DE2549037A1 - Verfahren und pruefvorrichtung zum erkennen fehlerhafter kraftfahrzeug- drehstromgeneratoren mit nachgeschaltetem gleichrichter - Google Patents

Verfahren und pruefvorrichtung zum erkennen fehlerhafter kraftfahrzeug- drehstromgeneratoren mit nachgeschaltetem gleichrichter

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DE2549037A1 DE19752549037 DE2549037A DE2549037A1 DE 2549037 A1 DE2549037 A1 DE 2549037A1 DE 19752549037 DE19752549037 DE 19752549037 DE 2549037 A DE2549037 A DE 2549037A DE 2549037 A1 DE2549037 A1 DE 2549037A1
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Description

  • Verfahren und Prüfvorrichtung zum Er-
  • kennen fehlerhafter Kfz.-Drehstomgeneratoren mit nachgeschaltetem Gleichrichter In den letzten Jahren sind im Kraftfahrzeugbau aus verschiedenen Gründen anstelle der üblichen Gleichstromgeneratoren zunehmend Drehetromgeneratoren mit einem den Drehstrom in einen GleShstrom umformenden nachgeschalteten Gleichrichter zur kommen. Dabei bilden der eigentliche Drehstromgenerator der Regler und der Gleichrichter im allgemeinen eine Baueinheit, Da die Zahl möglicher Fehlerquellen durch den Einsatz von Gleichrichtern -im Vergleich zu Gleichstromgeneratoren- erhöht wurde, ist es besonders wichtig, daß bei Störungen im elektrischen Netz des Eraftfahrzeuges möglichst schnell und einfach geprüft werden kann, ob die Drehstromgeneratoreinheit in Ordnung oder defekt ist. Bisher war es üblich, den Zustand der Generatoren entweder im eingebauten Zustand mittels eines Elektronenstrahloszillographen oder -unter Verwendung eines Iatterietrennschalters und eines Belastungswiderstandes- nittels eines Volt- und eines Änperetneters zu überprifen. Die Verwendung von ElektranensWrahlosslllogrsphen führt zwar zu einar eindeutigen Ermittlung des Zustandes der Generatoren, doch scheitert der Einsatz solcher Oszillographen häufig daran, daß der Werkstatt geeignete Spezialisten für die Bedienung eines solchen Oszillographen fahlen. Daneben ist zu berücksichtigen, daß solche Oszillographen verhältnismäßig teure und empfindliche Geräte sind, deren Anschaffung von vielen Werkstätten gescheut wird. Die Ermittlung des Zustandes der Generatoren mittels Volt- und =p3rsmeter ist im Vergleich dazu zwar unkomplizierter und billiger, erfordert dafür aber einen erüblichenZeitaufwand. Abgesehen davon können bei einem Drehstromgenerator mit nachgeschaltetem Gleichrichter Fehler auftreten, welche mit dieser Meßmethode nicht ohne weiteres entdeckt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Yerfahren sowie eine Prüfvorrichtung zum Erkennen von fehlerhaften Kraftfahrzeug-irehstromgeneratoren mit nachgeschaltetem Gleichrichter anzugeben, welche eine schnelle, einfache und zuverlässige Überprüfung der Generatoren im eingebauten Zustand erlauben, ohne daß hierfür besonders kostspielige oder empfindliche Apparaturen benötigt werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die an der D+-Elemme des Generators erfaßte gleichgerichtete Spannung einer elektronischen Analyse schaltung zugeführt wird, in der sie einerseits sowohl mit einer festen oberen als auc ; it einer festen unteren Referenz spannung und andererseits sowohl mit einer variablen oberen Referenzspannung, die um eine dem halben Oberwelligkeits-Toleranzbereich entsprechenden Spannung oberhalb des Mittelwertes der gleichgerichteten Spannung liegt, als auc#it einer variablen unteren Referenzspannung, die um eine dem halben Oberwelligkeits-Toleranzbereich entsprechende Spannung unterhalb des Mittelwertes der gleichgerichteten Spannung liegt , verglichenwird und Über- bzw. Unberschreitungsr der vorgegebenen Referenz spannungen als Behlersignale angezeigt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mit Sicherheit sämtliche bei einem Drehstromgenerator der vorerwshntan 4rt axglrcnsn Fehler enJ'ci4 und andezaib».
  • Um zu vermeiden, daß üblicherweise auf tretende energiearme Störimpulse als Fehlersignale angezeigt werden, werden nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kurzzeitige Über- bzw. Unterschreitungen der vorgegebenen Referenzspannungen unterdrückt und nur längere, oberhalb einer vorgegebenen Mindsstdauer liegende Über- bzw. Unterschreitungen als Fehlersignale angezeigt.
