DE19803187A1 - Vorrichtung zum Erkennen der Position eines zwischen zwei Endstellungen bewegbaren Elements, insbesondere eines Schloßbolzens eines Kraftfahrzeug-Schlosses und Verfahren zum Ansteuern einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen der Po­ sition eines zwischen zwei Endstellungen bewegbaren Elements, insbesondere eines Schloßbolzens eines Kraftfahrzeug- Schlosses, z. B. eines Türschlosses, Lenkradschlosses oder Tankdeckelschlosses. Weiterhin ist die Erfindung auf ein Ver­ fahren zum Ansteuern einer solchen Vorrichtung gerichtet.

Auf dem Kraftfahrzeugsektor besteht oft der Wunsch, den tat­ sächlichen Verriegelungszustand/Entriegelungszustand eines Kraftfahrzeugschlosses erfassen zu können, um beispielsweise Wegfahrsperren zu aktivieren oder zu deaktivieren. Die Schloßstellung läßt sich durch Überprüfung der Position des Schloßbolzens erreichen, der sich entsprechend dem jeweiligen Schloßzustand (offen/verriegelt) in einer seiner beiden End­ stellungen befindet.

Es besteht aber auch in einer Vielzahl anderer Fälle das Be­ dürfnis, die jeweilige Stellung eines selektiv zwischen zwei Stellungen umschaltbaren Elements erfassen zu können, damit entsprechende Steuerungsmaßnahmen ergriffen werden können.

Aus der EP 0 170 723 B1 ist eine Positionserkennungsvorrich­ tung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei der ein zwischen zwei oder mehreren Stellungen bewegbares Element entlang mindestens einer Spule geführt wird und ab­ wechselnde Zonen aus ferromagnetischen und elektrisch gut leitenden Zonen enthält. Die Spule oder Spulen werden mit Wechselstrom gespeist und sind mit einer Auswerteschaltung zur Erfassung der an der oder den Spulen jeweils abfallenden Spannung verbunden. Allerdings ist die jeweils resultierende Spannung von äußeren Einflußfaktoren, Alterungserscheinungen, Führungsungenauigkeiten usw. abhängig, was sich auf die Er­ fassungspräzision bzw. auf den zur Erzielung ausreichender Meßgenauigkeit erforderlichen Schaltungsaufwand auswirkt.

In etlichen Fällen, beispielsweise bei Kraftfahrzeug- Schlössern, ist es ausreichend, "digital" zwischen zwei Zu­ ständen, das heißt zwischen zwei Stellungen des beweglichen Elements, unterscheiden zu können. Zwischenstellungen werden nur während der Umstellung durchlaufen und müssen nicht de­ tektiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erkennen der Position eines zwischen zwei Endstellungen bewegbaren Elements zu schaffen, die eine zuverlässige Posi­ tionserkennung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Weiterhin wird mit der Erfindung gemäß Patentanspruch 13 ein Verfahren zum Ansteuern einer solchen Vorrichtung geschaffen, das eine selbsttätige, zuverlässige Einjustierung ermöglicht und daher selbst bei durch Alterung, Lagerungsprobleme, Umge­ bungseinflüsse oder sonstige Größen beeinflußten Ände­ rungstendenzen eine automatische Nachjustierung erlaubt.

