DE3410257A1

DE3410257A1 - Steuerungsanordnung fuer brennkraftmaschinen zum erzeugen eines rueckstellimpulses bei einer stoerung

Info

Publication number: DE3410257A1
Application number: DE19843410257
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7016 Gerlingen Eschrich; Dieter 7000 Stuttgart Schaller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-03-21
Filing date: 1984-03-21
Publication date: 1985-09-26
Also published as: DE3410257C2

Description

Steuerungsanordnung für Brennkraftmaschinen zum Erzeugen
eines Rückstellimpulses bei einer Störung Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Steuerungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Mikroprozessoren und Mikrorechner weisen in ihrem Schaltungsaufbau eine große Komplexität auf. Es läßt sich daher nicht vorhersehen, wie sie auf Störeinflüsse reagieren würden.
Solche Störeinflüsse sind beispielsweise Unterbrechungen der Versorgungsspannung, einbrüche in der Versorgungsspannung oder ein Defekt in einem der Bausteine. In solchen Anwendüngsfällen von xtikroprozessoren, die entsprechenden Sicherheitsbedingungen unterliegen, wird daher eine Zusatzschaltung verwendet, die die ordnungsgemäße Funktion des Mikrorrozessors in regelmäßigen Abständen überprüft.
Es sind schon Zusatzschaltungen bekannt geworden, die beim Einschalten eines Mikroprozessors einen Rücksetzimpuls abgeben und so den Mikroprozessor in einen definierten Anfangszustand versetzen. Diese Zusatzschaltung Ist jedoch dann keinen Rücksetzimpuls aus, wenn beispielsweise durch Spannungseinbrüche der Mikroprozessor in einen undefinierten Zustand gelangt und nicht mehr ordnungsgemäß weiterarbeitet.
leiter ist aus der DE-OS (R 6573 der Anmelderin) eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Impulses bei einer Unterbrechung oder Störung der Stromversorgung, insbesondere eines Rücksetzimpulses für Zähler oder Mikroprozessoren, in einer bestimmten Schaltungsanordnung bekanntgeworden. Diese Schaltungsanordnung erkennt auch Spannungseinbriiche und führt dann zu einer Auslösung eines Impulses, mit dem ein Rechner in einen definierten Zustand zurückgebracht werden kann.
Durch die Schaltungsanordnung wird aber der Rechner stets wieder in seinen Ausgangszustand zuriickgebracht, eine laufende Überprüfung des Rechners in kurzen Abständen ist nicht möglich.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Steuerungsanordnung mit den kennzeichnenden Merlsmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Mikroprozessor in vorbestimmbar kurzen Abständen während des gesamten Betriebs laufend iibervriift wird. Der Mikroprozessor durchläuft in seinem Programm sicherheitskritische Pfade. Nach jedem Durchlaufen eines solchen Pfads kann geprüft werden, ob der Mikroprozessor noch ordnungsgemäß arbeitet. Ist dies nicht der Fall, wird die Sicherheitsschaltung der Schaltungsanordnung aktiviert und ein Rücksetzimpuls ausgelöst.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist, das Ausbleiben eines bei ordnungsgemäßer Arbeitsweise des Mikroprozessors von diesem abgegebenen Impulses über ein Integrierglied zu erkennen. Ein solcher vom Mikroprozessor abgegebener Impuls wird zweckmäßigerweise am Eingang der Schaltungsanordnung zuvor differenziert.
Äußerst einfach ist das Integrierglied selbst aufgebaut. Der Spannungsanstieg am Integrationskondensator beim Ausbleiben eines Kontrollimpulses dient zum Auslösen der Sicherheitsschaltung. Ist von der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung einmal ein Rücksetzimpuls an den Mikroprozessor abgegeben, arbeitet dieser aber trotzdem nicht ordnungsgemäß weiter, bleibt die Sicherheitsschaltung in vorteilhafter Weise nach wie vor in Kraft. Selbstverständlich wird, bevor die Sicherheitsschaltung ausgelöst wird, eine kurze Zeit von beisnielsweise hundert Millisekunden nach dem Auftreten der ersten Störung abgewartet.
Fängt nach einem Rücksetzimpuls der Mikroprozessor wieder ordnungsgemäß an zu arbeiten, wird nach einer kurzen prüfzeit von beispielsweise fiinfzi.g Millisekunden die Sicherheitsfunktion zurückgenommen. Dies hat unter anderem den Vorteil, daß der Rechner nun mit großer Wahrscheinlichkeit normal wsiterarbeitet.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur l zeigt einen Stromlaufplan der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, Figur 2 die Vorgänge bei einem Ausfall des Mikroprozessors und Figur 3 den ordnungsgemäßen Wiederanlauf des Mikroprozessors und die Rücknahme der Sicherheitsfunktion.