  • Eine erf indungsgemäße Prüfvorrichtung zum Erkennen von fehlerhaften Kraftfahrzeug-Drehstromgeneratoren mit nachgeschaltetem Gleichrichter im eingebauten Zustand zeichnet sich aus durch eine von der an der D+-Klemme des Generators anliegenden Spannung beaufschlagbare elektronische Analyse schaltung, mit einer ersten Logikschaltung, die das Überschreiten einer oberen Referenz spannung bzw. das Unterscnreiten einer unteren Referenzspannung erfaßt und signalisiert, und mit einer zweiten Logikschaltung, die das Überschreiten eines Oberwell$geits-Toleranzbereichs erfaßt und signalisiert, wobei die Signalausgänge beider Logikschaltungen gemeinsam mit dem Signaleingang einer Anzeigevorrichtung in Verbindung stehen, wobei vorzugsweise die Signalausgänge beider Logikschaltungen unter Zwischenschaltung einer dritten Logikschaltung, welche die Signalisierung eines nur kurzzeitigen, unterhalb einer vorgegebenen Mindestdauer liegenden Unter- bzw. Überschreitens der vorgegebenen Referenzspannungen und Toleranzbereiche unterdrückt, gemeinsam mit dem Signaleingang der Anzeigevorrichtung in Verbindung stehen.
  • Defekte Generatoreinheiten mit zu hoher, zu niedriger oder zu welliger Ausgangsspannung -andere Unregelmäßigkeiten gibt es praktisch nicht- werden mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung sehr schnell und mit Sichardit ermittelt, wobei der zusätzliche Vortail besteht, daß diese Prüfvorrichtung nicht nur für die Überprüfung von Drehstromgeneratoren der genannten Art, sondern auch von Gleichstromgeneratoren eingesetzt werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Logikschaltung je einen ersten und zweiten Komparator auf, welche mit ihren Signalausgängen zusammengeschaltet und mit dem Signaleingang der dritten Logikschaltung verbunden sind, wobei eine die obere Referenzspannung liefernde erste Spannungsquelle mit dem invertierenden Eingang des ersten Komparators, eine die untere Referenzspannung liefernde zweite Spannungsquelle mit dem nicht invertierenden Eingang des zweiten Komparators und die D+-Klemme des Generators--gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers- sowohl mit dem nicht invertierenden Eingang des ersten Komparators als auch ist dem invertierenden Eingang des zweiten Komparators verbunden ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die zweite Logikschaltung je einen dritten und vierten Komparator aufweist, welche mit ihren Signalausgängen zusammengeschaltet und mit dem Signaleingang der dritten Logikschaltung verbunden sind, und daß die D+ -Klemme des Generators einerseits-gegebenenfallsunter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers- än den mit dem invertierenden Eingang des vierten Komparators verbundenen nicht invertierenden Eingang des dritten Komparators und andererseits unter Zwischenschaltung eines Mittelwertbilders sowohl an den invertierenden Eingang des dritten Komparators als auch an den nicht invertierenden Eingang des vierten Komparators anschließbar ist, wobei einerseits zwischen dem Mittelwertbildar und dem invertierenden Eingang des dritten Komparators eine erste Zusatzspannungsquelle zwischengeschaltet ist, welche zqder vom Mittelwertbilder gelieferten Spannung eine dem halben Oberwelligkeita-Toleranvbereich entsprechende Zusatz spannung addiert, und andererseits zwischen dem Mittelwertbilder und dem nicht invertierenden Ein-3ngdes vierten Komparators eine zweite Zusatzspannungsquelle zwischengeschaltet ist, welche von der vom Mittelwertbilder gelieferten Spannung eine dem halben Oberwelligkeit3-Tolaranzbereich entprechende Zusatz spannung subtrahiert. Der Aufwand für die Überwachung des Oberwelligkeits-Toieranzbereichesist bei dieser Ausgestaltung besonders einfach, weil die dafür benötigten variablen Referexizspannungen in einfacher Weise, nämlich durch Addition des Mittelwertes der zu überwachenden Spannung zu zwei diesen Toleranzbereich begrenzenden festen oberen und unteren Zusatz spannungen, an die Größe dieser Spannung angepaßt werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die als Impulsbreiten-Detektor wirkende dritte Logikschaltung aus einer Nonoflopschaltung und einem Nand-Gatter zusammengesetzt, wobei der eine Signaleingang des ausgangsseitig mit der Anzeigevorrichtung in Verbindung stehenden Nand-Gatters mit dem Signalausgang und der andere Signaleingang mit dem den Signaleingang der dritten Logikschaltung bildenden Signaleingang der Monoflopschaltung verbunden ist. Durch den Einsatz einer Monoflopschaltung mit entsprechendar Monoflop-Seit kann somit in einfacher Weise jede gewünschte Mindestdauer der zur Anzeigevorrichtung weiizgeleiteten Fehlersignale festgelegt werden.
