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STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung- geht aus von einem Verfahren zur Funkti-onsüberprüfung
eines selbsterregtefl orehstromgeneratorsystems eines Kraftfahrzeuges im eingebauten
und angeschlossenen Zustand,nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Nach einem bekannten Verfahren dieser Art(DT-OS 25 51 638) wird bei
einem ais Kraftfahrzeug-Lichtmaschine eingesetzten, üblichen Drehstromgenerator
mit einer ersten Drehstrom -Gleichrichterbrücke für den Ladestromkreis und mit einer
zweiten Drehstrom-Gleichrichterbrücke für den Erregerstromk-rei-s,die einen gemeinsamen
satz von einseitig an Masse liegenden Minus-Dioden aber eigene Sätze von Plus-Dioden
haben, wie folgt vorgegangen: die am gemeinsamen Ausgangs-AnschluBpunkt(D+-Anscnlußklemme)der
Ausgangsdioden(nrregerå LO-den)der Drehstrom-Brückenschaltung für den Wrregerstromkreis
abgreifbare wellige G-leichspannung,deren Rest-Jechsel -spannungsanteil eine durcn
die wirksame Polzahl und die Drenzanl des Läufers des Generators bestimmte Frequenz
hat',wird mittels einer Impulsformerschaltung-,beispielsweise eines Schmitt-Triggers
-in eine iiechteckspannung. umgeformt,deren mpulsf9lgefrequenz gleich derjenigen
des Wechselspannungsanteils der Erregerdioden-Ausgangsspannung ist.Diese Rechteck-spannung
wird zur Ansteuerung einer monostabilen Kipp -stufe in deren astabilen Ausgangssignalzustand
benutzt,wQ -bei di-e Zeitkonstante eines die Dauer dieses astabilen Ausgangssignalzustandes
bestimmenden Zeitgli-edes etwas größer gewählt ist als die Periodendauer des solchermaßen
erzeugten Recntecksignals.Dadurch wird die monostabile Kippstufe,wenn das den Generator
und die beiden Brückenschaltungen umfassende Generatorsystem ordnungsgemäß arbeitet,ständig
in ihrem astabilen Ausgangssignal-zustand gehalten und ihr Ausgangs -signal zeigt
an,daß das Generatorsystem funktionstüchtig ist.
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Tritt nun im Gneratorsystem ein Fehler auf,wobei einzelnes
den
Welligkeitsmaxima der Erregerdioden-Ausgangsspannung zugeordnete Rechteck-Ausgangsimpulse
der Impulsformer -schaltung ausfallen,dann kann die monostabile Kippstufe mindestens
zeitweise in ihren stabilen Ausgangssignal -zustand übergehen,in dem ihr Ausgangssignal
einen anderen Signalpegel hat,und man hat dadurch ein Ausgang-ssignal, anhand dessen
eine Fehlfunktion des Generatorsystems erkennbar ist.
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Das bekannte Verfahren hat unter dem Gesichtspunkt,daß ein solches
Verfahren einerseits eine zuverlässige Aus -sage über die Funktionstüchtigkeit des
Generatorsystems liefern soll und andererseits einer weitgehend automatischen Durchführung
mittels einer geeigneten Einrichtung zugänglich sein soll,um den Umfang der erforderlichen
Mitwirkung einer Bedienungsperson möglichst gering zu halten,zumindest die folgenden
achteile: Wählt man,wie in der DT-OS 25 51 638 als zweckmäßig vorgeschlagen die
Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe nur wenig größer als die Periodendauer
des Rechtecksig -nals,damit die Kippstufe bei einem Ausfall eines Recht -eckimpulses
mit Sicherheit anspricht,dann kann schon ein geringes Absinken der Gneratordrehzahl
einen Fehler vor -täuschen.Wählt man andererseits die Zeitkonstante der monostabilen
Kippstufe deutlich größer als die Perioden -dauer der Rechteckspannung und arbeitet
man beispielsweise bei der Leerlaufdrehzahl,dann kann schon eine kleine Erhöhung
der Motor- bzw.Generatordrehzahl dazu führen,daß ein Fehler,der sich in einem Ausfall
eines einzigen Rechteckimpulses zwischen zwei solchen Rechteckimpulsen äußert, nicht
mehr mit Sicherheit erkannt werden kann.Das bekannte Verfahren fordert daher allergrößte
Sorgfalt bei der Ein -haltung
einer bestimmten Generatordrehzahl,die
üblicherweise.gleich der doppelten Motordrehzahl ist,oder aber' eine an eine vorgegebene
Drehzahl,in der Regel die Leerlaufdrehzahl,die sich von Fahrzeugtyp zu Fahrzeugtyp
unterscheiden kann,angepaßte Einstellung der Zeitkonstanten der monostabilen Kippstufe;in
beiden Fällen ist eine sachgerechte Mitwirkung einer Bedienungsperson erforderlich,
wobei auch gut geschultem Fachpersonal Fehler unterlaufen können.-Das bekannte Verfahren
hat auch dadurch,daß es im wesentlichen auf einer frequenzbezogenen Analyse des
Generator- -Ausgangssignals basiert den Nachteil,daß es empfindlich gegen von der
Zündung herrührende Störimpulse $sitzes ist daher erforderlich,daß man den für die
Über -prüfung ausgenutzten Frequenzbereich, der bei üblichen 12-Pol-Generatoren
zwischen 300 Hz und 3,6 kHz liegen kann, mit Hilfe geeigneter aktiver Bandpaßfilter
möglichst scharf ausblendet,was natürlich mit zusätzlichem Schaltungsauf -wand verbunden
ist.