Bei der Erfindung wird ein Schwingkreis (Oszillatorschaltung) eingesetzt, dessen Schwingungsverhalten durch die jeweilige Stellung des bewegbaren Elements beeinflußt wird. Das beweg­ bare Element kann den aktuellen Induktivitätswert der Spule, die Verluste des Schwingkreises und/oder - bei einer induktiv mitgekoppelten Schaltung (zum Beispiel einer Meißner- Schaltung) - das Übersetzungsverhältnis (Koppelfaktor) stel­ lungsabhängig verändern und folglich eine stellungsabhängige Bedämpfung der Spule, und damit des Schwingkreises, ausüben. Die in den beiden Endstellungen des bewegbaren Elements stark unterschiedliche Bedämpfung kann von der Auswerteschaltung erfaßt werden, indem diese einen Schwingungsparameter über­ wacht. Der Schwingungsparameter kann die Schwingungsamplitu­ de, die Schwingungsfrequenz oder auch das Vorhanden­ sein/Fehlen der Schwingungen sein. Wenn sich das bewegliche Element in der einen Endstellung zum Beispiel entfernt von der Spule befindet, kann der Schwingkreis im wesentlichen ungedämpft schwingen. Wenn nun aber die Stellung des bewegba­ ren Elements umgeschaltet und das Element in die Nähe der Spule gebracht wird, ist die Dämpfung deutlich stärker, so daß die Schwingungsamplitude kleiner wird oder die Schwingung des Schwingkreises gar vollständig aufhört, oder sich eine deutlich detektierbare Schwingfrequenzverschiebung einstellt.

Die Überprüfung des Schwingungsparameters erlaubt somit eine zuverlässige Positionserkennung des bewegbaren Elements, zum Beispiel des Schloßbolzens, bei einfachem, robusten Aufbau.

Der Einsatz eines Schaltelements, vorzugsweise in Form eines Transistors, erlaubt die Ausschaltung des Schwingkreises und gegebenenfalls der gesamten Auswerteschaltung, so daß der Stromverbrauch in Ruhephasen minimiert ist. Die Verwendung eines Transistors erlaubt zugleich auch eine Steuerung der Schwingkreiserregung über die Arbeitspunkteinstellung des Transistors. Der Transistor kann somit Doppelfunktion aus­ üben.

Die Funktionszuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung wird durch das Vorsehen einer Hysterese noch weiter er­ höht. Die Hysterese stellt sicher, daß im Bereich der Schalt­ grenze, das heißt der Umschaltung zwischen Schwingungen vor­ handen/nicht vorhanden bzw. Schloß entriegelt/verriegelt, keine Oszillation zwischen dem Ein- und Aus-Zustand des den Schloßöffnungszustand signalisierenden Ausgangssignals auf­ tritt. Diese Hysterese läßt sich in einfacher Weise durch entsprechende Arbeitspunktverschiebung des Transistors errei­ chen.

Vorzugsweise ist vor den Schwingungsdetektoranschluß des Mi­ kroprozessors eine Koppelkapazität geschaltet, die Gleich­ spannungen abblockt und lediglich das das Vorhandensein von Schwingungen anzeigende Wechselstromsignal zum Mikroprozessor durchläßt.

Die Störsicherheit läßt sich auch dadurch verbessern, daß an den die Hysterese steuernden Ausgangsanschluß des Mikropro­ zessors eine Kapazität angeschlossen wird, die Störungen aus­ siebt.

In vorteilhafter Ausgestaltung kann der Mikroprozessor so ausgestaltet sein, daß er an einem Ausgang ein Impulssignal mit einstellbaren Tastverhältnis, das heißt ein pulsweitenmo­ duliertes Signal, erzeugt, das über ein Tiefpaßfilter in eine Spannung mit modulationsgradabhängiger Amplitude umgesetzt wird. Diese Spannung kann als Treiberschaltung für den Tran­ sistor dienen, so daß dessen Arbeitspunkt modulationsgradab­ hängig verschiebbar ist. Dies erlaubt eine Nachjustierung der Transistoransteuerung derart, daß den beiden Endstellungen des bewegbaren Elements die beiden Schwingungszustände "Schwingung vorhanden"/"Schwingung beendet" klar zugeordnet werden können. Hierdurch können Einflüsse aufgrund von Alte­ rungsprozessen, Temperaturschwankungen, mechanischen Verfor­ mungen wie etwa Verbiegungen einer an dem bewegbaren Element angeordneten und sich entlang der Schwingkreis-Spule bewegen­ den Geberfahne selbsttätig ausgeglichen werden.

Da der Schwingkreis justiert werden kann, können auch Ferti­ gungstoleranzen ausgeglichen werden, indem zum Beispiel der Transistor-Arbeitspunkt entsprechend verschoben wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Positionserkennungsvorrichtung,

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem in Kollektor-Grundschaltung geschalteten Transistor, und

Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel mit in Basis- Grundschaltung geschaltetem Transistor.

