DE2843194A1

DE2843194A1 - Einrichtung zur funktionsueberwachung elektrischer verbraucher

Info

Publication number: DE2843194A1
Application number: DE19782843194
Authority: DE
Inventors: Helmut Betsch
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: SWF Auto Electric GmbH
Priority date: 1978-10-04
Filing date: 1978-10-04
Publication date: 1980-04-17

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Funktions-
überwachung elektrischer Verbraucher entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Bei einer aus der DE-OS 2 227 964 bekannten Einrichtung dieser Art ist in den Betriebsstromkreis ein Widerstand mit konstantem Widerstandswert eingefügt, dessen verhältnismäßig kleiner Spannungsabfall über einen Schwellwertverstärker ausgewertet wird.
Derartige Einrichtungen sind wegen des benötigten Verstärkers kompliziert und teuer. Aufgrund der vielen Bauteile und der Kosten ist es nicht möglich, derartige Einrichtungen unmittelbar in den Schalter einzubauen, der den zu überwachenden Verbraucher an eine Spannungsquelle anschließt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Funktionsüberwachung zu schaffen, die aus wenigen Bauteilen aufgebaut ist und damit kostengünstig hergestellt und wegen des geringen Platzaufwandes ggf. in einen Schalter integriert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird der Effekt eines Heißleiters ausgenutzt, dessen Widerstandswert sich aufgrund von Eigenerwärmung hervorgerufen durch den Betriebsstrom für den Verbraucher beträchtlich verkleinert, so daß an ihm nur ein vernachlässigbarer Spannungsabfall entsteht. Andererseits ist der Widerstandswert schon kurze Zeit nach der Unterbrechung des Betriebsstromes bei einem defekten Verbraucher so groß, daß der abgreifbare Spannungsabfall ggf. auch unmittelbar zur Ansteuerung einer als Fehlermeldeeinrichtung dienenden Leuchtdiode ausreicht. Dabei ergibt sich bei Verwendung eines Heißleiters, dessen Widerstandswert sich mit dem Betriebsstrom ändert, noch der Vorteil einer längeren Lebensdauer der zu überwachenden Glühlampe, da der Einschaltstromstoß durch den Heißleiter begrenzt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei zugleich auf vorteilhafte Weiterbildungen hingewiesen wird.
Es zeigen: Fig. 1 das Prinzip der Erfindung, Fig. 2 Ausführungen zur Überwachung mehrerer Verbraucher bis und Fig. 5 ein Schaltbild dieser Überwachungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Betriebsschalter bezeichnet, der den Betriebsstromkreis einer Glühlampe 11 in Reihe mit einem Widerstand 12 aus einer nicht näher dargestellten Batterie steuert.
Parallel zu dem Widerstand 12 liegt die Reihenschaltung eines Strombegrenzungswiderstandes 13 und einer Leuchtdiode 14, die als Fehlermeldeeinrichtung dient. Außerdem ist der Verbraucher 11 durch einen hochohmigen Widerstand 15 überbrückt.
Wesentlich ist nun, daß der Widerstand 12 als Heißleiter ausgebildet ist. Die in Fig. 1 dargestellte Schalteinrichtung hat deshalb folgende Arbeitsweise. Bei geöffnetem Betriebsschalter 10 ist der Heißleiter 12 abgekühlt und demzufolge dessen Widerstandswert verhältnismäßig hoch.
Beim Einschalten des Betriebsschalters 10 fließt daher zunächst nur ein sehr geringer Betriebsstrom durch den Heißleiter 12 und die Glühlampe 11, was für die Lebensdauer der Glühlampe sehr günstig ist. Außerdem fließt ein Strom über die Widerstände 13 und 15 und die Leuchtdiode 14. Die Widerstände 13 und 15 sind dabei so bemessen, daß die Leuchtdiode 14 aufleuchtet, so daß die Funktionstüchtigkeit der eigentlichen Fehlermeldeeinrichtung kontrolliert werden kann. Der geringe Betriebsstrom durch den Heißleiter 17 reicht zu dessen Erwärmung aus, so daß sich dessen Widerstandswert verringert und damit der Betriebsstrom weiter ansteigt. Der "Kaltwiderstand" des Heißleiters kann beispielsweise größer als 200kl sein, während der 'Warmwiderstand" dann kleiner als 0,02 n- ist. Das bedeutet, daß im normalen Betriebsfall an den Heißleiter nur eine vernachlässigbare Spannung abfällt, im Störungsfall bei defekter Glühlampe aufgrund der enormen Widerstandsänderung aber ein sehr hoher Spannungsabfall meßbar ist. Dieser Spannungsabfall reicht im Störungsfall aus, direkt die Leuchtdiode zu speisen, deren Betriebsstrom dann über den Widerstand 15 parallel zum Verbraucher 11 fließt.