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VORTEILE DER ERFINDUNG Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber zumindest die folgenden Vorteile:
da die monostabile Kippstufe bei einer fehlerbedingten Vergrößerung der Amplitude
des Wel-Ligkeitssignals in ihren astabilden Ausgangsignalzustand umgesteuert wird,kommt
es im Prinzip nicht auf eine be -stimmte Korrelation zwischen der Periodizität des
Welligkeitssignals und der Dauer der von der Kippstufe entsprechend ihrer wirksamen
Zeitkonstanten erzeugten -Ausgangsimpulse an.Ist deren Impulsdauer kürzer als die
Periodendauer,mit der fehlerbedingt vergrößerte Welligkeits-Sig -nalamplituden auftreten,dann
erzeugt die monostabile Kippstufe
ein pulsierendes Fehlersignal,ist
dagegen die Im -pulsdauer größer als die Periodendauer der fehlerbedingten Welligkeits-Max-ima,dann
erzeugt die monostabile Kippstufe ein Dauer-Fehlersignal.Gibt man durch die Dimensionierung
der monostabilen Kippstufe beispielsweise eine Impulsdauer von einer ms vor,dann
erhält man,wenn man den Generator mit hoher Drehzahl überprüft,das Dauer-Signal,undwenn
man bei der Leerlaufdrehzahl arbeitet,das pulsierende Fehler -signal,wobei in dem
Fall,daß das Ausgangssignal der mono -stabilen Kippstufe zur Ansteuerung einer Leuchtdiode
als Anzeige ausgenutzt wird,eine Bedienungsperson in beiden Fällen ein Dauerlicht-Signal
wahrnehmen wird.Das Ergebnis einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten
Über -prüfung eines Drehstrom-Generators ist also unabhängig von der Dr,ehzahl,wodurch
von vornherein eine Anzahl von Fehlermöglichkeiten ausgeschaltet ist.Darüber hinaus
ist es auf -grund dieser Drehzahlunabhängigkeit und aufgrund des übrigen Verfahrensablaufs
auch mit einfachen Mitteln einer automatischen Durchführung zugänglich.
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Bei dem insoweit beschriebenen Verfahren kann es unter Umständen schwierig
sein,zu erkennen,wenn eine der Plus-Dioden der Gleichrichterbrücke für den Ladestromkreis
kurz -geschlossen ist,weil sich hierbei die Welligkeit der Er -regerdioden-Ausgangsspannung
nur relativ wenig ändert.Demgemäß ist in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorgesehen,auch den Ladestrom zu überwachen,der bei einem Kurzschluß
einer Plus-Diode zeitweise seine Richtung umkehrt.Eine vom Ladestrom abgeleitete
Spannung,die auf einfache Weise mittels einer handelsüblichen Strom -meßzange gewonnen
werden kann,ändert daher bei einer Stromumkehr ihre Polarität,sodaß man einen daraus
resultieren -den Spannungsimpuls mit Vorteil zur Umsteuerung der mono -stabilen
Kippstufe ausnutzen kann.Diese spricht dann auf
alle auf einer
Unterbrechung oder einem Kurzschluß im Generatorsystem beruhenden Fehler im Sinne
einer gut/ schlecht-Aussage zuverlässig an.Die in den Unteran -sprüchen 4-8 angegebenen
Gestaltungen einer Einrich'tung zur weitgehend automatischen Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind mit einf'achen schaltungstechni -schen Mitteln realisierbar.