Die in Fig. 1 als Prinzipbild dargestellte, erfindungsgemäße Positionserkennungsvorrichtung weist einen Schwingkreis 1 und eine mit diesem verbundene Treiber- und Auswerteschaltung 4 auf. Der Schwingkreis 1 ist als Parallelschwingkreis mit Kondensator 2 und Spule 3 aufgebaut. Ein zwischen zwei End­ stellungen bewegbares Element 6, insbesondere ein Schloßbol­ zen eines Kraftfahrzeugschlosses, ist in Fig. 1 in seiner unteren, beispielsweise verriegelten Endstellung dargestellt. Das Element 6 kann direkt durch den beispielsweise aus ferro­ magnetischem Material bestehenden Schloßbolzen oder durch ein an dem Schloßbolzen angebrachtes, magnetisch wirksames Teil, zum Beispiel einen Ferrit, einen Dauermagnet usw., gebildet sein. In der in Fig. 1 dargestellten, unteren Endstellung wird der Schwingkreis 1 durch ein Blech 5, das zum Beispiel durch ein Kraftfahrzeug-Türblech oder Stabilisierungsblech gebildet sein kann, gegenüber dem Element 6 abgeschirmt. Das. Element 6 übt daher keine Auswirkungen auf das Schwingverhal­ ten des Schwingkreises 1 aus. Wenn der Schloßbolzen jedoch durch Entriegelung oder Verriegelung des Schlosses in seine obere Endstellung in Pfeilrichtung verlagert wird, liegt er der Spule 3 gegenüber und beeinflußt daher das Schwingverhal­ ten des Schwingkreises 1 deutlich. Hierdurch, wird die Dämp­ fung des Schwingkreises stark erhöht, so daß die Schwingungen vollständig aufhören oder sich zumindest eine starke Amplitu­ denabschwächung und/oder Schwingungsfrequenzverschiebung ein­ stellt.

Die Treiber- und Auswerteschaltung 4 überwacht den entspre­ chenden Schwingungsparameter und kann dessen Änderung zuver­ lässig detektieren. Die Schaltung 4 kann der Bordelektronik, beispielsweise einem Wegfahrsperren-Steuergerät, somit ein Signal "Schloß verriegelt/entriegelt" zuführen. Da keine Zwi­ schenstellungen des beweglichen Elements dauerhaft eingenom­ men werden, ist die Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals "verriegelt/entriegelt" ausreichend.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Schwingkreis, dessen Spule, oder die Mitkopplung im Schwingkreis, durch die mechanische Stellung des bewegbaren Elements 6 und dessen gegenüber der Umgebung unterschiedliche magnetische Eigen­ schaften klar detektierbar beeinflußt. Allgemein gilt für den Parallelschwingkreis 1, daß je nach Stärke der Dämpfung (schwach, kritisch, stark gedämpft) entweder eine ansteigen­ de, gleichbleibende oder sogar eine stark abfallende Schwin­ gung erzeugt wird. Damit der Schwingkreis (Oszillator) an­ schwingen kann, muß während der Anschwingphase die Dämpfung kleiner als Null sein, was durch einen negativen Widerstand erreicht wird. Der negative Widerstand läßt sich mit Hilfe eines aktiven Bauteils, zum Beispiel eines Transistors, auf­ bauen. Hierfür bekannte und verwendbare Schaltungen sind zum Beispiel eine Meißner-Schaltung, eine Colpitts-Schaltung, usw.

