DE19803187C3 - 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

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

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen der Position eines zwischen zwei Endstellungen bewegbaren Elements, insbesondere eines Schloßbolzens eines Kraft­ fahrzeug-Schlosses, z. B. eines Türschlosses, Lenkrad­ schlosses oder Tankdeckelschlosses. Weiterhin ist die Erfin­ dung auf ein Verfahren zum Ansteuern einer solchen Vor­ richtung gerichtet.
Auf dem Kraftfahrzeugsektor besteht oft der Wunsch, den tatsächlichen Verriegelungszustand/Entriegelungszustand eines Kraftfahrzeugschlosses erfassen zu können, um bei­ spielsweise Wegfahrsperren zu aktivieren oder zu deaktivie­ ren. Die Schloßstellung läßt sich durch Überprüfung der Po­ sition des Schloßbolzens erreichen, der sich entsprechend dem jeweiligen Schloßzustand (offen/verriegelt) in einer seiner beiden Endstellungen befindet.
Es besteht aber auch in einer Vielzahl anderer Fälle das Bedürfnis, die jeweilige Stellung eines selektiv zwischen zwei Stellungen umschaltbaren Elements erfassen zu kön­ nen, damit entsprechende Steuerungsmaßnahmen ergriffen werden können.
Aus der DE 40 21 164 C1 ist im wesentlichen eine Vor­ richtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 be­ kannt, die dort als Näherungsschalter ausgebildet ist. Der Näherungsschalter enthält einen Transistor-Oszillator, der mit zwei LC-Schwingkreisen verbunden ist, von denen ei­ ner durch das zu detektierende Element stellungsabhängig bedämpft wird.
Weiterhin ist aus der DE 44 29 314 A1 ein induktiver Nä­ herungs-schalter bekannt, der einen eine Sendespule spei­ senden Oszillator und zwei in Differenzschaltung angeord­ nete Sensorspulen aufweist, die durch ein sich annäherndes Objekt unterschiedlich stark beeinflußt werden und deren Differenzwechselspannung zur Ansteuerung des Oszillators verwendet wird. Zur Hysterese-Erzielung ist der Abgriff zwischen den beiden Sensorspulen über einen Widerstand und einen Schalter mit Massepotential verbindbar, wobei der Schalter bei Wechsel des Schwingungszustands des Os­ zillators ein- oder ausgeschaltet wird.
Aus der EP 0 170 723 B1 ist eine Positionserkennungs­ vorrichtung bekannt, bei der ein zwischen zwei oder mehre­ ren Stellungen bewegbares Element entlang mindestens ei­ ner Spule geführt wird und abwechselnde Zonen aus ferro­ magnetischen 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 verbun­ den. Allerdings ist die jeweils resultierende Spannung von äußeren Einflußfaktoren, Alterungserscheinungen, Füh­ rungsungenauigkeiten usw. abhängig, was sich auf die Er­ fassungspräzision bzw. auf den zur Erzielung ausreichender Meßgenauigkeit erforderlichen Schaltungsaufwand aus­ wirkt.
In etlichen Fällen, beispielsweise bei Kraftfahrzeug- Schlössern, ist es ausreichend, "digital" zwischen zwei Zu­ ständen, das heißt zwischen zwei Stellungen des bewegli­ chen Elements, unterscheiden zu können. Zwischenstellun­ gen werden nur während der Umstellung durchlaufen und müssen nicht detektiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zum Erkennen der Position eines zwischen zwei End­ stellungen bewegbaren Elements zu schaffen, die eine Posi­ tionserkennung bei einfachem Aufbau und guter Funktions­ zuverlässigkeit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genann­ ten Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weiterhin wird mit der Erfindung gemäß Patentanspruch 10 ein Verfahren zum Ansteuern einer solchen Vorrichtung geschaffen, das eine selbsttätige, zuverlässige Einjustierung ermöglicht und daher selbst bei durch Alterung, Lagerungs­ probleme, Umgebungseinflüsse oder sonstige Größen beein­ flußten Änderungstendenzen eine automatische Nachjustie­ rung erlaubt.