Beschreibung des Ausführtingsbeispiels Im oberen Teil der Figur 1 ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in Form eines Stromlaufplans dargestellt. Von einer Eingangsklemme E führt eine Leitung über ein Differenzierglied mit einem Parallelwiderstand 11, der an die Versorgungsspannungsleitung U+ angeschlossen ist, einen in Reihe liegenden Differenzierkondensator 12 und einen parallelliegenden Ableitwiderstand 13, der ebenfalls an die Versorgungsleitung U+ angeschlossen ist, zum invertierenden Eingang eines ersten Kondensators 14. Parallel zum Ableitwiderstand 13 kann eine Klemmdiode 15 gelegt sein. Der nichtinvertierende Eingang des ersten Komparators 14 ist an eine feste Bezugsspannungsquelle Uref angeschlossen.
Zwischen dem Ausgang des ersten Komparators 14 und der Versorgungsspannungsleitung U+ liegt ein Arbeitswiderstand 16. Zwischen den Ausgang des ersten Komparators 14 und den nichtinvertierenden Eingang des zweiten Komparators 17 ist ein Integrierglied eingefügt, das aus dem Längswiderstand 18 und dem Querkondensator 19 besteht; der Kondensator 19 liegt zwischen dem nichtinvertierenden Eingang des zweiten Komparators 17 und der Masse. Zwischen dem Ausgang des zweiten Komparators 17 und der Spannungsversorgungsleitung U+ liegt ein Arbeitswiderstand 21. Der invertierende Eingang des zweiten Komparators 17 ist an den Verbindungspunkt zweier Spannungsteilerwiderstände 22 und 23 angeschlossen. Das freie Ende des derstands 22 liegt am Anschluß des festen Bezugspotentials Uref, das freie Ende des Widerstands 23 am Ausgang des zweiten Komparators 17. Der Ausgang des zweiten Komparators 17 ist gleichzeitig die Ausgangsklemme A der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Vom Ausgang A der Schaltungsanordnung führt nun eine Leitung zum Rücksetzeingang RS des Mikroprozessors MP, in diese Leitung ist ein Kondensator 24 eingefügt.
Weiter führen vom Ausgang A der Schaltungsanordnung Leitungen zu einer Anordnung Z, die beispielsweise ein Zündsignal von jeglichem i'AP-Einfluß abkoppelt, und zu einer Rückschaltsicherung RSS, die eine sicherheitskritische Rückschaltung verhindert.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung soll nun anhand der Figuren 2 und 3 im einzelnen erläutert werden.
In Figur 2a sind die Impulse aufgezeichnet, die den Mikroprozessor y P verlassen und am Eingang 3 der Schaltungsanordnung eintreffen. Wie oben schon erlfähnt, durchläuft der Mikroprozessor e P in seinem Programm sicherheitskritische Pfade. Nach dem ordnungsgemäßen Ablauf eines solchen Pfads schaltet er über einen Open-hollektor-Ausgang einen Eingangsimpuls auf den Eingang y der Sicherheitsschaltungsanordnung. Von seiten des Mikroprozessors y P wird der Eingang E der Schaltungsanordnung mit einer Periode von acht Nillisekunden geschaltet. In Figur 2a sind solche Spannungsimpulse UE in Abhängigkeit von der Zeit t aufgezeichnet. Die vom Mikroprozessor MP an die Schaltungsanordnung abgegebenen Impulse werden im Differenzierglied 11, 13, 12 differenziert, die negative Flanke des Impulses wird dann auf den invertierenden Eingang des ersten Komparators 14 eingekoppelt. In diesem Augenblick liegt am Eingang des ersten Komparators 14 also praktisch Massepotential.
Der erste Komparator 14 schaltet daraufhin durch, sein Ausgang liegt damit auf Masse. Bis kurz davor war der Kondensator 19 über die Widerstände 16 und 18 auf das Versorgungsspannungspotential aufgeladen. Wenn nun der Ausgang des ersten Komparators 14 auf Massepotential geht, wird der Kondensator 19 über den Widerstand 18 nach Masse entladen. Auf der Eingangsseite des ersten Komparators 14 steigt nun die Spannung über dem Kondensator 12 über den Widerstand 13 wieder an. Sobald diese Spannung den Wert der festen Vergleichs spannung Uref, der etwa 2,5 Volt beträgt, am nichtinvertierenden Eingang des ersten Komparators 14 übersteigt, schaltet der erste Komparator 14 wieder ab.
Solange der erste Komparator K 1 während einer Zeit t eingeschaltet ist, wird der Kondensator 19 über den Widerstand 18 mit einer Zeitkonstante T1 entladen.
