Verbindungskabels von der Last 3 zur Versorgungsspannung 5. In diesem Fall befindet sich die Schaltungsanordnung 1 also in dem dritten Zustand.

Die erste digitale Schaltung 11 arbeitet üblicherweise schneller als die zweite analoge Schaltung 12. Auf die später zur Verfügung stehende Information der zweiten analogen Schaltung 12 muß der Mikroprozessor 14 also nur dann warten, wenn aufgrund der Information der ersten digitalen Schaltung 11 der tatsächliche Zustand der Schaltungsanordnung 1 nicht eindeutig erkannt werden kann. In vielen Fällen kann der Zustand der Schaltungsanordnung 1 allein mit Hilfe der ersten digitalen Schaltung 11 und damit sehr schnell erkannt werden. Nur in den wenigen verbleibenden Fällen muß der Mikroprozessor 14 auf die Information der zweiten analogen Schaltung 12 warten, um zu einer endgültigen und eindeutigen Erkennung des Zustands der Schaltungsanordnung 1 zu gelangen.

Mit Hilfe der Multiplexschaltung 10 kann der Mikroprozessor 14 bei den weiteren in der Figur dargestellten Serienschaltungen nacheinander in entsprechender Weise eine Fehlererkennung durchführen und jeweils deren Zustand erkennen.

Claims (13)

1. Elektrische Schaltungsanordnung (1) zur Überprüfung einer aus einem Schalter (2) und einer Last (3) bestehenden Serienschaltung, mit einer ersten Schaltung (11) , die mit dem Verbindungspunkt (6) zwischen dem Schalter (2) und der Last (3) verbunden ist, und die zur Erkennung eines ersten Zustands geeignet ist, wobei der erste Zustand einen Kurzschluß des Verbindungspunkts (6) zur Versorgungsspannung (5) darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Schaltung (11) eine zweite Schaltung (12) parallelgeschaltet ist, die mit dem Verbindungspunkt (6) verbunden ist, und die zur Erkennung eines zweiten oder eines dritten Zustands geeignet ist, wobei der zweite Zustand einen Kurzschluß des Verbindungspunkts (6) nach Masse (4) und der dritte Zustand eine Unterbrechung des Verbindungspunkts (6) zur Versorgungsspannung (5) darstellt.

2. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (11) eine digitale Schaltung aufweist, die dazu geeignet ist, ein hohes Potential und ein niederes potential an dem Verbindungspunkt (6) voneinander zu unterscheiden.

3. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Schaltung einen 1 Bit breiten Ausgang aufweist.

4. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung (12) eine analoge Schaltung aufweist, die dazu geeignet ist, ein mittleres Potential und ein niederes Potential an dem Verbindungspunkt (6) voneinander zu unterscheiden.

5. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die analoge Schaltung einen Spannungsteiler aufweist.

6. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (11) und die zweite Schaltung (12) ausgangsseitig mit einem Mikroprozessor (14) verbunden sind.

7. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (2) von einem Mikroprozessor (14) ein- und ausschaltbar ist.

8. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aus einem Schalter (2) und einer Last (3) bestehende Serienschaltungen vorgesehen sind, die über eine Multiplexschaltung (10) mit der ersten und der zweiten Schaltung (11, 12) verbunden sind.

9. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplexschaltung (10) eingangsseitig mit einem Mikroprozessor (14) verbunden ist.

10. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (2) nach Masse (4) oder zur Versorgungsspannung (5) schaltet.

11. Verfahren zur Überprüfung einer aus einem Schalter (2) und einer Last (3) bestehenden Serienschaltung, bei dem ein erster Zustand von einer ersten Schaltung (11) erkannt werden kann, wobei der erste Zustand einen Kurzschluß des Verbindungspunkts (6) des Schalters (2) und der Last (3) zur Versorgungsspannung (5) darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter oder ein dritter Zustand von einer zweiten Schaltung (12) erkannt werden kann, wobei der zweite Zustand einen Kurzschluß des Verbindungspunkts (6) nach Masse (4) und der dritte Zustand eine Unterbrechung des Verbindungspunkts (6) zur Versorgungsspannung (5) darstellt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst geprüft wird, ob der zweite oder der dritte Zustand überhaupt vorliegen kann, und daß der Erkennungsschritt hinsichtlich des zweiten oder des dritten Zustands nur dann durchgeführt wird, wenn dies der Fall ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung von der ersten Schaltung (11) durchgeführt wird.