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Schaltungsanordnung, vorzugsweise 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 Hauptanspruches.
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Aus der DE-OS 27 05 499 ist schon eine Schaltung für Blinklampen von
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 Kontrolllampe 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 dagegen der Schalttransistor nicht mehr
in den stromleitenden Zustand gesteuert und die
Kontrollampe bleibt
dunkel. Um zu verhindern, daß der Schalttransistor durch den Einschaltstromstroß
der restlichen Blinklampen umgeschaltet wird, ist zwischen der Basis und dem Emitter
des Schalttransistors ein Kondensator angeordnet, der für die Dauer des Einschaltstromstoßes
zunächst ar geladen wird. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß bei intakten
Blinklampen das Einschalten der Kontrollampe für die Dauer des Einschaltstromstoßes
verzögert wird. Da 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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Es ist ferner bekannt, die Kontrollampe im Gegentakt zu den Blinklampen
einzuschalten, um die vorgenannten Nacliteile zu vermeiden. Bei dieser Lösung wird
ein Kontrolltransistor während der Dunkelphase der Blinklampen in den stromleit.enden
Zustand gesteuert, wobei er den Kondensator eines RC-Gliedes auflädt. Bei intakten
Blinklampen wird er während er Hellphase gesperrt, so daß der Kondensator sich entladen
kann. Bei einer defekten Blinklampe wird der Kontrolltransistor riicht mehr voll
gesperrt, der Kondensator entlädt sich nur noch auf eine Restspannung. Mit Beginn
einer jeden Dunkelphase wird die Spannung am Kondensator über ein Schwellwertschalter
abgefragt und die Kontrollampe wird entsprechend anges.teuclt.
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Eine solche Kontrollschaltung läßt sich auch für die Erhöhung der
Schaltfrequenz des Blinkgebers verwenden. Nach teilig ist hierbei jedoch, daß sich
der Kontrolltransistor und das daran angeschlossene RC-Glied nicht durch binäre
logische
Elemente realiseren läßt, so daß sich diese Schatungsanordnung nicht zusammen mit
dem Blinkgeber und weiteren elektrischen Schaltungen im Kraftfahrzeug in handelsüblichen,
hoch integrierten logischen Schaltungen oder in einem Mikroprozessor umsetzen läßt.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber den bekannten Ausführungen
den Vorteil, daß die verschiedenen Zeiten für die Auslösung von Prüf- und Schaltvorgängen
der Blinkanlage sich aus den Taktintervallen eines Taktgenerators ableiten lassen,
an den ein Zählwerk angeschlossen ist, das abhängig von dem am Ende der Einschaltphase
gemessenen Lampenstrom die Blinkfrequenz bzw. die Erhöhung der Blinkfrequenz bei
Ausfall einer Blinklampe steuert. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß durch
den Taktgenerator eine hohe Frequenzgenauigkeit erzielt werden kann, die gegenüber
äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Temperatur- und Spannungsschwankungen, unempfindlich
ist.
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Durch die- in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Xauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, Kippstufe, Taktgenerator, Prüfstufe, Kontrollstufe
und Zählschaltung aus logischen Elementen in einem Mikroprozessor zusammenzufassen,
in dem diese durch e.in eingespeichertes Programm periodisch mit Jedem vollständigen
Programmdurchlauf realisiert werden.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher crliiii,ir. Es zeigen Figur
1 den prinzipiellen Aufbau der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
einer Blinkanlage, Figur 2 zeigt bei a die Taktfrequenz des Taktgenerators, bei
b den Verlauf der Spannung an den B'ina.lampen und bei c den Verlauf des Blinklampenstromes
und in Figur 3 ist der zeitabhängige Verlauf des Einschaltstrorne bei intakter und
bei defekter Blinkanlage dargestellt.
