-
Kontrollgerät zur t)berwachung von Glühlampen
-
(Zusatz zu Patentanmeldung P 27 14 187.3) Die Erfindung betrifft
ein Kontrollgerät zur Überwachung von Glühlampen, insbesondere in Kraftfahrzeugen,
mit einem in Reihe nit einer zu überwachenden Glühlampe geschalteten Meßwiderstand
und einer Einrichtung zur Überwachung der an dem Meßwiderstand abfallenden Spannung.
-
Linie einwandfreie Funktion der Beleuchtung in Kraftfahrzeugen ist
für die Betriebssicherheit des Fahrzeugs vor entscheidender Bedeutung. Zur Oberwachung
der Funktion aller wichtigen Beleuchtungselemente während der Fahrt wurden bereits
Kontrollgeräte der vorstehend genannten Art vorgeschlagen. An derartige Kontrollgerte
werden hohe Anforderungen bezüglich der Zuverlässigkeit gestellt. andererseits ist
es erforderlich, daß diese Kontrollgeräte mit geringem Kostenaufwand hergestellt
werden können, da sie sonst nicht die wünschenswerte Verbreitung in
möglichst
vielen Kraftfahrzeugen finden können. Besondere Forderungen, die an ein derartiges
Kontrollgerät gestellt werden,sind: a) eine fälschliche Anzeige, daß eine ausgefallene
Lampe noch brennt, muß ausgeschlossen sein; b) die Betriebsbereitschaft des Kontrollgeräts
muß durch Fehlersimulierunc erkennbar werden; c) selbst bei Schwankungen der Spannung
im Bordnetz des Kraftfahrzeuges von -20 bis +25% muß eine sichere Fehleranzeige
gewährleistet sein; d) in dem Kontrollgerät dürfen maximal 2,5% der Versorgungsspannung
für die zu überwachende Glühlampe abfallen; e) trotz der relativ großen Widerstandstoleranzen
der Glühlampen muß eine sichere Fehleranzeige gewährleistet sein.
-
f) bei zwei parallel zu überwachenden Glühlampen darf bei Absinken
des zu überwachenden Gesamtstromes, (bezogen auf die Nennleistung bei Prüfspannung)
bis auf 78 % noch kein Fehler angezeigt werden; g) die sichere Fehleranzeige muß
in dem Umgebungstemperaturbereich von -40 bis 900C gewohrleistet sein; h) bei Belastung
eines Uberwachungskreises mit dem 25-fachen Nennstrom, maximal 25A, während der
Dauer von fünf Minuten muß das Gerät noch funktionieren oder ausfallen und einen
Fehler anzeigen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kontrollgerät zur Uberwachung von
Glühlampen zu schaffen, das alle oben genannten Voraussetzungen erfüllt.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Kontrollgerät der eingangs beschriebenen
Art gelöst, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Überwachungseinrichtung
einen Operationsverstärker enthält, an dessen einen Eingang der Verbindungspunkt
zwischen
Meßwiderstand und Glühlampe und an dessen anderen Eingang
ein parallel zu Meßwiderstand und Glühlampe geschalteter, aus ohmschen Widerständen
aufgebauter Spannungsteiler angeschlossen ist,und daß der Ausgang des Operationsverstärkers
eine Anzeigeeinrichtung zur Erzeugung eines Anzeigesignals bei fehlendem bzw. zu
niedrigem Spannungsabfall am Meßwiderstand steuert.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind zur Überwachung mehrerer
Glühlampen mit getrennten Stromkreisen mehrere Überwachungseinrichtungen in einem
Baustein zusammengefaßt.
-
Vorteilhafterweise umfaßt der Baustein für jede Uberwachungseinheit
einen Anschluß für einen Schalter, einen Anschluß für einen zu überwachenden Lampenkreis,
einen Steuerausgang für eine Anzeigeeinrichtung sowie für die Überwachungseinheiten
gemeinsam einen Steueranschluß für eine Fehlersimulierungseinrichtung und einen
Steuerausgang für eine gemeinsame Anzeigeeinrichtung. Dadurch kann der Baustein
universell verschiedene Anzeige- und Überwachungsfunktionen, je nach äußerer Beschaltung,
ausführen.
