DE3151628A1

DE3151628A1 - Schaltanordnung zur auswertung analoger messwerte, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3151628A1
Application number: DE19813151628
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 7128 Lauffen Liedtke
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1981-12-28
Publication date: 1983-07-07
Also published as: DE3151628C2

Description

Schaltanordnung zur Auswertung analoger Meßwerte, insbe-
sondere für Kraftahrzeüge Die Erfindung geht aus von einer Schalt anordnung zur Auswertung analoger Meßwerte, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
In der deutschen Auslegeschrift 27 39 004 ist ein Multi plexer-System zur Erfassung und Weiterleitung einer Viele zahl von analogen Meßwerten beschriebenf bei dem die Ausgangssignale der Multiplexer zeitlich gestaffelt einem ge meinsamen Analog-Digital-Wandler zugeführt werden. Dieses Multiplexer-System ist insbesondere für den Einsatz in Datenverarbeitungsanlagen vorgesehen. Bei diesem Anwendungsgebiet kann davon ausgegangen werden* daß die analogen Me8-werte alle in einem einheitllchen Spannungsbereich liegen, so daß Probleme hinsichtlich Spannungstoleranzen nicht auftreten.
Die vorliegende Erfindung beieht sich dagegen insbesondere auf solche Ausführungen, bei denen die Signalgeber, die die analogen Meßwerte liefernt von unterschiedlichen Spannungsquellen gespeist werden. Dies ist beispielsweise im kraft fahrzeug der Fall, denn man bevorzugt dort Ausführungen, bei denen den Signalgebern jeweils ein eigenes Netzteil zugeordnet ist, welches gerade die für einen bestlEmtXn Signalgeber erforderliche Speisespannung liefert. Eine zentrale Versorgung aller Signalgeber ist im Kraftfahrzeug auch deshalb nicht erwünscht, weil bei einem Ausfall dieses mentrdlen Netzteiles die Meßwertverarbeitung aller Signale der Signalgeber tnterbrochen wird, was die Verkehrssicherheit ernsthaft beeinträchtigen könnte.
Wenn die verschiedenen Signalgeber in einem Kraftfahrzeug wie Temperaturfühler, Tankgeber etc. von unterschiedlichen Netzteilen gespeist werden die zwar alle ton der Batterie des Fahrzeuges versorgt werden, muß mit unterschiedlichen Spannungsschwankungen an den einzelnen Signalgebern gerechnet werden. Dies hat natürlich auch Auswirkungen auf die von diesen Signalgebern gelieferten analogen Meßwerte.
Wenn diese aufgrund der toleranzbehafteten Speisespannung schwankenden analogen Meßwerte in einem Analog-Digital-Wandler in iiblicher Weise mit einer Referenzspannung verglichen werden, die für alle Eingangssignale gleich ist, spiegeln auch die digitalen Signale nicht mehr den richtigen Meßwert wieder. Ein solches ungenaues System ist für den Einsatz in Kraftfahrzeugen nicht geeignet und der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß eine ge naue Signalverarbeitung auch dann möglich ist, wenn die analogen Meßwerte von Signalgebern geliefert werden, die aus unterschiedlichen Spannungsquellen gespeist werden, die nicht mit einer hohen Genaugkeit auf einen bestimmten Nennwert stabilisiert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, daß man den Einfluß einer schwankenden Versorgungsspannung für die Signalgeber kompensieren kann, wenn man diese Versorgungsspannung der einzelnen Signalgeber zeitgleich mit den eigentlichen Meßwerten dem Analog-Digital-Wandler als Referenzspannung zuführt. Zur Ausführung dieses Grundgedankens benötigt man lediglich einen zweiten Analog-Multiplexer, an dessen:Ausgang die Referenzspannung für den Analog-Digital-Wandler abgegriffen wird und dessen Eingängen die unterschiedlichen Speisespannungen der einzelnen Signalgeber zugeführt werden. Dieser zweite Analog-Multiplexer kann von demselben Steuerschaltkreis adressiert werden wie der Multiplexer, der die anlalogen Meßwerte für den Analog-Digital-Wandler zeitlich gestaffelt liefert.
Eine solche Lösung zeichnet sich also durch einenbesonders geringen Bauteileaufwand aus. Besonders vorteilhaft ist weiter, daß man bekannte Multiplexer-Systeme im Sinne der Erfindung sehr einfach ergänzen kann, da die Steuersignale zur Adressierung dieses zweiten Analog-Multiplexers üblicherweise vorhanden sind.
Es gibt serienmäßig integrierte Bausteine mit einem Analog-Digital-Wandler, bei denen intern die Referenzspannung aus der Versorgungsspannung für den Analog-Digital-Wandler abgeleitet wird. Die Verwendung dieser Bausteine im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist möglich, wenn man das Ausgangssignal des zweiten Analog-Multiplexers als Versorgungsspannung des Analog-Digital-Wandlers ausnutzt. Bei anderen bekannten Analog-Digital-1fandler-Bausteinen ist ein Eingang vorgesehen, an den extern eine bestimmte Referenzsspannung angelegt werden kann. In diesem Fall kann man den Ausgang des zweiten Analog-Multiplexers direkt mit diesem Eingang des Analog-Digital-Wandlers verbinden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Schaltschemas näher erläutert.