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Beschreibung des Ausführungsbeispieles Die in Figur 1 dargestellte
Schaltungsanordnung für die Rlinklichtanlage eines Kraftfahrzeuges ist mit der Klemme
10 an den Pluspol einer Gleichspannung 1 Bordnetz angeschlossen. Im Hauptstromreis
11 der Schaltungsanordnung liegt zunächst die Erregerwicklung 12 eines als stromabhängigen
Schwellwertschalter verwendeten Reed-Relais 13, dessen Schutzgaskontakt 14 einerseits
an die Plusspannung und andererseits über einen Widerstand 15 an Masse'liegt.
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In Reihe zur Erregerwicklung 12 liegt der Arbeitskontakt 16 eines
Blinkrelais 17, dessen Erregerwicklung 18 einer seits an den Ausgang einer Kippstufe
19 und andererseits an Masse gelegt ist. In Reihe zum Arbeitskontakt 16 des Blinkrelais
17 liegt der Umschaltkontakt eines Blinkschalters 20, der wahlweise in der dargestellten
Ausschaltposition steht oder mit den rechten Blinklampen 21 bzw. mit den linken
Blinklampen 22 am Kraftfahrzeug verbunden ist. Die beiden Schaltkontakte des Blinkschalters
20 sind über eine Kontrollampe 23 miteinander verbunden.
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Der Hauptstromkreis 11 ist unmittelbar vor dem Blinkschalter 20 über
eine Schaltleitung 23 an ein Steuergerät 24 angeschlossen, das vorzugsweise durch
einen Mikroprozessor gebildet wird. Das Steuergerät 24 liegt mit einer Klemme 25
an Plus spannung und mit einer weiteren Klemme 26 auf Masse. Im Steuergerät 24 befindet
sich ein Taktgenerator 27, der über eine Taktleitung 28 unter anderem mit einer
Prüfstufe 29 verbunden ist, an deren Eingang 30 die Schaltleitung 23 liegt. Der
Ausgang der Prüfstufe 29 ist mit dem
eingang der Kippstufe 19 verbunden,
die als Flipflop aufgebaut ist. Der Ausgang 31 der Kippstufe 19 schaltet über da.
Blinkrelais 17 die jeweils durch den Blinkschalter 20 angeschalteten Blinklampen
21 bzw. 22. Eine Steuerleitung : zwischen dem Schutzgaskontakt 14 und Widerstand
15 bildet deIl Ausgang,des Reed-Relais 13, der an den Eingang 33 einer Kontrollstufe
34 angeschlossen ist. Ausgangsseitig ist die Kontrollstufe 34 mit dem Eingang einer
Zählschaltung verbunden, die im Ausführungsbeispiel aus zwei Registern 35 und 36
gebildet ist. Die Ausgänge der Register 35 und 36 führen zum Steuereingang der Kippstufe
19. Die Taktleitung 28 vom Taktgenerator 27 ist noch mit der Kippstufe 19, mit der
Kontrollstufe 34 und mit den Registern 35 und 36 verbunden. Der Eingang der Prüfstufe
29 ist entweder innerhalb des Steuergerätes 24 oder wie im Ausführungsbeispiel außerhalb
des Steuergerätes über einen hochohmigen Widerstand 37 auf Pluspotential gelegt.
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Das Register 35 im Steuergerät 24 ist für die Einschalzeit der Blinklampen
21 bzw. 22 vorgesehen; über seinen Ausgang wird nach Ablauf der Einschaltzeit das
Flipflop der Kippstufe 19 auf L zurückgesetzt. Das Register 36 ist für die Aus schaltzeit
der Blinklampen vorgesehen; über seinen Ausgang wird das Flipflop der Kippstufe
19 nach Ablauf der Ausschaltzeit wieder auf-H gesetzt.