  • Um zu verhindern, daß auch -wodureh auch immer bedingte- einmalig auftretende Fehler der untersuchten Generatoreinheit zur Anzeige gebracht werden, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Waiterbildung der Erfindung zwischen den Signalausgang der dritten Logikschaltung und die Anzeigevorrichtung eine JK-Flip-Flop-Schaltung zwischengeschaltet, die in bekannter Weise mit einem Clock-Generator hoher Frequenz und einem Re set-Generator niedriger Frequenz in Verbindung steht. Durch diese zusätzliche kBßnahme werden zufällige, d. h. einmalig auftretende Fehler, nur einmalig kurz von der Anzeigevorrichtung angezeigt und anschließend wieder entfernt, während vorhandene Dauerfehler ständig angezeigt werden.
  • Anhand zinks Ausführungsbeispieles werden die n-indung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung efläwhert. In der Zeichnung zeigen Figur 1 ein schematisches Blocksonaltbild der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, Figur 2 ein schematisches Spannungsdiagramm mit den eingezeichneten Referenzwerten, Figur 3 ein Prinzipschaltbild der dritten Logikschaltung mit Wahrheitstabelle, Figur 4 verschiedene SignalverläuSe innerhalb der dritten Logikschaltung Figur 5 das Prinzipschaltbild des Clock- und des Rsset-Generators und Figur 6 das Prinzipschaltbild eines üblichen Drehstromgenerators mit nachgeschaltetem Gleichrichter und Regler sowie den verschiedenen Generatorklemmen.
  • Die in Figur 1 dargestellte Prüfvorrichtung zum Erkennen von fehlerhaften Kraftfahrzeug-Drehstromgeneratoren mit nachgeschaltetem Gleichrichter im eingebauten Zustand wird mit ihrer Eingangsklemme 10 an die Klemme D+ des Drehstromgenerators angeschlossen. Der mit der Masse des Generators zu verbindende Masseanschluß der Prüfvorrichtung ist wie üblich nicht weiter gezeichnet. Die Prüfvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer ersten Logikschaltung 1, mit der festgestellt wird, ob die erfaßte Spannung des zu überprüfenden Drehstromgenerators innerhalb der zulässigen Toleranz liegt, einer zweiten Logikschaltung 2, mit der festgestellt wird, ob dia Oberwelligkeit der erfaßten Spannung innerhalb der zulässigen Toleranz liegt und eine Anzeigevorrichtung 4, in der angezeigt wird, ob der überprüft Generator in Ordnung oder defekt ist. Die beiden Logikschaltungen 1 und 2 bestehen jeweils aus zwei Komparatoren -das sind handelsübliche kompensierte Operationsverstärker- 11 und 12 bzw. 21 und 22, wie es sie beispielsweise von der Firma Silicon General Inc. unter der lezeichnung SG 741 oder SG 741 C oder von der Firma National Semiconductor Corp. unter den Bezeichnungen IX 124, LM 224, LM 324 gibt. Die Signalausgänge 113, 123, 213 und 223 dieser Komparatoren sind zusammengeschaltet und stehen mit der Anzeigevorrichtung 4 in Verbindung. iBekann-tlich haben derartige Komparatoren jeweils einen invertierenden und einen nicht invertierenden Eingang. Die -gegebenenfalls nach einer besonderen Eingangsanpassung mittels eines Kondensators o.ä.- an der Eingangsklemme 10 der Prüfvorrichtung anliegende, an der D+-Klemme des Generators abgegriffene Spannung wird sowohl dem nicht invertierenden Eingang 112 des ersten Komparators 11 als auch dem invertierenden Eingang 121 des zweiten Eomparators 12, dem nicht invertierenden Eingang 212 des dritten Komparators 21 und dem invertierenden Eingang 221 des vierten Komparators 22 zugeführt, wobei im Ausführungsbeispiel zwischen diesen Eingängen und der Eingangsklemme 10 ein besonderer Spannungsteiler 5 liegt, der zur Anpassung der Spannung an die Nenndaten der verwendeten handelsüblichen Komparatoren dient.
