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Elektrische Schaltung zur Speicherung von Informationen in Kraftfahrzeugen
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Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Schaltung zur Speicherung
von Informationen in Kraftfahrzeugen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
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In jüngster Zeit werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um die
für einen Fahrer wichtigen Meßwerte in einem Kraftfahrzeug durch Instrumente anzuzeigen,
die überwiegend aus elektrischen bzw. elektrooptischen Komponenten bestehen und
keinerlei bewegliche Teile aufweisen. Dies gilt beispielsweise auch für sogenannte
Kilometerzähler, die den Wert der von einem Fahrzeug insgesamt zurückgelegten Wegstrecke
anzeigen. Bei solchen rein elektrischen Anzeigesystemen besteht ein Problem bezüglich
der Meßwertspeicherung, denn beispielsweise bei Reparaturarbeiten oder bei einem
Unfall tritt nicht selten der Fall ein, daß die Stromversorgung unterbrochen wird.
Für solche Falle ist gemäß einer aus der Deutschen Offenlegungsschrift 29 06 890
bekannten Ausführung vorgesehen, daß der Inhalt eines ersten Speichers, der stets
den aktuellen Meßwert wiedergibt, in einen zweiten nichtflüchtigen Speicher übertragen
wird, in dem also die Information auch nach dem Abschalten der Stromversorgung erhalten
bleibt. Bei der bekannten Schaltung werden Schaltsignale von einem beschleunigungsabhängigen
Schalter oder von einem von der Betriebsspannung abhängigen Schalter ausgelöst,
die die Ubertragung der Information von dem ersten Speicher in den zweiten Speicher
veranlassen.
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Nachteilig bei dieser Ausführung ist, daß der Aufbau eines spannungsabhängigen
Schalters verhältnismäßig kompliziert ist und daß zusätzlich eine Notstromversorgung
erforderlich ist, die die Übertragung derInformationen von dem einen Speicher in
den anderen Speicher auch nach dem Ausfall der Betriebsspannung ermöglicht.
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Es ist auch bereits eine Schaltung bekannt, bei der die Übertragung
der Informationen von dem ersten Speicher in den zweiten Speicher in bestimmten
Intervallen abhängig von der zurückgelegten Wegstrecke erfolgt. Bei einer solchen
Ausführung werden aufwendige Spannungsdedektoren nicht benötigt, doch muß berücksichtigt
werden, daß die Anzahl der möglichen Einschreibzyklen bei den meisten der heute
zur Verfügung stehenden nichtflüchtigen Speicher begrenzt ist. Das bedeutet, daß
die Wegintervalle, bei denen jeweils die Übertragung der Information ausgelöst wird,
nicht beliebig klein gewählt werden können. Bei der
bekannten Ausführung
ist ein intervall von 10 km vorgesehen. Damit hat diese Schaltung den Nachteil,
daß der Fehler des im nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Wertes während der
Lebensdauer des Kraftfahrzeuges immer größer wird, da jeweils beim Abschalten der
Betriebsspannung der tatsächliche Wert im ersten Speicher bis zu 9,9 km größer sein
kann als der im zweiten nichtflüchtigen Speicher gespeicherte Wert. Eine solche
Ausführung ist also für die Praxis insbesondere dann nicht geeignet, wenn das Fahrzeug
überwiegend im Kurzstreckenverkehr eingesetzt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung
zur Speicherung von Informationen zu schaffen, bei der ohne großen schaltungstechnischen
Aufwand die zu speichernde Information möglichst ohne großen Fehler auch nach dem
Ausfall der Betriebsspannung erhalten bleibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, daß die Speicherkapazität
serienmäßig hergestellter nichtflüchtiger Speicher üblicherweise sehr viel größer
ist als der etwa zur Speicherung des Kilometer stan des notwendige Speicherbereich.
So sind auf dem Markt nichtflüchtige Speicher mit einer Kapazität von I k bit erhältlich,
wohingegen bei einer dezimalen Codierung einer 6stelligen Kilometerzahl nur 24 Speicherplätze
benötigt werden. Dies eröffnet gemäß der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit,
die Information zunächst in einem ersten Speicherbereich, nach Erreichen der maximal
möglichen Anzahl von Einschreibzyklen aber in einen anderen Speicherbereich einzuschreiben.
