DE3151628C2

DE3151628C2 - Schaltanordnung zur Auswertung analoger Meßwerte, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3151628C2
Application number: DE19813151628
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 7128 Lauffen Liedtke
Original assignee: SWF Auto Electric GmbH
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1981-12-28
Publication date: 1985-09-19
Also published as: DE3151628A1

Abstract

Bei einer Schaltanordnung zur Auswertung analoger Meßwerte, die über einen Analog-Multiplexer einem Analog-Digital-Wandler zugeführt werden, wird die Referenzspannung des Analog-Digital-Wandlers aus dem Ausgangssignal eines zweiten Analog-Multiplexers abgeleitet, dessen Eingängen die Speisespannungen der Signalgeber zugeführt wird. Durch die Ableitung der Referenzspannung aus den Speisespannungen der Signalgeber erreicht man einen Spannungsschwankungskompensator auch bei unterschiedlichen Speisespannungen für die Signalgeber.

Description

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kannten Analog-Digital-Wandler-Bausteinen ist ein angedeutet, daß der Analog-Digital-Wandler 23 mit

Eingang vorgesehen, an den extern eine bestimmte Re- dem ersten Analog-Multiplexer 20 für die analogen

ferenzspannung angelegt werden kann. In diesem Fall Werte zu einem integrierten Baustein zusammengefaßt

kaiin man den Ausgang des zweiten Analog-Multiple- sein kann, der serienmäßig angeboten wird Außerdem

xers direkt mit diesem Eingang des Analog-Digital- 5 ist durch die gestrichelte Linie SO angedeutet, daß der

Wandlers verbinden. zuvor mit 24 bezeichnete Baustein zur Weiterverarbei- Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der tung der Ausgangssignale des Analog-Digital-Wandlers Zeichnung dargestellten Schaltschemas näher erläutert 23 und der Steuerschaltkreis 21 in einem Mikrocompu- In einem Kraftfahrzeug sind mehrere Signalgeber zur terbaustein zusammengefaßt sein können. Erfassung analoger Meßwerte vorgesehen. Von diesen 10 Um die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Signalgeben sind in der Zeichnung nur zwei dargestellt machen, sollen abschließend zwei Alternativlösungen Ein erster Signalgeber 10 zur Messung des Tankinhalts der dieser Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe kurz

des Kraftfahrzeuges hat ein Potentiometer 11, das aus erwähnt werden. Eine Spannungskompensation der

einer Spannungsqudie 12 gespeist wird. Bei dieser vorgeschlagenen Art könnte sich erübrigen, wenn man

Spannungsquelle 12 kann es sich um ein Netzteil han- 15 für eine ausreichende Stabilität der Versorgungsspan-

dein, das aus der nicht näher dargestellten Batterie des nungen für die Signalgeber 10 bzw. 13 sorgt Eine aus-

Kraftfahrzeuges versorgt wird und eine Speisespan- reichende Stabilität dieser Versorgungsspannung ist

nung von 10 Volt liefert wobei Schwankungen von aber nur mit einem beträchtlichen schaltungstechni-

± 2% zugelassen sind. sehen Aufwand möglich. Es wurde auch daran gedacht

Der Signalgeber 13 zur Messung der Motortempera- 20 die Versorgungsspannungen der Signalgeber dem Mitür besteht aus einem temperaturabhängigen Wider- krocomputerbaustein zuzuführen und dort durch Verstand 14 und einem Vorwiderstand 15. Dieser Signalge- hältnisbildung der Speisespannung und des analogen ber 13 wird aus einer zweiten Spannungsquelle 16 ge- Meßwertes eines jeden Gebers evtl. Spannungsschwanspeist die beispielsweise eine Spannung von 5 Volt lie- kungen zu kompensieren. Für ein solches Programm fern möge, wobei mit Toleranzen von ± 5% gerechnet 25 benötigt man aber in dem Computerbaustein sehr viel werden muß. Speicherplatz, wenn man mit der erforderlichen Genau-

Die analogen Meßwerte dieser Geber 10 und 13 wer- igkeit arbeiten will.

