DE19922818A1

DE19922818A1 - Verfahren zur Überprüfung einer Auswerteschaltung

Info

Publication number: DE19922818A1
Application number: DE19922818A
Authority: DE
Inventors: Norbert Pieper; Wolfgang Zimmermann
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-11-23
Also published as: US6505136B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überprüfung einer Auswerteschaltung, die in einer gleichspannungsversorgten Schaltung eine ordnungsgemäße Kontaktierung eines Schalters mit jeweils dazu angeordnetem Prüfmittel überprüft und die über einen Input und einen Output Buffer verfügt. Um die verschiedenen Fehlerzustände zu ermitteln, ist nach einem bekannten Verfahren beispielsweise parallel zu einem Schalter 13 ein Prüfmittel 14 in der Form eines Kondensators 15 angeordnet. Die Auswerteschaltung 10 selbst wird von einem Controller, einem Input und einem Output Buffer 18, 17 gebildet, wobei durch den invertierten Anschluß zwischen dem Controller und dem Input Buffer 18 der Input Buffer 18 und der Output Buffer 17 von unterschiedlichen Polaritäten geschaltet werden. DOLLAR A Da mittels der bekannten Anordnung aber keine Fehlerzustände im Output Buffer 17 ermittelt werden können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei der Fehlerprüfung sowohl der Input als auch der Output Buffer 18, 17 aktiv geschaltet ist. Vorrichtungsmäßig wird dies dadurch erreicht, daß die beiden Buffer 17, 18 mit jeweils einer Datenleitung 20, 21' mit dem Mikrocomputer 11 zum Datenaustausch verbunden sind.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überprüfung einer Auswerteschaltung, die in einer gleichspannungsversorgten Schaltung eine ordnungsgemäße Kontaktierung eines Schalters oder Tasters mit jeweils dazu angeordnetem Prüfmittel überprüft und die über einen Input und einen Output Buffer verfügt, insbesondere auf ein Verfahren, welches mögliche Fehlerursachen näher einkreist.

Stand der Technik

Ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Ausführung des Verfahrens ist aus DE-A-197 18 041 bekannt. Um verschiedene Fehlerzustände zu ermitteln, kann danach beispielsweise parallel zu einem Schalter oder Taster ein Prüfmittel in der Form eines Kondensator angeordnet sein. Auch ist in der bekannten Schrift eine Anordnung mit einen Wechselschalter dazu in Reihe liegenden Kondensator angegeben, wobei die eine Schaltstrecke der aus Kondensator und Schalter gebildeten Einheit den I/O-Port einer Auswerteschaltung auf Masse kurzschließt und die andere Schaltstrecke (= Ruhestellung des Schalters) den I/O-Port der Auswerteschaltung über den Kondensator mit Masse verbindet. Die Auswerteschaltung selbst wird im wesentlichen von einem Controller, einem Input Buffer und einem Output Buffer gebildet, wobei durch den invertierten Anschluß zwischen dem Controller und dem Input Buffer der Input Buffer und der Output Buffer von unterschiedlichen Polaritäten geschaltet werden.

Soll nun die ordnungsgemäße Kontaktierung des Schalters oder Tasters ermittelt werden, wird zunächst die aus Kondensator und Schalter gebildete Einheit mit dem I/O-Port der Auswerteschaltung verbunden wird. Hierbei wird zur einfacheren Darstellung der Verhältnisse beim Kontaktieren der Einheit mit dem I/O-Port davon ausgegangen, daß sich der Schalter oder Taster in seiner Ruhestellung befindet, also den I/O-Port der Auswerteschaltung über den Kondensator mit Masse verbindet. Ist die Verbindung der Einheit mit dem I/O- Port der Auswerteschaltung herstellt, fließt ein Strom über einen Widerstand R in den Kondensator und lädt diesen in dem bekannten Ausführungsbeispiel auf U_c = 5 Volt auf. Danach sperrt der Kondensator und befindet sich im Ruhestand, d. h. es fließt kein Ruhestrom. Auch bei anschließender Betätigung des Schalters oder Tasters bleibt der Kondensator geladen, da keine Möglichkeit zur Entladung besteht.