Während bei den bekannten Ausführungen die Information immer in denselben Speicherbereich
eingeschrieben wird, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Speicherbereich geändert,
wenn eine bestimmte Einschreibzykluszahl erreicht ist. Dadurch wird es möglich,
eine bestimmte Information sehr viel öfter in einen nichtflüchtigen Speicher einzuschreiben,
so daß die Einschreibintervalle beispielsweise auf einen Kilometer reduziert werden
können. Die Genauigkeit des gespeicherten Wertes kann damit entscheidend verbessert
werden.
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Die Erfindung und deren vorteilhafte Weiterbildung werden nachstehend
anhand eines in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Schaltplancs näher erläutert.
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Ein insgesamt mit 10 bezeichneter Speicherbaustein enthält einen ersten
Speicher 11, in den beliebig oft Informationen eingeschrieben werden können, und
einen zweiten Speicher 12, dessen Speicherinhalt auch dann erhalten bleibt, wenn
die Stromversorgung zum Speicherbaustein 10 ausfällt. Bei dem Speicherbaustein 10
kann es sich beispielsweise um einen unter der Bezeichnung X 2201 von der Firma
Ebauches Electroniques SA angebotenen integrierten Schaltkreis handeln. Dieser Baustein
enthält einen konventionellen statischen Speicher 11 (RAM) und einen nicht flüchtigen
Speicher 12(E2PROM) mit einer Speicherkapazität von je 1 k bit. Dem Speicherbaustein
10 sind ein Steuerschaltkreis 13 und ein Adressdecoder 14 zugeordnet. Der Steuerschaltkreis
13 liefert auf den Steuerleitungen 15 verschiedene Steuersignale zum Einschreiben
oder Auslesen einer Information in den ersten Speicher 11 sowie zur Übertragung
der Information vom ersten Speicher II in den zweiten Speicher 12 und umgekehrt.
Der Adressdecoder 14 ist in der Lage, über entsprechende Steuerleitungen 16 jede
einzelne Speicherzelle des ersten bzw. zweiten Speichers anzuwählen.
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Die in den Speicherbaustein 10 eingeschriebene Information kann am
Ausgang 17 abgegriffen und einem Anzeigesystem 18 zugeführt werden, das im vorliegenden
Beispiel die von einem Fahrzeug insgesamt zurückgelegte Fahrstrecke von 112.530
km anzeigt.
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Dem Eingang 19 des Speicherbausteins 10 wird die aktuelle Information
des Kilometerstandes von einem Schaltkreis 20 zugeführt, der beispielsweise fahrstreckenabhängig
ausgelöste Impulse aus wertet. Das Ausgangssignal dieses Schaltkreises 20 wird außerdem
einem Detektor 21 zugeführt, an dessen Ausgang jeweils dann ein Impuls abgreifbar
ist, wenn die zurückgelegte Wegstrecke ein Kilometer beträgt. Das Ausgangssignal
des Detektors 21 wird über die Leitung 22 dem Steuerschaltkreis 13 zugeführt und
von diesem Steuerschaltkreis 13 in der Weise ausgewertet, daß auf den entsprechenden
Steuerleitungen 15 ein Steuersignal anliegt, durch das die Information aus dem ersten
Speicher II in den zweiten Speicher 12 übertragen und in diesen eingeschrieben wird.
Das Signal am Ausgang des Detektors 2 1 wird daher im folgenden der Einfachheit
halber als Schreibsignal für den zweiten Speicher 12 bezeichnet.
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Das Ausgangssignal des Detektors 21 wird außerdem einem Zykluszähler
23 zugeführt, dessen Zählerstand über einen Komparator 24 mit einem Festwert 25
verglichen wird. Entspricht der Zählerstand des Zykluszählers 23 dem Festwert 25,
ist am Ausgang des Komparators 24 ein Signal meßbar, das einerseits den Zykluszähler
23 zurücksetzt und anderseits einen Speicherbereichszähler 26 weiterschaltet. Die
Zählerstände des Zykluszählers 23 und des Speicherbereichszählers 26 werden über
die Signalwege 27 und 28 dem Eingang 19 des Speicherbausteins 10 zugeführt. Außerdem
wird der Zählerstand des Speicherbereichszählers 26 über die Leitung 29 dem Adressdecoder
14 zugeführt.
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Über die Leitungen 30 und 31 werden nach einem Spannungsausfall des
Speichers die gespeicherten Zählerstände wieder in den Zykluszähler 23 bzw.- den
Speicherbereichszähler 26 zurück übertragen.
