DE3322242A1 - Einrichtung zur funktionsueberwachung elektronischer geraete, insbesondere mikroprozessoren - Google Patents
Einrichtung zur funktionsueberwachung elektronischer geraete, insbesondere mikroprozessorenInfo
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Description
R. M9kk i.P.
9.11.1982 Wt/Hm
9.11.1982 Wt/Hm
ROBERT 30SCH GMBH, 7OOO .STUTTGART 1
Einrichtung zur Funktionsüberwachung elektronischer Geräte, insbesondere Mikroprozessoren
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches.
Es ist bekannt, bei elektronischen Geräten, insbesondere
solchen, die von Mikroprozessoren gesteuert verden, Überwachungseinrichtungen
vorzusehen, die die einwandfreie Funktion des Gerätes überwachen und bei Auftreten einer
Fehlfunk'-ion ein. Alarmsignal abgeben und/oder eine Notsueuerung
rtarten.
Dabei ist es bekannt, in "regelmäßiger zeitlicher Folge
Kontrollimpulse zu erzeugen, die ein Indiz für eine einwandfreie Funktion des Gerätes sind. Bei von Mikroprozessoren gesteuerten Geräten können diese Kontrollimpulse
z. 3. dadurch er zeugt . werden , daß ia. Steuerprogramm
des Mikroprozessors derartige Kontrollinipulse eingebaut werden, so daß. "bei Fehlfunktion des Programms
(beispielsweise Stillstand des Rechners) keine Kontrollimpulse
mehr abgegeben werden.
Aus der DS-OS 30 35 -91^ ist eine Re set schaltung für einen
Mikrocomputer bekannt, bei der 'die Kontrollinipulse mittelbar
das Auf- bzw. Entladen eines Kondensators bewirken, so daß das Ausbleiben der Kontrollimpulse durch Überwachen
der Kondensatorspannung erkannt werden kann. Bei Ausbleiben der Kontrollimpulse oberhalb eines vorbestimmten
Maßes wird dann ein Resetsignal erzeugt, das den Mikrocomputer zurückstellt, wobei sich an die
Rückstellphase eine Freigabephase anschließt, in der das System wieder anlaufen kann.
Die bekannten Einrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß entweder bei Auftreten eines Fehlers ein vollständiges
Abschalten der überwachten Einrichtung erfolgt oder bei Vorsehen einer Rücksetz- und Freigabephase
Undefinierte BetriebsVerhältnisse auftreten können.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß durch definiertes Einstellen der Zeitdauer
von Rücksetzphase und Freigabephase ein -Totprogramm
für das überwachte Gerät möglich ist. Wird nämlich eine gattungsgemäße Einrichtung in einem
Kraftfahrzeug verwendet, beispielsweise zur Steuerung
einer Einspritzanlage oder einer Leerlauffüllungsregelung,
kann im 3tbrungsfall bei- der Einspritzanlage
entweder keine Anreicherung oder eine volle Anreicherung eintreten und bei der Leerlauffüllungsregelung
wird entweder der Motor abgewürgt oder geht
auf volle Drehzahl. Stellt man hingegen entsprechend der erfindungsgemäßen Einrichtung ein vorgegebenes, vorzugsweise
niedriges Tastverhältnis von Rücksetzphase und Freigabephase ein, beispielsweise ein Tastverhältnis
von 5 %, ergibt dieses einen Notlauf der Brennkraftmaschine
des Kraftfahrzeuges, mit dem ein Manövrieren des Fahrzeuges noch möglich ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch
angegebenen Einrichtung möglich.
Besonders vorteilhaft und einfach ist dabei, "mit. den
erzeugten Kontrollimpulsen einen Speicherkondensator unmittelbar aufzuladen, da dann nur wenig. Bauelemente
benötigt werden und die Störsicherheit weiter· erhöht wird.
Definiert man das Tastverhältnis von Rücksetz- und
Freigabephase durch die Standzeit einer monostabilen Kippstufe, ist durch an sich bekannte Schaltungsmaßnahmen ein weiter 3ereich von Tastverhältnissen
der Phasen einstellbar.
Freigabephase durch die Standzeit einer monostabilen Kippstufe, ist durch an sich bekannte Schaltungsmaßnahmen ein weiter 3ereich von Tastverhältnissen
der Phasen einstellbar.
^- Weitere Bauelemente werden eingespart und die Betriebssicherheit
dadurch erhöht, wenn man das Tastverhältnis unmittelbar durch eine spezielle Beschaltung einer
Schwellwert stufe, die den Ladungszustand des Kondensators überwacht, vornimmt."
Schwellwert stufe, die den Ladungszustand des Kondensators überwacht, vornimmt."
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
G-
leichnung
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und-wird
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Einrichtung; Figur 2 einen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäSen Einrichtung; Figuren 3a bis d Zeitdiagramme von Signalen zur Erläuterung der
in Figuren 1 und 2 dargestellten Schaltungen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist bei einem ersten Ausführungsbeispiel eine elektronische Schaltung zwischen eine Betriebsspannung
+U_ und Masse geschaltet. Ein in der Figur
JD
nicht dargestelltes 0-erät wird über einen in der Figur
ebenfalls nicht dargestellten Mikroprozessor gesteuert. Der Mikroprozessor erzeugt dabei in mehr oder veniger
regelmäßigen Abständen Kontrollimpulse, deren Auftreten ein Zeichen für einen ordnungsgemäßen Betrieb
der G-erätesteuerung ist. Diese Kontrollimpulse sind in Figur 3a dargestellt und werden mit U1 bezeichnet.