Soll nun mittels der bekannten Anordnung ein Leitungsfehler (Schluß gegen GND) ermittelt werden, ist es notwendig, daß zu einem Zeitpunkt 1 der I/O-Port des zu prüfenden Schalters oder Tasters eingelesen wird. Wird zu diesem Zeitpunkt 1 der I/O-Port mit "Low" eingelesen, ist dies ein sicheres Zeichen dafür, daß ein Schluß gegen GND gegeben ist, da entsprechend der obigen Annahme sich der Schalter oder Taster in seine Ruhestellung befindet.

Auch Fehlkontaktierungen des Kondensators und der aus Kondensator und Schalter bzw. Taster gebildeten Einheit lassen sich mit der bekannten Einheit ermitteln. Hierzu wird zu einem Zeitpunkt 2 ein Umschaltvorgang ausgelöst, bei welchem der I/O-Port von Eingang auf Ausgang umgeschaltet wird und "Low" ausgegeben wird. Hierdurch wird eine Entladung des Kondensators über den I/O-Port bewirkt. Ist der Kondensator nach einer Zeitspanne t_u vollständig entladen, wird zu einem Zeitpunkt 3 der I/O-Port wieder auf Eingang geschaltet. Dies bewirkt, daß sich der Kondensator wieder über den Widerstand während einer Zeitspanne t_m auflädt und die ehemalige Spannung U_c = 5 Volt erreicht. Gleichzeitig kann nach dem Umschalten zum Zeitpunkt 3 der I/O-Port wieder eingelesen werden und der zu einem, in der Zeitspanne t_m liegenden Zeitpunkt 4 ermittelte Signalpegel durch Vergleich mit einem Schwellwert U_g zur Bestimmung einer Fehlkontaktierung genutzt werden. Liegt der zum Zeitpunkt 4 ermittelte Signalpegel unterhalb des Schwellwerts U_g, ist sichergestellt, daß die aus Kondensator und Schalter bzw. Taster gebildete Einheit vorhanden und richtig angeschlossen ist. Eine nicht vorhandene Einheit aus Kondensator und Schalter bzw. Taster äußert sich dadurch, daß der zum Zeitpunkt 4 ermittelte Signalpegel oberhalb des Schwellwerts U_g liegt, weil durch den nicht vorhandenen Kondensator das Potential gleich wieder in seine Ausgangslage schnappt.

Auch wenn mittels des bekannten Verfahrens bzw. der bekannten Anordnung Fehlkontaktierungen der Einheit aus Kondensator und Schalter bzw. Taster sowie auch Kurzschlüsse in der Leitung sehr einfach festgestellt und damit auch ohne große Fehlersuche behoben werden können, kann bei einem zum Zeitpunkt 4 oberhalb des Schwellwerts U_g liegenden Signalpegel nicht mit Bestimmtheit gesagt werden. Ob die aus Kondensator und Schalter bzw. Taster gebildete Einheit tatsächlich fehlerhaft kontaktiert ist. Insbesondere muß bei Auftreten dieses Fehlzustandes durch aufwendige manuelle Tätigkeit geprüft werden, ob sich der Fehler in der Einheit oder der Auswerteschaltung befindet. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welches die Nachteile im Stand der Technik beseitigt und somit zu einer zu schnelleren Fehlererkennung und Fehlerbeseitigung beiträgt.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird in verfahrensmäßiger Hinsicht mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und in vorrichtungsmäßiger Hinsicht mit den Merkmalen gemäß Anspruch 2 gelöst.

