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Schaltungsanordnung für eine Spülmittelpumpe zur
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Streuscheibenreinigung an Kraftfahrzeugen Stand der Technik Die Erfindung
geht von einer Schaltungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Sie
dient zum Antrieb einer Spülmittelpumpe für eine Scheibenreinigungsanlage eines
Kraftfahrzeuges. Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art (DE-OS 23 52
471) wird bei eingeschaltetem Licht der Pumpenmotor für die Scheinwerferreinigungsanlage
zusammen mit der Spülerpumpe für die Frontscheiben-Wischanlage eines Kraftfahrzeuges
eingeschaltet. Sie wird durch einen Programmgeber nach Ablauf einer vorgegebenen
Zeit eines monostabilen Multivibrators wieder abgeschaltet.
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Derartige Lösungen haben den Nachteil, daß insbesondere bei
einer
Scheinwerferreinigung, die keine Wischblätter hat, sondern allein mit einem Wasserstrahl
einer Hochdruckpumpe arbeitet, eine erhebliche Wassermenge während des Reinigungsvorganges
verbraucht wird. Dadurch besteht die Gefahr, daß bei längeren Fahrten auf stark
verschmutzten Straßen und/oder bei feuchter Witterung der Wasservorrat nicht ausreicht
und die Hochdruckpumpe durch Trockenlaufen beschädigt werden kann.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß
durch eine Unterbrechung des Sprühvorganges bei der Scheinwerferreinigung während
des Zeitablaufs des monostabilen Multivibrators durch den Impulsbetrieb Wasser eingespart
wird, ohne den Reinigungseffekt zu beeinträchtigen. Außerdem läßt sich die Schaltung
einfach realisieren und die Pausenzeiten bzw. Sprit zimpuls längen lassen sich durch
Verwendung handelsüblicher Bauteile auf die erforderlichen Werte einstellen.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, den astabilen Multivibrator aus einem als IC-Baustein
ausgebildeten Flip-Flop zu bilden, dessen Eingänge an ein Zeitglied angeschlossen
sind und dessen Ausgang einerseits ein Relais für den Pumpenmotor schaltet und andererseits
auf das Zeitglied zurückgekoppelt ist. Die Taktzeit des astabilen Multivibrators
ist dabei etwa halb so groß wie die Taktzeit des monostabilen Multivibrators zu
wählen; wodurch sichergestellt ist, daß nach Betätigung des Tasters zwei Spritzimpulse
von bestimmter Länge und bestimmtem zeitlichen Abstand voneinander erzeugt werden.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig.
1 den Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für den Antrieb einer Spülmittelpumpe
zur Streuscheibenreinigung und Fig. 2 ein Spannungs-Zeit-Diagramm für verschiedene
Punkte der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung
für den Antrieb der Spülmittelpumpe einer Scheibenreinigungsanlage an Kraftfahrzeugen
besteht im wesentlichen aus einem Schaltgerät 10, an dessen Anschluß 11 eine Lichtleitung
angeschlossen ist, die zur Klemme 56 im Kraftfahrzeug führt. Anschluß 12 ist an
das auf Masse liegende Minuspotential des Kraftfahrzeug-Bordnetzes angeschlossen.
Der Anschluß 14 führt zu einem Tastschalter 15, der einerseits über den Motor 16
einer Spülmittelpumpe für die Frontscheiben-Reinigung des Kraftfahrzeuges mit der
Plusklemme des Bordnetzes verbunden ist und andererseits auf Masse liegt. Am Anschluß
17 des Schaltgerätes 10 liegt die Erregerwicklung 18 eines Relais 19 mit antiparallel
geschalteter Diode 13, dessen Arbeitskontakt 20 in der Plus leitung eines Antriebsmotors
21 für die Hochdruckpumpe der Scheinwerfer-Reinigungsanlage liegt.