In einem Kraftfahrzeug sind mehrere Signalgeber zur Erfassung analoger Meßwerte vorgesehen. Von diesen Signalgebern sind in der Zeichnung nur zwei dargestellt. Ein erster Signalgeber 10 zur Messung des Tankinhalts des Kraftfahrzeuges hat ein Potentiometer 11, das aus einer Spannungsquelle 12 gespeist wird. Bei dieser Spannungsquelle 12 kann es sich um ein Netzteil handeln, das aus der nicht näher dargestellten Batterie des Kraftfahrzeuges versorgt wird und eine Speisespannung von 10 Volt liefert, wobei Schwankungen von + 2 o/a zugelassen sind.
Der Signalgeber 13 zur Messung der Motortemperatur besteht aus einem temperaturabhängigen Widerstand 14 ünd einem Vorwiderstand 15. Dieser Signalgeber 13 wird aus einer zweiten Spannungsquelle 16 gespeist, die beispielsweise eine Spannung von 5 Volt liefern möge, wobei mit Toleranzen von + 5 ob gerechnet werden muß.
Die analogen Meßwerte dieser Geber 10 und 13 werden den Eingängen eines ersten Analog-Multiplexers 20 zugeführt. Dieser Analog-Multiplexer 20 wird von einem Steuerschaltkreis 21 adressiert, so daß die analogen Meßwerte an den Eingängen zeitlich gestaffelt am Ausgang 22 des Analog-Multiplexers 20 erscheinen. Dieser Analog-Multiplexer ist einem Analog-Digital-Wandler 23 vorgeschaltet, der einen Eingang 24 für eine Referenzspannung aufweist. Der Analog-Digital-Wandler vergleicht.das Ausgangssignal des Analog-Multiplexers 20 mit dieser Referenzspannung am Eingang 24 und leitet daraus ein digitales Signal ab, das in dem Baustein 24 weiterverarbeitet wird.
Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist nun, daß die Speisespannungen für die Signalgeber 10 bzw. 13 über die Leitungen 30, 31 einem zweiten Analog-Multiplexer 32 zugeführt werden, der ebenfalls von dem Steuerschaltkreis 21 adressiert wird. Das Ausgangssignal dieses zweiten Analog-Multiplexers 32 wird dem Eingang 24 für die Referenzspannung des Analog-Digital-Wandlers 23 zugeführt.
Die beschriebene Schaltanordnung arbeitet folgendermaßen: Der Steuerschaltkreis 21 sorgt dafür, daß die Speisespannung für den Signalgeber 11 über den zweiten Analog-Multiplexer 32 zeitgleich mit dem analogen Meßwert des Signalgebers 11 über den ersten analogen Multiplexer 20 dem Analog-Digital-Wandler 23 zugeführt wird. Bei Spannungsänderungen am Ausgang des Netzteiles 12 des Signalgebers 10 wird damit automatisch auch die Referenzspannung für den Analog-Digital-Wandler 23 verändert, so daß eine Kompensation gegeben ist und trotz toleranzbehafteter Speisespannungquelle für die Signalgeber vom Analog-Digital- Wandler 23 immer der richtige Meßwert geliefert wirds Zu einem späteren Zeitpunkt sorgt der Steuerschaltkreis 2t dafür, daß zeitgleich die Spelsespannung des Signalgebers 13 an und der diesem abgegriffene analoge Meßwert dem Analog-Digital-Wandler 23 zugeführt werden Wiederum ist eine Kom pensation gegenüber Spannungsschwankungen dieses Signalgebers 13 gegeben.
Durch die gestrichelte Linie 40 iK der Zeichnung ist angedeutet, daß der Analog-Digital-Wandler 23 mit dem ersten Analog-Multiplexer 20 für die analogen Werte zu einem integrierten Baustein zusammengefaßt sein kann, der serienmäßig angeboten wird. Außerdem ist durch die gestrichelte Linie 50 angedeutet, daß der zuvor itilt 24 bezeichnete Baustein zur Weiterverarbeitung der Ausgangssignale des AnBlog-Digital-Wandlers 23 und der Steuerschaltkreis 21 in einem Mikrocnmputerbaustein zusammengefaßt sein können Um die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu machen, silenabschließend zwei Alternativlösüngen der dieser Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe kurz erwähnt werden. Eine Spannungskompensation er vorgeschlagenen Art könnte sich erübrigen, wenn man für eine ausreichende Stabilität der Versorgungsspannungen für die.Signalgeber 10 bzw 13 sorgt Eine ausreichende Stabilität dieser Vetsorgungsspannung ist aber nur mit einem beträchtlidhen schaltungstechnischen Aufwand möglich. Es wurde auch daran gedachte die Wersorgungsi spannungen der Signal geber Mikrocomputerbaustein zuzuführen und dort durch Verhältnisbildung der Speisespan nung und des analogen Meßwertes eines jeden Gebers evtl.
Spannungsschwankungen zu kompensietenx Für ein solches Programm benötigt man aber in dem Computerbaustein sehr viel Speicherplatz, wenn man mit der erforderlichen Genauigkeit arbeiten will.
Leerseite