In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Positionserkennungsvorrichtung in größeren Einzelhei­ ten dargestellt. Ein Mikroprozessor 7 bildet die Treiber- und Auswerteschaltung der Positionserkennungseinrichtung und weist einen ersten Ausgangsanschluß 8, an dem das Einschalt- und Ausschaltsignal zum Aktivieren und Außer-Betrieb-Setzen der Positionserkennungsvorrichtung abgegeben wird, einen Aus­ gangsanschluß 9, an dem ein zur Hystereseerzeugung dienendes Ausgangssignal abgegeben wird, und einen Eingangsanschluß 10 auf, an dem das die Elementstellung widerspiegelnde Signal, zum Beispiel das Bolzenstellungssignal, aufgenommen wird. Der Mikroprozessor 7 ist in üblicher Weise an eine Spannungsver­ sorgung von z. B. +5 V und Masse angeschlossen. Ein Schalter in Form eines Transistors Q₁ ist in Kollektor-Grundschaltung verschaltet und mit seiner Basis einerseits über einen Wider­ stand R₂ mit dem Ausgangsanschluß 8 und andererseits über einen Widerstand R₄ mit dem Ausgangsanschluß 9 verbunden. Der Emitter des Transistors Q₁ ist über einen zur Arbeitspunk­ teinstellung dienenden, veränderbaren Widerstand R₁ an einen Schwingkreis 11 angeschlossen, der als Parallelschwingkreis ausgebildet ist und zwei in Reihe geschaltete, magnetisch gekoppelte Spulen L₁, L₂ und einen parallel hierzu geschalte­ ten Kondensator C₁ enthält. Die Spulen L₁, L₂ bilden einen Spartransformator mit einer Anzapfung, mit der der Transistor Q₁ über den Widerstand R₁ verbunden ist. Der Schloßbolzen 6 oder ein hiermit gekoppeltes Element wird parallel zu den magnetisch gekoppelten Spulen L₁, L₂ in der in Fig. 2 darge­ stellten Weise bewegt und verändert somit die magnetische Dämpfung des Schwingkreises 11 stellungsabhängig. Zwischen den Basisanschluß des Transistors Q₁ und die Schwingschaltung 11 ist eine Reihenschaltung aus zwei Dioden D₁, D₂ geschaltet, die einerseits zur Festlegung der Basis-Emitter-Spannung (aufgrund ihres Vorwärtsspannungabfalls) dienen und weiterhin zusammen mit dem Widerstand R₁ eine Arbeitspunktstabilisie­ rung bewirken. Wechselspannungsmäßig sind die beiden Dioden D₁, D₂ durch einen parallel geschalteten Kondensator C₂ über­ brückt, der die Transistorbasis und den Schwingkreis 11 wech­ selspannungsmäßig miteinander verbindet.

Ein Kondensator C₃ ist zwischen den nicht auf Masse liegenden Anschluß des Schwingkreises 11 und den Eingangsanschluß 10 des Mikroprozessors 7 geschaltet. Parallel zum Kondensator C₃ kann ein hochohmiger Widerstand R₃ zur Arbeitspunktstabili­ sierung geschaltet sein.

Die vorstehend beschriebene Schaltung arbeitet folgenderma­ ßen. Zur Aktivierung der Positionserkennungsvorrichtung schaltet der Mikroprozessor 7 seinen Ausgangsanschluß 8 auf hohen Pegel um, so daß über den Widerstand R₂ Basisstrom zum Transistor Q₁ fließt und dieser durchschaltet.