Wird das Verfahren gemäß Anspruch 1 ausgebildet, indem während der Zeitspanne t_u auch der Input Buffer aktiv geschaltet ist, kann festgestellt werden, ob der Output fehlerfrei oder fehlerhaft arbeitet. Arbeitet beispielsweise der Output Buffer fehlerfrei, so wird während der Zeitspanne t_u, innerhalb welcher der Kondensator entladen wird, am I/O-Port ein auf Null absinkender Signalpegel festgestellt. Ist jedoch der Output Buffer fehlerhaft, bleibt während der Zeitspanne t_u der Signalpegel beispielsweise bei den ehemaligen 5 Volt. Wird dann zu einem Zeitpunkt 4 ein oberhalb des Schwellwerts U_g liegender Signalpegel festgestellt, kann durch einen Vergleich des Signalpegels während der Zeitspanne t_u mit dem Signalpegel im Zeitpunkt 4 festgestellt werden, ob der zum Zeitpunkt 4 oberhalb des Schwellwerts U_g liegende Signalpegel auf einer Fehlkontaktierung der aus Kondensator und Schalter bzw. Taster gebildeten Einheit oder auf einen fehlerhaften Output Buffer beruht. Ein fehlerhafter Output Buffer ist dann gegeben, wenn die beiden in den Zeitspannen t_u und t_m ermittelten Signalpegel gleich groß sind oder zumindest der Signalpegel, welcher während der Zeitspanne t_u ermittelt wurde, oberhalb des Signalpegels liegt, der während der Zeitspanne t_m festgestellt wurde. Eine Fehlkontaktierung der aus Kondensator und Schalter bzw. Taster liegt dann vor, wenn der Signalpegel, welche in der Zeitspanne t_u ermittelt wurde, unter dem Signalpegel liegt, der im Zeitpunkt 4 festgestellt wurde. Auch ist zur Überprüfung des Output Buffers ein Bezug des während der Zeitspanne t_u ermittelten Signalpegels zum in der Zeitspanne t_m ermittelten Signalpegel nicht zwingend.

Vielmehr kann auch zur Erkennung eines fehlerhaften Output Buffers der während der Zeitspanne t_u ermittelte Signalpegel zum Schwellwert U_g in Beziehung gesetzt werden.

Vorrichtungsmäßig wird diese Funktionsweise dadurch realisiert, daß zum Datenaustausch mit dem Mikrocomputer sowohl der Input als auch der Output Buffer jeweils über eine Datenleitung mit dem Mikrocomputer verbunden ist.

Kurze Darstellung der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem Taster;

Fig. 2 eine Darstellung des Zeitverlaufs des Signalpegels bei der Überprüfung;

Fig. 3 eine weitere Darstellung gemäß Fig. 2; und

Fig. 4 eine weitere Darstellung gemäß Fig. 2.

Wege zum Ausführen der Erfindung

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung wird in wesentlichen von einer Auswerteschaltung 10, einem Mikrocomputer 11 und einer Einheit 12 gebildet.

Dabei umfaßt die Einheit 12 einen Taster 13 und ein Prüfmittel 14, welches vorliegend von einem Kondensator 15 gebildet wird, der zu dem Taster 13 parallel liegt. Diese Einheit 12 ist mittels einer Verbindungsleitung 15' mit dem I/O-Port 16 der Auswerteschaltung 10 verbunden. Befindet sich der Taster 13 so wie in Fig. 1 gezeigt in seiner Ruhestellung, ist der I/O-Port 16 der Auswerteschaltung 10 über den Kondensator 15 mit Masse verbunden.

Die Auswerteschaltung 10 besteht im wesentlichen aus einen Output Buffer 17, einen Input Buffer 18 und den Widerständen R1 bis R4. Dabei sind die beiden Widerstände R2 und R3 in Reihe zueinander angeordnet. Der Input Buffer 18 als auch der Output Buffer 17 sind jeweils über eine separate Datenleitung 21, 21' mit dem Mikrocomputer 11 verbunden, wodurch im wesentlichen die nachfolgend beschriebene Auswertung des I/O-Ports 16 während der gesamten Zeitspanne t_g möglich wird.

Wird nun erstmalig die Einheit 12 mittels der Verbindungsleitung 15' mit dem I/O-Port 16 der Auswerteschaltung 10 verbunden, fließt Strom über den Widerstand R1 in dem Kondensator 15 und lädt diesen entsprechend der am Eingang 19 bereitgestellten Spannung V+ auf. Danach sperrt der Kondensator 15 mit der Folge, daß anschließend kein Ruhestrom mehr fließt.

Um eventuelle Kurzschlüsse gegen Masse in der Verbindungsleitung 15' zu kennen, wird zu einem Zeitpunkt 1 (Fig. 2) zunächst der I/O-Port 16 eingelesen. Ist sichergestellt, daß sich während des Einlesens des I/O-Ports 16 der Taster 13 in seiner Ruhestellung befindet, sind zum Zeitpunkt 1 ermittelte Signalpegelwerte von Null ein sicheres Zeichen für einen Kurzschluß in der Verbindungsleitung 15'.