Bei der Erfindung wird ein Schwingkreis (Oszillator­ schaltung) eingesetzt, dessen Schwingungsverhalten durch die jeweilige Stellung des bewegbaren Elements beeinflußt wird. Das bewegbare Element kann den aktuellen Induktivi­ tätswert der Spule, die Verluste des Schwingkreises und/ oder - bei einer induktiv mitgekoppelten Schaltung (zum Beispiel einer Meißner-Schaltung) - das Übersetzungsver­ hältnis (Koppelfaktor) stellungsabhängig verändern und folglich eine stellungsabhängige Bedämpfung der Spule, und damit des Schwingkreises, ausüben. Die in den beiden Endstellungen des bewegbaren Elements stark unterschied­ liche Bedämpfung kann von der Auswerteschaltung erfaßt werden, indem diese einen Schwingungsparameter über­ wacht. Der Schwingungsparameter kann die Schwingungs­ amplitude, die Schwingungsfrequenz oder auch das Vorhan­ densein/Fehlen der Schwingungen sein. Wenn sich das be­ wegliche 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 bewegbaren Elements umgeschaltet und das Element in die Nähe der Spule gebracht wird, ist die Dämp­ fung 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 so­ mit eine zuverlässige Positionserkennung des bewegbaren Elements, zum Beispiel des Schloßbolzens, bei einfachem, robusten Aufbau.
Der Einsatz eines Transistors erlaubt die Ausschaltung des Schwingkreises und gegebenenfalls der gesamten Aus­ werteschaltung, so daß der Stromverbrauch in Ruhephasen minimiert ist. Durch den Transistor wird weiterhin eine Hy­ stereseerzwingung durch Arbeitspunktverstellung erreicht. Der Transistor übt somit Doppelfunktion aus.
Die Funktionszuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die vorgesehene Hysterese erhöht, durch die sichergestellt werden kann, daß im Bereich der Schaltgrenze, das heißt der Umschaltung zwischen Schwin­ gungen vorhanden/nicht vorhanden bzw. Schloß entriegelt/­ verriegelt, keine Oszillation zwischen dem Ein- und Aus- Zustand des den Schloßöffnungszustand signalisierenden Ausgangssignals auftritt.
Vorzugsweise ist vor den Schwingungsdetektoranschluß des Mikroprozessors eine Koppelkapazität geschaltet, die Gleichspannungen abblockt und lediglich das das Vorhan­ densein von Schwingungen anzeigende Wechselstromsignal zum Mikroprozessor durchläßt.
Die Störsicherheit läßt sich auch dadurch verbessern, daß an den die Hysterese steuernden Ausgangsanschluß des Mi­ kroprozessors eine Kapazität angeschlossen wird, die Stö­ rungen aussiebt.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann der Mikroprozessor so ausgestaltet sein, daß er an einem Ausgang ein Impulssi­ gnal mit einstellbaren Tastverhältnis, das heißt ein pulswei­ tenmoduliertes Signal, erzeugt, das über ein Tiefpaßfilter in eine Spannung mit modulationsgradabhängiger Amplitude umgesetzt wird. Diese Spannung kann als Treiberschaltung für den Transistor dienen, so daß dessen Arbeitspunkt mo­ dulationsgradabhängig verschiebbar ist. Dies erlaubt eine Nachjustierung der Transistoransteuerung derart, daß den beiden Endstellungen des bewegbaren Elements die beiden Schwingungszustände "Schwingung vorhanden"/"Schwin­ gung beendet" klar zugeordnet werden können. Hierdurch können Einflüsse aufgrund von Alterungsprozessen, Tempe­ raturschwankungen oder mechanischen Verformungen wie etwa Verbiegungen einer an dem bewegbaren Element ange­ ordneten und sich entlang der Schwingkreis-Spule bewe­ genden Geberfahne selbsttätig ausgeglichen werden.
