-
Kontrollgerät zur Überwachung von Glühlampen
-
Die Erfindung betrifft ein Kontrollgerät zur Überwachung von Glühlampen,
insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem in Reihe mit einer zu überwachenden Glühlampe
geschalteten Meßwiderstand und einer Einrichtung zur Überwachung der an dem Meßwiderstand
abfallenden Spannung.
-
Die einwandfreie Funktion der Beleuchtung in Kraftfahrzeugen ist für
die Betriebssicherheil des Fahrzeugs von entscheidender Bedeutung. Zur Überwachung
der Funktion aller wichtigen Beleuchtungselemente während der Fahrt wurden bereits
Kontrollgeräte der vorstehend genannten Art vorgeschlagen. An derartige Kontrollgeräte
werden ll he An@ orderungen bezüglich der Zuverlässigkeit gestellt. Andererseits
ist es erforderlich, daß diese Kontrollgeräte mit geringem Kostenaufwand hergestellt
werden können, da sie sonst nicht die wbinschenswerte Verbreitung in
möglichst
vielen Kraftfahrzeugen finden können. Besondere Forderungen, die an ein derartiges
Xontrollgerat gestellt werden, sind: a) eine fälschliche Anzeige, daß eine ausgefallene
Lampe noch brennt, muß ausgeschlossen sein; b) die Betriebsbereitschaft des Kontrollgeräts
muß durch Fehlersiwulierung erkennbqr 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 gewahrleistet sein; h) bei Belastung
eines Überwachungskreises mit dem 25-fachen Nennstrom, maximal 25A, während der
Dauer von fünf Minuten muß das Gerät noch funktionieren oder ausfallen und einen
Fehler anzeigen.
-
Eine besondere Schwierigkeit besteht bei Kontrollgeräten der eingangs
beschriebenen Art darin, daß der Meßwiderstand im Falle eines Kurzschlusses in der
zur zu überwachenden Glühlampe führenden Leitung einem äußerst hohen Strom ausgesetzt
wird, weil dieser Meßwiderstand einen relativ niedrigen Widerstandswert aufweisen
muß. Derartigen Überbelastungen kann der Meßwiderstand nur kurze Zeit widerstehen.
Bei länger andauernden
Kurzschlüssen wird der Meßwiderstand durch
die Überbelastung zerstört. Eine Reparatur des Kontrollgerätes kommt meist aus wirtschaftlichen
und auch aus praktischen Gründen nicht in Betracht. Daher muß im Falle einer Beschädigung
des Meßwiderstandes das ganze Kontrollgerät ausgetauscht werden.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kontrollgerät zur Überwachung von
Glühlampen zu schaffen, bei dem eine Zerstörung des Meßwiderstandes durch Überlastung
mit einfachen Mitteln verhindert wird.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Kontrollgerät der eingangs beschriebenen
Art gelöst, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß parallel zu
dem Meßwiderstand eine Diode geschaltet ist, die in Stromflußrichtung den Spannungsabfall
am Meßwiderstand begrenzt.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Schwellspannung
der Diode in Stromflußrichtung höher als der bei ungestörtem Betrieb am Meßwiderstand
auftretende Spannungsabfall.
-
Weitere Merkmale und Zweckmäß igkeiten der Erfindung ergeben sich
aus der Beschreibung von Ausführungsbei spielen anhand der Fi(juren Von den Figuren
zeigen: Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer überwachungseinrichtung des Kontrollgerätes;
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung zur Funktionsweise der in Figur 1 gezeigten
überwachungseinrichtung;
Fig. 3 ein Schaltbild eines Bausteines
mit mehreren Oberwachungseinrichtungn; Fig. 4 ein Schaltbild des in Figur 3 gezeigten
Bausteins mit anderer äußerer Beschaltung; Fig. 5 ein Schaltbild des in Figur 3
gezeigten Bausteins1 jedoch mit geänderter äußerer Beschaltung; und Fig. 6 Schaltbilder
des in Figur 3 gezeigten Bausteins mit und 7 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 Widerstanden
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 uiid
der Meßwiderstand R1 über einen Lichtschalter S an den Pluspol einer Betriebsspannung
gelegt ist und dessen Kollektor in Reihe mit einer Anzeigelampe A an den Minuspol
der Uetriebsspannung gelegt ist.
-
Die Funktionsweise der in iir 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 Betriebsspanung dargestellt. Die mit # UR2 bezeichnete
Gerade zeigt den Spannungsabfall all Widerstand R2 und die mita UR1 bezeichnete
Gerade zeigt den Spannungsabfall am Meßwiderstand Rl, wenn in beiden Lampen L1,
.2 Strom fließt. Die mit # 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 Operationsverstärkers oP positiv, und der
Transistor T ist gesperrt. Die Anzeigelampe A bleibt dunkel. Wenn eine der Lampen
L1, L2ausfAllt, so steigt die Spannung am "-"-Eingang 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 Widerstand
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 Operationsverstäicers gewährleistet. Der Unterschied
zwischen den Spannungen bUR1 und hlJR2 einerseits und zwischen # 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 Lampe oder beide ausgefallen sind.
-
Die in Figur X gezeigte Oberwachungseinrichtung enthält eine Fehlersimulierungseinrichtung
zur Oberprüfung der Funktionsfähigkeit des Kontrollgerätes. Diese Fehlersimulierungseinrichtung
besteht aus einer Diode Dlund einem damit in Reihe an den Minuspol gelegten Schalter
SW1. t)ie 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
Operationsvers tär;uers OP prslktisch am Minuspol, der Ausgang des Operatioflsverstärkers
ist negativ, der Transistor T folglich leitend. und die Anzeigelamye A leuchtet
auf. Durch Betätigung des Schalters SW1 wird also dieselbe Funktion ausgelöst, wie
wenn am Widerstand R1 kein Spannun<jabfall 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 abgeschdltet wird. Hierdurch wird der Fahrer
darauf aufmerksam gemacht, daß er vergessen hat, die Beleuchtung seines Fahrzeugs
auszuschalten.