Soll festgestellt werden, ob die Einheit 12 bzw. der Taster 13 überhaupt vorhanden bzw. mit der Auswerteschaltung 10 verbunden ist, wird entsprechend Fig. 2 zu einem Zeitpunkt 2 der Kondensator 15 entladen. Dies erfolgt vorliegend dadurch, daß zum Zeitpunkt 2 die Ladung des Kondensators 15 über den Output Buffers 17 abfließen kann.

Hat sich der Kondensator 15 während der Zeitspanne t_u vollständig entladen, wird zum Zeitpunkt 3 der Output Buffer 17 wieder gesperrt, so daß sich der Kondensator 15 wieder über den Wiederstand R1 während der Zeitspanne t_m lädt. Wird nun einem Zeitpunkt 4, welcher innerhalb der sich an die Zeitspanne t_u anschließenden Zeitspanne t_m liegt, der Signalpegel über den I/O-Port 16 vom Input Buffer 18 ausgelesen, wird bei vorhandenem Kondensator 15 ein Signalpegel festgestellt, der wegen der Ladung des Kondensators 15 unterhalb des Signalpegels liegt, der bei intakter Verbindungsleitung 15 ' zum Zeitpunkt 1 vorherrschte.

Um jedoch einen direkten Bezug zum Signalpegel im Zeitpunkt 1 auszuschließen, wird vorliegend ein Bezug des zum Zeitpunkt 4 ermittelten Signalpegels zu einem Schwellwert U_g hergestellt. Liegt der zum Zeitpunkt 4 ermittelte Signalpegel unterhalb des Schwellwert U_g, ist dies ein sicheres Zeichen für eine vorhandene, d. h. mit der Auswerteschaltung 10 verbundene Einheit 12.

Wäre jedoch die den Kondensator 15 enthaltende Einheit 12 nicht angeschlossen, würde sich zum innerhalb der Zeitspanne t_m liegenden Zeitpunkt 4*, der mit dem Zeitpunkt 4 übereinstimmt, ein Signalpegel ergeben, der deutlich über dem Schwellwert U_g liegt. Diese Verhältnisse sind in Fig. 3 näher dargestellt, wobei die sich bei angeschlossenem Kondensator 15 ergebende und aus Fig. 2 bekannte Ladekurve zum besseren Verständnis gestrichelt dargestellt wurde. Mithin kann durch die zum Zeitpunkt 4 bzw. 4* ermittelten und zum Schwellwert U_g in Beziehung gesetzte Signalpegel sehr einfach das Vorhandensein der Einheit 12 festgestellt werden.

Ist jedoch die Auswerteschaltung wie in DE-A-197 18 041 ausgebildet, kann durch die invertierte Anordnung des Input-Buffers 18 während der Zeitspanne t_u kein Signalpegel ermittelt werden. Ist der Output Buffer 17 defekt, äußert sich dieser Defekt zum Zeitpunkt 4 bzw. 4* genau wie bei einer nicht vorhandene Einheit 12 in einem oberhalb der Schwellwert U_g liegenden Signalpegel, so daß Erkenntnisse über die genaue Fehlerursache (defekter Output Buffer 17 oder nicht vorhandene Einheit 12) nicht gegeben sind. Wird jedoch der Input Buffer 18 so wie in Fig. 1 angegeben angeordnet, sind auch während der Zeitspanne t_m Messungen des Signalpegels möglich, weil diese Art der Anordnung wegen der vorhandenen Datenleitungen 21, 21' zwischen den Buffern 17, 18 und dem Mikrocomputer 11 eine ständige Aktivität des Input Buffers 18 erlaubt.