Da der Schwingkreis justiert werden kann, können auch Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, indem zum Bei­ spiel der Transistor-Arbeitspunkt entsprechend verschoben wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nä­ her beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä­ ßen 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, erfindungsge­ mäße 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 aufge­ baut. Ein zwischen zwei Endstellungen bewegbares Ele­ ment 6, insbesondere ein Schloßbolzen eines Kraftfahrzeug­ schlosses, ist in Fig. 1 in seiner unteren, beispielsweise ver­ riegelten Endstellung dargestellt. Das Element 6 kann direkt durch den beispielsweise aus ferromagnetischem Material bestehenden Schloßbolzen oder durch ein an dem Schloß­ bolzen angebrachtes, magnetisch wirksames Teil, zum Bei­ spiel 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 gebil­ det sein kann, gegenüber dem Element 6 abgeschirmt. Das Element 6 übt daher keine Auswirkungen auf das Schwing­ verhalten 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 Schwingverhalten des Schwingkreises 1 deutlich. Hierdurch wird die Dämpfung des Schwingkreises stark erhöht, so daß die Schwingungen vollständig aufhören oder sich zumindest eine starke Amplitudenabschwächung und/oder Schwin­ gungsfrequenzverschiebung einstellt.
Die Treiber- und Auswerteschaltung 4 überwacht den ent­ sprechenden Schwingungsparameter und kann dessen Än­ derung zuverlässig detektieren. Die Schaltung 4 kann der Bordelektronik, beispielsweise einem Wegfahrsperren- Steuergerät, somit ein Signal "Schloß verriegelt/entriegelt" zuführen. Da keine Zwischenstellungen des beweglichen Elements dauerhaft eingenommen werden, ist die Erzeu­ gung 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 beweg­ baren Elements 6 und dessen gegenüber der Umgebung un­ terschiedliche magnetische Eigenschaften klar detektierbar beeinflußt. Allgemein gilt für den Parallelschwingkreis 1, daß je nach Stärke der Dämpfung (schwach, kritisch, stark gedämpft) entweder eine ansteigende, gleichbleibende oder sogar eine stark abfallende Schwingung erzeugt wird. Damit der Schwingkreis (Oszillator) anschwingen kann, muß wäh­ rend 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, aufbauen. Hierfür bekannte und verwendbare Schaltungen sind zum Beispiel eine Meißner-Schaltung, eine Colpitts-Schaltung, usw.
In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Positionserkennungsvorrichtung in größeren Einzelheiten dargestellt. Ein Mikroprozessor 7 bildet die Treiber- und Auswerteschaltung der Positionserkennungs­ einrichtung und weist einen ersten Ausgangsanschluß 8, an dem das Einschalt- und Ausschaltsignal zum Aktivieren und Außer-Betrieb-Setzen der Positionserkennungsvorrichtung abgegeben wird, einen Ausgangsanschluß 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 Mikropro­ zessor 7 ist in üblicher Weise an eine Spannungsversorgung 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 verbun­ den. Der Emitter des Transistors Q1 ist über einen zur Ar­ beitspunkteinstellung dienenden, veränderbaren Widerstand R1 an einen Schwingkreis 11 angeschlossen, der als Parallel­ schwingkreis ausgebildet ist und zwei in Reihe geschaltete, magnetisch gekoppelte Spulen L1, L2 und einen parallel hierzu geschalteten 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 dargestellten. Weise bewegt und verändert somit die magnetische Dämpfung des Schwingkreises 11 stellungsabhängig. Zwischen den Basisanschluß des Transi­ stors Q1 und die Schwingschaltung 11 ist eine Reihenschal­ tung 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 Arbeitspunktstabilisierung be­ wirken. Wechselspannungsmäßig sind die beiden Dioden D1, D2 durch einen parallel geschalteten Kondensator C2 überbrückt, der die Transistorbasis und den Schwingkreis 11 wechselspannungsmäßig miteinander verbindet.
Ein Kondensator C3 ist zwischen den nicht auf Masse lie­ genden Anschluß des Schwingkreises 11 und den Eingangs­ anschluß 10 des Mikroprozessors 7 geschaltet. Parallel zum Kondensator C3 kann ein hochohmiger Widerstand R3 zur Arbeitspunktstabilisierung geschaltet sein.
Die vorstehend beschriebene Schaltung arbeitet folgen­ dermaßen. Zur Aktivierung der Positionserkennungsvor­ richtung schaltet der Mikroprozessor 7 seinen Ausgangsan­ schluß 8 auf hohen Pegel um, so daß über den Widerstand R2 Basisstrom zum Transistor Q1 fließt und dieser durch­ schaltet.