Das Signal U1 vird der Schaltung gemäß Figur 1 im
Eingang zugeführt und steuert einen Transistor 10, der über einen Koppelkondensator 11 einen Speicherkondensator
12 auflädt. Der Speicherkondensator 12 liegt in einem invertierenden Eingang einer Schwellvertstufe
13, die in an sich bekannter Weise von einem· Operationsverstärker 1U mit entsprechender
Beschaltung dargestellt wird. Dabei ist der mit 15 bezeichnete Ausgang des Operationsverstärkers 1U
zum invertierenden Eingang mit einem Widerstand 16
R -\-jQhh i ,P,
-1-
gegengekoppelt. Am Ausgang 15 liegt ein mit U bezeichnetes
Signal, dessen zeitlicher Verlauf in Figur 3c dargestellt ist. Dieses Ausgangssignal U wird ü"ber
einen Kondensator 1J auf eine monostabile Kippstufe
18 geleitet, die ebenfalls in an sich bekannter Weise
von einem Operationsverstärker 19 tnit entsprechender
Beschallung dargestellt wird. Insbesondere ist der mit 21 bezeichnete Ausgang des Operationsverstärkers 19
über einen Kondensator 20 an den nichtinvertierenden Eingang mitgekoppelt. Das am Ausgang 21 anliegende
Signal ist mit U._ bezeichnet und sein zeitlicher Verlauf
ist in Figur 3d dargestellt. Schließlich ist der Ausgang 21 über eine Diode 23 noch mit einer Klemme 2h
verbunden.
Die Funktion der in Figur 1 dargestellten Schaltung soll
nachstehend anhand der Diagramme von Figur 3 beschrieben werden:
Im Ruhezustand der Schaltung gemäß Figur 1 befindet sich der Ausgang 15 der Schwellwert stufe 13 im logischen Zustand
L, der Ausgang 21 der monostabilen Kippstufe 18 hingegen im logischen Zustand H. Der Speicherkondensator
12, dessen Spannung Un in Figur 3b aufgetragen ist, wird
nun über die Kontrollimpulse rj' aufgeladen, wobei die
durch die Kontrollimpulse U1 zugeführte Ladung natürlich
größer sein muß als die über den Widerstand \& zum
auf Massepotential liegenden Ausgang 15 abfliessende
Ladung. Wie man aus Figur 3b im Zeitraum zwischen einer
Anfangszeit t und einem Zeitpunkt t. erkennt, wird
der Kondensator 12 langsam vollgeladen und verharrt dann bei weiter eintreffenden Kontrollimpulsen L'
im vollgeladenen Zustand. Der letzte Kontrollimpuls trifft zum Zeitpunkt tp ein, ia im Zeitpunkt t_ eine
Störung für eine Gesamtdauer T_ eintritt. Nun entlädt
R 79 .,
sich der Kondensator 12 über den Widerstand 16 zum Ausgang
15> "bis die Umschaltbedingung des als Komparator wirkenden
Operationsverstärkers 1^ bei einem Spannungswert U 1 zum
Zeitpunkt t, erreicht ist. Die Schwellwertstufe 13 schaltet nun insgesamt um, so daß der Ausgang 15 in
den logischen Zustand H schaltet und entsprechend die monostabile Kippstufe 18 mit ihrem Ausgang in den logischen
Zustand L gerät, wie man aus Figur 3c und d erkennt. Es schließt sich nun eine Rücksetzphase mit der
Zeitdauer Tn an, wobei diese Zeitdauer T_ vom Kondensator
20 der monostabilen Kippstufe 18 bestimmt ist. Die Rücksetzphase dient dazu, den steuernden Mikroprozessor
oder das ansonsten wirkende Steuerwerk zurückzusetzen. Nach Ablauf der Standzeit der monostabilen
Kippstufe 18, die der Rücksetzzeit T entspricht, schaltet der Ausgang 21 der monostabilen
Kippstufe 18 wieder auf logisch H, wie man zum Zeitpunkt ti aus Figur 3d erkennt. Der Kondensator 12
kann sich nun über den Widerstand 22 vom Η-Potential des Ausganges 21 aufladen, wie man im Zeitbereich t,
bis t,- aus Figur 3b erkennt. Überschreitet die Kondensatorspannung Un nun den oberen Schwellwert
Uno, was zum Zeitpunkt tc der Fall ist, schaltet die
Schwellwertstufe 13 wieder um und ihr Ausgang 15 gerät
in den logischen Zustand L, wie man aus Figur 3c er- ■ sieht. Der Kondensator 12 entlädt sich nun wieder über
den Widerstand 16, bis zum Zeitpunkt tg wieder die untere Schwellwertspannung Un erreicht ist, so daß
sowohl die Schwellwertstufe 13 wie auch die monostabile
Kippstufe 18 wieder umschalten. Dabei hat die monostabile Kippstufe 18 vom Zeitpunkt t) bis zum
Zeitpunkt t- an ihrem Ausgang 21 ein logisches H-Signai
abgegeben, das zur Wiederfreigabe des Mikroprozessors
dient.