Ist beispielsweise der Output Buffer 17 bzw. der darin enthaltene Transistor 17' defekt und wird der Zeitpunkt 2 erreicht, hat der Signalpegel während der Zeitspanne t_u einen Verlauf entsprechend der in Fig. 4 gezeigten durchgezogenen Linie und unterscheidet somit sich in keinster Weise von dem Signalpegel, welcher im Zeitspanne vor dem Zeitpunkt 1 bzw. während oder nach dem Zeitpunkt 4 bzw. 4* vorherrschend ist. Für die bekannte Anordnung bedeutet dies, daß bei defektem Output Buffer 17 zum Zeitpunkt 4 bzw. 4* Signalpegel ermittelt werden, die deutlich oberhalb des Schwellwerts U_g liegen, auch wenn die Einheit 12 selbst fehlerfrei und mit der Auswerteschaltung 10 verbunden ist. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung kann aber mittels der erfindungsgemäßen Anordnung durch den jederzeit aktiven Input Buffer 18 über dessen Eingang 20' durch eine beispielsweise zum Zeitpunkt 5 ausgeführte Messung ein innerhalb der Zeitspanne t_u vorherrschender Signalpegel ermittelt werden. Liegt dieser bei einer zum Zeitpunkt 5 ausgeführten Messung entsprechend dem gestrichelten Linienzug bei Null, spricht dies für einen funktionsfähigen Transistor 17' bzw. Output Buffer 17. Ein defekter Transistor 17' bzw. Output Buffer 17 ist dann gegeben, wenn der Signalpegel, welcher zum mit dem Zeitpunkt 5 übereinstimmenden Zeitpunkt 5* ermittelt wurde, zumindest oberhalb des Schwellwerts U_g liegt. Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß bei gegebener Funktionsfähigkeit des Transistors 17' bzw. Output Buffers 17 je nach dem, ob die Einheit 12 mit dem I/O-Port 16 der Auswerteschaltung 10 verbunden ist oder nicht, ab dem Zeitpunkt 3 der Signalpegel entweder einen Verlauf nimmt, der im Zusammenhang mit Fig. 2 oder Fig. 3 beschrieben wurde. Um auch diese Verhältnisse zu veranschaulichen, wurden die ab dem Zeitpunkt 2 jeweils vorherrschenden Verläufe der Signalpegel in Fig. 4 strichpunktiert dargestellt.

Auch wenn im Zusammenhang mit dieser Anmeldung die Einheit 12 mit einen Prüfmittel 14 in der Form eines Kondensators 15 ausgebildet wurde, ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Auswerteschaltung 14 nicht auf die Verwendung von Kondensatoren 15 als Prüfmittel 14 beschränkt. Vielmehr kann der ständig aktive Input Buffer 18 auch zur Ermittlung der Funktionalität des Output Buffers 18 bei Prüfmitteln 14 eingesetzt werden, die von einer Induktivität oder einem Widerstand gebildet werden. Auch kann in einem anderen - nicht weiter dargestellten - Ausführungsbeispiel der Taster 13 als Schalter ausgebildet sein. In gleich Weise kann die Erfindung auch dann genutzt werden, wenn der Schalter als Wechselschalter ausgebildet ist und zu den Kondensator 15 in Reihe liegt.

Claims

1. Verfahren zur Überprüfung einer Auswerteschaltung 10, die in einer gleichspannungsversorgten Schaltung eine ordnungsgemäße Kontaktierung eines Schalters oder Tasters 13 mit jeweils dazu angeordnetem Prüfmittel 14 überprüft und die über einen Output und einen Input Buffer 17, 18 verfügt, wobei während einer Zeitspanne t_u, die zusammen mit einer Zeitspannen t_m eine Zeitspanne t_g bildet, der Output Buffer 17 aktiv ist und wobei während der Zeitspanne t_m mittels des Prüfmittels 14 die ordnungsgemäße Kontaktierung des Schalters oder Tasters 13 überprüft wird, dadurch gekennzeichnet, daß auch während der Zeitspanne t_u der Input Buffer 18 aktiv geschaltet ist.

2. Vorrichtung zur Überprüfung einer Auswerteschaltung 10, die in einer gleichspannungsversorgten Schaltung eine ordnungsgemäße Kontaktierung eines Schalters oder Tasters 13 mit jeweils dazu angeordnetem Prüfmittel 14 überprüft und die über einen Mikrocomputer 11 sowie einen Input und einen Output Buffer 18, 17 verfügt, dadurch gekennzeichnet, daß der Input Buffer 18 und der Output Buffer 17 zum Datenaustausch mit dem Mikrocomputer 11 jeweils über eine Datenleitung 21, 21' mit dem Mikrocomputer 11 verbunden ist.