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Elektronisches Gerät für ein Kraftfahrzeug
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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät zum Anschluß an das
elektrische Netz eines Eraftfahrzeugs.
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In der Patentanmeldung P 28 27 117.2 ist eine-Schaltung vorgeschlagen,
mit der erreicht ist, daß die Innenraumbeleuchtung erst kurze Zeit nach dem Schließen
der Türen dem Kraftfahrzeugs erlischt. Der Kraftfahrzeugbenutzer kann sich bei DunIcelheit
sowohl nach dem Einsteigen in das Kraftfahrzeug als auch bei dessen Verlassen orientieren.
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Bei der genannten Schaltung liegen parallel zu einem Türkontakt ein'RC-Glied
und ein von diesem über einen Schwellwertschalter steuerbarer elektronischer Schaltverstärker.
Die am durchgeschalteten Schaltverstärker
abfallende Restspannung
ladt das RC-Glied beim Öffnen des Türkontakts und der am Spannungspol des Kondensators
des RC-Glieds liegende Schwellwertschalter sperrt nach einer festgelegten Ladezeit
den Schaltverstärker.
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Es l-urde als wünschenswert festgestellt, dem hraftfahrzeugbenutzer
ein Warnsignal zu geben, wenn er das Kraftfahrzeug verlässt, ohne die Kraftfahrzeug-Außenbeleuehtung
abzuschalten.
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Aufgabe der rfndung ist es, ein Gerät der eingangs genannten Art vorzuschlagen,
das mit wenigen Anschlüssen an das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs die Schaltzustände
mehrerer Schaltkontakte des Kraftfahrzeugs, insbesondere die Tünkontakte und Lichtschalterkontakte,
erfasst und zur Warnanzeige bei nicht abgeschalteter Außenbeleuchtung und zur Abscllaltverzögerung
der Innenraumbeleuchtung verarbeitet.
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Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gerät einen
ersten Schaltungsanschluß, der an den elektrischen Verbindungspunkt zwischen der
Innenraumbeleuchtung und einem Türkontakt anzuschließen ist, einen zweiten Schaltungsanschluß,
der an den Massepol des Kraftfahrzeugs zu legen ist und einen dritten Schaltungsanschluß
aufweist, der an den elektrischen Verbindungspunkt zwischen einem Lichtschalterkontakt
des Kraftfahrzeugs und der diesem zugeordneten Lichtquelle anzuschließen ist, daß
zwischen den ersten und zweiten Schaltungsanschluß ein RC-Glied mit Schwellwertschalter
und ein Schaltverstärker liegen und daß zwischen dem ersten und dem dritten Schaltungsan
schluß ein Signalgeber in Reihe mit der Schaltstrecke eines elektronischen Schalters
liegt, der über den dritten
Schaltungsanschluß gesteuert ist. Wenn
einer der Türkontakte des Kraftfahrzeugs durch Öffnen einer Tür geschlossen wird
und ein Lichtschalterkontakt geschlossen ist, also die Außenbeleuchtung des Fahrzeugs
leuchtet, gibt der Signalgeber ein Signal, b-eispielsweise einen Warnton, ab und
die Imlenraumbeleuchtung leuchtet. Nach dem Schließen der Tür ist der Stormkreis
des Signalgebers unterbrochen, die Innenraumbeleuchtung jedoch leuchtet eine bestimmte
Zeit weiter.
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Der Schließzustand des am dritten Schaltungsanschluß anliegenden Lichtschalterkontakt@
wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung clazu ausgenutzt, die Innenraumbeleuchtung
nicht nachleuchten zu lassen, da dann ein Nachleuchten der Innenraumbeleuchtung
unerwünscht ist, wenn die Außenbeleuchtung brennt, weil nachts nicht mit leuchtender
Innenraumbeleuchtung gefahren werden soll.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist hierfür zwischen dem dritten Schaltungspol
und einem Ladekondensator des RC-Gliedes ein Schaltungszweig mit einem Widerstand
und einer Diode gelegt, über den der Ladekondensator zu laden ist.
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In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung weist das Gerät einen vierten
Schaltungsanschluß auf, der am Zündschloß des Kraftfahrzeugs anzuschließen ist3und
zwischen dem vierten und dem ersten Schaltungsanschluß liegt ein weiterer elektronischer
Schalter, der iiber den vierten'-Schaltungsanschluß gesteuert ist und den anderen
elektronischen Schalter steuert. Damit ist erreicht, daß der Signalgeber nur dann
eingeschalret wird, wenn das Ziindschloß abgeschaltet ist. Ein besonderer Kontakt
am Zündschloß ist nicht erforderlich.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für die
erwähnten Schaltfunktionen nur ein einziges Gerät vorgesehen ist. Insbesondere wirkt
sich günstig aus, daß die gesamte elektronische Schaltung auf einer einzigen Leiterplatte
mit wenigen Anschlüssen untergebracht werden kann. Dies führt sowohl bei den herstellungskosten
als auch bei den Kosten für den Einbau des Geräts zu Ersparnissen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Unteransprüchen. Die
Zeichnung zeigt einen Schaltplan des Geräts, angeschlossen an das Bordnetz eines
Kraftfahrzeuge.