  • Dem invertierenden Eingang 111 des ersten Komparators 11 wird eine feste obere Referenzspannung URef max , die etwas oberhalb der im Nennbetrieb des einwandfreien Generators an der D+-Klemme auftretenden Normalspannung liegt und dem nicht invertierenden Eingang 122 des zweiten Komparators 12 eine feste untere Referenzspannung URef min , die etwas unterhalb der im @ennbetrieb des einwandfreien Generators an der D+-Klevse auftretenden Normalspannung liegt, zugeführt. Solange dis aq nicht invertierenden Eingang 112 des ersten Komparators anstehende Spannung die obere Referenzspannung URef max nicht über- Xmd die am invertierenden Eingang 121 des zwlt3ll Komparators 12 anstehende Spannung die untere Referenzspannung URef min nicht unterschreitet, bleibt der herrschende Schaltzustand dieser beiden Komparatoren unverändert. Die an den zugehörigen Signalausgängen 113 und 123 anstehenden Ausgangssignale ändern sich demzufolge auch nicht. Sowie jedoch die vorerwähnten Referenzspannungen über- bzw. unterschritten werden, ändert der davon betroffsne Komparator seinen Schaltzustand und dementsprechend ändert sich auch das zugehörige Ausgangssignal je nach Art des verwendeten Eomparatortyps von "high" auf "low" oder umgekehrt, was von der Anzeigevorrichtung 4 signalisiert wird. Man erkennt, daß solange, wie die erfaßte Spannung innerhalb des durch die beiden Referenz spannungen URef max und URef min bestimmten Toleranzbereiches bleibt, vom ersten und vom zweiten Komparator 11 bzw. 12 kein Fehlersignal abgegeben wird. Die dem invertierenden Eingang 211 des dritten Komparators 21 zugeführte Referenz spannung setzt sich aus dem Mittelwert UGm der dem Signaleingang 10 der Prüfvorrichtung zugeführten Spannung und einer dazu addierten Zusatzspannung Uz1 zusammen. Entsprechend setzt sich die dem nicht invertierenden Eingang 222 deqvierten Komparators 22 zugeführte Referenzspannung aus dem Mittelwert IJGD der Spannung UG und einer davon subtrahierten Zusatz spannung Uz2 zusammen.
  • Zu diesem Zwecke ist zwischen die Eingangsklemme 10 der Prüfvorrichtung und die beiden vorerwähnten Eingänge des dritten und des vierten Komparators ein Mittelwertbilder 6 sowie je eine dazu in Reihe geschaltete, die erste Zusatz spannung Uz1 liefernde erste Zusatzspannungsquelle 7 bzw. eine die zweite Zusatz spannung UZ2liefernde zweite Zusatzspannungsquelle 8 zwischengeschaltet, deren Polung so gewählt sind, daß die erste Zusatz spannung zum Mittelwert addiert und die zweite Zusatz spannung vom Mittelwert subtrahiert wird.Schaltungstechnische Einzelheiten des Mittelwertbilders sowie der beiden Spannungsquallen sind nicht weiter dargestellt, da sie dem Fachmann bekannt sind. Nan erkennt, daß dem dritten und dem vierten SomDarator in Gegensatz zum ersten und zum zweiten Komparator keine festen Referenz spannungen, sondern mit dem Mittelwert der erfabten Spannung variierende Referenzspannungen zugeführt werden. In ihrer Funktionswese stimmen der dritte und vierte Komparator jedoch mit der zuvor beschriebenen Funktionsweise des ersten und zweiten Komparators überein.
  • Solange also die am nicht invertierenden Einç3ng 212 des dritten Komparators 21 und am invertierenden Eingang 221 des vierten Komparators 22 anstehende Spannung, die in den Figuren 1 und 2 mit UG* bezeichnet ist, nicht die am invertierenden Eingang 211 des dritten Komparators anstehende variable Referenzspannung über- oder die am nicht invertierenden Eingang 222 des vierten Komparators anstehende variable Referenz spannung unterschreitet, bleibt der Schaltzustand dieser beiden Komparatoren erhalten. Wenn diese variablen Referenz spannungen jedoch über-bzw. unterschritten werden, dann ändert sich wiederum der Schaltzustand des davon betroffenen Komparators und das zugehörige Ausgangs signal ändert sich je nach Art des verwendeten Komparatortyps von "high" auf "low" bzw umgekehrt. Auch diese Signaländerungen werden von der Anzeigevorrichtung 4 signalisiert.
  • In Figur 2 sind die festeobere Referenzspannung URef max und die feste untere Referenz spannung URef min des ersten und des zweiten Komparators 11 bzw. 12 strichpunktiert und der durch den Mittelwert UGm sowie die Zusatz spannungen UZ1 bzw. UZ2 bestimmte Oberwelligkeits-Toleranzbereich # U gestrichelt eingetragen. Zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist in Figur 2 unter Zugrundelegung eines völlig willkürlich gewählten Verlaufs der an der D -Klemme erfaßten Spannung die am Spannungsteiler 5 abgegriffene Spannung UG* voll ausgezeichnet eingetragen. Im ersten Teil des Diagramms verläuft die Spannung normal, im letsten Teil des Diagramms treten deutliebe Spannungsspitzen auf. Man erkennt, daß die der erfaßten Spannung proportionale Spannung UG* zwar innerhalb des durch die, obere Referenz Spannung URef max -bei einem 1AV-Generator z.B. 15V-und die untere Referenz spannung URef min -bei einem 14V-Generator z.. etwa 12,5V- gegebenen Spannungstoleranzbereichs bleibt, daß aber der Oberwelligkeits-Toleranzbereich #U -bei eo 147-Generator z.B. etwa # O,dV- überschritten wird Demzufolge werden der erste Komparator 11 und der zweite Komparator 12 der ersten Logikschaltung 1 kein Fehlersignal abgeben.