-
Ferner enthält die in Figur 1 gezeigte Überwachungseinrichtung zur
Überprüfung der Betriebsspannung, d.h. zur Überprüfung, ob mittels des Lichtschalters
S tatsächlich Strom angelegt wird, eine manuell betAtigbçre 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-Smitterstrecke des Transistors T, und
die Anzeigelampe A leuchtet auf. Zur Oberprüfung, ob an den' KontrollgerAt Betriebsspannung
vorhanden ist, wird also der Schalter SW2 kurz betätigt.
-
Gemäß der Erfindung ist parallel zu dem Meßwiderstand R1 eine Diode
SD geschaltet. Diese Diode hat die Aufgabe, den Spannungsabfall am Meßwiderstand
R1 auf einen Wert zu begrenzen, der für diesen unschädlich ist. Wenn im Falle eines
Kurzschlusses
in der Leitung, die zu den überwachten Glühlampen
führt, ein erhöhter Strom fließt, so fällt am Widerstand R1 ein entsprechend großer
Spannungsabfall ab. Bei längerer Dauer des Kurzschlusses wird der Widerstand dadurch
unzulässig stark erhitzt und folglich zerstört. Im normalen Eetriebszustand, also
bei ungestörtem Betrieb des Kontrollgerätes, ist der Spannungsabfall i UR1 am Meßwiderstand
R1 so gering, daß er nicht ausreicht, die Schwellspannung der in Stromflußrichtung
geschalteten Diole SD zu überwinden. Folglich fließt in dieser Diode SD nur ein
vernachlässigbar kleiner Leckstrom.
-
Sobald aber der Spannungsabfall am Widerstand R1 beispielsweise aufgrund
eines Kurzschlusses zunimmt, so wird die Schwellspannung der Diode SD überwunden,
und diese Diode wird leitend.
-
Aufgrund der wohlbekannten Charakteristik einer Diode wird dadurch
der am Meßwiderstand R1 auftretende Spannungsabfall auf einen Wert begrenzt, der
im wesentlichen der Schwellspannung der Diode SD entspricht. Diese Schwellspannung
ist derart gewählt, daß sie einerseits höher ist als der bei ungestörtem Betrieb
am Meßwiderstand R1 auftretende Spannungsabfall, andererseits jedoch so niedrig
ist, daß der Meßwiderstand R1 mit Sicherheit nicht überlastet wird.
-
Der in figur 3 gezei(Jte bau Lein B enthält fünf Oberwachungseinheiten
E1 bis E5, die, wie durch eine gestrichelte Linie 1 angedeutet, in einem gemeinsamen
Gehäuse untergebracht sind.
-
Jede überwachungseinheit ist im Prinzip genauso aufgebaut wie die
in Figur 1 gezeigte Überwachungseinrichtung. Abweichend hiervon liegt jedoch iii
Reihe mit den Widerständen R2, R3 ein weiterer Widerstand R5, und die Anode der
Diode D1 ist statt mit dem "1"-Eingang des 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 s 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 <inzelnen Widerständen
ausgebildet, um den Meßwiderstand an die hohe Betriebsleistung der Scheinwerferlampen
anzupassen.
-
Der Baustein B enthält für jede ..berwachungseinnheit E1,...E5 einen
Anschluß 1 für Lichtschalter S1,...S4, einen Anschluß o für einen zu überwachenden
Lampenkreis und einen Steuerausgang m für eine Anzeigeeinrichtung. Die Überwachungseinheit
El 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 u für alle Oberwachunqseiheiten 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 geschalted sind. Über einen weiteren gemeinsamen Anschluß
u''' wird der Minuspol an die Überwachungseinheiten E1,...E5 angelegt.
-
Die äußere Beschaltung des Bausteins B ist außerhalb der gestrichelten
Linic 1 gezeichnet. An ciie jeweils nit 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 itif, wenn
eine der angeschlossenen Glühlampen ausfällt oder wenn der Schalter SWI betätigt
wird.
-
Wenn an die Anzeigeeinheit E1 Glühlampen mit relativ hoher Leisstung,
beispielsweise jeweils 55W, angeschlossen werden, so wird der Schaltpunkt des Operat
ionsverstärkers (.P dadurch in der erforderlichen Weise verändert, daß die Kathoden
der Dioden D1, D3 durch eine äußere Bücke 2 mitelnander 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 Auzeigelampe A1,...A5 vorgesehen.
-
Bei Betätigung des Schalters SWl 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 Lampenstromkreis 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 vorggesehen.
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 keiller der beiden Schalter.
-
Wenn die Betätigungsein richtung I>i s zur ersten Stufe gesteuert
wird und der Schalter SW1 geschlossen ist, gelangt über einen Strombegrenzungswiderstand
R@ und die Dioden D2 ein Steuerstrom
zu den Transistoren T, so
dan alle diejenigen Anzeigelampen A1,...A5 aufleuchten, deren Überwachungseinheiten
E1,...E5 über die Lichtschalter S1 S1,...4 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.
-
Ober 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, d.lß 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 Überlastung spricht die Sicherung
Si an, so daß eine Fehleranzeige entsteht.
-
Eine besonders vorteilhafte Schaltung ist in Figur 7 dargestellt.
-
Zur bberwachung 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 berwachung 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 aberwachenden Glühlampenkreis zugeordnet ist, nicht,
so liegt eiii Fehler vor.
-
L e e r s e i t e