In der Restzeit t2, die durch die Mikroprozessortaktung bestimmt ist, steigt die Spannung U19 am Kondensator 19 über die Widerstände 16 und 18 mit einer Zeitkonstante T2 an. Der Wert von 16 ist wesentlich größer gewählt als der Wert von =18, demzufolge ist auch die Zeitkonstante T2 größer als die Zeitkonstante T1.
Über die unterschiedlichen Lade- und Dntladezeiten des Kondensators 19 und die Zeitkonstanten stellt sich über dem Kondensator 19 ein mittlerer Spannungswert U19 ein, der etwa 1,2 Volt beträgt. Dies ist auf der linken Seite von Figur 2b gezeigt.
Bleiben nun zu einem Zeitpunkt a1 die som Mikroprozessor kommenden Impulse beispielsweise infolge eines Defekts aus, oder verlangsamen sie sich infolge einer nicht ordnungsgemäßen Arbeitsweise, so wird der Kondensator 19 über die Widerstände 16 und 18 weiter aufgeladen und die Spannung U19 am Eingang des zweiten Komparators 17 wird ansteigen. Überschreitet die Spannung am Eingang des zweiten Komparators 17 die Vergleichsspannung am invertierenden Eingang des zweiten Komparators 17 - es ist dies die Schaltspannung US1 -, so tritt die Sicherheitsfunktion in Kraft. Aus Figur 2b kann entnommen werden, daß dafür eine Ansprechzeit von etwa hundert Millisekunden vorgesehen ist.
Durch das Schalten des zweiten Komparators 17 wird über den Ausgang A ein ücksetzinpuls abgegeben.
Der Mikroprozessor P P erhält den Rücksetzimpuls über den Kondensator 24 an seinen Eingang RS. Der Kondensator 24 4 ist dazu vorgesehen, den Rücksetzimpuls dynamisch zu gestalten.
In der Schaltungsanordnung selbst ist der Ausgang des zweiten Komparators 17 über den iderstand 23 mit seinem invertierenden Eingang verbunden. Dadurch entsteht gleichzeitig mit der Aktivierung der Sicherheitsschaltungsanordnung eine neue niedrigere Schaltspannung U52 an diesem invertierenden Eingang des zweiten Komparators 17 Der zweite Komparator 17 bekommt dadurch ein Hystereseverhalten.
Erhält der Mikroprozessor yP den oben erwähnten Rücksetzimpuls, kann er beispielsweise gerade einen Zyklus durchlaufen und dann wieder stehenbleiben. Das heißt aber, daß der Mikroprozessor mm P nicht ordnungsgemäß wieder angelaufen ist. Wegen der Zeitkonstante T1 und der kurzen Zeit t1 wird aber durch einen einzigen Triggerimpuls des Mikroprozessors MP die Schalt spannung U52 nicht erreicht, die Sicherheitsfunktion wird also nicht wieder aufgehoben. Ein solcher Vorgang ist in den Figuren 2a und b zu den Zeitpunkten a2 gezeigt.
Erst nach einem ordnungsgemäßen lfiederanlauf - in den Figuren 3a und b zu den Zeitpunkten b1 gezeigt - , und zwar nach mehreren, also etwa vier bis sieben, Impulsen, wird die Schaltspannung U52 wieder unterschritten und dann die Sicherheitsfunktion zurückgenommen. Dafiir ist eine Ansprechszeit von etwa fünfzig Alilliseklmden vorgesehen. Nach der Zurücknahme der Sicherheitsfunktion, die in Figur 3a, b zu den Zeitpunkten b2 erfolgt, springt die Schaltspannung am invertierenden Eingang des zweiten Komparators 17 wieder auf den ursprünglichen Wert Usl.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann durch entsprechende Dimensionierung der Bauteile 13, 19 festgelegt werden, daß von Seiten des Mikrocomputers r P eine minimale Triggerfrequenz nicht unterschritten und eine maximale Triggerfrequenz nicht überschritten werden darf, daß also ein Triggerfrequenzband eingehalten werden muß. Wie schon erwähnt, wird nach dem Inaktivwerdendes Ausgangs des Mikroprozessors y P entsprechend einer positiven Flanke des Eingangsimpulses Ue der Kondensator 12 über den Widerstand 11 und gegebenenfalls die Diode 15 entladen. Bei einer zu hohen Triggerfrequenz kann der Kondensator 12 nicht genügend entladen werden, infolgedessen wird der erste Komparator 14 nicht oder nicht genügend lang durchgesteuert. Die Folge davon wieder ist, daß die Sicherheitsfunktion in Kraft tritt.
Bei Komparatoren, bei denen es zulässig ist, daß die Eingangsspannung größer als die Versorgungsspannung ist, kann die Diode 12 entfallen~. Die Umladung des Kondensators 12 erfolgt dann über den Widerstand 11 und den Widerstand 13.
Wie oben schon geschildert, erhält der Mikrocomputer über den Kondensator 24 einen dynamischen Rücksetzimpuls. Andere Bauteile können direkt an den statischen Ausgang A der Schaltungsanordnung angeschlossen werden.

