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Kontrollschaltung für Blinklampen
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung
für intermittierend ein- und auszuschaltende Verbraucher, vorzugsweise für Blinklampen
in Kraftfahrzeugen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Aus der DE-OS 27 05 499 ist schon eine Kontrollschaltung für Blinklampen
an Kraftfahrzeugen bekannt, bei der ein Schwellwertschalter in Abhängigkeit vom
Spannungsabfall an einem im Lampenstromkreis liegenden Meßwiderstand und damit abhängig
vom Lampenstrom ein Kontrollsignal abgibt, das über eine Auswerteschaltung eine
Kontrollampe schaltet. Die Auswerteschaltung ist dabei als Schalttransistor aufgebaut,
der im Takt der Blinklampen die Kontrollampe ein- und ausschaltet, sofern die Blinklampen
intakt sind. Bei einer defekten Blinklampe wird dagegeben dieser Schalttransistor
nicht mehr in den stromleitenden Zustand gesteuert und die Kontrollampe bleibt dunkel.
Um zu verhindern, daß der Schalttransistor durch den Einschaltstromstoß der restlichen
Blinklampen umgeschaltet wird, ist zwischen der Basis und dem Emitter
des
Schalttransistors ein Kondensator angeordnet, der für die Dauer des Einschaltstromstoßes
zunächst aufgeladen wird. Dadurch läßt sich die Umschaltung des Schalttransistors
bei defekten Blinklampen ganz verhindern. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil,
däß bei intakten Blinklampen das Einschalten der Kontrcllampe für die Dauer des
Einschaltstromstoßes verzögert wird. Damit wird die Einschaltdauer der Kontrollampe
verkürzt. Da außerdem die Dauer des Einschaltstromstoßes durch Spannungsschwankungen,
durch Leitungswiderstände und durch die Frequenz sowie durch das Tastverhältnis
des Blinkgebers beeinflußt wird, kann es zu mehr oder weniger langen Verzögerungszeiten
für das Ansprechen der Kontrollampe kommen, wodurch der Fahrzeugführer irritiert
werden kann.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß sowohl der
Einschaltstromstoß der Blinklampen als auch die Dauer des Einschaltstromstoßes für
die Kontrollanzeige der Blinklampen unerheblich ist, indem das vom Lampenstrom abhängige
Ausgangssignal des Schwellwertschalters an einer Speicherstufe über die gesamte
Einschaltdauer der Blinklampen verzögert wird und erst mit Beginn der Aus schaltzeit
der Blinklampen die Kontrollampe eingeschaltet wird. Außerdem wird die Kontrollampe
erst zu Beginn der Einschaltzeit der intakten Blinklampen abgeschaltet.
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Sie arbeitet somit im Gegentakt zu den Blinklampen.
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Durch cle in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
Besonders vorteil:.aft ist es dabei, jeweils das Ende des Ausgangssignals des Schwellwertschalters
zum Weiterschalten des in der Speicherstufe gespeicherten Signales auf die Auswerteschaltung
zu verwenden. Dadurch kann außerdem der jeweils a Ende der Einschaltzeit der Blinklampen
vom Schwellwertschalter abgefühlte Blinklampenstrom zum Einschalten oder Nichteinschalten
der Kontrollampe benutzt werden. Ein weiteren vorteil ist die Verwendung eines Reihen-RC-Gliedes
als Spe-crerstufe, weil damit jeweils ein Spannungssprung mit 3eg nr und/oder Ende
der Einschaltzeit der Blinklampen durch dos Ausgangssignal des Schwellwertschalters
erzeugt werden kann, das zur Ansteuerung der Auswerteschaltung verwendbar ist. Außerdem
läßt sich diese Anordnung durch ein am Abgriff des RC-Gliedes angeschlossenes Gatterzu
einer moncstai'en Kippstufe erweitern, welche die Einschaltdauer der Kontrollampe
festlegt.
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Zeichrur5 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erlXuWert. Es zeigen Fig.
1 ein Blockschaltbild der erfindungsge-c5en Schaltungsanordnung., Fig. 2 den Schaltungsaufbau
er Schaltungsanordnung nach Fig. 1 und Fig. 3 den Spannungsverlauf an verschiedenen
Punkten der Schaltungsanordnung nach Fig. 2.
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Beschreibung des Ausführungsbeispieles Das Blockschaltbild in Fig.