  • Der dritte Komparator 21 der den Oberwelligkeits-Toleranzbereich überwachenden zweiten Logikschaltung wird dagegen zum Zeitpunkt t1, zu dem die an seinem nicht invertierenden Eingang 212 anstehende seine Spannung UG*/ Re£erenz spannung (UGm + UZ1) überschreitet, ein Fehlersignal abgeben, welches zum Zeitpunkt t2 wieder verlöscht. Entsprechend wird der vierte Komparator 22 der Logikschaltung 2 zum Zeitpunkt t3, zu dem die an seinem invertiereden Eingang 221 anstehende Spannung UG* seine Referenz spannung (UGm + UZ2) unterschreitet, ebenfalls ein Fehlersignal abgeben, welches zum Zeitpunkt t4 wieder veriöscht. Diese Fehlersignale 4 werden durch die Anzeigevorrichtung 4 zur Anzeige gebracht.
  • Eine solche Fehleranzeige würde auch erfolgen, wenn der in Figur 2 gezeigte Spannungsverlauf der Spannung UG* die obere Referenz spannung URef marx über- oder die untere Referenz spannung URef min unterschreiten würde, unabhängig davon, ob dabei auch der Oberwelligkeits-Toleranzbereich überschritten werden würde.
  • In einem solchen Falle würden dann nicht der dritte und vierte Komparator 21 bzw. 22, sondern entweder der erste Komparator 11 oder der zweite Komparator 12 -je nach dem, ob die obere Referenzspannungüber- oder die untere Referenz spannung unterschritten wird- seinen Schaltzustand ändern und ein Fehlersignal abgeben, welches der Anzeigevorrichtung 4 zugeführt wird.
  • Die Signalausgänge der beiden Logikschaltungen 1 und 2, das bedeutet die Signalausgänge der vier Komparatoren 11, 12, 21 und 22, sind zusammgengeschaltet. Sie stehen gemeinsam mit dem Signaleingang der Anzeigevorrichtung 4 in Verbindung. Im gezeigten sführungsbeispiel der Figur 1 ist erfindungsgemäß zwischen die zusammengeschalteten Signalausgänge der Kompara toren und den Signaleingang der Anzeigevorrichtung eine als Impulsbreiten-Detektor wirkende dritte Logikshaitung 3 zwischengeschaltet. Mit Hilfe dieses Impulsbreiten-Detektors werden solche Fehlersignale der vier Komparatoren, die auf nur surzzaitige (iber- bzw. Unterschreitungen der zorgegesenen ELef3renzspannungen infolge von zufälligen Störeinflüssen zurückzuführen sind, unterdrückt und nur solche Fehlersignale, die oberhalb einer vorgegebenen Nindestdauer liegen und damit auf energiereichere Spannungseinbrüche oder -überschreitungen infolga eines defekten Generators hindeuten, zur Anzeige an die hnzeigevorrichtung 4 weitergeleitet. Wenn derartige Störeinflüsse nicht existieren oder auf andere Weise ferngehalten werden, dann könnte diese dritte Logikschaltung entfallen. Im Ausführungsbeispiel besteht die dritte Logikschaltung 3 aus einer Monoflop-Schaltung 33 und einem Nand-Gatter 32, die in ihren Einzelheiten nicht weiter dargestellt sind, weil sie dem Fachmann bekannt sind. Für die Monoflop-Schaltung geeignete Schaltkreise werden beispielsweise von der Firma RCA unter der Rezeichnung CD 4047 oder von der Firma Motorola unter der Beeichnung NO 14528 angeboten. Geeignete Nand-Gatter werden z.3. von der Firma RCA unter der i3ezeichnung CD 4011 vertrieben. Um zu kurze Fehlersignale zu unterdrücken, ist das Nand-Gatter 32 mit seinem einen Signaleingang mit dem Signalausgang und mit seinem anderen Signaleingang mit dem Signaleingang der Monoflop-Schaltung 33, der gleichzeitig den Signaleingang 31 der dritten Logikschaltung 3 bildet, verbunden. Der Signalausgang des Nand-Gattsrs 32 bildet den Signalausgang der dritten Logikschaltung und steht mit der Anzeigevorrichtung 4 in Verbindung.
  • In den Figuren 3 und 4 ist die Funktionsweise der dritten Logikschaltung 3 erkennbar. Im linken Teil der Figur 3 ist nochmal die dritte Logikschaltung dargestellt, wobei die beiden Signaleingänge des Nand-Gatters 32 mit 1 und 2 und der Signalausgang des Nand-Gatters mit 3 beziffert sind. Im rechten Teil der Figur 3 ist eine sogenannte Wahrheitstabelle gezeigt, aus der erkennbar ist, wann und wie sich das am Signalausgang 3 anstehende Ausgangssignal des Nand-Gatters ändert. Man erkennt, daß bei dem im Ausführungsbeispiel gewählten Nand-Gattertyp am Signalausgang 3 nur dann ein "low"-Signal ansteht, wenn an beiden Signaleingängen ein "high"-Signal ansteht. In allen anderen Betriebsfällen liegt am Signalausgang ein ''high''-Signa1.