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Im Schaltgerät 10 ist am Anschluß 11 eine Diode 22 anodenseitig angeschlossen,
die mit einem Vorwiderstand 23 in Reihe liegt. Der Vorwiderstand ist über eine Z-Diode
24 gegen Masse geschaltet, so daß Störspannungen auf dem Bordnetz abgeleitet werden.
Ein monostabiler Multivibrator 25, der im wesentlichen aus einem npn-leitenden Transitor
26
und einem RC-Glied, gebildet aus einem Widerstand 27 und einem Kondensator 28, besteht,
ist mit dem Widerstand 27 an die stabilisierte Gleichspannung angeschlossen. Zum
Widerstand 27 des Reihen-RC-Gliedes ist ein Kondensator 29 parallel geschaltet.
Der Kondensator 28 des RC-Gliedes ist über eine Diode 30 und über den Anschluß 14
zum Taster 15 parallel geschaltet. Der Transistor 26 des monostabilen Multivibrators
25 liegt mit seinem Emitteranschluß an einem Spannungsteiler, der aus zwei gleichgroßen
Widerständen 31 und 32 gebildet ist. Die Basis des Transistors 26 ist mit den ondensator
28 des RC-Gliedes verbunden und der Kollektoranschluß liegt über eine Diode 33 anodenseitig
am Eingang eines astabilen Multivibrators 34. Der astabile lultivibrator 34 besteht
im wesentlichen aus einem handelsüblichen IC-Baustein 35 und einem Zeitglied, das
aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen 36 und 37 sowie einen dazu in Reihe
geschalteten Kondensator 38 besteht.
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Der Kondensator 38 liegt einerseits über die Diode 33 am Ausgang des
monostabilen Multivibrators 25 sowie über einen Widerstand 39 und einer dazu in
Reihe geschalteten Diode 40 an dem zum Taster 15 führenden Anschluß 14 des Schaltgerätes
10 und über eine weitere Diode 41 an einem an der Versorgungsspannung angeschlossenen
Endladewiderstand 42. Der IC-Baustein 35 besteht aus einem bistabilen Flipflop 43,
dessen zwei Eingänge jeweils am Ausgang eines Komparators 44, 45 angeschlossen sind
und dessen Ausgang einerseits über einen Verstärker 46 mit dem zum Relais 19 führenden
Anschluß 17 verbunden ist und andererseits an die Basis eines Ausgangstransistors
47 angeschlossen ist. Die beiden Komparatoren 44 und 45 haben jeweils einen Plus-und
einen Minus-Anschluß. Sie sind an einem aus drei in Reihe geschalteten Widerständen
48, 49 und 50 gebildeten Spannungsteiler angeschlossen, der an der e»Sorgungsspannung
liegt. Der Plus-Anschluß des oberen !r.arat6rs 44 liegt ebenso wie der Minus-Anschluß
des unteren Komparators 45 am Potential des Kondensators 38. Der
Minus-Anschluß
des oberen Komparators liegt am oberen Widerstand 48 des Spannungsteilers und der
Plus-Anschluß des unteren Komparators 45 liegt am unteren Widerstand 50 des Spannungsteilers.
Zwischen beiden Anschlüssen liegt der mittlere Widerstand 49. Parallel zu den Widerständen
49 und 50 des Spannungsteilers liegt ein Kondensator 51.
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Auf diese Weise sind die beiden Eingänge des Flipflops 43 über die
Komparatoren 44 und 45 mit dem RC-Glied (36, 37, 38) sowie über den Spannungsteiler
(48, 49, 50) mit einer festen Referenzspannung verbunden. Der Ausgangstransistor
47 ist auf das RC-Glied zurückgekoppelt, indem er mit seinem Kollektoranschluß am
oberen Widerstand 36 des RC-Gliedes angeschlossen ist und mit seinem Emitteranschluß
auf Masse liegt.