-
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Kontrollgerätes besteht
darin, daß bei Parallelschaltung von zwei Glühbirnen in einem Lampenstromkreis,
wie dies beispielsweise bei Bremsleuchten häufig der Fall ist, der Ausfall einer
der Glühbirnen durch geeignete Bemessung des Spannungsteilers mit Sicherheit zu
einer Störungsanzeige führt.
-
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.
-
Von den Figuren zeigen: Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer
Uberwachungseinrichtung des Kontrollgerätes; Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung
zur Funktionsweise der in Figur 1 gezeigten Überwachungseinrichtung;
Fig.
3 ein Schaltbild eines Bausteines mit mehreren Oberwachungseinrichtuncen; Fig. 4
ein Schaltbild des in Figur 3 gezeigten Bausteins mit anderer äußerer BeEchaltung;
Fig. 5 ein Schaltbild des in Figur 3 gezeigten Bausteins, jedoch mit geänderter
äußerer Beschaltung; und Fig. 6 und 7 Schaltbilder des in Figur 3 gezeigten Bausteins
mit einer anderen Ausführungsform der äußeren und inneren Beschaltung.
-
Die in Figur 1 schematisch dargestellte Oberwachungseinrichtung enthält
eine Brückenschaltung mit einem ersten Brückenzweig, der aus einer Reihenschaltung
aus einem Meßwiderstand R1 und zwei zu überwachenden, parallel geschalteten Glühlampen
L1, L2 besteht, und mit einem zweiten Brückenzweig, der einen aus zwei in Reihe
geschalteten Widerständen R2, R3 gebildeten Spannungsteiler aufweist. An den Verbindungspunkt
zwischen dem Meßwiderstand R1 und den Lampen L1, L2 ist ein Eingang eines Operationsverstärkers
OP angeschlossen, dessen zweiter Eingang an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen
R2 und R3 gelegt ist.
-
Der Ausgang des Operationsverstärkers OP steuert über einen Widerstand
R4 die Basis eines Transistors T, dessen Emitter ebenso wie der Widerstand R2 und
der Meßwiderstand R1 über einen Lichtschalter S an den Pluspol einer Betriebsspannung
gelegt ist sind dessen Kollektor in Reihe mit einer Anzeigelampe A an den Minuspol
der Betriebsspannung gelegt ist.
-
Die Funktionsweise der in Figur 1 gezeigten Schaltung wird nun anhand
von Figur 2 erläutert. In Figur 2 ist der Spannungsabfall an den Widerständen R1
und R2 in Abhängigkeit von der Betriebsspannung dargestellt. Die miti UR2 bezeichnete
Gerade zeigt den Spannungsabfall am Widerstand R2 und die mit2 URI bezeichnete Gerade
zeigt den Spannungsabfall am Meßwiderstand R1, wenn in beiden Lampen L1, t2 Strom
fließt. Die mitti UR1' bezeichnete Gerade zeigt den Spannungsabfall am Meßwiderstand
R1,
wenn eine der beiden Lampen L1, L2 ausgefallen ist. Wenn beide Lampen brennen, so
liegt an dem mit - bezeichneten Eingang des Operationsverstärkers OP eine niedrigere
Spannung als an dem mit "+" bezeichneten Eingang. Folglich ist der Ausgang des Operaticnsverstärkers
OP positiv, und der Transistor T ist gesperrt. Die Anzeigelampe A bleibt dunkel.
Wenn eine der Lampen L1, L2ausfällt, so steigt die Spannung am "-"-Eiagang des Operationsverstäkers
OP auf einen Wert an, der größer ist als die Spannung am "+"-Eingang, und folglich
ist der Ausgang des Operationsverstärkers OP negativ und steuert über den Widersand
R4 den Transistor T leitend. Dadurch leuchtet die Anzeigelampe A auf und zeigt an,
daß eine der Lampen ausgefallen ist.
-
Wenn beide Lampen L1, L2 ausgefallen sind oder die Stromzuführung
zu diesen unterbrochen ist, entsteht am Meßwiderstand R1 überhaupt kein Spannungsabfall,
so daß die am "-"-Eingang liegende Spannung wesentlich höher ist als die am "+"-Eingang
und die Anzeigelampe A ebenfalls aufleuchtet.