Wenn der Transistor Q₁ durchschaltet und der Schloßbolzen 6 (oder das mit ihm verbundene Geberteil) entfernt von der Spu­ le L₁ oder L₂ angeordnet ist, ist der Schwingkreis 11 kaum gedämpft und fängt zu schwingen an und erreicht schließlich einen stabilen Schwingungszustand. Die Schwingungen des Schwingkreises 11 werden über den Kondensator C₃ als Wech­ selspannungssignal zum Anschluß 10 des Mikroprozessors 7 ge­ leitet, so daß der Mikroprozessor 7 erkennt, daß der Schwing­ kreis 11 schwingt, das heißt das bewegbare Element (Schloßbolzen) 6 sich in der einen Endstellung, beispielswei­ se in der verriegelten Endstellung, befindet. Der Mikropro­ zessor 7 erzeugt an einem nicht dargestellten Ausgang ein digitales Ausgangssignal, das diesen Schloßzustand signali­ siert und/oder eine schloßzustandsabhängige Steuerung be­ wirkt. Weiterhin aktiviert der Mikroprozessor 7 den Ausgangs­ anschluß 9, das heißt legt diesen auf hohen Pegel. Damit fließt nun zusätzlicher Basisstrom zum Transistor Q₁ über den Widerstand R₄, so daß sich dessen Arbeitspunkt verstellt. Der Widerstand R₄ weist einen sehr viel höheren Widerstandswert als der Widerstand R₂ auf (beispielsweise den 30-fachen Wi­ derstandswert), so daß der zusätzliche, über den Widerstand R₄ fließende Basisstrom um Größenordnungen kleiner ist als der über den Widerstand R₂ zugeführte Basisstrom. Durch den zusätzlichen Basisstrom wird der Arbeitspunkt des Transistors etwas in Richtung zu höherem Emitterstrom, das heißt zu leichterem Schwingen des Schwingkreises 11 verschoben.

Wenn das bewegbare Element 6 nun aber in seine andere End­ stellung umgeschaltet wird, wird die Bedämpfung des Schwing­ kreises 11 deutlich höher, so daß die Schwingung des Schwing­ kreises 11 abreißt oder zumindest die Schwingungsamplitude kleiner wird oder sich die Frequenz verschiebt. An dem Ein­ gangsanschluß 10 des Mikroprozessors 7 tritt somit entweder kein Signal oder nur noch ein deutlich schwächeres oder fre­ quenzverschobenes Signal auf, so daß der Mikroprozessor 7 hieraus erkennt, daß das bewegbare Element in die andere End­ stellung umgeschaltet ist. Der Mikroprozessor 7 schaltet als Reaktion hierauf das an seinem nicht dargestellten Ausgang abgegebene Stellungsmeldesignal oder Steuersignal um, so daß den weiteren Einheiten die Schloßzustandsänderung mitgeteilt wird bzw. die entsprechenden Einheiten entsprechend umgesteu­ ert werden.

Der Mikroprozessor 7 schaltet ferner als Reaktion auf die Signaländerung am Eingangsanschluß 10 seinen Hysterese- Ausgangsanschluß 9 aus, so daß kein zusätzlicher Basisstrom mehr bereitgestellt wird. Damit wird der Arbeitspunkt wieder auf den früheren Wert mit verschlechterter Schwingungsneigung des Schwingkreises 11 zurückgebracht. Durch die Umschaltung des Ausgangsanschlusses 9 wird folglich ein Hystereseeffekt erzielt.

Zwischen den Ausgangsanschluß 9 und Masse kann ein Kondensa­ tor (Siebkondensator) C₄ zum Fernhalten von Störungen ge­ schaltet sein. Durch den Kondensator C₄ wird zugleich er­ reicht, daß der zusätzliche Basisstrom nicht sprungartig, sondern exponentiell ansteigt und abfällt.

Anstelle der seriell geschalteten Spulen L₁ und L₂ kann der Schwingkreis 11 auch lediglich eine einzige Spule aufweisen, die parallel zum Kondensator C₁ geschaltet ist. Ferner kann die Reihenschaltung aus den Dioden D₁, D₂ auch durch eine einzige Diode oder durch ein sonstiges, funktionsäquivalentes Element ersetzt werden. Weiterhin kann vor den Eingangsan­ schluß 10 des Mikroprozessors 7 ein Gleichrichterelement und Glättungselement, und gegebenenfalls ein zusätzliches Schwellwertelement, geschaltet sein, so daß am Eingangsan­ schluß 10 lediglich ein digitales Signal mit zwei Pegeln an­ liegt, das vom Mikroprozessor 7 besonders einfach abfragbar und auswertbar ist.