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Der Einfachheit halber wird bei der nachfolgenden Beschreibung der
Funktionsweise der Schaltung ein konkretes Ausführungsbeispiel wie folgt zugrunde
gelegt: Der nichtflüchtige Speicher 12 soll insgesamt 1.024 einzeln über den Adressdecoder
anwählbare Speicher plätze aufweisen. Die zu speichernde Information, nämlich der
Kilometerstand, soll eine 6stellige Zahl sein, wobei die einzelnen Dezimalzahlen
getrennt binär codiert werden. Dazu werden insgesamt 6 mal 4 gleich 24 Speicherplätze
benötigt. Die maximale Anzahl von Einschreibzyklen in den nichtflüchtigen Speicher
12 sei mit 5.000 angegeben.
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Sicherheitshalber werden nur 4.096 Einschreibzyklen zugelassen. Zur
Speicherung der entsprechenden Binärzahl der Einschreibzyklen benötigt man zwölf
Speicherplätze. Bei einer Speicherkapazität von 1.024 Bit kann man in dem Speicher
12 insgesamt 28 Speicherbereiche zur Speicherung des Kilometerstandes und zur Speicherung
der Zahl der durchgeführten Einschreibzyklen vorsehen. In der Zeichnung ist schematisch
ein Speicherbereich A mit 24 Bit zur Speicherung des Kilometerstandes und ein Speicherbereich
B mit 12 Bit zur Speicherung der Einschreibzykluszahl abgegrenzt. Bei 28 Speicherbereichen
A und B verbleibt ein Rest von 16 Speicherplätzen, von denen fünf in einem Speicherbereich
C zur Speicherung des Zählerstandes des Speicherbereichszählers 26 ausgenutzt werden,
der entsprechend der Anzahl der Speicherbereich A bzw. B bis maximal 28 zählen soll.
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Unter diesen Voraussetzungen arbeitet die Schaltung wie folgt:
Die
Information aus dem Schaltkreis 20 wird fortlaufend in den ersten Speicher 11 eingeschrieben.
Der Steuerschaltkreis 13 erzeugt dazu die notwendigen Steuerbefehle auf den Steuerleitungen
15. Der Inhalt des Speichers 11 wird außerdem fortlaufend ausgelesen, decodiert
und von dem Anzeigesystem 18 dargestellt, so daß dort laufend der aktuelle Kilometerstand
ersichtlich ist.
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Ist eine Fahrstrecke von einem Kilometer zurückgelegt, wird durch
den Detektor 21 ein Schreibsignal ausgelöst, welches zur Folge hat, daß die Information
aus dem ersten Speicher lt in den zweiten Speicher 12 übertragen wird. Wenn man
unterstellt, daß in diesem Moment der Stand des Zykluszählers 0 ist und demzufolge
auch im Speicherbereich B ein Zählerstand 0 gespeichert ist, sorgt der Adressdecoder
14 dafür, daß die Information im Speicherbereich A', beispielsweise also auf den
Speicherplätzen 0' bis 23' eingeschrieben wird. Das Schreibsignal wird dem Zykluszähler
23 zugeführt, dessen Zählerstand dadurch um eins erhöht wird. Dieser Zählerstand
wird anschließend in den Speicherbereich B', also beispielsweise auf den Speicherplätzen
24' bis 35' eingeschrieben. Der Stand des Speicherbereichszählers 26 bleibt unverändert,
da- zunächst der Komparator 24 noch kein Schaltsignal auslöst, weil der Festwert
25 auf die maximal zugelassene Einschreibzykluszahl von 4.096 festgelegt ist.
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Der beschriebene Vorgang wiederholt sich mit jedem gefahrenen Kilometer.
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Schließlich erreicht der Zykluszähler 23 einen Zählerstand von 4.096.