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ZEICHNUNG Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden-in Verbindung
mit einer speziellen Einrichtung zu seiner Durchführung anhand der eichnung näher
erläutert.Es zeigen: Fig.1 den Aufbau eines typischen,in einem Kraftfahr -zeug eingesetzten-
Drehstrom-Generatorsystems, Figg.2a den- qualitativen Verlauf der am gemeinsamen
D -und 2h Anschlußpunkt der Erregerdioden abgreifbarenpannung sowie einer ladestromproportionalen
Spannung bei kor -rekter Funktion des Generatorsystems gemäß Fig.1, Fig.2c den qualitativen
Verlauf dieser Spannungen bei bis 2n verschiedenen Fehlern des Generatorsystems,
Fig.3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des erfin -dungsgemäßen Verfahrens und
einer zu dessen Durchführung geeigneten Einrichtung und Fig.4 ein Schaltbild einer
Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen -Verfahrens.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Das in der b'ig.1 dargestellte,für einen
Einsatz als Lichtmaschine in einem Kraftfahrzeug typische Drehstrom-Generatorsystem
umfaßt'einen Drehstromgenerator 1 mit drei in Sternschaltung miteinander verbundenen
Ständerwicklungen 2 und einer auf dem Läufer sitzenden Erregerwicklung 3,weiter
sechs Leistungsdioden 4 bzw.6,drei soganannte Erregerdio -den 7 und einen Regler
8 zur funktionsgerechten Regelung des Erregerstromes,die in der aus der Fig.l,auf
deren Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird,ersichtlichen Weise miteinander
verbunden sind.Die mit ihrer Anode je -weils mit einem der u-,v-,w-Enden der Ständerwicklungen
2 verbundenen und mit ihrer Kathode untereinander sowie mit der Batterieanschlußklemme
9(B*-Klemme)verbundenen Lei -stungsdioden 4,die als Plus-Dioden bezeichnet werden
und die mit ihrer Kathode je mit einem dieser Enden der Ständerwicklungen 2 verbundenen
und mit ihrer Anode untereinander und mit der an Masse liegenden Generatorklemme
10 verbundenen Leistungsdioden 6,die als Minus-Dioden bezeichnet werden,bilden eine
erste Drehstrom-Gleichrichterbrücke, die den Ladestrom für die Fahrzeugbatterie
11 abgibt.Die Erregerdioden 7,deren Anoden ebenso wie diejenigen der Plus-Dioden
4 mit jeweils einem der u-,v-,w-Enden der Ständer -wicklungen 2 verbunden sind und
mit ihren Kathoden- unter -einander sowie mit der D + -Anschiußklemme 12 des Reglers
8 verbunden sind,bilden zusammen mit den Minus-Dioden 6 der ersten Drehstrom-Gleichrichterbrücke
eine zweite Drehstrom-Gleichrichterbrücke,mittels welcher der durch die Erregerwicklung
3 fließende Erregerstrom von dem in den Ständer -wicklungen 2 induzierten Drehstrom
abgezweigt wird.
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In den Figg.2a-2g ist der qualitative Verlauf der an der D -Anschlußklemme
12 gegen Masse abgreifbaren welligen Gleichspannung einmal bei ordnungsgemäßer Funktion
des Genera-torsystems
(Fig 2a) und weiter für eine Reihe möglicher
Störfälle(Fig-.2'b-2gAdargestellt.Fig.2h zeigt entsprechend denqualitativen Verlauf
des Batterie-Ladestromes bei ordnungsgemäßer'Funktion( )des Generatorsystems und
bei den entsprechenden Störfällen(Figg.2i-2n).Die betrachteten Störfälle sind: 1.