Claims

Steuerungsanordnung für Brennkraftmaschinen zum Erzeugen eines Rückstellimpulses bei einer Störung Patentansprüche 1. Steuerungsanordnung für Brennkraftmaschinen zum Erzeugen eines Störpegelsignais und eines Impulses, insbesondere eines Rücksetzimpulses, bei einer Störung in einem Mikroprozessor, insbesondere einem Mikrorechner, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der xiiRroprozessor (µP) ist in vorgebbaren, insbesondere periodischen, zeitlichen Abständen auf seine ordnungsgemäße Funktion überprüfbar, - es ist eine Sicherheitsschaltungsanordnung (11 bis 24) vorgesehen, - beim Auftreten einer Störung in der Funktion des Mikroprozessors zu(zip) ist zunächst ein Rücksetzimpuls (2S) auslösbar und ein Störp egelsignal an die Sicherheitsschaltung (17) abgebbar, - durch die Sicherheitsschaltung (17, 2;) sind Ausgänge des Mikroprozessors (#P) von den Eingängen gegebenenfalls nachgeschalteter Stufen abtrennbar, - die Sicherheitsschaltung (17, 23) ist vor dem Durchgang mehrerer aufeinanderfolgender ordungsgemäßen Prozeß-Zyklen nicht wieder rücksetzbar.
2. Steuerungsanordnung nach Anspruch 1 mit einem Komparator, dessen einer Eingang auf einem Bezugspotential liegt und mit dessen anderem Eingang ein Ausgang des ikroprozessors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eingangsseitig ein erster Komparator (14) und ausgangsseitig ein zweiter Komparator (17) vorgesehen ist und daß zwischen die beiden Komparatoren (14, 17) ein Integrierglied (18, 19) eingefügt ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Eingangsanschluß (E) und den invertierenden Eingang des ersten Komparators (14) ein Differenzierglied (11, 12, 13) geschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitswiderstand (16) zwischen dem Ausgang des ersten Komparators (i) und der Versorgungsspannungsleitung (U+) und im Integrierglied ein widerstand (18) zwischen dem Ausgang des ersten Komparators (14) und dem nichtinvertierenden eingang des zweiten Komparators (17) und ein Kondensator (19) zwischen dem nichtinvertierenden Eingang des zweiten Komparators (17) und dem Nasseanschluß liegt.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtinvertierende Eingang des ersten Komparators (14) auf einem festen Bezugspotential (Uref) liegt.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der invertierende Eingang des zweiten Komparators (17) an den Abgriff eines Spannungsteilers (22, 23) angeschlossen ist, der einerseits auf dem festen Bezugspotential (Uref) liegt und andererseits mit dem Ausgang des zweiten Komparators (17) verbunden ist.
/. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang des zweiten Komparators (17) und den Versorgungsspannungsanschluß (U+) ein Arbeitswiderstand (21) gelegt ist und der Ausgang des zweiten Komparators (17) als Ausgangsanschluß (A) der Schaltungsanordnung dient.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den invertierenden eingang des ersten Komparators (14') und den Versorgungsspannungsanschluß (U+) eine Klemmdiode (15) eingesetzt ist.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgangsanschluß (A) und den Rückstelleingang (RS) des Mikroprozessors (y P) zum Bewirken eines dynamischen Rückstellimpulses ein Kondensator (2t) eingefügt ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (t\) zur Abgabe von im wesentlichen statischen Rúckstellfunktionen für weitere Baugruppen genutzt ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine entsprechende Bemessung des Integrierglieds (18, 19) der zweite Komparator (17) nur durch Triggerfrequenzen, die innerhalb eines vorgebbaren Bands liegen, schaltbar ist.