Zur Stromsparung kann der Transistor Q₁ über den Ausgangsan­ schluß 8 in bestimmten Intervallen ein- und ausgeschaltet werden, wobei die Intervalle regelmäßig sein können oder in Abhängigkeit von bestimmten Einflußgrößen, zum Beispiel dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, festgelegt werden können. Solange der Transistor Q₁ ausgeschaltet ist, ist die gesamte Positionserkennungsvorrichtung, mit Ausnahme des Mikroprozes­ sors 7, in stromlosen Zustand versetzt, so daß der Stromver­ brauch in den Ruhephasen minimal ist.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Positionserkennungsvorrichtung gezeigt, bei dem anstelle des in Kollektor-Grundschaltung verschalteten npn- Transistors Q₁ gemäß Fig. 1 ein pnp-Transistor Q₂ in Emitter­ schaltung eingesetzt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Emitter des Transistors Q₂ über den Einstellwiderstand R₁ mit der Spannungsversorgung (zum Beispiel 5 V) verbunden, während der Kollektor an einem Parallelschwingkreis 11' ange­ schlossen ist, der eine einzige Spule L₁ und einen parallel hierzu geschalteten Kondensator C₁ aufweist. Zwischen die Spannungsversorgung und die Basis des Transistors Q₂ ist die Parallelschaltung aus dem Kondensator C₂ und der Dioden- Serienschaltung D₁, D₂ geschaltet. Ansonsten entspricht die Schaltung gemäß Fig. 3 der in Fig. 2 gezeigten Schaltung hin­ sichtlich Aufbau und Funktionsweise im wesentlichen. Mittels der Mitkopplungsspule L₂ wird eine Oszillation ermöglicht.

Mit der in Fig. 3 gezeigten Schaltung, insbesondere dem pnp- Transistor Q₂ in Emitterschaltung, wird erreicht, daß sich die Nutzspannung an dem über den Kondensator (Ankoppelkondensator) C₃ und den Widerstand R₃ an den Schwingkreis angekoppelten Eingangsanschluß 10 um den Null­ punkt herum bewegt. Es ist daher nicht erforderlich, eine zusätzliche Potentialverschiebung vorzunehmen.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei­ der ein pnp-Transistor Q₃ in Basis-Schaltung eingesetzt wird. Schaltungstechnisch unterscheidet sich die in Fig. 4 gezeigte Schaltung von der Schaltung gemäß Fig. 3 im wesentlichen da­ hingehend, daß im Emitterpfad in Reihe zu dem einstellbaren Widerstand R₁ eine Spule L₂ vorgesehen ist, die mit der Spule L₁ magnetisch gekoppelt ist. Weiterhin ist der Kondensator C₂ bei der Schaltung gemäß Fig. 4 zwischen den Basisanschluß des Transistors Q₃ und Massepotential geschaltet. Ferner ist zwi­ schen der positiven Spannungsversorgung (zum Beispiel 5 V) und Masse ein Kondensator C₅ zur Stabilisierung geschaltet. Dieser kann selbstverständlich auch bei den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen sein. Die in Fig. 4 gezeigte Schaltung zeichnet sich aufgrund des seriell geschalteten Widerstands R₁ durch gute Linearität bei der Arbeitspunkteinstellung aus.