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Die Kippstufe 19 wird abhängig von der Stellung des Blinkschalters
20 über ein Signal der Prüfstufe 29 freigegeben bzw. gesperrt. Unabhängig vom Ausgangsignal
des Reed-Kontaktes 13 kurz vor Ende einer jeden Einschaltphase der Blinklampen werden
über die Kontrollstufe 34 die Register 35 und 36 Jeweils auf eine von zwei verschiedenen
Zahlenwerten
gesetzt und diese anschließend mit der Frequenz des Taktgenerators 27 abgearbeitet,
Durch die verschieeqenen Zahlenwerte werden die-verschiedenen Blinkfrequenzen bei
intakter oder defekter Blinkanlage realisiert. Die Kontrollstufe 34 ist über die
Kippstufe 19 mit dem Register 35 für die Steuerung der Einschaltphase derart gekoppelt,
daß sie nur während des letzten Zeitintervalls der Einschaltphase den Schaltzustand
des Reed-Relals 13 Rbfiihlt.
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Der Funktionsablauf der Schaltungsanordnung nach Figur 1 wird nun
anhand der Figuren 2 und 3 näher erläutert. In Figur 2 ist mit a die Taktfrequenz
auf der Taktleitung 28 dargestellt, Das Zeitintervall t. zwischen zwei Taktimpulsen
des Taktgenerators 27 beträgt 20 ms. Mit b ist der Verlauf der Spannung an den Blinklampen
21 bzw. 22 dargestellt und mit c ist der Verlauf des Blinklampenstromes aufgezeichnet.
Der Stromstoß, der beim Einschalten der relativ kalten Blinklampen auftritt, ist
in Figur 3 dargestellt. Die Kurve A zeigt den Stromverlauf bei intakten Blinklampen
und die Kurve B zeigt den Stromverlauf bei Ausfall einer Blinklampe. Das Reed-Relais
13 fällt beim Unterschreiten eines Haltestromes i' ab. Dieser ert wird bei intakten
Blinklampen nicht erreicht und bei Ausfall einer Blinklampe fällt der Lampenstrom
nach etwa 0,1 s unter diesen Wert ab.
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Die betriebsbereite Blinkanlage nach Figur 1 liegt mit der Klemme
10 an die Gleichspannung des Bordnetzes. Bei offenem Blinkschalter 20 gelangt das
Pluspotential von der Klemme 10 über den Widerstand 37 und die Schaltleitung 23
zur Prüfstufe 29. Mit diesem Signal wird die Kippstufe 19 durch die Prüfstufe 29
gesperrt. Das Blinkrelais 17 bleibt ausgeschaltet.
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S uß elsWi beispielsweise die rechten Blinklampen 21 eingeschaltet
werden sollen, so wird zunächst der- Blinkschalter 20 von Hand mit den Blinklampen
21 elektrisch verbunden.
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Die Blinklampen 21 bilden nun mit dem hochohmigen Widerstand 37 einen
Spannungsteiler, an dessen Abgriff die Schaltleitung 23 liegt. Hiezu wird das Potential
praktisch auf Null abgesenkt, was in Figur 2 durch die gestrichelte Kennlinie b'
dargestellt ist. Dieses am Eingang der Prüfstufe 29 anstehende Einschaltsignal (L)
wird durch eine logische Verknüpfung mit dem nächsten Taktimpuls a auf den Ausgang
der Prüfstufe 29 geschaltet und gibt die Kippstufe 19 frei. Gleichzeitig mit dem
Taktimpuls schaltet das Flipflop der Kippstufe 19 nunmehr das Blinkrelais 17 ein
und der Hauptstromkreis 11 wird geschlossen. Die intakten Blinklampen 21 leuchten
auf. Außerdem leuchtet die Kontrollampe 23 auf, da sie am rechten Anschluß an Spannung
und am linken Anschluß über die Blinklampen 22 an Masse liegt. Durch den Blinklampenstrom
wird außerdem das Reed-Relais 13 eingeschaltet und über die Steuerleitung 32 wird
das Pluspotential auf den Eingang 33 der Kontrollstufe 34 gegeben. Mit dem Einschalten
der Kippstufe 19 werden die Register 35 und 36 Jeweils auf die Zahl 17 gesetzt.