Claims

Schaltanordnung zur Auswertung analoger Meßwerte, insbesondere für Kraftfahrzeuge Patentansprüche: Schaltanordnung zur Auswertung analoger Meßwerte, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Analog-Digital-Wandler und einem diesem Anaiog-Digitål-WåndSer vorgeschalteten,von einem Steuerschaltkreis adressierbaren Analog-Multiplexer, dessen Eingänge an die Ausgänge von Signalgebern angeschlossen sind, von denen wenigstens zwei aus unterschiedlichen SpannungSquellen gespeist werden, wobei der dem Analog-Digital-Wandler jeweils über den Multiplexer zugeführte Meßwert mit einer Referenz spannung Verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung des Analog+Digital-Wandlers (23) aus dem Ausgangssignal eines zweiten Analog-Multiplexers (32) abgeleitet wird, der-von dem Steuerschaltkreis (21) adressierbar ist und dessen Eingängen die Speisespannungen der Signalgeber (10,13) zuges führt werden.
2. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennz zeichnet, daß der Analog-Digital-wandler (23) intern eine Referenzspannung erzeugt, die aus der Versorgungsspannung des Analog-Digital-Wandlers (23) abgeleitet ist, und daß das Ausgangssignal des zweiten Analog-MultipleXers (32) als Versorgungsspannung des Analog-Digital-Wandters (23) herangezogen wird.
3. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des zweiten Analog-Multiplexers (32) direkt als Referenzspannung einem Eingang (24) des Analog-Digital-Wandlers (23) zugeführt wird.
4. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,- dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers (23) in einem Mikrocomputerbaustein (50) weiterverarbeitet wird, der auch die Steuersignale zur Adressierung der beiden Multiplexer (32, 20) liefert.
5. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anaolog-Digital-Wandler (23) und der Multiplexer (20) für die analogen Meßwerte der Signalgeber (10,13) in einem integrierten Baustein (40) zusammengefaßt sind.