Bei den in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen kann ferner eine automatische Adaption des Arbeitspunkts vor­ gesehen sein. Diese Adaption kann zum Beispiel in vorgegebe­ nen Zeitintervallen oder bei jedem Einschalten der Vorrich­ tung oder auch jeweils nach einer bestimmten Anzahl von Ein­ schaltungen während einer anfänglichen Betriebsphase durchge­ führt werden. Hierzu wird an den Transistor Q₁, Q₂ oder Q₃ eine variable Steuer- oder Treiberspannung angelegt, die ram­ penförmig oder stufenförmig erhöht wird. Diese variable Span­ nung wird zum Beispiel dadurch erreicht, daß ein Ausgang des Mikroprozessors 7, zum Beispiel der Ausgangsanschluß 8, mit einem pulsweitenmodulierten Ausgangssignal mit variablem Tastverhältnis betrieben wird. In diesem Fall ist dem Ausgang 8 ein Glättungsglied, zum Beispiel ein RC-Glied als Tiefpaß, nachgeschaltet. Wenn davon ausgegangen wird, daß der Schloß­ bolzen bei noch abgeschlossenem Fahrzeug in der Schließstel­ lung steht und der Schwingkreis 11 hierdurch stark bedämpft ist, schwingt der Schwingkreis nicht an, so daß am Eingang 10 kein Signal aufgebaut wird. Es wird nun die Treiber- oder Steuerspannung für den Transistor allmählich erhöht, bei­ spielsweise durch allmähliche Erhöhung des Tastverhältnisses des pulsweitenmodulierten Signals, und zwar solange, bis (trotz noch in der Schließstellung befindlichen Schließbol­ zens) am Eingangsanschluß 10 eine Schwingung auftritt. An­ schließend wird die Treiber- oder Steuerspannung des Transi­ stors wieder soweit verringert (beispielsweise durch Verklei­ nerung des Tastverhältnisses des pulsweitenmodulierten Si­ gnals), daß die Schwingungen des Schwingkreises 11 abreißen. Dies bedeutet, daß der Arbeitspunkt des Transistors nun auf einen solchen Wert eingestellt ist, daß der Schwingkreis bei in Schließstellung befindlichem Schloßbolzen noch keine Schwingungen ausführt, jedoch bei Verringerung der Dämpfung rasch anschwingen kann. Anschließend wird der Motor für den Betrieb des Schlosses (Schloßbolzens) in Gang gesetzt, so daß der Schloßbolzen in die Entriegelungsstellung gebracht wird. Hierdurch wird die Dämpfung des Schwingkreises stark verrin­ gert, so daß der Schwingkreis anschwingt und stabile Schwin­ gungen ausführt. Der am Abschluß der Adaptionsphase erreichte Treiber- bzw. Spannungswert wird dann für die zukünftige Transistorsteuerung bis zur nächsten Adaptionsphase gespei­ chert.

Durch diese Vorgehensweise erreicht man, daß der Arbeitspunkt stets automatisch auf eine solche Lage eingestellt wird, daß klar zwischen verriegelter und entriegelter Stellung unter­ schieden werden kann. Dieser Adaptionsvorgang kann bei jedem definiert bekannten Zustand des Bolzens (zum Beispiel Verrie­ gelungszustand) immer wieder ausgeführt werden. Durch diese automatische Adaption läßt sich die Langzeit- Funktionszuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessern, da zum Beispiel Alterungsprozesse, Temperatur­ schwankungen oder mechanische Fehler, zum Beispiel Stellungs­ fehler des Schloßbolzens oder der mit ihm verbundenen, magne­ tisch wirksamen Komponenten, selbsttätig ausgeglichen werden können.

Die erfindungsgemäße Schaltung stellt zusammenfassend eine ein- und ausschaltbare, mit Hysterese behaftete Oszillator­ schaltung dar, die durch einen Mikroprozessor gesteuert und ausgewertet wird und mit einem bedämpfbaren Schwingkreis (Oszillator) ausgestattet ist.

Die Erfindung läßt sich bei einer Vielzahl von Systemen ein­ setzen, bei denen erkannt werden muß, in welcher Endposition sich ein bewegbares Element jeweils befindet, und die in Ab­ hängigkeit von der jeweiligen Stellung entsprechende Steue­ rungsmaßnahmen vorsehen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um die Steuerung einer elektronischen Lenkungsverriegelung, ei­ ner Zündanlaßsperre oder elektronischen Zündsperre, um Schlösser und Sperren allgemeiner Art usw. handeln.