1 zeigt eine Schaltungsanordnung
für einen intermittierend ein-
und auszuschaltenden Verbraucher 10. Der mit einem Anschluß auf Masse liegende Verbraucher
10 wird über einen Betriebsschalter 11, einen astabilen Multivibrator 12 und einen
Meßwiderstand 13 mit der Klemme 14 an eine Gleichspannung, vorzugsweise an das Bordnetz
eines Kraftfahrzeuges angeschlossen. Der Spannungsabfall am Meßwiderstand 13 wird
einem Schwellwertschalter 15 zugeführt. Der Ausgang des Schwellwertschalters 15
ist mit einer Speicherstufe 16 verbunden, die ferner über die Klemme 14 an die Versorgungsspannung
angeschlossen ist. Der Ausgang der Speicherstufe 16 ist mit einer Auswerteschaltung
17 verbunden, die eine Kontrollampe 18 schaltet.
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Wird der Betriebsschalter 11 geschlossen, so schaltet sich damit der
astabile Multivibrator 12 ein und der Verbraucher 10 wird intermittierend ein- und
ausgeschaltet.
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Demzufolge fließt über den Meßwidestand 13 ein intermittierender Verbraucherstrom.
Der dabei am eßwiderstand 13 abgegriffene Spannungsabfall schaltet den Schwellwertschalter
15 durch, solange der Verbraucher intakt ist. Da zwischen dem Ausgang des Schwellwertschalters
15 und der Auswerteschaltung 17 die Speicherstufe 16 angeordnet ist, gelangt das
Ausgangssignal des Schwellwer>-schalters 15 auf den Eingang der Speicherstufe
16. Dieses Ausgangs signal der SchwellwertstUfe 15 ist dabei von dem während der
Einschaltzeit ständig überwachten Zustand des Verbrauchers 10 abhängig. Die Speicherstufe
16 speichert das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 15 während der Einschaltzeit
des Verbrauchers 11. Am Ende der Einschaltzeit erlischt auch das Ausgangssignal
des Schwellwertschalters 15. Erst jetzt, d.h. mit Beginn und
für
die Dauer der Ausschaltzeit des Verbrauchers 10 gibt die Spe c:-erstufe 16 das in
ihr gespeicherte Signal an die Auswerteschaltung 17 weiter. Die Auswerteschaltung
17 schaltet daraufhin die Kontrollampe 18 ein und wird erst zu Beginn einer neuen
Einschaltperiode des Verbrauchers 10 durch Ablauf einer an der Speicherstufe 16
einstelbaren Einschaltdauer des gespeicherten Signales abgeschaltet. Die Kontrollampe
18 wird demzufolge im Gegenta'.t zum Verbraucher 10 mit der Frequenz des astabilen
½-ltivibrators 12 ein- und ausgeschaltet.
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Fig. 2 zeigt den Schaltungsaufbau des Blockschaltbildes nach Fig.
'. Anstelle eines Verbrauchers 10 sind hier jedoch reMere parallel geschaltete Blinklampen
10a vorgeseher, wie sie beispielsweise bei einer Warnblinkanlage -rornanden sind.
Der Betriebsschalter 11 wird dabei azcn den Warnblinkschalter gebildet. Der Schwellwertscnater
besteht hier im wesentlichen aus einem pnp-leitenden Kontrolltransistor 19. Die
Basis des Kontrolltransistors 19 liegt über eine Diode 20 an dem Abgriff eines aus
zwei Widerständen 21 und 22 gebildeten Spannungsteilers, der einerseits auf Masse
liegt und andererseits über Klemme 14 an die Bordspannung des Kraftfa--zeuges angeschlossen
ist. Die Basis des Kontrolltransistors 19 ist dadurch auf ein Bezugspotential festgelegt.
Der Spannungsabfall am Meßwiderstand 13 im Hauptstromkreis der Warnblinkanlage liegt
am Emitter des Kontrolltransistors 19. Durch die Einstellung des Baslspotentiales
kann die Schaltschwelle des Kontrolltransistors beliebig empfindlich gemacht werden,
so daß bereits ein geringer Rückgang des Verbraucherstromes gegenüber dem Verbraucherstrom
bei intakten Blinklampen den Kontrolltransistor 19 nicht mehr voll umschaltet.
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Der Kollektoranschluß des Kontrolltransistors 19 liegt über einen
weiteren, aus den zwei Widerständen 23 und 24 gebildeten Spannungsteiler auf Masse.
Parallel zum unteren Widerstand 24 liegt ein gegen Masse geschalteter Kompensationskondensator
25 vorzugsweise für den Einschaltstromstoß der Blinklampen 10a. Der Abgriff A bildet
den Ausgang des Schwellwertschalters 15 aus Fig. 1. Er ist über ein Umkehrgatter
26 mit dem Kondensator 27 eines RC-Gliedes verbunden, das in Fig. 1 die Speicherstufe
16 bildet. Der Widerstand 28 dieses Reihen-.
