DE19817291C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Stellung von Schalteinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Stellung von wenigstens einer an einem Mikrocontroller oder dergleichen ange­ schlossenen Schalteinrichtung.

Es ist bekannt, daß an einem Mikrocontroller (µC) an je einem Eingang eine Schalteinrichtung angeschlossen ist (Fig. 4). Diese Ausführung hat den Nachteil, daß durch eine beschränkte Anzahl von Eingängen des Mikrocontrol­ lers nicht ausreichend viele Schalteinrichtungen angeschlossen werden kön­ nen, das heißt, daß für jede Schalteinrichtung (T1, T2 und weitere) ein eigener Eingang und eine entsprechende Beschaltung des Mikrocontrollers erforderlich ist.

Weiter ist es bekannt, daß an einem Eingang des Mikrocontrollers mehrere Schalteinrichtungen über unterschiedlich dimensionierte Widerstände (R1, R2, R3 und so weiter) angeschlossen sind. Dies ist in Fig. 5 als Stand der Technik gezeigt. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß der Eingang des Mikrocon­ trollers zur Erkennung unterschiedlicher Eingangswerte (Spannungswerte) ge­ eignet sein muß, weshalb ein Mikrocontroller mit der geforderten Auswertege­ nauigkeit teuer ist oder es bei einer unzureichenden Genauigkeit zu einer fehlerhaften Ermittlung der Stellung der Schalteinrichtung bekannt. Außerdem erfordert diese Ausführung auch wieder einen hohen Bauteilaufwand.

Aus der DD 275 944 A1 ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung von wenigstens einer an einem Mikrocontroller oder dergleichen angeschlossenen Schalteinrichtung bekannt, bei dem ein Knoten eines Spannungsteilers, bestehend aus ohmschen Widerständen, mit dem Eingang eines Mikrocontrollers verbunden sind und die anderen Ausgänge der Widerstände mit einer Versorgungsspannung bzw. einem Massepotential verbunden sind. Der Spannungsteiler erfordert zusätzlichen Bauteileaufwand und somit auch zusätzlichen Bauraum einer Schaltung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Ermittlung der Stellung von wenigstens einer an einem Mikrocontroller oder dergleichen angeschlossenen Schalteinrichtung anzugeben, das beziehungsweise die die Stellung der Schalteinrichtung fehlerfrei bei vermindertem Bauteileaufwand ermittelt.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Bei dem Verfahren gibt der Mikrocontroller wiederholt ein Ausgangssignal an die Schalteinrichtung ab und erfasst resultierend aus dem Ausgangssignal ein Eingangssignal, wobei nach zumindest zweimaliger Wiederholung die Eingangssignale die Stellung der Schalteinrichtung darstellen. Dies führt zu einer Kostenreduzierung, da die Anzahl der eingesetzten Bauteile vermindert wird. Außerdem führt dies zu einer Reduzierung der benötigten Anschlüsse von Pins an dem Mikrocontroller. Dies ist dadurch zu erreichen, dass heutzutage Mikrocontroller verfügbar sind, die an einem Anschluss standardmäßig einen Eingabe-Ausgabe-Anschluss aufweisen.

In Weiterbildung der Erfindung werden an dem Mikrocontroller angeschlossene Kondensatoren von den Ausgangssignalen des Mikrocontrollers aufgeladen beziehungsweise entladen. Dies hat den Vorteil, dass zum Beispiel in Verbindung mit einem Software-Algorithmus in dem Mikrocontroller dieser in einem Eingabe-Ausgabe-Betrieb arbeitet und der an den Mikrocontroller angeschlossene Kondensator entsprechend seiner Aufladung beziehungsweise Entladung als Speicher arbeitet.

In Weiterbildung der Erfindung wird mit zumindest einem an dem Mikrocontroller angeschlossenen Widerstand ein Kurzschluss verhindert. Dies hat den Vorteil, daß ein Mikrocontroller eingesetzt werden kann, dessen Eingabe-Ausgabe- Anschluß nicht kurzschlußfest ist. Dadurch kann in der Regel eine preiswertere Ausführung eines Mikrocontrollers verwendet werden. Ist ein im Eingangs- Ausgangs-Bereich kurzschlußfester Mikrocontroller vorhanden, kann der Wi­ derstand zur Verhinderung des Kurzschlusses entfallen.