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Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung
soll mit Hilfe der in Fig. 2 dargestellten Spannungsverläufe an verschiedenen Punkten
der Schaltungsanordnung erläutert werden. In Fig. 2 ist der Verlauf der Spannung
am Anschluß 14 des Schaltgerätes 10 mit U14 bezeichnet, der Verlauf der Spannung
am Kondensator 28 des monostabilen Multivibrators 25 ist mit U28 bezeichnet, der
Verlauf der Spannung am Kondensator 38 des astabilen Multivibrators 34 ist mit U38
bezeichnet und das Ausgangssignal am Anschluß 17 des Schaltgerätes 10 ist mit U17
bezeichnet.
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Im Ruhezustand sind zunächst die Kondensatoren 28, 29, 38 und 51 entladen,
der Ausgang des Flipflops 43 liegt auf Null.
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Der Ausgangstransistor 47 ist folglich gesperrt und der Verstärker
46 der zugleich als Umkehrstufe dient, führt an seinem Ausgang ein L-Signal. Das
Relais 19 ist folglich ausgeschaltet. Sobald nun das Licht des Kraftfahrzeuges eingeschaltet
wird, gelangt die Plus spannung über die Klemme
56 in das Schaltgerät
10. Der Widerstand 27 für das Zeitglied des monostabilen Multivibrators 25 wird
durch den Kondensator 29 kurzzeitig überbrückt, so daß Pluspotential auf die Basis
des Transistors 26 gelangt und diesen in den stromleitenden Zustand steuert. Gleichzeitig
wird der Kondensator 28 aufgeladen. Im astabilen Multivibrator 34 wird' über=die
Widerstände 36 und 37 der Kondensator 38 aufgeladen. Außerdem wird-' durch den Kondensator
51 das Potential am Minus-Anschluß des oberen Komparators 44 und am. Plus-Anschluß
des unteren Komparators 45 im gleichem Maße wie die zwei anderen Anschlüsse der
Komparatoren 44 und 45 durch den Kondensator 38 allmählich angehoben.
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Dadurch ist sichergestellt, daß das Flipflop 43 nicht während der
Einschaltphase betätigt - wird. Nach dem Einschaltvorgang hält der Kondensator 28
des monostabilen Multivibrator 25 den Transistor 26 im stromleitenden Zustand. Dadurch
wird die Ladung des Kondensators 38 im astabilen Multivibrator 34 auf nahezu halber
Betriebsspannung gehalten.
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Wird nun der Motor 16 für die Spülerpumpe der Frontscheiben-Reinigungsanlage
durch den Taster 15 eingeschaltet, so wird damit der Kondensator 28 des monostabilden
Multivibrator 25 überhrückt und er entlädt sich über die Diode 30 und den Taster
15. Der Transistor 26 gelangt in den Sperrzustand. Außerdem fließt nun ein Strom
über die Widerstände 36, 37 und 39 sowie über die Diode 40 und den Tastschalter
15 zur Masse. Durch diesen Stromzweig wird siehergestellt, daß die Ladespannung
U38 am Kondensator 38 - wie Fig. 2 zeigt - sich während der Betätigung des Tastschalters
15 noch nicht erhöht. Wird anschließend der Tastschalter 15 wieder geöffnet, so
beginnt sich der Kondensator 28 des monostabilden Multivibrators 25 über den Widerstand
27 aufzuladen. Gleichzeitig wird nun auch
der Kondensator 38 des
astabilen Multivibrators 34 weiter aufgeladen. Da der Minus-Anschluß des oberen
Komparators 44 und der Plus-Anschluß des unteren Komparators 45 über die Widerstände
48, 49 und 50 an einer festen Referenzspannung liegen, wird am oberen Komparator
44 ein Schaltvorgang ausgelöst, sobald die Ladung des Kondensators 38 einen bestimmten
oberen Schwellwert erreicht hat. Das Flipflop 43 wird umgeschaltet, der Ausgangstransistor
47 wird dadurch stromleitend und über den Verstärker 46 wird das Relais 18 über
den Anschluß 17 - wie Fig. 2 zeigt - auf Masse geschaltet Der Arbeitskontakt 20
des Relais 19 schließt somit den Stromkreis für den Antriebsmotor 21 der Hochdruckpumpe.