--9
Bei langandauernder Störung, d.h. "bei ständig ausbleibenden
Kontrollimpulsen U. wiederholt sich das vorstehend beschriebene Spiel nun periodisch, so daß sich
Rücksetzphasen der Dauer Tn mit Freigabephasen der
.Dauer T abwechseln. Hiedurch stellt sich ein Tastverhältnis
dar, bei dem während der einen Phase (T )
die Funktion des gesteuerten Gerätes gesperrt ist und in der anderen Phase (T„) das gesteuerte Gerät jeweils
freigegeben, d.h. zunächst probeweise aktiviert wird. Damit stellt sich effektiv ein Tastverhältnis des. gesteuerten
Gerätes ein, das so bemessen werden kann, daß wenigstens ein Notlauf des Gerätes möglich ist.
Wird die erfindungsgemäße Einrichtung beispielsweise
zum Steuern einer Einspritzanlage oder einer Leerlauffüllungsregelung
in einem Kraftfahrzeug verwendet, dreht
die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges bei einem
vorgewählten Tastverhältnis von beispielsweise 5 % in einem Bereich, in dem sich eine für einen Notlaufbetrieb
ausreichende Drehzahl einstellt.
Wie man schließlich aus Figur 3 ab dem Zeitpunkt t„
nach Ablauf der Störungszeit T erkennt, geht die
Schaltung von selbst wieder in den Normalbetrieb über, Λ^ηη die Störung nicht mehr vorliegt. Dies
gilt insbesondere dann, wenn während der Freigabephase in der Zeit T1n das Gerät wieder anläuft und
sich dabei herausstellt, daß die Störung nicht mehr
vorhanden ist.
Beim weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Figur■2.besteht;
der wesentliche Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 darin, daß die Funktion der
monostabilen Kippstufe 18 aus Figur 1 durch zusatz-
lkli χ ρ
!2224'2
liehe Schaltungsmaßnahmen mit in die vorgeordnete Schwellwertstufe einbesogen ist. Die übrigen Bauelemente
entsprechen einander vollkommen und sind daher mit gleichen Bezugsseichen versehen.
In Abweichung von Figur 1 weist die Schwellwertstufe
13a im Gegenkopplungszweig lediglich parallel zum Widerstand 16 noch die Reihenschaltung eines Widerstandes
30 und einer Diode 31 auf. Damit wird der Speicherkondensator 12 bei logischem L-Pegel am
Ausgang 15 über den Widerstand 16 entladen und bei logisch Η-Pegel am Ausgang 15 über die Parallelschaltung
der Widerstände 16 und 30 geladen. Die Schaltzeiten und damit das Tastverhältnis kann
damit über die Wahl der Widerstände 16 und 30 in weiten Bereichen frei eingestellt werden.
Claims (1)
- R.9.11. 1982 Wt/HmROBERT BOSCH GMBH, JOOO STUTTGART 1Ansprüche(1 .'Einrichtung zur Funktionsüberwachung elektronischerGeräte 3 insbesondere von Mikroprozessoren gesteuerter "v Geräte, bei der das regelmäßige Auftreten τοπ Kontrollimpulsen (υ.) dadurch überwacht wird, daß ein in Abhängigkeit von den Kontrollimpulsen (U1) auf- 'bzw. entladbarer Kondensator (12) an eine Schwellwertstufe (13, 13a) angeschlossen ist, die bei langandauerndem Ausbleiben der Kontrollimpulse (U1) in periodischer Folge ein Rücksetzsignal vorbestimmter Dauer (T^) und ein Freigabesignal für das Gerät erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauern (Tn, T_)ti Vdes Rücksetzsignales und des Freigabesignales unabhängig voneinander frei wählbar sind, wobei vorzugsweise die Zeitdauer (Tv) des Freigabesignales wesent-i,lieh kürzer als die (Tn) des Rücksetzsignales ist.2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet, daß die Kontrollimpulse (U1) zum. Aufladen eines Kondensators (12) dienen, der in einem rückgekoppelten Eingang der Schwellwertstufe (13, 13a) angeordnet ist.3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertstufe (13) eine monostabile Kippstufe.(18 ) steuert, deren Standzeit die Zeitdauer (T ) des Rücksetzsignales bestimmt.if J79U i,p,U. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf der Standzeit der Ausgang der monostabilen Kippstufe (18) zum Wiederaufladen des Kondensators (12) dient.5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Rückkopplung einen Ladezweig (16, 30, 31) und einen Entladezweig (iö) mit unterschiedlicher 3eitkonstante
aufweist.6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der monostabilen Kippstufe (18) oder der Schwellvertstufe (13a) unmittelbar ein Servoaggregat, beispielsweise eine vom Mikroprozessor gesteuerte Endstufe (25) schaltet.
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