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RC-Gliedes liegt an die durch eine Z-Diode 29 und einem Vorwiderstand
30 stabilisierte Versorgungsspannung der Klemme 14. Der Abgriff C zwischen dem Kondensator
27 und dem Widerstand 28 ist über ein weiteres Umkehrgatter 31 mit der Auswerteschaltung
verbunden, die durch einen npnleitenden Steuertransistor 32 gebildet ist. Der Ausgang
D dieses Umkehrgatters ist dabei über eine Diode 33 mit dem Eingang des ersten Umkehrgatters
26 rückgekoppelt sowie über einen Widerstand 34 mit der Bassis des Steuertransistors
32 verbunden. Der Steuertransistor 32 liegt emitterseitig auf Masse und ist mit
dem Kollektor über die Kontrollampe 18 an die Versorgungsspannung der Klemme 14
angeschlossen. Parallel zum Widerstand 28 des RC-Gliedes liegt eine Entladediode
35.
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Die Funktionsweise dieser in Fig 2 dargestellten Schaltungsanordnung
soll mit Hilfe der in Fig. 3 dargestellten Spannungsverläufe an verschiedenen Punkten
der Schaltung näher erläutert werden. Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf des Spannungsabfalls
U13 am Meßwiderstand 13, darunter den Verlauf des Ausgangssignales UA des Schwellwertschalters
im Punkt A der Schaltung, darunter den Spannungsverlauf Ilg
am
Augang des ersten Umkehrgatters 26,
die Spannung Uc am Abgriff des RC-Gliedes im Punkt C der Schaltung und
das Ausgangssignal UD am Ausgang des zweiten Gatters 31 im Punkt D der Schaltung.
Dabei wird angenommen, daß zur Zeit t eine der Blinklampen 10a ausfällt.
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Im Ruhezustand liegt an der Basis des Kontrolltransistors 19 das eingestellte
Bezugspotential und am Emitter die volle Versorgungsspannung der Klemme 114. Der
Kontrolltransistor 19 ist damit in den stromleitenden Zustand durchgesteuert und
der Kondensator 25 am Ausgang A ist auf die von den Widerständen 23 und 24 vorgegebene
Teilerspannung von etwa 7 V aufgeladen. Diese Spannung ist höher als die Schwellspannung
von etwa 3 V des Umkehrgatters 26, so daß der Ausgang B dieses Gatters ein O-Signal
führt. Dadurch ist der Kondensator 27 des RC-Gliedes über den Widerstand 28 auf
die stabilisierte Spannung der Z-Diode 29 von etwa 5 V geladen. Auch diese Spannung
liegt höher als die Schwellspannung von etwa 3 V des nachgeschalteten Umkehrgatters
31 und folglich führt auch der Ausgang D dieses Gatters 31 ein O-Signal. Der Steuertransistor
32 ist daher gesperrt und die Kontrollampe 18 ist dunkel.
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Zur Zeit t wird der Warnlichtschalter 11 geschlossen und der Multivibrator
12 beginnt mit einer Einschaltphase.
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über die kalten Blinklampen 10a fließt zunächst der Einschaltstromstoß,
der anschließend auf den Arbeitsstrom der Blinklampen 10a abfällt. Entsprechend
dem Stromverlauf tritt am Me,ßwiderstand 13 ein Spannungsabfall U13 auf. Durch die
entsprechende Absenkung des Emitterpotentials am Kontrolltransistors 19 wird dieser
gesperrt.
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Der Kondensator 25 entlädt sich nun über den Widerstand 24 und die
Spannung am Ausgang A unterschreitet nach einer kurzen Zeit die gestrichelt angedeutete
Schwellspannung des Umkehrgatters 26. Am Ausgang B des Umkehrgatters tritt dadurch
ein L-Signal auf und hebt die Spannung des Kondensators 27 sprungartig an. Der Kondensator
27 entlädt sich jetzt schlagartig über die Entladediode 35, so daß die Spannung
im Punkt C der Schaltung nach einer kurzen Nadelspitze wieder nahezu der Spannung
an der Z-Diode 29 entspricht. Am Ende der Einschaltzeit te tritt am Meßwiderstand
U13 für die Dauer der Ausschaltzeit t des Multivibrators 12 kein Spannungsabfall
mehr auf und der Kontrolltransistor 19 wird wieder in den stromleitenden Zustand
gesteuert, dadurch springt das Potential am Ausgang A des Kontrolltransistors 19
schlagartig über die Schwellspannung des Umkehrgatters 26 und am Ausgang B des Gatters
26 erscheint nun wieder das O-Signal. Dieser Spannungssprung wird über den Kondensator
27 auf den Abgriff C und somit auf den Eingang des zweiten Umkehrgatters 31 übertragen
und dadurch am Ausgang D des Gatters ein L-Signal erzeugt, durch das der Steuertransistor
32 in den stromleitenden Zustand gesteuert wird. Die Kontrollampe 18 leuchtet jetzt
auf und zeigt an, daß während der vorherigen Einschaltphase alle Blinklampen 10a
intakt waren.