Kurzschluß einer Erregerdiode(Figg.2b und 2i), 2. Unterbrechung einer Erregerdiode(Figg.2c
und 2j), 3. Kurzschluß einer Minus-Diode(Figg.2d und 2k), 4. Unterbrechung einer
Minus-Diode(Figg.2e und 21), 5. Kurzschluß einer Plus-Diode(Figg.2f und 2m) und
6. Unterbrechung einer Plus-Diode(Figg.2g und 2n).
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Die D XD - Spannungs-Verlaufskurven 13-19 und die Ladestromverlaufskurven
20-26 der Figg.2h-2n zeigen,daß in den meisten Störfällen sowohl beim D+/D - Spannungssignal
als auch beim Ladestromsignal der Welligkeits- oder Wechselanteil sehr stark zunimm,wobei
in den vorerwähnten Störfällen 1-4 und 6 die D+/D - Spannung mindestens zeitweise
vollständig zusammenbricht und in den vorer -wähnten Störfällen 1 und 3-6 mindestens
zeitweise der Ladestrom völlig unterbrochen ist und im Fall der durch die Strmverlaufskurve
25- repräsentierten Unterbrechung einer Plus-Diode 6 zeitweise sogar negativ ist,d.h.zu
einen Entladung der Batterie führt.Zwar ist in -diesem Fall der Unterbrechung einer
Plus-Diode-4 die Zunahme der Welligkeit der D /0 - Spannung einerseits und im Falle
der Unter -brechung einer Erregerdiode 7 die Zunahme der Welligkeitsamplitude
des
Ladestromes andererseits relativ gering und damit für die betreffenden Störfälle
wenig signifikant,dafür ist aber im erstgenannten Fall die Zunahme der Welligkeit
des durch die Stromverlaufskurve 25 repräsentierten Ladestromes und im zweitgenannten
Fall die Zunahme der Welligkeit der durch die Spannungsverlaufskurve 15 repräsen
-tierten D /D - Spannung jeweils maximal.an hat also für jeden der Störfälle ein
Spannungs-oder Stromsignal mit einer signifikanten Zunahme der Welligkeitsamplitude.Dabei
ist in den durch die Spannungsverlaufskurven 14-17 und 19 sowie durch die Stromverlaufskurven
21 und 23-26 repräsentierten Störfällen die Maximalamplitude der Welligkeit mindestens
gleich der maximalen Signalamplitude und damit auch abso -lut gesehen sehr viel
größer als in den durch die Spannungsverlaufskurve 13 bzw.die Stromverlaufskurve
20 der Figg.2a bzw. 2h repräsentierten ungestörten Fall,in dem die Welligkeitsamplitude
nur ca.14 der maximalen Signalamplitude ausmacht.Es versteht sich,daß- auch eine
Unterbrechung oder ein Kurzschluß bei den Ständerwicklungen 2 zu signifikanten Vergrößerungen
der Welligkeitsamplitude der D+/D - Spannung und des Ladestroms führt.
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Da in einer überwiegenden Anzahl von Fällen ein Fehler im Generatorsystem
auf einem Fehler in der Gleichrichtereinrichtung beruht und deren Dioden in der
Regel rasch aus -getauscht werden können,wobei es aus wirtschaftlichen Gründen am
zweckmäßigsten ist,die gesamten Diodensätze en bloc auszutauschen,genügt es,wenn
ein Diagnoseverfahren,das im eingebauten und angeschlossenen Zustand des Drehstromgeneratorsystems
rasch durchführbar ist,eine zuverlässige Gut/ Schlecht-Aussage liefert.
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Hierzu wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,das im folgenden
in Verbindung mit einer im Blockschaltbild der
Fig.3 in ihrem grundsätzlichem
Aufbau und mehr in Einzel -heiten im Schaltbild der Fig.4 dargestellten Einrichtung
zu seiner automatischen Durchführung. näher erläutert wird, wie folgt vorgegangen:
Das an der D+-Anschlußklemme 12 gegen Masse (D -Generatorklemme 10) abgreifbare
Spannungssignal,das für die vorer -wähnten- Störfälle 1-6,die natürlich auch in
Kombination auftreten können,den durch die Verlaufskurven 14-19 der Figg.2b-2g repräsentierten
Verlauf hat,wird über einen Kupplungskondnsator 27,der den Gleichspannungsanteil
abblockt, einer Einweg-Glelchrichtereinrichtung 28 zugeführt,deren Ausgangssignal
eine pulsierende Gleichspannung ist,deren Amplitude d-er Welligkeit des D+/D- Spannungssignal
pro -portional ist.Die Gleichrichtung erfolgt sodaß das Aus -gangssignal der Gleichrichtereinrichtung
28 die für die Umsteuerung einer monostabilden Kippstufe 29 in ihren astabilen Zustand
erfoderlidhe Polarität hat.Zwischen den Ein -gang 30der monostabilen Kippstufe 29
und den Ausgang 31.