Anschließend wird nun über die Taktleitung 28 die Zahl 17 im Register 35 während
der Einschaltzeit der Blinklampen 21 abgearbeitet. Die dadurch gebildete Einschaltdauer
t beträgt 0,34 s. Nach dem 17 e Takt impuls gibt das Register 35 ein Signal an die
Kippstufe 19, das von dort durch eine logische Verknüpfung auf die Kontrollstufe
34 gelangt, durch eine weitere logische Verknüpfung in der Kontrollstufe 34 wird
nun das Potential am Eingang 33 abgefühlt. Sind die Blinklampen 21 zu diesem Zeitpunkt
noch intakt, so ist der Schutzgaskontakt 14 des Reed-Relais 13 noch geschlossen
und der Eingang 33 führt Pluspotential. Durch dieses
Signal wird
nun am Ausgang der Kontrollstufe 14 eines von zwei Setzsignalen erzeugt, welches
nunmehr das Register 36 für die Ausschaltphase der Blinklampen auf die Zahl 17 setzt.
Das am Ausgang des Registers 35 anstehende Schaltsignal schaltet nun durch eine
logische Verknüpfung mit den nächsten Taktimpuls die Kippstufe 19 um, so daß das
Blinkrelais 17 abfällt und der Xauptstronkreis unterbrochen wird. Außerdem gibt
es das Register 36 frei.
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nachfolgend wird nun mit den nächsten 17 Taktimpulzen die Zahl 17
im Register 36 abgearbeitet. Die Ausschaltzeit ta beträgt, daher ebenfalls 0,34
s. In dem ersten Zeitintervall t. der Ausschaltphase wird nun von der Kippstufe
1 die Prüfstufe 29 angesteuert und durch das Signal am Eingang 30 der Prüfstufe
29 die Stellung des Blinkschalters 20 abgefragt. Mit dem nächsten Taktimpuls a wird
diese Information wieder auf den Ausgang der Prüfstufe 29 gegeben. Da der Blinkschalter
20 zu dieser Zeit noch mit den Blinklampen 21 verbunden ist, bleibt die Kippstufe
19 weiterhin eingeschaltet.
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Nach Ablauf der Ausschaltzeit t wird die Kippstufe 19 a durch ein
Ausgangssignal des Registers 36 erneut umgeschaltet, so daß das Blinkrelais 17 anzieht
und die Blinklampen 21 erneut einschaltet. Gleichzeitig wird der Eingang des Registers
35, an dem das Setzsignal von der Kontrollstufe 34 noch anliegt, freigegeben und
das Register 35 wird nun erneut auf die Zahl 17 gesetzt.
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In Figur 2 wird angenommen, daß zur Zeit X eine der beiden Blinklampen
21 ausfällt. Der Blinklampenstrom fällt nun ab auf die Kurve B in Figur. 3. Gegen
Ende der Einschaltzeit wird nun dem 17. Zeitintervall t. wieder am Ausgang des Registers
35 ein Umschaltsignal für die Kippstufe 19 abgegeben, durch das gleichzeitig das
Signal am Eingang 33 der Kontrollstufe 34 abgefühlt wird.
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Da der Blinklampenstrom zu dieser Zeit unterhalb des
P-nsprechstromes
i' des Reed-Reiais 13 liegt, ist der Schutzgaskontakt 14 bereits abgefallen und
am Eingang 33 der Kontrollstufe 34 liegt über den Widerstand 15 Massepotential.
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Durch dieses Signal wird nun am Ausgang der Kontrollstufe 34 das zweite
Setzsignal ausgegeben, das zunächst das Register 36 für die Ausschaltzeit auf die
Zahl 8 setzt. Außerdem wird mit dem' nachfolgenden Taktsignal die Kippstufe 19 umgeschaltet,
so daß das Blinkrelais 17 abfällt und das Blinklicht 21 abschaltet. Mit den folgenden
Taktimpulses s Taktgenerators 27 wird nun die Zahl 8 im Register 36 abgearbeitet
und dadurch die Ausschaltzeit t , von 0,16 s gebildet. Wällrend des ersten Zeitintervalls
t. der Ausschaltzeit t , wird wiederum in der Prüfstufe.29 abgea fragt, ob der Blinkschalter
20 noch eingeschaltet ist.