An den nicht dargestellten Spritzdüsen der Scheinwerfer-Streuscheibenreinigungs-Anlage
beginnt nunmehr der erste Spritzimpuls. Durch den leitenden Ausgangstransitor 47
wird gleichzeitig mit Beginn des ersten Spritzimpulses der Kondensator über den
Widerstand 37 und der Schaltstrecke des Ausgangstransistors 47 entladen. Nach einer
Zeit to ist der Kondensator 38 bis zu einem unteren Schwellwert entladen und über
den Minus-Anschluß des unteren Komparators 45 wird ein Schaltvorgang ausgelöst,
durch den das Flipflop 43 erneut umgeschaltet wird. Der Ausgangstransistor 47 wird
dadurch gesperrt und durch das Relais 19 wird der Antriebsmotor 21 der Hochdruckpumpe
abgeschaltet. Der Kondensator 38 wird nun erneut über die Widerstände 36 und 37
aufgeladen und erreicht nach einer Zeit t1 wieder den oberen Schwellwert durch den
der obere Komparator 44 erneut einen Schaltvorgang auslöst.
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Das Flipflop 43 schaltet nun zum zweiten Mal den Ausgangstransistor
47 in den stromleitenden Zustand sowie das Relais 19 und somit den Antriebsmotor
21 der Hochdruckpumpe ein. Es beginnt jetzt der zweite Spritzimpuls der ebenfalls
nach einer Zeit von to wieder beendet wird, indem dann der
Kondensator
38 über den Widerstand 37 und den Ausgangstransistor 47 bis zum unteren Schwellwert
entladen ist.
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Wie Fig. 2 zeigt, ist die Taktzeit Tm des monostabilen Multivibrators
25 so bemessen, daß der Transistor 26 während der beiden Spritzimpulse noch nicht
wieder in den stromleitenden Zustand gelangen kann. Erst nach dem zweiten Spritzimpuls
ist der Kondensator 28 über den Widerstand 27 soweit wieder aufgeladen, daß der
Transistor 26 in den stromleitenden Zustand gesteuert wird und dadurch die Ladung
am Kondensator 38 des astabilen Multivibrators 34 begrenzt. Der Reinigungsvorgang
an den Scheinwerfer-Streuscheiben ist damit beendet.
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Der gleiche Vorgang wiederholt sich mit jeder Betätigung des Tastschalters
15. Durch die Taktzeit Tm des monostabilen Multivibrators 25 ist festgelegt, wie
lange der astabile Multivibrator 34 freigegeben wird. Die Spritzimpulsdauer läßt
sich dabei durch eine entsprechende Dimensionierung des Widerstandes 37 bzw. des
Kondensators 38 am astabilen Multivibrator 34 festlegen. Die Pausenzeit zwischen
den einzelnen Spritzimpulsen läßt sich durch den Wert der Widerstände 36 und 37
einstellen und die Impulszahl kann durch eine entsprechende Dimensionierung des
Widerstandes 27 bzw. des Kondensators 28 des monostabilen Multivibrators 25 beliebig
erweitert werden. Die Taktzeit Ta des astabilen Multivibrators 34 ist dabei etwa
halb so groß wie die Taktzeit Tm des monostabilen Multivibrators 25 gewählt.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So kann im Bedarfsfall der Anschluß 11 des Schaltgerätes 10 auch unmittelbar an
eine Plus leitung gelegt werden. Dadurch wird dann mit jeder Betätigung des Tastschalters
15 die vorbeschriebene Schaltfolge ausgelöst.
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Außerdem ist es möglich, den astabilen Multivibrator 34
bereits
während der Betätigung des Tastschalters 15 schwingen zu lassen. In diesem Fall
wird lediglich der vom Zeitglied des astabilen Multivibrators 34 zum Tastschalter
15 führende Schaltungszweig mit dem Widerstand 39 und der Diode 40 entfernt.