  • Diese Tatsache wird zu Unterdrückung der kurzzeitigen Fehlersignale der vier Komparatoren ausgenutzt. In Figur 4 ist zur Erläuterung der Funktionsweise der dritten Logikschaltung im linken Teil der Fall eines unterdrückten und im rechten Teil der Fall eines weitergeleiteten Fehlersignals dargestellt. 3ei dieser Darstellung ist davon ausgegangen worden, daß die von den vier Komparatoren kommenden Fehlersignale als "high"-Signale geliefert werden, wo hingegen am Ausgang der Monoflop-Schaltung 33 während der sogenannten Monoflopzeit -d.h. der Zeit, während der er aufgrund eines zugeführten Eingangssignales seinen Schaltzustand geändert hält- ein "low"-Sid l ansteht. Dargestellt sind untereinander ein von den vier Komparatoren kommendes Fehlersignal, welches am Signaleingang 31 der dritten Logikschaltung 3 ansteht, das Ausgangssignal der Monoflop-Schaltung 33 und das Ausgangssignal des Nand-Gatters 32. las am Signaleingang 31 anstehende Fehlersingal wird sowohl dem Signaleingang der Monoflop-Schaltung 33 als auch dem Signaleingang 2 des Nand-Gatters 32 zugeführt. Man erkennt, daß bei den im linken Teil der Figur 4 vorausgesetzten und gezeigten Verhältnissen zu keiner Zeit an den beiden Signaleingängen des Nand-Gatters 32 "high"-Signale anstehen. Daher bleibt das am Signalausgang 3 anstehende "high"-Ausgangssignal erhalten; das der dritten Logikschaltung 3 zugeführte Fehirsignal wird -da es zu kurz ist- unterdrückt und nicht weitergeleitet. Im rechten Teil der Figur 4 ist dagegen ein Fehlersignal angenommen worden, das länger -nämlich länger als die Monoflopzeit- ansteht. In diesem Falle wird eine Zeit lang, nämlich von t5 bis t2, sowohl dem Signaleingang 1 als auch dem Signaleingang 2 des Nand-Gatters ein "high"-Signal zugeführt. Während dieser Zeit t5 bis t2 findet eine Änderung des Ausgangssignales des Nand-Gatters statt, welches als Fehlersignal durch die Anzeigevorrichtung 4 zur Anzeige gebracht wird. Im rechten Teil der Figur 4 sind der Anfang des Fehlersignals mit t1 und das Ende mit t2 bezeichnet worden, um zu verdeutlichen, daß es sich hisrbei umden in Filz2 eingetragenen Zeitb'a:reich handeln könnte.
  • Im Ausführungsbeispiel ist der Signalausgang der dritten Logikschaltung 3 nicht direkt, sondern unter Zwischenschaltung einer Flip-Flop-Schaltung9 mit dem Signaleingang der Anzeigevorrichtung 4 verbunden. Diese JK-Flip-Flop-Schaltung 9 steht in bekannter Weise mit einem Clock-Generator 91 hoher Frequenz und einem Reset-Generator 92 niedriger Frequenz in Verbindung.
  • Einzelheiten dieser Schaltungsglieder sind -da sie dem Fachmann ebenfalls bekannt sind- nicht weiter dargestellt. Die Funktionsweise einer solchen Schaltungsanordnung ist bekanntlich die, daß das dem Signaleingang der Flip-Flop-Schaltung zugeführt Signal im Takte der Frequenz des Clock-Generators zum Signalausgang der Flip-Flop-Schaltung weitergeschaltet und das am Ausgang anstehende Ausgangssignal im Takte der Frequenz des Re set-Generators gelöscht wird. Auf die in Figur 1 gezeigte Prüfvorrichtung bezogen bedeutet das, daß der Clock-Generator 91 der Flip-Flop-Schaltung für eine ständige Abfrage des Ausgangssignals der dritten Logikschaltung sorgt. Falls also .in Fehlersignal, unter Zugrundelegung der in Figur 3 und 4 gezeigten Verhältnisse also ein "low"-Signal ansteht, so wird dieses Fehlersignal im Takt der Clock-Frequenz, die beispielsweise mehr als 100 kHz betragen kann, in der Anzeigevorrichtung 4 zur Anzeige gebracht. Dort bleibt es solange erhalten, bis der Reset-Generator 92, der beispielsweise mit einer Frequenz von nur 2 oder 3 Hz arbeiten kann, das Ergebnis wieder löscht.