Wenn der Transistor Q1 durchschaltet und der Schloßbol­ zen 6 (oder das mit ihm verbundene Geberteil) entfernt von der Spule 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 Wechselspannungssignal zum Anschluß 10 des Mikroprozessors 7 geleitet, so daß der Mikroprozes­ sor 7 erkennt, daß der Schwingkreis 11 schwingt, das heißt das bewegbare Element (Schloßbolzen) 6 sich in der einen Endstellung, beispielsweise in der verriegelten Endstellung, befindet. Der Mikroprozessor 7 erzeugt an einem nicht dar­ gestellten Ausgang ein digitales Ausgangssignal, das diesen Schloßzustand signalisiert und/oder eine schloßzustandsab­ hängige Steuerung bewirkt. Weiterhin aktiviert der Mikro­ prozessor 7 den Ausgangsanschluß 9, das heißt legt diesen auf hohen Pegel. Damit fließt nun zusätzlicher Basisstrom zum Transistor Q1 über den Widerstand R4, so daß sich des­ sen Arbeitspunkt verstellt. Der Widerstand R4 weist einen sehr viel höheren Widerstandswert als der Widerstand R2 auf (beispielsweise den 30-fachen Widerstandswert), so daß der zusätzliche, über den Widerstand R4 fließende Basis­ strom um Größenordnungen kleiner ist als der über den Wi­ derstand 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 Endstellung umgeschaltet wird, wird die Bedämpfung des Schwingkreises 11 deutlich höher, so daß die Schwingung des Schwingkreises 11 abreißt oder zumindest die Schwin­ gungsamplitude kleiner wird oder sich die Frequenz ver­ schiebt. An dem Eingangsanschluß 10 des Mikroprozessors 7 tritt somit entweder kein Signal oder nur noch ein deutlich schwächeres oder frequenzverschobenes Signal auf, so daß der Mikroprozessor 7 hieraus erkennt, daß das bewegbare Element in die andere Endstellung umgeschaltet ist. Der Mi­ kroprozessor 7 schaltet als Reaktion hierauf das an seinem nicht dargestellten Ausgang abgegebene Stellungsmeldesi­ gnal oder Steuersignal um, so daß den weiteren Einheiten die Schloßzustandsänderung mitgeteilt wird bzw. die ent­ sprechenden Einheiten entsprechend umgesteuert werden.
Der Mikroprozessor 7 schaltet ferner als Reaktion auf die Signaländerung am Eingangsanschluß 10 seinen Hysterese- Ausgangsanschluß 9 aus, so daß kein zusätzlicher Basis­ strom mehr bereitgestellt wird. Damit wird der Arbeitspunkt wieder auf den früheren Wert mit verschlechterter Schwin­ gungsneigung des Schwingkreises 11 zurückgebracht. Durch die Umschaltung des Ausgangsanschlusses 9 wird folglich ein Hystereseeffekt erzielt.
Zwischen den Ausgangsanschluß 9 und Masse kann ein Kondensator (Siebkondensator) C4 zum Fernhalten von Stö­ rungen geschaltet sein. Durch den Kondensator C4 wird zu­ gleich erreicht, daß der zusätzliche Basisstrom nicht sprung­ artig, sondern exponentiell ansteigt und abfällt.
Anstelle der seriell geschalteten Spulen L1 und L2 kann der Schwingkreis 11 auch lediglich eine einzige Spule auf­ weisen, die parallel zum Kondensator C1 geschaltet ist. Fer­ ner kann die Reihenschaltung aus den Dioden D1, D2 auch durch eine einzige Diode oder durch ein sonstiges, funkti­ onsäquivalentes Element ersetzt werden. Weiterhin kann vor den Eingangsanschluß 10 des Mikroprozessors 7 ein Gleich­ richterelement und Glättungselement, und gegebenenfalls ein zusätzliches Schwellwertelement, geschaltet sein, so daß am Eingangsanschluß 10 lediglich ein digitales Signal mit zwei Pegeln anliegt, das vom Mikroprozessor 7 besonders einfach abfragbar und auswertbar ist.