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der Gleichrichterstufe 28 ist eine Schwellenwertstufe 32 geschaltet,die
eine Eingangs-Spannungsschwelle für die monostabile Kippstufe bildet.Der Spannungsschwellenwert
ist höher gewählt als die Maximalamplituden der im störungs -freien Fall auftretenden,mit
der Restwelligkeit des Spannu-ngssignal.s 13 verknüpften Ausgangsimpulse der Gleichrichtereinrichtung
28,aber niedriger als die im Störfall auf -.tretenden,init den für ei-nen Fehler
charakteristischen Spannungseinbrüchen im Df/D--Signal verknüpften Ausqangsimpulse
der Gleichrichtereinrichtung 28.Der astabile Zustand der monostabilen Kippstufe
29,dessen Vorliegen beispielsweise durch das Aufieuchten einer Kontroll-Lampe 33
angezeigt werden kann,wird also nur dann getriggert,-wenn ein-Fehler im Genera-torsystem
auftritt,der zu einer signifikanten Ver -größerung der Welligkeit des D/D - Spannungssignals
führt.
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Um auch im Störfall der Unterbrechung einer Plus-Diode 4 des Ladestromkreises,die
sich nur in einer kleinen und damit wenig signifikanten Zunahme der Welligkeit des
D /D =D Ausgangssignals äußern würde(Fig.2f),durch Umsteuerung der monostabilden
Kippstufe 29 in ihren astabilen Ausgangssignalzustand eine zuverlässige Aussage
über die Funktion -tüchtigleit des Generatorsystems zu erzielen,ist ein zweiter,mit
dem Eingang 30 der monostabilen Kippstufe 29 ver -bundener Signalpfad vorgesehen,in
dem ein ladestromproportionales Spannungssignal verarbeitet und zur Umsteuerung
der monostabilen Kippstufe 29 ausgenutzt wird.
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Dieses ladestromproportionale Ausgangssignal,das qualitativ ebenfalls
den durch die Verlaufskurven 20 - 26 der Figg.
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2h-2n repräsentierten Zeitverlauf hat,wird vorzugsweise mit Hilfe
einer üblichen Stromzange 34,die beispielsweise einen Hall-Generator zur Erzeugung
einer magnetfeldproportionalen Spannung enthält,an der vom Generatorsystem zur Fahrzeugbatterie
11 führenden Laststromleitung 36(Fig.1) abgegriffen und mittels einer in Verbindung
mit der Stromzange 34 bereits vorgesehenen Auswertungsschaltung 37 und/ oder einer
dieser nachgeschalteten Verstärkereinrichtung 38 auf einen Signalpegel gebracht,der
etwa gleich demjenigen der D /D - Spannungssignale 13-19 entspricht.Eine weitere
Schwellenwertstufe 39,die zwischen dem eingang 30 der mo -nostabilen Kippstufe 29
und den Ausgang 40 der Verstärkereinrichtung 38 geschaltet ist,vermittelt eine Eingangs
-schwelle,über die nur dann ein Triggersignal zum Eingang 30 der monostabilen Kippstufe
29 gelangt,wenn der Signalpegel des ladestromproportionalen Spannungs-Ausgangssignals
am Ausgang 40 der Verstarkereinrichtung 38 niedriger ist als dieser Schwellenwert.Die
monostabile Kippstufe 29 wird also auch durch das Ausgangssignal des zweiten Signalpfades
34, 37,38,39 nur dann getriggert,wenn ein Fehler im Generatorsystem vorliegt.
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Die Fig.4 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel der Einrichtung
gemäß Fig.3 zur automatischen Durchführung des -erfindungsgemäßen Verfahrens,wobei
die den Aufbau der Stromzange 34 und deren Auswertuflgsschaltung37 betreffenden
Einzelheiten der Einf-achheit halber weggelassen sind.
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Das an der D+-Anschlußklemme 12 abgreifbare,gegen Masse positive D+/D-
Erregerspannungs-Ausgangssignal,das bei Vorliegen einer Störung im Generatorsystem
mit einer wesentlich größeren Welligkeit behaftet ist als im störungsfreien Fall,gelangt
über einen lk# - Eingangswiderstand 41 zum Kopplungskondensator 27,der nur den Welligkeits
-bzw.Wechselsignalanteil des D+ /D -Ausgangssignals pas -sieren läßt.Die Gleichrichtereinrichtung
28 enthält eine erste,zwischen dem Kondensator 27 und der Schaltungsmasse 42 liegende
Diode 42,die bezüglich der positiven Halb -wellen des Welligkeits-Ausgangssignals
-des Kopplungskondensators 27 in Durchlaßrichtung gepolt ist und eine zweite,zwischen
dem Kondensator 27 und dem Ausgang 31 der Gleichrichtereinrichtung 28 liegende Diode
43,die bezüg -lich der negativen Halbwellen des Welligkeits-Ausgangssignals des
Kondensators 27 in Durchlaßrichtung gepolt ist.