  • Da der Clock-Generator 91 mit einer sehr viel höheren Frequenz arbeitet als der Reset-Generator 92, fragt der Clock-Generator unmittelbar nach dem Löschen des Ergebnisses wieder das Ausgangssignal der dritten Logikschaltung 3 ab. Falls dort also weiterhin oder schon wieder ein Fehlersignal, d.h. ein "low"-Signal, anliegt, wird dieses sofort wieder in der Anseigevorrichtung 4 zur Anzeige gebracht. Durch das Zwischenschalten dieser Flip-Flop-Anordnung werden zufälli6e Fehler n der Generatoreinheit, die -wodurch auch immer bedingt- nur einmalig auftreten, zwangsweise aus der Anzeigevorrichtung entfernt, so daß tatsächlich nur ständig vorhandene und wirkliche Fehler innerhalb der Generatoreinheit bleibend zur Anzeige kommen.
  • Wie bereits ausgeführt wurde, sind die in dieser Anordnung einsetzbaren Flip-Flop-Schaltungen, Re set- und Clock-Generatoren an sich bekannt. Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß beispielsweise die Firma RCA unter der Bezeichnung CD 4027 geeignete Flip-Flop-Schaltungen anbietet.
  • Der Clock-Generator und der Reset-Generator könnte beispielsweise wie in Figur 5 schematisch angedeutet, aus zwei Invertern 911, 912, zwei Ohmschen Widerständen 913, 914 sowie einem Kondensator 917 aufgebaut werden, wobei durch die Bemessung der Widerstände und des Kondensators die Frequenz des Generators bestimmt wird.
  • In den Figuren sind zur Erläuterung der Erfindung jeweils ganz bestimmte Schaltungselemente und Spannungsverläufe angenommen worden. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Insbesondere spielt also beispielsweise die Technologie der eingesetzten logischen Bauelemente keine Rolle; entscheidend ist jeweils lediglich ihre Funktionsweise.
  • Auch die in den Ausführungsbeispielen gewählten Pegel sind nicht zwingend. Sieyörmen -selbstverståndlich unter Berück-I sichtigung der übrigen Schaltungsglieder- auch invertiert sein. Ebenso versteht es sich, daß die Ausgänge der zusammengeschalteten Signalausgänge der Komparatoren voneinander -z.B.
  • durch Dioden- entkoppelt sein müssen, um sich gegenseitig nicht zu beeinflussen.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in Figur 6 noch das Prinzipschaltbild eines üblichen Drehstromgenerators und seina schaltungsmäßige Lage innerhalb des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges dargestellt, wobei der die Erregerwicklung G und die dreiphasige Ständerwicklung U, V, W aufweisende eigentliche Drehstromgenerator -wie dargestellt- üblicherweise mit dem Erregergleichrichter ED und dem Bauptgleichrichter GD zu einer iE3auei2lheit 41 zusammengefaßt ist. Es ist auch möglich und in letzter Zeit vielfach üblich, den in Figur 6 getrennt dargestellten Regler 42 in diese Baueinheit mit einzubeziehen. Die Rordbatterie ist mit 43, der Zündschalter mit 44 und die Ladekontrollampe mit 45 beziffert.
  • .Ausgehend von der Erkenntnis, daß nahezu sämtliche in der Generatoreinheit auftretende Fehler - unabhängig von ihrem Ort- sich im Verlauf der an der D+-Elemme des Generators auftretenden gleichgerichteten Spannung bemerkbar machen, wird die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung an die D+-Elemme des Generators angeschlossen.
  • L e e r s e i t e

Claims (8)

  1. ANSPRÜCJlE 1. Verfahren zum Erkennen von fehlerhaften Kraftfahrzeug-Drehstromgeneratoren mit nachgeschlatetem Gleichrichter im eingebauten Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß die an der D+-Elemme des Generators erfaßte gleichgerichtete Spannung (zug) einer elektronischen Analyse schaltung zugeführt wird, in der sie einerseits sowohl mit einer festen oberen als auch mit einer festen unteren Referenz spannung (URef max bzw-URef min) und andererseits sowohl mit einer variablen oberen Referenzspannung, die um eine dem halben Oberwelligkeits-Toleranzbereich M U) entsprechenden Spannung (UZ1) oberhalb des ittelwertes (UGm) der gleichgerichteten Spannung liegt, als auch mit einer variablen unteren Referenzspannung, die um eine dem halben Oberwelligkeits-Toleranzbereich (t U) entsprechende Spannung (UZ2) unterhalb des Mittelwertes (Ugm) der gleichgerichteten Spannung liegt, verglichen wird und Uber- bzw- Unterschreitungen der vorgegebenen Referenzspannungen als Fehlersignale angezeigt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kurzzeitige Über- bzw. Unterschreitungen der vorgegebenen Referenz spannungen unterzudrückt und nur längere, oberhalb einer vorgegebenen Mindestdauer liegende Über- bzw. Unterschreitungen als Fehlersignale angezeigt werden.