-
Der Spannungsteiler aus den Widerständen R2 und R3 kann leicht so
bemessen werden, daß die in Figur 2 dargestellte Charakteristik entsteht. Damit
ist ein sicheres Umschalten des OperationsversS Aerc gewährleistet. Der Unterschied
zwischen den Spannungen A UR1 und bUR2 einerseits und zwischen A UR1' undd UR2 andererseits
ist so groß, daß ein ausreichender Sicherheitsabstand gewährleistet ist, der auch
bei Verwendung von Bauteilen mit normalen Toleranzen und selbst an der unteren Grenze
der zulässigen Betriebsspannung noch ausreicht. Die Anzeigelampe leuchtet folglich
nur dann auf, wenn tatsächlich eine der Lampen oder beide ausgefallen sind.
-
Die in Figur 1 gezeigte Oberwachungseinrichtung enthält eine Fehlersimulierungseinrichtung
zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Kontrollgerätes. Diese Fehlersimulierungseinrichtung
besteht aus einer Diode Dz und einem damit in. Reihe an den Minuspol gelegten Schalter
SWi. Die Anode der Diode D1 liegt am "+"-Eingang des Operationsverstärkers OP, und
ihre Kathode liegt an einem Kontakt des Schalters SW1, der in Ruhestellung geöffnet
ist.
-
Wenn der Schalter SW1 überbrückt wird, so liegt der "+Eingang des
Operationsverstärkers OP praktisch am Minuspol, der Ausgang des Operationsverstärkers
ist negativ, der Transistor T folglich leitend, und die Anzeigelampe A leuchtet
auf. Durch Betätigung des Schalters SW1 wird also dieselbe Funktion ausgelöst, wie
wenn ara Widerstand R1 kein Spannungabfall entstünde.
-
Gemäß einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist parallel
zu dem Schalter SW1 ein zweiter Schalter SW3 vorgesehen, der vom Zündschloß des
Fahrzeugs betätigt wird und geschlossen ist, wenn die Zündung ausgeschaltet ist.
Bei geschlossenem Schalter S, d.h. bei eingeschalteter Beleuchtung, leuchtet also
die Anzeigelampe A auf, wenn die Zündung abgeschaltet wird. Hierdurch wird der Fahrer
darauf aufmerksam gemacht, daß er vergessen hat, die Beleuchtung seines Fahrzeugs
auszuschalten.
-
Ferner enthält die in Figur 1 gezeigte Uberwachungseinrichtung zur
Überprüfung der Betriebsspannung, d.h. zur Überprüfung, ob mittels des Lichtschalters
S tatsächlich Strom angelegt wird, eine manuell betätigbare Schalteinrichtung SW2,
die in Ruhestellung geöffnet ist und deren einer Kontakt am Minuspol und deren anderer
Kontakt über eine Diode D2 in Durchlaßrichtung und einen Widerstand R6 mit der Basis
des Transistors T verbunden ist.
-
Wenn der Schalter SW2 geschlossen wird, so fließt vom Minuspol über
die Diode D2 ein Steuerstrom über die Basis-Emitterstrecke des Transistors T, und
die Anzeigelampe A leuchtet auf. Zur Überprüfung, ob an dem Kontrollgerät Betriebsspannung
vorhanden ist, wird also der Schalter SW2 kurz betätigt.
-
Der in Figur 3 gezeigte Baustein B enthält fünf Uberwachungseinheiten
El bis E5, die, wie durch eine gestrichelte Linie 1 angedeutet, in einem gemeinsamen
Gehäuse untergebracht sind.
-
Jede Oberwachungseinheit ist im Prinzip genauso aufgebaut wie
die
in Figur 1 gezeigte Uberwachungseinrichtunc. Abweichend hiervon liegt jedoch in
Reihe mit den Widerständen R2, R3 ein weiterer Widerstand P.5, und die Anode der
Diode D1 ist statt Hit dem "+"-Eingang es Operationsverstärkers OP jeweils mit dem
Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R3 und dem Widerstand R5 verbunden. Ferner
ist abweichend von Figur 1 keine Möglichkeit zur Überprüfung der Betriebsspannung
vorgesehen, und die Dioden D2 sind jeweils mit der Anode an den Kollektor des Transistors
T1 angelegt, während ihre Kathoden jeweils miteinander verbunden sind. Ferner ist
der Meßwiderstand R1 als Parallelschaltung von drei einzelnen Widerständen ausgebildet,
um den Meßwiderstand an die hohe Betriebsleistung der Scheinwerferlampen anzupassen.