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Beim elektrischen Netz eines Kraftfahrzeugs liegt üblicherweise eine
Innenraumbeleuchtung 1 mit einer Lichtquelle 2 und einem Handschalter 3 in Reihe
zu parallelen Türkontakten 4, von denen in der Figur nur einer dargestellt ist.
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Die Lichtquelle 2 liegt am Spannungspol 5 einer nicht näher dargestellten
Batterie. Die Türkontakte 4 liegen am von der Karosserie gebildeten Massepol 6.
Solange eine Tiir geschlossen ist, ist der betreffende Türkontakt 4 geöffnet und
umgekehrt. Zwischen dem Spannungspol 5 der Batterie und dem Massepol G liegt weiterhin
die Reihenschaltung eines Lichtschalterkontakts 7 und einer Außenbeleuchtung 8.
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Außerdem liegt zwischen dem Spannungspol 5 und dem Massepol 6 die
Reihenschaltung eines Zündschloßkontaktes 9 und weiterer Verbraucher 10. Das beschriebene
Bordnetz des Kraftfahrzeugs ist in der Figur nur schematisch dargestellt.
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An das beschriebene Bordnetz ist ein Gerät 11 angeschlossen, das vier
Schaltungsanschlüsse Al, A2, A3 und All- aufweist.
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Dabei liegt der Schaltungsanschluß Al an einem Verbindungspunkt zwischen
der Innenraumbeleuchtung 1 und einem Türkontakt 4. Der Schaltungsanschluß A2 liegt
am M assepol 6. Der Schaltungsanschluß A3 liegt an einem Verbindungs punkt zwischen
dem Lichtschalterkontakt 7 und der Außenbeleuchtung 8. Der Anschlußpol A4 ist zwischen
dem Zündschloßkontakt 9 und den weiteren Verbrauchern 10 angeschlossen. An dem Gerät
11 ist ein in der Zeichnung schematisch dargestellter akustischer Signalgeber 12
angebracht. Das Gerät 11 mit dem Signalgebor 12 kann im Bereich des Armaturenbretts
des Kraftfahrzeugs untergebracht sein.
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Die Schaltung des Geräts weist ein RC-Glied bestehend aus einem Widerstand
fil und einem Kondensator C auf, welches parallel zum Türkontakt 4 bzw. zu den Türkontakten
liegt.
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An der dem Widerstand R1 zugewandten Elektrode 13 des Kondensators
C liegt über einen Widerstand R2 die Basis eines als Schwellwertschalter arbeitenden
Transistors Tl.
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Eine Reihenschaltung der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors
T1 und eines Widerstands R3 liegt parallel zum Türkontakt 4. An den Kollektor des
Transistors T1 ist der Steuereingang eines von Transistoren T2, T3 und T4 gebildeten
Schaltverstärkers angeschlossen. Die Transistoren T2, T3 und T4 sind komplementäre
Transistoren. Die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T4 und eine Diode D2
liegen parallel zum Türkontakt 4.
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Zwischen den Schaltungsanschluß A1 und die Elektrode 13 sind eine
Diode D1 und eine Zenerdiode Z parallelgeschaltet.
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Der Schaltungsanschluß A3 ist über einen Widerstand R4 und eine Diode
D3 mit der Elektrode 13 verbunden. Außerdem liegt zwischen dem Schaltungsanschluß
Al und dem Schaltungsanschluß A3 die Reihenschaltung des Signalgebers 12 und der
ollektor-Emitterstrecke eines Transistors T5, dessen Basis über einen widerstand
R5 an den Schaltungsanschluß A3 gelegt ist.
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Parallel zur Basis-Emitterstrecke des Transistors T5 ist die ILollektor-Emitterstreclse
eines Transistors T6 geschaltet, dessen Basis über einen Widerstand R6 mit dem Schaltungsanschluß
A4 verbunden ist. Bezüglich der Polaritäten der Transistoren und der Polungsrichtungen
der Dioden wird auf die Zeichnung verwiesen.
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Die beschriebene Schaltung arbeitet etwa folgendermaßen: Sobald der
Türkontakt 4 durch Öffnen der Tür geschlossen wird, leuchtet - unter der Voraussetzung,
daß der Handschalter 3 geschlossen ist - die Lichtquelle 2 auf. Der Kondensator
C ist über die Diode D1 und den geschlossenen Türkontakt 4 entladen. Der Transistor
T1 ist gesperrt.