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Die Schwellenwertstufe 32 umfaßt einen zwischen dem Ausgang 31 und
Masse liegenden,von zwei 1OkQ-Widerständen 44 und 46 gebildeten 2/1-Spannungsteiler,einen
parallel zu dem mit Masse verbundenen 10kNl-Widerstand 46 geschalteten 0,Q47 F-Kondensator
47 und eine mit ihrer Kathode mit der Mittelanzapfung 48- des Spannungsteilers 44,46
und mit ihrerAnode mit- dem Eingang 30 der monostabilen Kippstufe 29 verbundene
Si' - Diode 49.
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Die monostabile Kippstufe 29,die den aus der Fig.4,auf deren Einzelheiten
ausdrücklich verwiesen wird,ersichtlichen
Aufbau hat,ist im stabilen
Ruhezustand,wenn ihr erster npn-Si-Transistor T1,dessen Emitter 51 mit Masse,dessen
Basis 52 mit dem Eingang 30 und dessen Kollektor 53 über den 4,7k -Kollektorwiderstand
54 mit dem Plus-Pol(+12V) der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist,leitend ist.
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Ihr zweiter npn-Si-Transistor T2,dessen Emitter 56 ebenfalls mit Masse
verbunden ist,ist dann durch die an seiner Basis 57 anliegende niedrige Spannung
gesperrt,die gleich der Mittelspannung eines Spannungsteilers ist,der den zwischen
dem Kollektor 53 des ersten Transistors T1 und der Basis liegenden 1k -Widerstand
58 und den zwischen der Basis und Masse liegenden 5k-Widerstand 59 enthält.Der den
Kollektor 60 des zweiten Transistors mit dem Plus-Pol der Versorgungsspannungsquelle
verbindende Kollektorwiderstand 61 ist durch die Reihenschaltung eines Vorwiderstandes
62 und einer Leuchtdiode 63 gebildet,welche aufleuchtet,wenn im astabilen Zustand
der Kip-pstufe 29 der zweite Transistor T2 leitend ist.Dieser astabile Ausgangssignalzustand
wird durch die über die Diode 49 der Schwellenwertstufe 32 zur Basis 52 des ersten
Transistors T1 gelangenden negativen Spannungsimpulse ge -triggert.Seine Dauer ist
durch die Zeitkonstante eines RC-Gliedes bestimmt,das den mit dem Plus-Pol der Ver
-sorgungsspannungsquelle verbundenen 75k-'liderstand 64 und den mit dem Kollektor
60 des zweiten Transistors T2 verbundenen 0,068 kl F-Kondensator 66 umfaßt.Der gemeinsame
Anschlußpunkt des 75k':c -Widerstandes 64 und des 0,068dz F-ondensators 66 ist mit
dem Eingang 30 der monostabilen Kippstufe 29 über eine Si-Diode 70 verbunden,über
die die dasis 52 des ersten Transistors T1 den Auf ladungszustand des 0,068 F-Kondensators
66 "sieht".
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Die Wirlungsweise der insoweit beschriebenen Schaltung ist in kurzen
Zügen die folgende: solange sich die monostabile
Kippstufe im
Ruhezustand befindet,d.h.der erste Transistor T1 leitend ist,wobei ihm der Basisstrom
über den 75kS -Widerstand 64 und die Diode 70 zufließt,liegt der Eingang 30 auf
etwa 0,7 V,dem Wert der Durchlaß-Spannung der Basisemitterdiode des ersten Transistors
T1.Die betragsmäßig um die'Durchlaß-Spannung der Ausgangsdiode 49-der Schwellenwertstufe
32 vergrößerte Eingangsschwelle für einen negativen Spannungsimpuls,der eine Umsteuerung
der monostabilen Kippstufe 29 in deren astabilen Ausgangssignalzustand bewirken
kann,liegt demgemäß bei etwa -1,4V.