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Das Umkehrgatter 31 bildet zusammen mit dem Reihen-RC-Glied 27, 28
eine monostabile Kippstufe, die durch eine Rückkopplung des L-Signals am Ausgang
D des Gatters 31 über die Diode 33 auf den Eingang des ersten Gatters 26 stabilisiert
ist. Die Kippzeit tk der Kippstufe wird dabei durch die Aufladung des Kondensators
27 eingestellt. Sie
läuft in dem Augenblick ab, indem die Kondensatorspannung
am Abgriff C die gestrichelt angedeatete Schwellspannung von 3 V des Umkehrgatters
31 erreicht. Danach erscheint am Ausgang D des Gatters 31 wieder das O-Signal und
sperrt den Steuertransistor 32. Die Kontrollampe 18 erlischt. Die Kippzeit tk ist
dabei nicht länger als die Ausschaltzeit ta der Blinklampen 10a bemessen. Mit jeder
neuen Einschaltphase der Blinklampe 10a wiederholt sich der beschriebene Vorgang.
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Fällt zur Zeit tx eine der Blinklampen 10a aus, so verringert sich
der Spannungsabfall U13 am Meßwiderstand 13 soweit, daß der Kontrolltransistor 19
nach dem Einschaltstromstoß nicht mehr ganz gesperrt wird. Der Kondensator 25 am
Ausgang A des Kontrolltransistors 19 kann sich dadurch nicht mehr bis zur Schwellspannung
von 3 V des nachgeschalteten Umkehrgatters 26 entladen. Am Ausgang B des Gatters
26 bleibt daher unverändert das O-Signal bestehen und der Kondensator 27 des RC-Gliedes
wird demzufolge nicht mehr entladen sondern er lädt sich bis zur Schwellspannung
der Z-Diode 29 auf. Das hat zur Folge, daß auch am Ausgang D des zweiten Umkehrgatters
31 das O-Signal stehenbleibt. Der Steuertransistor 32 wird also bei Ausfall einer
Blinklampe 10a nicht mehr durchgesteuert und die Kontrollampe 18 leuchtet nicht
mehr auf.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Anstelle einer Kontrollampe kann durch den Steuertransistor 32 auch die Frequenz
des astabilen Multivibrators 12 umgeschaltet werden. In Fig. 2 ist dies durch eine
gestrichelt dargestellte Leitung angedeutet. Außerdem ist es möglich, das Einschalten
der
Kontrollampe 18 von der Größe des Lampenstromes abhängig zu
machen, der am Ende einer jeden Einschaltphase am Meßwiderstand 13 gemessen wird.
In diesem Fall muß der am Ausgang A des Kontrolltransistors 19 angeschlossene Kondensator
25 so ausgelegt sein, daß seine Entladung bei intakten Blinklampen 10A erst gegen
Ende der Einschaltzeit die Schwellspannung von 3 V des nachgeschalteten Gatters
26 erreicht. Am Ausgang B des Gatters tritt dann nur ein kurzer Impuls auf, der
den Kondensator 27 entlädt und den Steuertransistor 32 über die nachfolgende Ladezeit
(tk) des Kondensators 27 durchsteuert. Ist der Kondensator 25 am Ausgang A des Kontrolltransistors
19 dagegen nur für die Kompensation des Einschaltstromstoßes ausgelegt, so fällt
die dort gemessene Spannung bereits zu Beginn der Einschaltzeit unter 3 V ab und
schaltet das Umkehrgatter 26 um. Diese Umschaltung kann auch zum Ausschalten der
Kontrollampe 18 benutzt werden. Der durch das L-Signal am Ausgang B des ersten Gatters
26 auftretende Spannungssprung am Eingang des zweiten Gatters 31 würde in diesem
Fall ein O-Signal am Ausgang D und somit die Sperrung des Steuertransistors 32 zur
Folge haben. Die Kippzeit des vorerwähnten monostabilen Multivibrators wäre in diesem
Fall länger als die Ausschaltzeit der Blinklampen zu bemessen.