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Wird anschließend der Türkontakt 4 durch Schließen der Tür geöffnet,
dann fließt über den hochohmigen Widerstand R3 ein Steucrstrom, der die Transistoren
T2, T3 und T4 durchschaltet, so daß der durch die Lichtquelle 2 fließende Strom
über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T4 fließt. Die Lichtquelle 2 leuchtet
also weiter, obwohl der Türkontakt 4 geöffnet ist. An der Kollektor-Emitterstrecke
des Transistors R4 liegt dabei eine Restspannung von beispielsweise etwa 1 V an.
Da diese Spannung parallel zum RC-Glied liegt, wird der Kondensator C aufgeladen.
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Sobald am Kondensator C die Schaltspannung des Transistors T1 erreicht
ist, wird dieser leitend. Dies hat- zur Folge,
daß die Transistoren
T2, T3 und T4 sperren, so daß der durch die Lichtquelle 2 fließende Strom unterbrochen
wirft, so daß diese erlischt. Die Verzögerungszeit zwischen dem Öffnen des Törkontakts
II und dem Erlöschen der Lichtquelle 2 ist insbesondere durch die Dimensionierung
des Widerstandes R1 und des Kondensators C bestimmt. Sie kann beispielsweise so
ausgeleert sein, daß sie 20 s beträgt. Der Kondensator C kann klein sein, da er
nicht die für den Betrieb der Lichtquelle 2 während der Verzögerungszeit notwendige
Energie speichern muß.
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Solange der Türkontakt 4 geöffnet bleibt, wird der Kondensator C über
die jetzt nicht leuchtende Lichtquelle 2 geladen gehalten. tter den Widerstand R2
und die Kollektor-Emitterstrecke des jetzt leitenden Transistors Tl kann ein Ruhestrom
fließen, Dieser ist jedoch so klein, da er praktisch vernachlässigbar ist. Aufgrund
des hohen Gesamtverstärkungsfaktors des Schaltverstärkers T2, T3, T4 kann der @
Widerstandswert des Widerstands R3 klein gehalten werden, da auch zum Durchschalten
des Schaltverstärkers nur ein kleiner Steuerstrom erforderlich ist.
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Die an der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T4 abfallende
Restspannung muß auf jeden Fall größer sein, als die Schaltspannung des Transistors
Tl. Sie soll jedoch wesentlich kleiner sein als die Batteriespannung, damit die
Lichtquelle 2 bei durchgeschalteten Transistoren T2, T3 und T4 nicht wesentlich
schwächer leuchtet als dann, wenn der Strom der Lichtquelle 2 direkt über den Türkontakt
4 fließt. Durch die Verwendung von komplementären Transistoren T2, T3 und T4 lasse
sich die obengenannte kleine Restspannung von etwa 1 V erreichen, da in Reihe zum
Widerstand R3 lediglich die Basis-Emitterstrecke
eines Transistors,
nämlich des Transistors T2, liegt.
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Die Zenerspannung der Zenerdiode Z ist so ausgelegt, daß sie größer
ist als die Restspannung des Schaltverstärkers, jedoch kleiner als die Spannung
der Batterie des Fraftfahrzeugs. Geht man von der üblichen Batteriespannung einer
Batterie eines Personenkraftfahrzeugs von 12 V aus, dann ist beispielsweise eine
Zenerdiode geeignet, deren Zenerspannung 4,7 V beträgt.
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Durch die Zenerdiode Z ist etwa folgendes erreicht: Vie beschrieben
ist das Ende der Verzögerungszeit, während der die Lichtquelle 2 weiterleuchtet,
durch die Aufladung des Kondensators C über den Widerstand R1 bestimmt. Dieser Ladevorgang
folgt einer e-Funlction. Ein exakter Schaltpunkt lässt sich schwer erreichen, so
daß praktisch ein "schleichender" Übergang zwischen den beiden Schaltzuständen des
Transistors T4 bzw. der Lichtquelle 2 erfolgt.
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Dies hat insbesondere den nachteil, daß an sich der Transistor T4
auf eine hohe Verlustleistung ausgelegt werden müßte. Die Zenerdiode Z führt jedoch
dazu, daß ab einer gewissen Spannung zusätzlich zu dem über den leriderstand Rl
fließenden Ladestrom für den Kondensator C über sie ein weiterer Ladestromanteil
für den Kondensator C fließt.
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Es wird also durch die Zenerdiode Z der Ladevorgang beschleunigt,
wobei der über die Zenerdiode Z fließende Ladestromanteil eine bis zum Durchschalten
des Transistors T1 steigende Tendenz zeigt. Dementsprechend schlagartig wird dann
auch der Transistor T4 durchgeschaltet, so daß er nur für eine geringere Verlustleistung
dimensioniert zu werden braucht. Im übrigen schaltet auch die Lichtquelle 2 praktisch
schlagartig am Ende der Verzögerungszeit ab.