Damit ist am Ausgang des Komparators 24 ein Schaltsignal abgreifbar, das den Zählerstand
des Speicherbereichszählers 26 um eins erhöht. Dieser Zählerstand wird im Speicherbereich
C des zweiten Speichers 12 gespeichert. Das Ausgangssignal des Speicherbereichszählers
26 wird außerdem über die Leitung 29 dem Adressdecoder 14 zugeführt, wodurch der
von dem Adressdecoder anwählbare Speicherbereich verändert wird. Der Wert aus dem
Speicherbereich A' wird nun in einen anderen Speicherbereich A", beispielsweise
auf die Speicherplätze-36" bis 59" transferiert. Außerdem wird im folgenden der
Stand des Zykluszählers 23 in einem Speicherbereich B", beispielsweise in den Speicherzellen
60" bis 71" gespeichert. Auch dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend, wobei
schließlich bei einem Zählerstand 28 des Speicherbereichszählers 26 der Kilometerstand
im Speicherbereich A* und der Stand des Zykluszählers 23 im Speicherbereich B* abgelegt
ist. Dabei handelt es sich um die Speicherplätze 972* bis 995* bzw.
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996* bis 1.007*.
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Aus dieser Beschreibung wird deutlich, daß die Anzahl der Einschreibvorgänge
in keinem Speicherplatz des Speichers 12 größer ist als die maximal zulässige
Anzahl
von Einschreibzyklen. Sobald nämlich der Zykluszähler 23 4.096 Einschreibzyklen
gezählt hat, wird der vom Adressdecoder 14 an wählbare Speicherbereich von A' auf
A" bzw. von B' auf B" usw. umgestellt. Auf diese Weise können in dem zweiten nichtflüchtigen
Speicher 12 insgesamt 28 mal 4.096 gleich 114.688 Informationen eingeschrieben werden.
In dem nichtflüchtigen Speicher 12 ist der tatsächliche Kilometerstand auf einen
Kilometer genau eingeschrieben. Dieser Wert bleibt auch nach einem Ausfall der Spannungsversorgung
des Speicherbausteins 10 erhalten und wird bei erneuter Spannungsversorgung in den
ersten Baustein lt zurückübertragen und von diesem über den Ausgang 17 dem Anzeigesystem
18 zugeführt. Folglich kann mit einem solchen System mit ausreichender Genauigkeit
die von einem Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke bis zu maximal 114.688 Kilometern
angezeigt werden.
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Bei der bisher beschriebenen.Ausführungsform wird durch das Schaltsignal
des Zykluszählers bzw. durch den Zählerstand des Speicherbereichszählers 26 der
von dem Adressdecoder anwählbare Speicherbereich derart verändert, daß die Information
in einem Speicherbereich A" mit bisher nicht belegten Speicherplätzen eingeschrieben
wird. Dieses Prinzip bringt zwar gegenüber der bekannten Ausführung schon eine wesentliche
Verbesserung, ist aber noch nicht optimal. Insbesondere entspricht die maximal mögliche
Kilometerzahl noch nicht den heute gestellten Anforderungen. Zur Verbesserung wird
ein System vorgeschlagen, Welches auf der Überlegung basiert, daß aus den Zählerständen
des Zykluszählers 23 und des Speicherbereichszählers 26 ebenfalls der Wert der zurückgelegten
Fahrstrecke ermittelt werden kann. Bei diesem System wird der Speicher 12 in 85
Speicherbereiche mit je 12 Bit aufgeteilt. In 84 Speicherbereichen B wird der Stand
des Zykluszählers 23 gespeichert und in dem 85. Speicherbereich C wird der Stand
des Zählers 26 gespeichert, der bis 85 zählen soll und jeweils den vom Adressdecoder
14 anwählbaren Speicherbereich B', B" usw. festlegt. Der aktuelle Wert des Kilometerstandes
wird nun durch Multiplikation des Zählerstandes des Zykluszählers 23 mit dem Zählerstand
des Speicherbereichszählers 26 und zusätzliche Addition des Zählerstandes des Zykluszählers
23 ermittelt. Zeigt zum Beispiel der Zählerstand des Speicherbereichszählers 26
den Wert 18, bedeutet dies, daß der Zykluszähler 23 in der Zwischenzeit 18 mal den
Wert 4.096 erreicht hat. Zeigt der Zykluszähler den Wert 5 und der Speicherbereichszähler
den Wert 18 wurden also insgesamt 18 mal 4.096 plus 5 gleich 73.733 Kilometer zuälickgelegt.
Da der Wert des Zykluszählers 23 und der Wert des Speicherbereichszählers 26 in
dem nichtflüchtigen Speicher 12 eingeschrieben sind, kann jederzeit auch nach einem
Ausfall
der Betriebsspannung der aktuelle Kilometerstand wiedergewonnen werden.