Es ist leicht einzusehen, daß diese Kontrolleinrichtung gegenüber bekannten Systemen wesentliche Vorteile bietet. Sie besteht nur aus vier, wenn man Leuchtdioden mit integrierten Schutzwiderständen verwendet, nur aus drei Bauteilen, die leicht in ein Schaltergehäuse eingebaut werden können. Damit wird es möglich, jedem Schalter eine solche Kontrolleinrichtung zuzuordnen, so daß man nicht nur auf das Vorliegen eines Fehlers hingewiesen wird, sondern auch sofort erkennen kann, welcher Fehler vorliegt.
Außerdem beinhaltet die Schaltung eine Funktionskontrolle der Leuchtdiode, die immer beim Einschalten des Betriebsschalters kurz aufleuchtet.
In den Fig. 2 bis 4 sind auf diesem Prinzip aufbauend Überwachungseinrichtungen für mehrere über einen Betriebsschalter angesteuerte Verbraucher dargestellt. Bei der Ausführung nach Fig. 2 hat der Betriebsschalter 11 zwei gleichzeitig betätigbare Schaltkontakte 20,21, über die jeweils ein System nach Fig. 1 angesteuert wird.
Bei dieser Ausführung erkennt man, welche der beiden Glühlampen 11 bzw. 11' defekt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist wiederum jeder Glühlampe 11 bzw. 11' ein Heißleiter 12,12' vorgeschaltet, die aber gemeinsam über den Betriebs schalter angesteuert werden.
Über den Betriebsschalter wird außerdem eine Leuchtdiode 14 angesteuert, die über zwei Strompfade mit den Entkopplungswiderständen 30 und 31, die zugleich den Strom durch die Leuchtdiode begrenzen, mit den gemeinsamen Schaltungspunkten 32 und 33 zwischen den Heißleitern 12, 12' und den Glühlampen 11,11' verbunden ist. Auch bei dieser Ausführung leuchtet die Leuchtdiode beim Einschalten des Betriebsschalters kurz auf, brennt aber bei einem Defekt einer der beiden Glühlampen dauernd.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist eine Zweifarben-Leuchtdiode 40 in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand 13 nach Art einer Brückenschaltung zwischen die Anschlußpunkte 41,42 der Heißleiter und der Glühlampen geschaltet. Bei dieser Ausführung leuchtet auch beim Einschalten des Betriebsschalters die Leuchtdiode nicht auf, da sich die Brückenschaltung im Gleichgewicht befindet. Wenn aber eine Glühlampe defekt ist, leuchtet die Leuchtdiode in einer der beiden möglichen Farben auf. Bei dieser Ausführung ist also eine Funktionskontrolle der Leuchtdiode nicht möglich, dafür ist aber am Farbsignal erkennbar, welche der beiden Glühlampen defekt ist.
Die Ausführung nach Fig. 5 zeigt eine Überwachungseinrichtung, wobei mit 50 der Zündschalter, mit 51 der Lichtschalter, mit 52 der Umschalter für Fern- und Abblendlicht und mit 53 der Bremsschalter bezeichnet sind. Überwacht wird die Funktion der Fernlichtglühlampen 54, der Abblendlichtglühlampen 55 und der Bremslichtglühlampen 56. Man erkennt, daß die mit gestrichelten Linien umrahmten Systeme 60,61,62 nahezu identisch aufgebaut sind und etwa der Ausführung nach Fig. 3 entsprechen.
Allerdings wird jetzt der Spannungsabfall am Heißleiter 12 nicht unmittelbar durch die Fehlermeldeeinrichtung ausgewertet, sondern dem Steuereingang eines Transistors 70 zugeührt.
Der Kollektor dieses Transistors 70, also der Ausgang dieses Schaltelementes ist an eine mit 71 bezeichnete Fehlermeldeleitung angeschlossen.
Über diese Fehlermeldeleitung und den Widerstand 72 wird ein weiterer Transistor 73 angesteuert, in dessen Laststromkreis die einzige Fehleranzeigelampe 74 geschaltet ist.