den den Eingängen eines ersten Analog-Multiplexers 20

zugeführt. Dieser Analog-Multiplexer 20 wird von ei- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

nem Steuerschaltkreis 21 adressiert, so daß die analogen 30

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 MuI-tiplexer 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 Speisespannungsquelle für die Signalgeber vom Analog-Digital-Wandler 23 immer der richtige Meßwert geliefert wird. Zu einem späteren Zeitpunkt sorgt der Steuerschaltkreis 21 dafür, daß zeitgleich die Speisespannung des Signalgebers 13 und der an diesem abgegriffene analoge Meßwert dem Analog-Digital-Wandler 23 zugeführt werden. Wiederum ist eine Kompensation gegenüber Spannungsschwankungen dieses Signalgebers 13 gegeben.

Durch die gestrichelte Linie 40 in der Zeichnung ist

Claims

1 2 gnalgeber, die die analogen Meßwerte liefern, von unPatentansprüche: terschiedlichen Spannungsquellen gespeist werden. Dies ist beispielsweise im Kraftfahrzeug der Fall, denn

1. Schaltanordnung zur Auswertung analoger man bevorzugt dort Ausführungen, bei denen den Si-Meßwerte, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit ei- 5 gnalgebern jeweils ein eigenes Netzteil zugeordnet ist, netr. Analog-Digital-Wandler und einem diesem welches gerade die für einen bestimmten Signalgeber Analog-Digital-Wandler vorgeschalteten, von einem erforderliche Speisespannung liefert Eine zentrale Ver-Steuerschaltkreis adressierbaren Analog-Multiple- sorgung aller Signalgeber ist im Kraftfahrzeug auch xer, dessen Eingänge an die Ausgänge von Signalge- deshalb nicht erwünscht, weil bei einem Ausfall dieses bern angeschlossen sind, von denen wenigstens zwei io zentralen Netzteiles die Meßwertverarbeitung aller. Siaus unterschiedlichen Spannungsquellen gespeist gnale der Signalgeber unterbrochen wird, was die Verwerden, wobei der dem Analog-Digital-Wandler je- kehrssicherheit ernsthaft beeinträchtigen könnte,
weils Ober den Multiplexer zugeführte Meßwert mit Wenn die verschiedenen Signalgeber in einem Krafteiner Referenzspannung verglichen wird, da- fahrzeug wie Temperaturfühler, Tankgeber etc. von undurch gekennzeichnet, daß die Referenz- 15 terschiedlichen Netzteilen gespeist werden, die zwar alspannung des Analog-Digital-Wandlers (23) aus dem Ie von der Batterie des Fahrzeugs versorgt werden, muß Ausgangssignal eines zweiten Analog-Multiplexers mit unterschiedlichen Spannungsschwankungen an den (32) abgeleitet wird, der von dem Steuerschaltkreis einzelnen Signalgebern gerechnet werden. Dies hat na-(21) adressierbar ist und dessen Eingängen die Spei- türlich auch Auswirkungen auf die von diesen Signalgesespannungen der Signalgeber (10, 13) zugeführt 20 bem gelieferten analogen Meßwerte. Wenn diese aufwerden, grund der toleranzbehafteten Speisespannung schwan-

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- kenden analogen Meßwerte in einem Analog-Digitalkennzeichnet, daß der Analog-Digital-Wandler (23) Wandler in üblicher Weise mit einer Referenzspannung intern eine Referenzspannung erzeugt, die aus der verglichen werden, die für alle Eingangssignale gleich Versorgungsspannung des Analog-Digital-Wandlers 25 ist, spiegeln auch die digitalen Signale nicht mehr den (23) abgeleitet ist, und daß das Ausgangssignal des richtigen Meßwert wieder. Ein solches ungenaues Syzweiten Analog-Multiplexers (32) als Versorgungs- stern ist für den Einsatz in Kraftfahrzeugen nicht geeigspannung des Analog-Digital-Wandlers (23) heran- net und der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrungezogen wird. de, eine Schaltanordnung der eingangserwähnten Art so

3. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 zu verbessern, daß eine genaue Signalverarbeitung auch kennzeichnet, daß das Ausgangssignal des zweiten dann möglich ist, wenn die analogen Meßwerte von Si-Analog-Multiplexers (32) direkt als Referenzspan- gnalgebern geliefert werden, die aus unterschiedlichen nung einem Eingang (24) des Analog-Digital-Wand- Spannungsquellen gespeist werden, die nicht mit einer lers (23) zugeführt wird. hohen Genauigkeit auf einen bestimmten Nennwert sta-

4. Schaltanordnung nach wenigstens einem der 35 bilisiert sind.

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kcnn-

net, daß das Ausgangssignal des Analog-Digital- zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Wandlers (23) in einem Mikrocomputerbaustein (50) Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, daß

weiterverarbeitet wird, der auch die Steuersignale man den Einfluß einer schwankenden Versorgungsspan-

zur Adressierung der beiden Multiplexer (32,20) lie- 40 nung für die Signalgeber kompensieren kann, wenn man

fert. diese Versorgungsspannung der einzelnen Signalgeber

5. Schaltanordnung nach wenigstens einem der zeitgleich mit den eigentlichen Meßwerten dem Analogvorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- Digital-Wandler als Referenzspannung zuführt. Zur net, daß der Analog-Digital-Wandler (23) und der Ausführung dieses Grundgedankens benötigt man Ie-Multiplexer (20) für die analogen Meßwerte der Si- 45 diglich einen zweiten Analog-Multiplexer, an dessen gnalgeber (10,13) in einem integrierten Baustein (40) Ausgang die Referenzspannung für den Analog-Digitalzusammengefaßt sind. Wandler abgegriffen wird und dessen Eingängen die

unterschiedlichen Speisespannungen der einzelnen Si-

gnalgeber zugeführt werden. Dieser zweite Analog-

50 Multiplexer kann von demselben Steuerschaltkreis adressiert werden wie der Multiplexer, der die analogen

Die Erfindung geht aus von einer Schaltanordnung Meßwerte für den Analog-Digital-Wandler zeitlich ge-

zur Auswertung analoger Meßwerte, insbesondere für staffelt liefert.

Kraftfahrzeuge, gemäß den Merkmalen des Oberbe- Eine solche Lösung zeichnet sich also durch einen

griffs des Anspruchs 1. 55 besonders geringen Bauteileaufwand aus. Besonders

In der deutschen Auslegeschrift 27 39 004 ist ein MuI- vorteilhaft ist weiter, daß man bekannte Multiplexer-Sy-

tiplexer-System zur Erfassung und Weiterleitung einer sterne im Sinne der Erfindung sehr einfach ergänzen

Vielzahl von analogen Meßwerten beschrieben, bei dem kann, da die Steuersignale zur Adressierung dieses

die Ausgangssignale der Multiplexer zeitlich gestaffelt zweiten Analog-Multiplexers üblicherweise vorhanden

einem gemeinsamen Analog-Digital-Wandler zugeführt 60 sind.

werden. Dieses Multiplexer-System ist, insbesondere für Es gibt serienmäßig integrierte Bausteine mit einem den Einsatz in Datenverarbeitungsanlagen vorgesehen. Analog-Digital-Wandler, bei denen intern die Rcferenz-Bei diesem Anwendungsgebiet kann davon ausgegan- spannung aus der Versorgungsspannung für den Anagen werden, daß die analogen Meßwerte alle in einem log-Digital-Wandler abgeleitet wird. Die Verwendung einheitlichen Spannungsbereich liegen, so daß Proble- 65 dieser Bausteine im Rahmen der vorliegenden Erfinme hinsichtlich Spannungstoleranzen nicht auftreten. dung ist möglich, wenn man das Ausgangssignal des

Die vorliegende Erfindung bezieht sich dagegen ins- zweiten Analog-Multiplexers als Versorgungsspannung

besondere auf solche Ausführungen, bei denen die Si- des Analog-Digital-Wandlers ausnutzt. Bei anderen be-