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der der Ausgangsdiode 49 nur die halbe Ausgangsspannung der Gleichrichterstufe
28 zugeführt ist,liegt die auf das D+/D - Ausgangssignal bezogene Schwelle'bei größenordnungsmäßig
-3V.Dieser Schwellenwert ist dem Betrag nach erheb -lich größer als die im störungsfreien
Fall vorhandenen Welligkeitsamplituden,andererseits aber deutlich niedriger als
die bei einer Störung auftretenden Amplituden der negativen A-usgangsimpulse der
Gleichrichtereinrichtung 28.Eine Um -steuerung der monostabilen Kippstufe in ihren
astabilen Ausgangssignalzustand findet daher zuverlässig nur dann statt,wenn ein
-Fehler im Generatorsystem vorliegt.
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Ist dies der Fall,so werden am Eingang 30 der monostabilen Kippstufe
in periodischer Folge negative Spannungsimpulse empfangen,die den ersten Transistor
T1 sperren.Dadurch wird der zweite Transistor T2 leitend und die Leuchtdiode 63
leuchtet auf.Der Kondensator 66,der beim Einsetzen des leitenden Zustandes des zweiten
Transistors T2 sehr rasch entladen worden ist,-lädt sich nun über den 75kg-Widerstand
64 wider auf.Sobald durch die erneute Aufladung des Kondensators 66 -die Durchlaß-Spannung
der Diode 70 wieder erreicht ist,geht er erste Transistor T1 wieder in den leitenden
Zustand über und die Leuchtdiode 63 erlischt wieder.Dieses Spiel wiederholt sich
nun mit der Periodizität der am Eingang
30 auftretenden,für das
Vorliegen eines Fehlers charakteristischen Spannungsimpulse.
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Von dem gemäß Fig.3 vorgesehenen zweiten,mit dem Eingang 30 der monostabilden
Kippstufe 29 verbundenen Eingangs -signalpfad für ein ladestromproportionales Spannungssignal
ist in der Fig.4 nur die Verstärkereinrichtung 38 und die weitere Schwellenwertstufe
38 dargestellt,die als Ge-Diode 67 ausgebildet ist.
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Das am Eingang 68 der Verstärkerstufe 38 empfangene ladestromproportionale
Ausgangssignal der Stromzange 34 bzw.
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ihrer Auswertungsschaltung 37 möge im störungsfreien Fall einen mittleren
Spannungspegel von ca.1,5-2V haben.Es wird über eine in Durchlaßrichtung gepolte
Eingangsdiode 69, deren Kathode durch einen 47-Widerstand 71 gegen Masse abgestützt
ist,über ein RC-Tiefpaßglied,das den lOki -Widerstand 72 und den 1nF-Kondensator
73 umfaßt,dem nicht invertierenden Eingang eines Proportionalverstärkers 74 zugeführt,dessen
Ausgangssignal über einen lkL-Ausgangswiderstand 76 dem über einen 50k@@-Widerstand
77 gegen Masse abgeschützten Ausgang 40 der Verstärkerstufe 38 zugeführt ist.Beim
dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel hat der Verstärker 74 aufgrund seines
100k%-Rück -kopplungswiderstandes 78 und seines 1042 -Eingangs-Quer -widerstandes
79 Jen Verstärkungsgrad 11.Die am Ausgang 40 abgegebene Ausgangsspannung der Verstärkereinrichtung
38 beträgt damit im störungsfreien Fall ca +10V mit einer maximalen Welligkeitsamplitude
von ca.1,5 - 2V.Bei diesem für den störungsfreien Fall charakteristischen hohen
Plus-Ausgangssignalpegel der Verstärkereinrichtung 38 bleibt die Ge-Diodetderen
Anode bei leitendem ersten Transistor T1 auf +0,7V liegt,gesperrt.Nur wenn ein Fehler
im Generatorsystem vorliegt,der sich darin äußert,daß das am Eingang 68 em -pfangene
ladestromproportionale
Spannungssignal unter den Wert der Durchlaß-Spannung der Eingangsdiöde 69 absinkt
und damit auch das Ausgangssignal des Proportionalverstärkers 74 auf null V abfällt,wird
die Ge-Diode 67 sicher leitend,worauf der erste Si-Transistor T1,weil seine Basis
-spannung jetzt. auf den verglichen mit der Durchlaß-Span -nung seiner Basis-Emitter5iode
niedrigeren Wert der Durchlaß-Spannu-ng-der Ge-Diode 67 absinkt gesperrt wird.Die
mono -stabile Kippstufe 29 spricht also sowohl auf die vom la -destromproportionalen
Ausgangssignal als auch auf die durch Welligkeitsänderungen des D+/D -Spannungssignal
indizierten -Fehlermöglichkeiten und damit auf alle in praxi relevanten Störfälle
zuverlässig an.