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Dementsprechend wird mit dem nachfolgenden Taktimpuls die Kippstufe
19 weiterhin durch die Prüfstufe 29 freigegeben.
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Nach dem achten Takt impuls tritt am Ausgang des Registers 36 ein
Umschaltsignal auf, durch das mit dem nächsten Taktimpuls die Kippstufe 19 wieder
eingeschaltet wird.
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Gleichzeitig wird der Eingang des Registers 35 wieder geöffnet und
daß von der Kontrollstufe 34 ausgegebene Setzsignal setzt nun auch das Register
35 auf die Zahl 8.
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Die nachfolgende Einschaltzeit t te, beträgt folglich ebenfalls 0,16
s was bedeutet, daß bei Ausfall einer Blinklampe die Blinkfrequenz praktisch verdoppelt
wird.
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Auch jetzt wird vor Ablauf der Einschaltzeit t , mit dem letzten Zeitintervall
t. am Eingang 33 der Kontrollstufe 34 abgefragt, ob der Schutzgaskontakt 14 des
Reed-Relais 13 geöffnet ist. Dies ist der Fall, da - wie aus Figur 3 erkennbar -
das Reed-Relais 13 bereits nach 0,1 Sekunden wieder abgefallen ist. Demzufolge wird
von der Kontrollstufe 34 wieder ein Setzsignal für die Zahl 8 an die Register 35
und 36 abgegeben. Der vorbeschriebene Vorgang wiederholt sich daher solange, wie
der Blinkschalter 20
mit den Blinklampen 21 noch verbunden ist.
Sobald der Blinkschalter 20 in die Ruhelage nach Figur 1 zurückgeschaltet wird,
wird dies mit Beginn der nachfolgenden Ausschaltzeit von der Prüfstufe 29 erfaßt
und die Kippstufe 19 wird ge-:;perrt, so daß das Blinkre3ais 17 endgültig altl'äll.t..
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Der gleiche Funktionsablauf ergibt sich, wenn mit dem Blinkschalter
20 die Blinklampen 22 an der linken Fahrzeugseite eingeschaltet werden. In Figur
2 ist durch gestrichelte Pfeile angedeutet, daß während des letzten Taktintervalls
t. der Einschaltphase t der Strom der Blinklampen und i e während des ersten Zeitintervalls
der Ausschaltphase @@ die Stellung des Blinkschalters 20 abgefühlt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, da
die einzelnen Stufen im Steuergerät 24 sowohl als Software als auch als Hartware
realisierbar sind.
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Außerdem können die Register 35 und 36 auch durch eine andere Zählschaltung,
beispielsweise durch ein einzelnes Register mit entsprechender Beschaltung ersetzt
werden.
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Anstelle des Reed-Relais 13 kann auch ein anderes Stromkontrollrelais
oder ein Meßwiderstand verwendet werden, dessen Spannungsabfall abhängig vom Lampenstrom
einen elektronischen Schwellwertschalter steuert. Schließlich kann auch das Blinkrelais
17 durch einen elektronischen Leistungsschalter ersetzt werden, der durch eine Kippstufe
umgesteuert wird, Wesentlich ist jedoch bei allen Schaltungsanordnungen, daß die
Kontrollstufe 34 in Abhängigkeit vom Strom im Hauptstromkreis 11 gegen Ende der
Einschaltphase ein Signal abgibt" durch das über ein um@@hall bares Zählwerk die
Schaltfrequenz des Steuergerätes 24 sie bei einem Defekt im Verbraucherstromkreis
deutlich wahrnehmbar ändert und dadurch den Defekt anzeigt und daß ferner zu Beginn
jeder Dunkelperiode der Zustand des Schalters 20 abgefragt wird.