Generell wird mit der Erfindung eine berührungslose Positi­ onserkennung mit Nachjustierungsmöglichkeit (zum Beispiel über den Einstellwiderstand R₁ oder durch die automatische Arbeitspunkt-Adaption) bereitgestellt.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Erkennen der Position eines zwi­ schen zwei Endstellungen bewegbaren Elements (6), insbesondere eines Schloßbolzens eines Kraftfahrzeug-Schlosses, mit einer Spule (3; L₁, L₂), die durch das bewegbare Element (6) oder ein mit diesem verbundenes Teil beeinflußbar ist, und einer mit der Spule (3; L₁, L₂) verbundenen Treiber- und Auswerte­ schaltung (4; 7), dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (3; L₁, L₂) Bestandteil eines Schwingkreises (1; 11) ist, und daß die Treiber- und Auswerteschaltung (4; 7) einen Schwingungspa­ rameter des Schwingkreises zur Positionserkennung auswertet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schwingkreis (1; 11) so abgestimmt ist, daß er in der einen Endstellung des beweglichen Elements (6) schwingt und in der anderen Endstellung nicht schwingt, und daß die Treiber- und Auswerteschaltung (4; 7) als Schwingungsparameter das Vorhandensein bzw. Fehlen der Schwingungen erfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schwingungsparameter die Schwingungsamplitude oder die Schwingungsfrequenz ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch ein Schaltelement, insbesondere ei­ nen Transistor (Q₁, Q₂, Q₃), zum Ein- und Ausschalten der Span­ nungsversorgung des Schwingkreises (1; 11).

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber- und Auswerte­ schaltung (7) die Erregung des Schwingkreises (1; 11) bei Er­ fassung einer Änderung des Schwingungsparameters zur Erzielung einer Hysterese verstellt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 in Verbindung mit An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber- und Auswer­ teschaltung den Arbeitspunkt des Transistors (Q₁, Q₂, Q₃) zur Hystereseerzielung verschiebt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Treiber- und Auswerteschaltung einen Mikroprozes­ sor (7) aufweist, der einen mit dem Schwingkreis (1; 11) ver­ bundenen Eingangsanschluß (10), einen ersten, mit der Basis des Transistors (Q₁, Q₂, Q₃) verbundenen Ausgangsanschluß (8) zur Steuerung der Ein/Ausschaltung des Transistors, und einen zweiten Ausgangsanschluß (9) zum Erzeugen eines Hysteresesteu­ ersignals aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den Eingangsanschluß (10) und den Schwing­ kreis (1; 11) ein Kondensator (C₃), vorzugsweise mit parallel geschaltetem, hochohmigen Widerstand (R₃), geschaltet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Ausgangsanschluß (8) über einen Wi­ derstand (R₄) mit der Basis des Transistors (Q₁, Q₂, Q₃) ver­ bunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den zweiten Ausgangsan­ schluß (9) und Masse ein Kondensator (C₄) geschaltet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Kollektor- Emitter-Strecke des Transistors (Q₁, Q₂, Q₃) ein vorzugsweise einstellbarer Widerstand (R₁) geschaltet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (7) ein Impuls­ signal mit veränderbarem Tastverhältnis erzeugt, das durch ein Tiefpaßfilter geglättet wird.

13. Verfahren zum Ansteuern einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

• a) bei einer bekannten Position des bewegbaren Ele­ ments (6) die Erregung des Schwingkreises (1; 11) so lange verstellt wird, bis der Schwingungszustand des Schwingkreises wechselt, und
• b) die Erregung so lange entgegengesetzt zur Verstell­ richtung beim Schritt a) verändert wird, bis der vor dem Schwingungszustandswechsel vorhandene Schwingungszustand wie­ der auftritt, und diese Erregungsgröße als neuer Sollwert für die künftige Schwingkreiserregung gespeichert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß nach dem Schritt b) das bewegbare Element (6) so be­ tätigt wird, daß es in seine andere Endstellung gebracht wird, wodurch eine erneute Änderung des Schwingungszustands hervor­ gerufen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei den Schritten a) und b) ein mit dem Schwingkreis (1; 11) verbundener Transistor (Q₁, Q₂, Q₃) mit einer rampenförmig veränderbaren Treiber- oder Steuerspannung angesteuert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die variable Treiber- oder Steuerspannung durch ein impulsbreitenmoduliertes Signal mit variablem Tastverhältnis erzeugt wird, das über ein Glättungsglied, insbesondere ein Tiefpaßfilter, geleitet wird.