-
Der Baustein B enthält für jede Überwachungseinheit E1,...E5 einen
Anschluß 1 für einen Lichtschalter S1,...S4, einen Anschluß o fü£ einen zu überwachenden
Lampenkreis un< einen Steuerausgang m für eine Anzeigeeinrichtung. Die Uberwachungseinheit
EI enthält zusätzlich einen zweiten Steuerausgang u, der im Inneren des Bausteins
über eine Diode D3 mit dem "+Eingang des Operationsverstärkers OP verbunden ist.
Ferner enthält der Baustein B für alle Überwachunqseinheiten gemeinsam einen Steuerausgang
u'für eine gemeinsame Anzeigeeinrichtung, an den jeweils die Kathoden der Dioden
D2 geschaltet sind.
-
Weiterhin enthält der Baustein B für alle Überwachungseinheiten gemeinsam
einen Steueranschluß u"für die Fehlersimulierungseinrichtung, an den jeweils die
Kathoden der Dioden D1 geschaltet sind. Uber einen weiteren gemeinsamen Anschluß
u wird der Minuspol an die Überwachungseinheiten E1,...E5 angelegt.
-
Die äußere Beschaltung des Bausteins B ist außerhalb der gestrichelten
Linie 1 gezeichnet. An die jeweils mit o bezeichneten Anschlüsse sind die zu überwachenden
Glühlampen angeschlossen.
-
An den gemeinsamen Steuerausgang u ist die gemeinsame Anzeigelampe
A angeschlossen. An den gemeinsamen Steuereingang u"ist der Schalter SW1 für die
Fehlersimulierung angeschlossen. Die Anzeigelampe A leuchtet immer dann auf, wenn
eine der angeschlossenen Glühlampen ausfällt oder wenn der Schalter SW1 betätigt
wird.
-
Wenn an die Anzeigeeinheit El Glühlampen mit relativ hoher Leistung,
beispielsweise jeweils 55W, angeschlossen werden, so wird der Schaltpunkt des Operationsverstärkers
OP dadurch in der erforderlichen Weise verändert, daß die Kathoden der Dioden D1,
D3 durch eine äußere Brücke 2 miteinander verbunden werden.
-
Die in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Bausteine B stimmen mit dem Baustein
in Figur 3 überein. Es ist jeweils die äußere und innere Beschaltung des Bausteins
B unterschiedlich.
-
Bei der äußeren Beschaltung nach Figur 4 ist für jeden überwachten
Lampenstromkreis eine Anzeigelampe A1,...A5 vorgesehen.
-
Bei Betätigung des Schalters SW1 leuchten alle diejenigen Anzeigelampen
auf, deren Überwachungseinheiten über die Lichtschalter S1,...S4 mit Strom versorgt
werden.
-
Bei der Beschaltung nach Figur 5 ist zu jeder zu überwachenden Glühlampe
eine Kontrollampe C1,...C5 parallel geschaltet. Diese Kontrollampen zeigen an, daß
bis zum Ausgang des Kontrollgerätes keine Zuleitungsunterbrechung vorliegt, daß
das jeweilige Licht also auch wirklich eingeschaltet ist. Wie bei der Ausführungsform
nach Figur 4 besitzt auch hier jeder l.dmpenstromkreis seine eigene Anzeigelampe
A1,...A5.
-
Bei der in Figur 6 gezeigten Außenbeschaltung des Bausteins B ist
ebenfalls für jeden Lampenstromkreis eine eigene Anzeigelampe A1,...A5 vorgesehen.
Zusätzlich ist wie bei der in Figur 1 gezeigten Schaltung eine Überprüfung der Betriebsspannung
bis zum Ausgang des Kontrollgerätes vorgesehen.
-
Hierzu ist für die Schalter SW1, SW2 eine gemeinsame zweistufige Betätigungseinrichtung
vorgesehen. In der ersten Stufe wird nur der Schalter SW1 betätigt, in der zweiten
Stufe nur der Schalter SW2, in Ruhestellung keiner der beiden Schalter.
-
Wenn die Betätigungseinrichtung bis zur ersten Stufe gesteuert wird
und der Schalter SW1 geschlossen ist, gelangt über einen Strombegrenzungswiderstand
R6 und die Dioden D2 ein Steuerstrom
zu den Transistoren T, so
daß alle diejenigen Anzeigelampen A1,...A5 aufleuchten, deren Überwachungseinheiten
E1,...E5 über die Lichtschalter S1,...S4 mit Strom versorgt werden. Wenn die Betätigungseinrichtung
bis in die zweite Stufe gesteuert wird, so wird der Schalter SW1 geöffnet und der
Schalter SW2 geschlossen.