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Es versteht sich,daß als ladestromproportionales Spannungssignal auch
der Spannungsabfall über einem in den Ladestromkreis eingesetzten. niederohmigen
Widerstand ausgenutzt wer -den kann,in welchem Falle natürlich der Verstärkungsgrad
des Proportionalverstärkers 74 geeignet hoch gewählt werden muß,damit am Ausgang
40 der Verstärkereinrichtung 38 ein hinreichend hoher Signalpegel zur Verfügung
steht.Es >nn auch daran gedacht werden',anstelle eines ladestrompropor -tionalen
Ausgangssignals die Ausgangsspannung an der Batterieanschlußklemme 9 auszuwerten,in
welchem Falle allerdings erhöhter Aufwand für eine geeignet'e Schwellenwertstufe
zu treiben ist.Derartige Abwandlungen des erfindungsgemäßen Ver fahrens wie auch
zu seiner zweckentsprecnenden Durchführung ge-eignete Abwandlungen einer anhand
eines speziellen Aus -führungsbeispiels erläuterten Einrichtung. zu seiner auto
-matisch-en Durchführung werden als im Rahmen des f-achmäríni-' schen Könnens liegend
angesehen.
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VERFAHREN ZUR FUNKTIONSÜBERPRÜFUNG EINES SELBSTERRETEN DREHSTOMGENERATORSYSTEMS
EINET KRATFAHRZEUGES IN EINGE BAUTEN UND ANGESCHLSSENEN ZUSTAND SOWIE EINRICHTUNG
UR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHREN5.
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ZUSAMMENFASSUNG Um über die Funktionsrüchtigkeit des Drehstromqeneratorsytems
eines Kraftfahrzeuges rasch und zuverlässig eine gut/schlecnt-Aussage zu erzielen,ohne
nierzu den Drehstrom-Generator aus -bauen zu müssen,wird das an der gemeinsamen
Anschlußklemme(D+-Anschluß)der Erregerdioden gegen Masse abgreifbare D+/D-Spaniungssignal
über einen Kondensator,der den Gleichspannungsan -teil abblockt,einem Gleichrichter
zugeführ,der nur diejenigen halbwellen seines Eingangssignals durchläßt,die die
für die Umsteuerung einer nachgeschalteten astabilen Kippstufe in ihren astabilen
Ausgangssignalzustand geeignete Polarität haben.iegt ein fehler im Generatorsystem
vor,beispielsweise ein kurzschluß oder eine Unterbrechung in einer Gieichrichterbrücke,dann
ist die Amplitude mindestens einzelner der Ausgangsimpulse des Gleichsichters größer
als ein durch eine Eingangs-Spannungsschwelle Destimmte Schwellenwert,der zwischen
dem für eine ordnungsgemäße punktion des Generatorsystems cnarakteristiscnen Minimalwert
Ge.
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Amplituden des Gleichricnter-Ausgangssignals und einem rür einen Fenler
signifikanten höheren Wert der Amplituden des Gleicn -richterausgangssignals liegt.Die
monostabile Kippstufe wird dann, wenn ein Fehler im Generatorsystem vorliegt,periodiscn
in ihren astabilen Ausgangssignalzustand umgesteuert,was zur Fehleranzeiqe mittels
einer Leuchtdiode ausgenutzt wir@@@er einen zweiten um Steuereingang ier monostabilen
Kippstufe führenden signal -pfad wird deren astdbiler Ausgangssignalzustand auch
dann e -triggert,wenn ein beispielsweise mittels einer Stromzange ab -,eeriffenes
ladestromproportionales bpannungssignal als Folge eises Fehlers im Generatorsystem
unter einen vorgegebenen,niedrigen Schwellenwert abfa"llt.Die solchermaßen auf einfache
und zuverlassige weise erfaßbaren Störfälle umfassen alle möglichen Kurzschluß-
und Unterbrechungsfälle der Leistungs- und Erregerdioden des Generatorsystems und
weitere Störfälle,in denen aqulvale@t hone Änderungen der welligkeit der D+/D--Erregerspannung
U und des Ladestromes auftreten.