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Auf diese Weise wird also der maximal mögliche Kilometerbereich auf
den Wert 84 mal 4.096 gleich 344.064 Kilometer erhöht.
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Dieser Kilometerbereich ist für die meisten Anwendungsfälle bereits
ausreichend. Dennoch läßt sich der Kilometerbereich noch wesentlich ausdehnen, wenn
man berücksichtigt, daß bei den bisher beschriebenen Prinzipien die Anzahl der Einschreibzyklen
für alle Speicherplätze nicht den maximal zulässigen Wert erreicht. Dies ergibt
sich daraus, daß sich bei der binären Darstellung einer Dezimalzahl zwischen 0 und
9 das höchstwertige Bit nur einmal ändert, während die geringerwertigen Bits ihren
Zustand öfter ändern. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird daher
die Anzahl der Einschreibvorgange für jede Speicherzelle ermittelt und der von dem
Adressdecoder auswählbare Speicherbereich bei einer bestimmten Anzahl von Einschreibvorgängen
in einer bestimmten Speicherzelle derart geändert, daß die bestimmte Speicherzelle
durch eine andere mit einer geringeren Anzahl von Einschreibvorgängen belastete
Speicherzelle ersetzt wird. Dieses Prinzip läßt sich mit geringstmöglichem Schaltungsaufwand
derart realisieren, daß die Anzahl der Einschreibvorgänge jeweils derjenigen Speicherzelle
erfaßt wird, deren Inhalt am geringsten bewertet ist. Wenn die Anzahl der Einschreibvorgänge
in dieser bestimmten Speicherzelle einen maximal zulässigen Wert erreicht hat, wird
der von dem Adressdecoder anwählbare Speicherbereich um eine Stelle verschoben,
denn zu diesem Zeitpunkt hat die nächsthöher bewertete Speicherzelle ihren Schaltzustand
nur halb so oft geändert wie die gerlngstbewertete Speicherzelle.
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Auf diese Weise kann man erreichen, daß schließlich alle Speicherzellen
ihren Schaltzustand so oft wie maximal möglich geändert haben. Erst dann ist der
Speicherbaustein 10 unbrauchbar geworden und muß durch einen neuen ersetzt werden.
Auf diese Weise kann der Kilometerbereich auf weit mehr als eine Million Kilometer
erhöht werden, was für alle Anwendungfälle ausreicht.
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In der Schaltung ist mit 40 eine Signallampe bezeichnet, die an den
Ausgang des Speicherbereichszählers 26 angeschlossen ist. Diese Signallampe 40 leuchtet
auf, wenn der Speicherbereichszähler seinen maximal zugelassenen Wert erreicht hat,
und zeigt damit an, daß die Kapazität des zweiten Speichers 12 in Kürze erschöpft
sein wird. Der Fahrer wird damit darauf hingewiesen, daß in einer Werkstatt der
Speicherbaustein 10 ausgetauscht werden muß, wobei natürlich der zuletzt erreichte
Kilometerstand eingespeichert werden muß.
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Der wesentliche Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht als darin,
bei den handelsüblichen nichtflüchtigen Speichern mit einer begrenzten Schreibzykluszahl
die eine bestimmte Information charakterisierenden Daten nicht immer in denselben
Speicherbereich einzuschreiben, sondern den Speicherbereich zu ändern, so daß eine
bestimmte zugelassene Anzahl von Einschreibvorgängen in keinem Speicherplatz überschritten
wird. Die vorliegende Erfindung ist natürlich keinesfalls auf eine Ausführung eines
Kilometerzählers beschränkt. Sie ist immer dann mit Vorteil einsetzbar, wenn es
darauf ankommt, eine Information auch dann zu speichern bzw. zu erhalten, wenn die
Spannungsversorgung für den Speicherbaustein ausfällt. Die Erfindung ist auch nicht
darauf beschränkt, daß die Übertragung der Information aus dem ersten Speicher in
den zweiten Speicher jeweils in periodischen Intervallen in Abhängigkeit vom Kilometerstand
durchgeführt wird. Man könnte genausogut die Informationsübertragung auch jeweils
dann durchführen, wenn beispielsweise die Zündung eines Fahrzeuges abgeschaltet
wird und damit zugleich im Interesse eines geringen Stromverbrauches die Stromversorgung
für den Speicherbaustein 10 abgeschaltet wird. Denkbar sind auch Kombinationen dieser
beiden Möglichkeiten.
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