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Wie aus dem Beschriebenen ersichtlich, muß an sich der
Transistor
T4 im Normalfall nur auf denjenigen Strom ausgelegt sein, der über die Glühlampe
2 dann fließt, wenn diese schon leuchtet, wobei - wie bekannt - der Widerstandswert
der Glühlampe 2 im warmen Zustand, also beim Leuchten, wesentlich größer ist als
im kalten Zustand. Es können jedoch einige Einsatzfälle auftreten, bei denen der
Transistor T4 einen wesentlich größeren Strom leiten müßte als er dem Warmwiderstandswert
der leuchtenden Glühlampe 2 entspricht. Beispielsweise ist zu berücksichtigen, daß
beim erstmaligen Einbau des Geräts in das Kraftfahrzeug der Handschalter 3 geschlossen
sein kann.
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oder daß das Gerät falsch in das Kraftfahrzeug eingebaut sein kann,
oder daß die Batterie des Kraftfahrzeugs neu eingesetzt werden muß, oder daß die
Lichtquelle 2 einen Kurzschluß aufweist. In diesen Fällen würde durch die Schaltung-
ein wesentlich höherer Strom fließen als im Normalfall. In solchen Folien wird über
die Zenerdiode Z der Kondensator C sehr schnell - in wenigen µs - aufgeladen und
damit der Schaltverstärker T2, T3, T4 gesperrt. Dessen Transistoren brauchen also
nicht auf die ungünstigsten Betriebsfälle ausgelegt zu werden.
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Weiterhin ist zu berücksichtigen, daß in dem elektrischen Netz des
Kraftfahrzeugs beachtliche Spannungsspitzen auftreten können. Diese können eine
Spannung von etwa 150 V erreichen. -Solche möglichen Überspannungen gefährden die
Transistoren. Durch die Zenerdiode Z ist insbesondere
Spannungsspitzen besonders hoher Spannung auf den Kondensator C abgeleitet werden.
Zum weiteren Schutz gegen Überspannungen ist die Diode D2 torgesehen.
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Über den Widerstand R4 und die Diode D3 wird der Kondensator
C
immer dann geladen gehalten, wenn der Lichtschalterkontakt 7 geschlossen ist. Damit
kann das beschriebene verzögerte Ausschalten der Innenraumbeleuchtung 1 nicht eintreten,
solange die Außenbeleuchtung 8 des Kraftfahrzeugt eingeschaltet ist. Die Innenraumbeleuchtung
1 erlischt in diesem Falle, wenn der Türkontakt 4 durch Schließen der Tiir geöffnet
wird. Dadurch ist erreicht, daß man die Verzögerungszeit - durch die Dimensionierung
des RC-Gliedes R1, C - lang auslegen kann, da diese lange Verzögerungszeit dann
nicht auftritt, wenn nach dem Zu-oder Aussteigenlassen eines Fahrgastes bei Nacht
sofort angefahren werden soll. Es ist damit umgangen, daß der Fahrer vor dem Anfahren
bei Nacht entweder warten muß, bis die Innenraumbeleuchtung erlischt oder unerlaubterweise
bei Nacht einige Sekunden mit eingeschalteter Innenraumbeleuchtung fährt.
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Solange der Zündschloßkontakt 9 geschlossen ist, ist der Transistor
T6 leitend, so daß der Transistor T5 gesperrt ist. In diesem Falle kann bei geschlossenem
Lichtschalterkontakt 7 und geschlossenem Türkontakt 4 der Signalgeber 12 kein Signal
abgeben. Ernst enn der Zündschloßkontakt 9 geöffnet ist, wird der Transistor T6
gesperrt, so daß der Transistor T5 durchschaltet, wenn der Lichtschalterkontakt
7 und ein Türkontakt 4 geschlossen sind. In diesem Falle gibt der Signalgeber 12
einen Alarmton ab, wenn der Fahrer nach dem Abziehen des Zündschlüssels die Fahrzeugtür
öffnot und das Abschalten der Außenbeleuchtung 8 vergessen hat.
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Im Rahmen der Erfindung liegen zahlreiche weitere Ausführungsbeispiele.
So kann beispielsweise dann, wenn in Kauf genommen wird, daß der Signalgeber 12
immer einschaltet,
wenn der Lichtschalterkontakt 7 und ein Türkontakt
4 geschlossen sind, der Schaltungsanschluß A4, der Widerstand R6 und der Transistor
T6 entfallen, In Fällen, in denen das Eintreten der Abschaltverzögerung der Innenraumbeleuchtung
1 nicht von der stellung des Lichtschalterkontakts 7 abhängen soll, kann der Schaltungszweig
R4, T3 entfallen.
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L e e r s e i t e