DE3322242A1

DE3322242A1 - Einrichtung zur funktionsueberwachung elektronischer geraete, insbesondere mikroprozessoren

Info

Publication number: DE3322242A1
Application number: DE19833322242
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 7141 Möglingen Kosak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-07-23
Filing date: 1983-06-21
Publication date: 1984-01-26
Also published as: JPH0644243B2; US4629907A; DE3322242C2; JPS5935255A

Description

R. M9kk i.P.
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.

^- 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."

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

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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

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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

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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 U_n 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 t_p ein, ia im Zeitpunkt t_ eine Störung für eine Gesamtdauer T_ eintritt. Nun entlädt

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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 T_n 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 U_n nun den oberen Schwellwert U_no, was zum Zeitpunkt t_c 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 U_n 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 T_n 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 T_1n 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-

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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

R.

9.11. 1982 Wt/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, JOOO STUTTGART 1

Ansprüche

(1 .'Einrichtung zur Funktionsüberwachung elektronischer

Geräte 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 (T_n, T_)

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des Rücksetzsignales und des Freigabesignales unabhängig voneinander frei wählbar sind, wobei vorzugsweise die Zeitdauer (T_v) des Freigabesignales wesent-

i,

lieh kürzer als die (T_n) 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.