In den Vorrichtungsansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen zur Realisie­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben, aus denen die gleichen Vorteile und sogar noch weitere Vorteile der Erfindung resultieren, die im fol­ genden näher erläutert und in den ersten drei Figuren gezeigt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel zur Auswertung zweier Schaltelemente mit einem Mikrocontroller,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel zur Auswertung zweier Schaltelemente mit einem Mikrocontroller,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel zur Auswertung zweier Schaltelemente mit einem Mikrocontroller,

Fig. 4 u. 5 Auswertungen zweier Schaltelemente mit einem Mikrocon­ troller gemäß dem Stand der Technik

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Ermittlung der Stellung von wenigstens zwei an einem Mikrocontroller µC oder dergleichen angeschlossenen Schalteinrich­ tungen T1 und T2, wobei der Mikrocontroller µC einen Eingabe-Ausgabe- Eingang E/A aufweist und an dem Eingabe-Ausgabe-Eingang E/A die Schalt­ einrichtungen T1, T2 angeschlossen sind. Durch diese Anordnung werden die Stellungen der beiden Schalteinrichtungen T1, T2, bei denen es sich beispielsweise um Ein-/Aus-Schalter oder auch Taster handelt, mit einem digitalen Ein­ gabe-Ausgabe-Eingang des Mikrocontrollers ausgewertet.

In Fig. 1 ist gezeigt, daß die beiden Schalteinrichtungen T1 und T2 in Reihe geschaltet sind, wobei zumindest jeweils ein Schalter (hier T1) ausgehend von dem Eingabe-Ausgabe-Eingang E/A des Mikrocontrollers µC mit einem Pol (Pluspol U bei T1 beziehungsweise Minuspol beziehungsweise Masse bei T2) einer Spannungsquelle verbunden ist. Dies stellt eine einfache Schaltung dar, die sich auf einer entsprechenden Leiterplatte realisieren läßt. Weiterhin ist der Eingabe-Ausgabe-Eingang des E/A des Mikrocontrollers µC über einen Kon­ densator C1 mit einem Pol, insbesondere dem Minuspol beziehungsweise Masse, der Spannungsquelle verbunden.

Die Erkennung der unterschiedlichen Stellungen der Schalteinrichtungen T1 und T2 erfolgt wie im folgenden beschrieben:
In dem Mikrocontroller µC ist ein Programm (Software) integriert, die veranlaßt, daß an dem Eingabe-Ausgabe-Eingang E/A des Mikrocontrollers µC eine Spannung mit einem vorgebbaren Pegel (beispielsweise High-Pegel, zum Bei­ spiel 5 Volt) ausgegeben wird, wodurch der Kondensator C1 gegen Masse ge­ laden wird. In einem zweiten Schritt wird über den Eingabe-Ausgabe-Eingang E/A des Mikrocontrollers µC der sich einstellende Pegel, der mit E1 bezeichnet werden soll, eingelesen. Danach erfolgt ein dritter Schritt, in dem über das ent­ sprechende Programm an dem Eingabe-Ausgabe-Eingang E/A des Mikrocon­ trollers µC eine weitere, niedrigere Spannung ausgegeben wird, die als Low- Pegel (L-Pegel) bezeichnet werden soll und die kleiner ist als die Spannung des H-Pegels, vorzugsweise gleich Null. Dadurch wird der Kondensator C1 entladen und in einem vierten Schritt kann nun über den Eingabe-Ausgabe- Eingang E/A des Mikrocontrollers µC ein zweiter Pegel E2 eingelesen werden.

In Abhängigkeit der Werte, die im zweiten Schritt für den Pegel E1 und in dem vierten Schritt für den Pegel E2 eingelesen werden, ist eine Ermittlung der Stellung der Schalteinrichtungen T1 und T2 gemäß der folgenden Wertetabelle möglich.

Wertetabelle

Somit wird es in einfacher Art und Weise möglich, die Stellungen der beiden Schalteinrichtungen T1 und T2 zu ermitteln.

In Fig. 1 ist vorausgesetzt, daß der Eingabe-Ausgabe-Eingang E/A kurz­ schlußfest ist. In vorteilhafter Weise sind die beiden Schalteinrichtungen T1 und T2 derart miteinander gekoppelt oder nur in einer solchen Art und Weise betä­ tigbar, daß die gleichzeitige Schließung vermieden wird, so daß die Span­ nungsquelle nicht kurzgeschlossen werden kann.

In Fig. 2 ist gezeigt, daß zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Schalt­ einrichtungen T1 und T2 und dem Eingabe-Ausgabe-Eingang E/A des Mikro­ controllers µC ein Widerstand R1 geschaltet ist, mit dem die gezeigte Anord­ nung kurzschlußfest gemacht wird, wenn der Eingabe-Ausgabe-Eingang E/A keine kurzschlußfesten Eigenschaften aufweist. Dadurch werden die Auswerte­ sicherheit und die Betriebssicherheit der gezeigten Anordnung erhöht.