Im Ruhezustand ist der Transistor 70 gesperrt, weil der am Steuereingang liegende Kondensator 75 entladen ist. Wenn jetzt der Bremslichtschalter geschlossen wird, lädt sich der Kondensator 75 wegen des zunächst hohen Spannungabfalles am Heißleiter 12 auf. Die Zeitkonstante des Ladestromkreises ist aber so auf die Zeitkonstante des Heißleiters 12 abgestimmt, daß der Transistor 70 beim Einschalten des Bremslichtschalters gesperrt bleibt. Der Spannungsabfall am Heißleiter 12 wird also der Fehlermeldeeinrichtung verzögert zugeführt. Nur bei einem Defekt der Glühlampe 56, kann sich der Kondensator 70 soweit aufladen, daß der Transistor 70 durchsteuert, so daß bei geschlossenem Bremslichtschalter 53 nahezu die volle Betriebsspannung über die Fehlermeldeleitung 71 und den Widerstand 72 der Basis des Transistors 73 zugeführt wird, so daß dieser Transistor leitet und die Lampe 74 aufleuchtet und eine Störung signalisiert. Entsprechendes gilt auch bezüglich der anderen Systeme 61,62, wobei anstelle der Entkopplungswiderstände 30,31 Dioden 75,76 vorgesehen sein können.
Dann ist aber zur Begrenzung des Basis stromes des Transistors 70 ein Vorwiderstand 77 erforderlich.
Bei der Ausführung nach Fig. 5 wird weiterhin auch die Funktion der Sicherungen 80 überprüft. An den masseseitigen Anschluß der Sicherung 80 im Bremslichtstromkreis ist ein Spannungsteiler 81 zur Ansteuerung eines Transistors 82 angeschlossen.
q Bei intakter Sicherung 80 ist der Transistor 82 leitend, so daß dessen Kollektor nahezu Massepotential führt. Dadurch wird die Diode 83 gesperrt, so daß über den Arbeitswiderstand 84 kein Pluspotential auf die Fehlermeldeleitung geschaltet wird. Ist die Sicherung 80 dagegen defekt, wird positives Potential über den Widerstand 84 und die Diode 83 durchgeschaltet und die Lampe 74 leuchtet auf.
Ähnlich werden die Sicherungen 80 der Systeme 61 und 62 für die Abblendlicht- bzw. Fernlichtglühlampen überwacht. Da die Glühlampen rechts und links am Fahrzeug üblicherweise getrennt abgesichert sind, ist eine Gatterschaltung mit dem NAND-Gatter 90 gewählt, deren Eingänge am masseseitigen Anschluß der Sicherungen 80 liegen. Dem NAND-Gatter ist ein vom entsprechenden Betriebsschalter gesteuertes Tor in Form eines UND-Gatters 91 nachgeschaltet, so daß auf die Fehlermeldeleitung 71 nur Signale durchgeschaltet werden, die von der über den Schalter 52 an Spannung gelegten Sicherungen ausgelöst werden. Beim Ausfall einer Sicherung liegt der entsprechende Eingang des NAND-Gatters an Masse, so daß am Ausgang ein Signal erscheint, welches über das Tor 91 auf die Fehlermeldeleitung weitergeschaltet wird, so daß die Lampe 74 aufleuchtet.
Da beim Einschalten der Betriebsschalter wegen der verzögernden Virkung der Kondensatoren die Funktionstüchtigkeit der Lampe 74 nicht überprüft wird, ist ein Prüfstromkreis vorgesehen, der über den Zündschalter 50 nur bei eingeschalteter Zündung aber stehendem Motor (Klemme D+) geschaltet wird.
Über die Widerstände 93 und 94 wird der Transistor 95 also jeweils vor Fahrtbeginn leitend gesteuert, so daß auch die Fehlermeldelampe 74 anspricht.