Zur Stromsparung kann der Transistor Q1 über den Aus­ gangsanschluß 8 in bestimmten Intervallen ein- und ausge­ schaltet werden, wobei die Intervalle regelmäßig sein kön­ nen oder in Abhängigkeit von bestimmten Einflußgrößen, zum Beispiel dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, festge­ legt werden können. Solange der Transistor Q1 ausgeschal­ tet ist, ist die gesamte Positionserkennungsvorrichtung, mit Ausnahme des Mikroprozessors 7, in stromlosen Zustand versetzt, so daß der Stromverbrauch in den Ruhephasen mi­ nimal 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 Emitterschaltung eingesetzt wird. Bei diesem Ausführungs­ beispiel ist der Emitter des Transistors Q2 über den Einstell­ widerstand R1 mit der Spannungsversorgung (zum Beispiel 5 V) verbunden, während der Kollektor an einem Parallel­ schwingkreis 11' angeschlossen 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 Kon­ densator C2 und der Dioden-Serienschaltung D1, D2 ge­ schaltet. Ansonsten entspricht die Schaltung gemäß Fig. 3 der in Fig. 2 gezeigten Schaltung hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise im wesentlichen. Mittels der Mitkopplungs­ spule 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 (An­ koppelkondensator) C3 und den Widerstand R3 an den Schwingkreis angekoppelten Eingangsanschluß 10 um den Nullpunkt 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 we­ sentlichen dahingehend, 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 zwi­ schen den Basisanschluß des Transistors Q3 und Massepo­ tential geschaltet. Ferner ist zwischen der positiven Span­ nungsversorgung (zum Beispiel 5 V) und Masse ein Kon­ densator C5 zur Stabilisierung geschaltet. Dieser kann selbstverständlich auch bei den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen sein. Die in Fig. 4 ge­ zeigte Schaltung zeichnet sich aufgrund des seriell geschal­ teten Widerstands R1 durch gute Linearität bei der Arbeits­ punkteinstellung aus.
Bei den in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispie­ len kann ferner eine automatische Adaption des Arbeits­ punkts vorgesehen sein. Diese Adaption kann zum Beispiel in vorgegebenen Zeitintervallen oder bei jedem Einschalten der Vorrichtung oder auch jeweils nach einer bestimmten Anzahl von Einschaltungen während einer anfänglichen Be­ triebsphase durchgeführt werden. Hierzu wird an den Tran­ sistor Q1, Q2 oder Q3 eine variable Steuer- oder Treiberspan­ nung angelegt, die rampenförmig oder stufenförmig erhöht wird. Diese variable Spannung wird zum Beispiel dadurch erreicht, daß ein Ausgang des Mikroprozessors 7, zum Bei­ spiel der Ausgangsanschluß 8, mit einem pulsweitenmodu­ lierten Ausgangssignal mit variablem Tastverhältnis betrie­ ben wird. In diesem Fall ist dem Ausgang 8 ein Glättungs­ glied, zum Beispiel ein RC-Glied als Tiefpaß, nachgeschal­ tet. Wenn davon ausgegangen wird, daß der Schloßbolzen bei noch abgeschlossenem Fahrzeug in der Schließstellung 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 Tastverhältnis­ ses des pulsweitenmodulierten Signals, und zwar solange, bis (trotz noch in der Schließstellung befindlichen Schließ­ bolzens) am Eingangsanschluß 10 eine Schwingung auftritt. Anschließend wird die Treiber- oder Steuerspannung des Transistors wieder soweit verringert (beispielsweise durch Verkleinerung des Tastverhältnisses des pulsweitenmodu­ lierten Signals), daß die Schwingungen des Schwingkreises 11 abreißen. Dies bedeutet, daß der Arbeitspunkt des Transi­ stors nun auf einen solchen Wert eingestellt ist, daß der Schwingkreis bei in Schließstellung befindlichem Schloß­ bolzen noch keine Schwingungen ausführt, jedoch bei Ver­ ringerung der Dämpfung rasch anschwingen kann. An­ schließend 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 verringert, so daß der Schwingkreis anschwingt und stabile Schwingungen aus­ führt. Der am Abschluß der Adaptionsphase erreichte Trei­ ber- bzw. Spannungswert wird dann für die zukünftige Tran­ sistorsteuerung bis zur nächsten Adaptionsphase gespei­ chert.