In Fig. 3 ist eine Anordnung gezeigt, bei der in der Reihenschaltung der bei­ den Schalteinrichtungen T1 und T2 im Stromkreis der Spannungsquelle ein Widerstand R1 eingesetzt wird, so daß bei gleichzeitiger Betätigung (Schließung) der beiden Schalteinrichtungen T1 und T2 kein Kurzschluß erzeugt werden kann. Wie schon bezüglich der Fig. 2 ausgeführt, kann dieser Widerstand R1 in der Fig. 3 entfallen, wenn die beiden Schalteinrichtungen T1 und T2 me­ chanisch miteinander gekoppelt, das heißt beispielsweise als Zug-Druck- Schalter oder -Taster oder als Drehschalter mit einer Links/Rechts-Bewegung ausgebildet sind. Ist eine solche mechanische Kopplung nicht gegeben und ist in Fig. 3 der Widerstand R1 eingesetzt, besitzt die Schalteinrichtung T1 die höhere Priorität gegenüber der Schalteinrichtung T2.

Somit hat also das erfindungsgemäße Verfahren und die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung den Vorteil, daß eine Reduzierung der Anzahl von Bau­ elementen erfolgt, die Verwendung von einem Mikrocontroller mit nur einem Eingabe-Ausgabe-Eingang ermöglicht wird und der Kondensator C1 einerseits als Funktionselement im Hinblick auf die Ermittlung der Stellung der Schaltein­ richtungen und andererseits als Schutz vor Störsignalen zur Erhöhung der elektromagnetischen Verträglichkeit verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet - ohne daß die Anwendung darauf beschränkt ist - in vorteilhafter Weise bei der Realisierung von Bedienelemen­ ten von Funktionen in einem Cockpit eines Fahrzeuges Anwendung, wobei mittels der Betätigung der Schalteinrichtungen Audiogeräte, Klimaanlagen, Te­ lematikeinrichtungen und dergleichen bedient werden können. Diese Anwen­ dung ist daher von besonderem Vorteil, da in modernen Fahrzeugen das Cockpit nur einen vorgegebenen Bauraum ausfüllen kann und in diesem Bau­ raum die genannten Einrichtungen (wie beispielsweise Audiogeräte, Klimaanla­ gen, Telematikeinrichtungen und die übrigen Anzeigeelemente) integriert wer­ den müssen.

Sind mehr als zwei Schalteinrichtungen einzusetzen, können selbstverständlich auch ein Mikrocontroller mit mehreren Eingabe-Ausgabe-Eingängen E/A oder auch mehrere Mikrocontroller mit jeweils einem einzigen Eingabe-Ausgabe- Eingang E/A eingesetzt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Ermittlung der Stellung von wenigstens einer an einem Mikrocontroller oder dergleichen ange­ schlossenen Schalteinrichtung, wobei der Mikrocontrol­ ler wiederholt ein Ausgangssignal an die Schalteinrich­ tungen abgibt und daraus resultierend ein Eingangs­ signal von dem Mikrocontroller erfaßt wird, wobei nach zumindest zweimaliger Wiederholung die Eingangssignale die Stellung der Schalteinrichtung darstellt, wobei die Schalteinrichtung zwei Schalter aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Schalter nicht gleichzeitig schließbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale einen an dem Mikrocontroller angeschlossenen Kondensator aufladen und entladen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit zumindest einem an dem Mikrocontroller angeschlossenen Widerstand ein Kurzschluss verhindert wird.

4. Vorrichtung zur Ermittlung der Stellung von wenigstens einer an einem Mikrocontroller (µC) oder dergleichen angeschlossenen Schalteinrichtung (T1, T2) wobei der Mikrocontroller (µC) zumindest einen Eingabe-Ausgabe- Eingang (E/A) aufweist, wobei an dem Eingabe-Ausgabe- Eingang (E/A) die Schalteinrichtung mit zwei Schaltern (T1, T2) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (T1, T2) derart miteinander gekoppelt sind, dass sie nicht gleichzeitig schließbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (T1, T2) als Schalter, Taster oder dergleichen ausgebildet ist, wobei zumindest jeweils ein Schalter, Taster oder dergleichen ausgehend von dem Eingabe-Ausgabe-Eingang (E/A) mit einem Pol (Pluspol U, Minus beziehungsweise Masse) einer Spannungsquelle verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingabe-Ausgabe-Eingang (E/A) des Mikrocontrollers (µC) über einen Kondensator (C1) mit einem Pol der Spannungsquelle verbunden ist.