Außerdem wird bei der Ausführung nach Fig. 5 noch die Funktionstüchtigkeit des Bremslichtschalters überprüft, an dessen Ausgang ein ansprechverzögertes Zeitlied 96 angeschlossen ist, das jeweils mit dem Öffnen des Bremslichtschalters 53 zurückgesetzt wird. Am Ausgang 97 dieses Zeitgliedes und damit auf der Fehlermeldeleitung ist die Betriebsspannung meßbar, wenn die Bremslichtschalter beispielsweise länger als 300 sec. geschlossen ist. Dieser Fall kommt in normalen Betrieb nicht vor, so daß ein Fehler des Schalters vermutet werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Einrichtung zur Funktionsüberwachung elektrischer Verbraucher, insbesondere Glühlampen in Kraftfahrzeugen, mit einem elektrischen Widerstand in dem über einen Betriebsschalter gesteuerten Betriebsstromkreis des Verbrauchers, dessen Spannungsabfall eine Fehlermeldeeinrichtung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstand (12) ein stromabhängig sich ändernder Widerstand, vorzugsweise ein Heißleiter verwendet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlermeldeeinrichtung direkt von dem Spannungsabfall am stromabhängigen Widerstand (12) gesteuert wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fehlermeldeeinrichtung eine Signallampe, vorzugsweise eine Leuchtdiode (14) dient, die ggf in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand (13) parallel zum stromabhängigen Widerstand (12) geschaltet ist, und daß der Verbraucher (11) über einen in Bezug zum Verbraucher hochohmigen Pfad, vorzugsweise einen hochohmigen Widerstand (15) überbrückt ist.
4. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen zur Überwachung von mehreren über einen Betriebsschalter angesteuerten Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsschalter (10) für jeden Verbraucher (ll,llt) einen Schaltkontakt (20, 21) aufweist und jedem Verbraucher (ii,ii') ein stromabhängiger Widerstand (12,12') mit parallel geschalteter Fehlermeldeeinrichtung (14,14t) zugeordnet ist.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, zur Überwachung von mehreren über einen Betriebsschalter angesteuerten Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Verbraucher (11,11') ein stromabhängiger Widerstand (12,12') zugeordnet ist und eine Leuchtdiode (14) als gemeinsame Fehlermeldeeinrichtung über Strompfade an alle Verbindungspunkte (32,33) zwischen stromabhängigen Widerstand (12,12') und Verbraucher (11,11') angeschlossen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Strompfade, Widerstände (3031) eingeschleift sind, die zugleich als Strombegrenzungswiderstand dienen.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur Überwachung von zwei über einen Betriebsschalter angesteuerten Verbrauchern, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Verbraucher (11,11') ein stromabhängiger Widerstand (12,12') zugeordnet ist und daß an die Verbindungspunkte (41,42) zwischen Verbraucher (11,11') und stromabhängigem Widerstand (12,12') nach Art einer Brückenschaltung eine Zweifarben-Leuchtdiode (40) ggf. in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand (13) angeschlossen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall am stromabhängigen Widerstand (12) der Fehlermeldeeinrichtung vorzugsweise über einen Kondensator (75) verzdgert zugeführt wird.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung der Fehlermeldeeinrichtung (74) ) ein Prüfstromkreis silber den Zündschalter (50) bei eingeschalteter Zündung und stehendem Motor geschlossen wird.
10.Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen zur Überwachung mehrerer über getrennte Betriebsschalter ansteuerbare Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem getrennt ansteuerbaren Betriebs stromkreis der Spannungsabfall an dem oder den Heißleitern (12,12') überwacht wird, in dem der Steuereingang eines Schaltelementes, vorzugsweise eines Transistors (70) angesteuert wird, wobei die Ausgänge aller Schaltelemente auf eine gemeinsame Fehlermeldeleitung (71) geschaltet sind, über die Fehlermeldeeinrichtung angesteuert wird.
11. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlermeldeleitung (71) weiterhin an den Ausgang eines Tores (91) geschaltet ist, das über einen Betriebsschalter (52) steuerbar ist, wobei ein weiterer Eingang dieses Tores (91) an den Ausgang eines NAND-Gatters (90) angeschlossen ist, dessen Eingänge mit den massesetigen Anschlüssen der Sicherungen (80) im Betriebsstromkreis der über den Schalter (52) angesteuerten Verbraucher (54,55) verbunden sind.
12. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet daß über den Ausgang eines Betriebsschalters, beispielsweise des Bremslichtschalters (53) ansprechverzögert ein Zeitglied (96) angesteuert wird, dessen Ausgang an die Fehlermeldeleitung (71) angeschlossen ist.
13. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Sicherung (80) im Betriebsstromkreis eines Verbrauchers der Steuereingang eines Schaltelementes, vorzugsweise eines Transistors (82) angesteuert wird, dessen Ausgang eine über einen Arbeitswiderstand (84) gespeiste, zur Fehlermeldeleitung in Durchlaßrichtung gepolte Diode (83) bei in takter Sicherung sperrt.