Durch diese Vorgehensweise erreicht man, daß der Ar­ beitspunkt stets automatisch auf eine solche Lage eingestellt wird, daß klar zwischen verriegelter und entriegelter Stel­ lung unterschieden werden kann. Dieser Adaptionsvorgang kann bei jedem definiert bekannten Zustand des Bolzens (zum Beispiel Verriegelungszustand) immer wieder ausge­ führt werden. Durch diese automatische Adaption läßt sich die Langzeit-Funktionszuverlässigkeit der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung verbessern, da zum Beispiel Alterungspro­ zesse, Temperaturschwankungen oder mechanische Fehler, zum Beispiel Stellungsfehler des Schloßbolzens oder der mit ihm verbundenen, magnetisch wirksamen Komponen­ ten, selbsttätig ausgeglichen werden können.
Die erfindungsgemäße Schaltung stellt zusammenfassend eine ein- und ausschaltbare, mit Hysterese behaftete Oszilla­ torschaltung 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 einsetzen, bei denen erkannt werden muß, in welcher End­ position sich ein bewegbares Element jeweils befindet, und die in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung entspre­ chende Steuerungsmaßnahmen vorsehen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um die Steuerung einer elektronischen Lenkungsverriegelung, einer Zündanlaßsperre oder elektro­ nischen Zündsperre, um Schlösser und Sperren allgemeiner Art usw. handeln.
Generell wird mit der Erfindung eine berührungslose Po­ sitionserkennung mit Nachjustierungsmöglichkeit (zum Beispiel über den Einstellwiderstand R1 oder durch die auto­ matische Arbeitspunkt-Adaption) bereitgestellt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Erkennen der Position eines zwischen zwei Endstellungen bewegbaren Elements (6), insbesondere ei­ nes Schloßbolzens eines Kraftfahrzeug-Schlosses, mit einem Schwingkreis (1; 11), der eine Spule (3; L1, L2) enthält, die durch das bewegbare Element (6) oder ein mit diesem verbunde­ nes Teil beeinflußbar ist, und einer mit der Spule (3; L1, L2) verbundenen Treiber- und Auswerteschaltung (4; 7), die einen Schwingungsparameter des Schwingkreises zur Positions­ erkennung auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transis­ tor (Q1, Q2, Q3) zum Ein- und Ausschalten der Spannungsver­ sorgung des Schwingkreises (1; 11) vorhanden ist und daß die Treiber- und Auswerteschaltung (7) die Erregung des Schwing­ kreises (1; 11) bei Erfassung einer Änderung des Schwingungs­ parameters zur Erzielung einer Hysterese verstellt, indem sie den Arbeitspunkt des Transistors (Q1, Q2, Q3) verschiebt, wobei
die Treiber- und Auswerteschaltung einen Mikroprozessor (7) aufweist, der einen mit dem Schwingkreis (1; 11) verbun­ denen 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 Hystere­ sesteuersignals aufweist, und wobei
der zweite Ausgangsanschluß (9) über einen Widerstand (R4) mit der Basis des Transistors (Q1, Q2, Q3) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den Eingangsanschluß (10) und den Schwingkreis (1; 11) ein Kondensator (C3), vorzugsweise mit parallel geschaltetem, hochohmigem Widerstand (R3), geschal­ tet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zweiten Ausgangsanschluß (9) und Masse ein Kondensator (C4) geschaltet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (7) ein Impulssignal mit veränderbarem Tastverhältnis erzeugt, das durch ein Tief­ paßfilter geglättet wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Kollektor-Emitter- Strecke des Transistors (Q1, Q2, Q3) ein vorzugsweise ein­ stellbarer Widerstand (R1) geschaltet ist.
6. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, 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 Schwin­ gungsparameter das Vorhandensein bzw. Fehlen der Schwingungen erfaßt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsparameter die Schwingungs­ amplitude oder die Schwingungsfrequenz ist.
8. Verfahren zum Ansteuern einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
  • a) bei einer bekannten Position des bewegbaren Elements (6) die Erregung des Schwingkreises (1; 11) so lange ver­ stellt 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 wieder auftritt, und diese Erregungsgröße als neuer Sollwert für die künftige Schwingkreiserregung gespeichert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schritt b) das bewegbare Element (6) so betätigt wird, daß es in seine andere Endstellung gebracht wird, wo­ durch eine erneute Änderung des Schwingungszustands hervorge­ rufen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, 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.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Treiber- oder Steuerspannung durch ein im­ pulsbreitenmoduliertes Signal mit variablem Tastverhältnis erzeugt wird, das über ein Glättungsglied, insbesondere ein Tiefpaßfilter, geleitet wird.
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