  3. 3. Prüfvorrichtung zum Erkennen von fehlerhaften Kraftfahrzeug-Drehstromgeneratoren mit nachgeschaltetem Gleichrichter im eingebauten Zustand, gekennzeichnet durch eine von der an der D+-Klemme des Generators anliegenden gleichgerichteten Spannung (UG) beaufschlagbare elektronische Analyseschaltung, mit einer ersten logikschaltung (1), die das Überschreiten einer oberen Referenz spannung (URefmax) bzw. das Unterschreiten einer unteren Referenz spannung (URef min) erfaßt und signalisiew.t, und mit einer zweiten Logikschaltung (2), die das Überschreiten eines Oberwelligkeits-Toleranzbereiches (A 5) erfaßt und signalisiert, wobei die Signalausgänge beider Logikschaltungen (1, 2) gemeinsam mit dem Signaleingang einer Anzeigevorrichtung (4) in Verbindung stehen.
  4. 4. Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalausgänge beider Logikschaltungen (1, 2) unter Zwischenschaltung einer dritten Logikschaltung (3), welche die Signalisierung eines nur kurzzeitigen,unterhalb einer vorgegebenen Mindestdauer liegenden Unter-.oder Überschreitens der vorgegebenen Referenzspannungen (URef maxi bzw. URef min) und Toleranzbereiche (d) unterdruckt, gemeinsam mit dem Signaleingang der hnzeigevorrichtung (4) in Verbindung stehen.
  5. 5. Prüfvorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die-erste Logikschaltung (1) je einen ersten und zweiten Komparator (11, 12) ausweist welche mit ihren Signalausgängen (113, 123) zusammengeschaltet und mit dem Signaleingang (31) der dritten Logikschaltung (3) verbunden sind, wobei eine die obere Referenzspannung (URef marx) liefernde erste Spannungsquelle mit dem invertierenden Eingang (111) des ersten Komparators (11), eine die untere Referenzspannung (UPLefni) lieferndezweite Spannungsquelle mit dem nicht invertierenden Eingang (122) des zweiten Komparators (12) und die D+-tElemme des Generators -gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers (5)- sowohl mit dem nicht invertierenden Eingang (112) des ersten Eomparators (11) als auch mit dem invertierenden Eingang (121) des zweiten Komparators (12) verbunden ist.
  6. 6. Prüfvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Logikschaltung (2) je einen dritten und vierten Komparator (21, 22) aufweist, welche mit ihren Signalausgängen (213, 223) zusammengeschaltet und mit dem Signaleingang(51) der dritten Logikschaltung (3) verbunden and, und daß die D+-Klemme des Generators einerseits -gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers (5)-an den mit dem invertierenden Eing(221) des vierten Komparators (22) verbundenen nicht invertierenden Eingang (212) des dritten Komparators (21) und andererseits unter Zwischenschaltung eines Mittelwertbilders (6) sowohl an den invertierenden Eingang .(211) des dritten Komparators (21) als auch an den nicht invertierenden Eingang (222) des vierten Komparators (22) anschließbar.ist, wobei einerseits zwischen dem Mittelwertbilder (6) und dem invertierenden Eingang (211) des dritten Komparators (21) eine erste Zusatzspannungsquelle (7) zwischengeschaltet ist, welche zu der vom Mittelwertbilder (6) gelieferten Spannung (UGm) eine dem halben Oberwelligkeits-2oleranzbereich ( U) entsprechende Zusatzspannung (UZ1) addiert, und andererseits zwischen dem Mittelwertbilder (6) und dem nicht invertierenden Eingang (222) des vierten Komparators (22) eine zweite Zusatzspannungsquelle (8) zwischengeschaltet ist, welche von der vom Mittelwertbilder (6) gelieferten Spannung (UGm) eine dem halben Oberwalligkeits-Toleranzbereich (#U) entsprechende Zusatzspannung (UZ2) subtrahiert.
  7. 7. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Logikschaltung (3) eins lionoflop-Schaltung (33) und ein Hand-Gatter (39) aufweist, wobei der eine Signaleingang des ausgangsseitig mit der Anzeigevorrichtung (4) in Verbindung stehenden Nand-Gatters (32) mit dem Signalausgang und der andere Signaleingang mit dem den Signaleingang (31) der dritten Logikschaltung (3) bildenden Signaleingang der Monoflopschaltung (31) verbunden ist.
  8. 8. Prüfvorrichtung nach anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Signalausgang der dritten Logikschaltung (3) und die Anzeigevorrichtung (45 eine JK-Fli-Flop-Schaltung (9) zwischengeschaltet ist, die in bekannter Weise mit einem Clock-Generator (91) hoher Frequenz und einem haset-Generator (92) niedriger Frequenz in Verbindung steht.
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