-
Über den Schalter SW2 gelangt dann der Minuspol an die Kathoden der
Dioden D1, so daß in jeder Überwachungseinheit ein Fehler simuliert wird und wiederum
alle diejenigen Anzeigelampen A1,...A5 aufleuchten, deren Überwachungseinheiten
mit Strom versorgt werden.
-
Zweckmäßigerweise werden die Anzeigelampen A1,...A5 entsprechend der
Anordnung der überwachten Glühlampen im Sichtfeld des Fahrzeugführers angeordnet,
beispielsweise die Anzeigelampen für das Abblendlicht ganz links, ganz rechts die
Schlußlichter hinten und dazwischen Brems- und Nebelschlußlicht. Durch Niederdrücken
des gemeinsamen Betätigungselementes bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform
erhält der Fahrer in der ersten Schaltstufe eine Information darüber, ob alle Lampen
ordnungsgemäß eingeschaltet sind, und in der zweiten Schaltstufe darüber, ob ein
Fehler im Kontrollsystem vorliegt.
-
Mit geringem Mehraufwand kann das beschriebene Kontrollgerät dahingehend
erweitert werden, daß bei fehlerhaftem Bremslicht die Störmeldung nach Betätigung
der Bremse nicht wieder ausgeht, sondern so lange weiterbesteht, bis die Zündung
ausgeschaltet wird. Hierzu kann beispielsweise eine herkömmliche Einrastschaltung,
Zeitverzögerungsschaltung oder dgl. verwendet werden.
-
Zur Erfüllung der eingangs unter h) genannten Forderung ist das Kontrollgerät
in dem aus dem Meßwiderstand R1 und aus den Lampen L1, L2 bestehenden Brückzweig
gemäß Figur 1 mit einer Sicherung Si versehen, die als Verbindungsdraht zwischen
dem Meßwiderstand und den Lampen ausgebildet ist. Bei Oberlastung spricht die Sicherung
Si an, so daß eine Fehleranzeige entsteht.
-
Eine besonders vorteilhafte Schaltung ist in Figur 7 dargestellt.
-
Zur Überwachung der Lampenzuleitungen einschließlich der Lichtschalter
bis zum Ausgang des Kontrollgerätes sind nach der Schaltung von Figur 5 zusätzliche
Lampen C1,...C5 erforderlich. Bei der Beschaltung nach Figur 7 können diese Lampen
entfallen. Die Anschlüsse 1 sind direkt mit dem +Pol verbunden, und die Lichtschalter
S1 bis S4 sind jeweils zwischen die zu überwachende Lampe und den zugehörigen Meßwiderstand
geschaltet. Das Kontrollgerät wird also ständig mit der Versorgungsspannung beaufschlagt.
Ferner ist der Operationsverstärker jeweils so geschaltet, daß bei ordnungsgemäßem
Spannungsabfall am zugehörigen Meßwiderstand die Anzeigelampe A brennt und bei fehlendem
oder zu niedrigem Spannungsabfall erlischt. Hierzu liegt der nicht invertierende,
mit "+" bezeichnete Eingang des Operationsverstärkers am Meßwiderstand R1, und der
invertierende, mit "-" bezeichnete Eingang am Verbindungspunkt zwischen R2 und R3.
-
Die Schalter S1 bis S4 können bei der Schaltung nach Figur 7 auch
vor dem Kontrollgerät, also zwischen dem +Pol und dem Meßwiderstand angeordnet werden,
falls dieses aus Konstruktionsgründen notwendig ist, ohne die Überwachung der Schalter
einzuschränken.
-
Als besonderer Vorteil der Schaltung nach Figur 7 ergibt sich, daß
der Benutzer stets eine positive Anzeige über die einwandfreie Funktion der überwachten
GlÜhlampe und ihrer Zuleitungen einschließlich Sicherungen und Lichtschalter erhält,
ohne daß zusätzliche Kontrollampen erforderlich sind. Brennt eine Anzeigelampe,
die einem eingeschalteten, zu überwachenden Glühlampenkreis zugeordnet ist, nicht,
so liegt ein Fehler vor.
-
Leerseite