DE3714421A1

DE3714421A1 - Schaltungsanordnung fuer anzeigeleuchten in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3714421A1
Application number: DE19873714421
Authority: DE
Inventors: Axel Dr Ing Bier
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1988-11-10
Anticipated expiration: 2007-05-01
Also published as: DE3714421C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Anzeigeleuchten in Kraftfahrzeugen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art sind zwei Lichtquellen-Gruppen vorgesehen, von denen die erste die Beleuchtung des Kombigerätes und die zweite die Be leuchtung der in einer Mittelkonsole angebrachten In strumente oder sonstige Teile, wie z.B. Radio oder Aschenbecher, umfaßt und die durch Drehen eines ein zigen Potentiometers entsprechend den in einer Prozes soreinheit gespeicherten oder mit einer entsprechenden Schaltungseinheit nachgebildeten Kennlinien in ihrer Helligkeit veränderbar sind. Bei der bekannten Schal tungsanordnung wird beim Drehen des Potentiometers von seiner Nullstellung in seine Endstellung die Spannung für die zweite Gruppe kontinuierlich von Null auf den Maximalwert gesteigert, während die Spannung für die erste Gruppe über einen Drehwinkel von etwa 60° stärker erhöht wird als die Spannung für die zweite Gruppe und dann allmählich weiter ansteigend bis zum Maximalwert erhöht wird. Diese Art der gemeinsamen Helligkeits regelung der beiden Lichtquellen-Gruppen ist nicht voll zufriedenstellend, da durch die gleichzeitige Verände rung der Helligkeit beider Lichtquellen-Gruppen für den Fahrer nicht die Möglichkeit besteht, die Hellig keit von für ihn wichtigen lnstrumenten optimal zu regeln, ohne gleichzeitig die Helligkeit der Beleuch tung anderer lnstrumente auf manchmal störende Werte einzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schal tungsanordnung zu schaffen, mit welcher der Fahrer die Instrumentenbeleuchtung individuell auf seine Bedürfnisse abstimmen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird der Helligkeitsregelung der Beleuchtung für den Tachometer und gegebenenfalls Drehzahlmesser Priorität eingeräumt, da diese Instrumente die wichtigste Informationsquelle für den Fahrer sind und während des ersten Drehbereichs des Potentiometers aus der Nullstellung allein be leuchtet werden. Erst nach Weiterdrehen des Potentio meters wird die übrige Armaturenbrettbeleuchtung all mählich zugeschaltet. Die Helligkeit der dritten Gruppe kann nun zwischen Null und einem Maximalwert verändert werden, ohne daß sich an der mittleren Helligkeit der ersten und der zweiten Beleuchtungsgruppe zunächst etwas ändert. Im Schlußabschnitt des Drehwinkelbe reichs des Potentiometers wird dann die Spannung für die dritte Gruppe auf dem Maximalwert gehalten, wäh rend die Spannungen für die erste und zweite Gruppe kontinuierlich bis auf den Maximalwert in der End stellung des Potentiometers erhöht werden.

Der konstant gehaltene Mittelwert der Spannungen für die erste und die zweite Gruppe soll etwa 40% der Maximalspannung betragen. Diese Spannung ergibt bei normalen Verhältnissen eine ausreichende Helligkeit für den Tachometer und den Drehzahlmesser bzw. die übrige Armaturenbrettbeleuchtung.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann noch eine vierte Lichtquellen-Gruppe für eine Radiobe leuchtung und dergleichen aufweisen, deren Spannung beim Drehen des Potentiometers von seiner Nullstellung in seine Endstellung zunächst über einen wesentlichen Bereich auf einem konstanten, niedrigen Wert gehalten und dann im wesentlichen mit der Spannung für die dritte Gruppe bis auf einen Maximalwert erhöht wird.

Voraussetzung ist natürlich in jedem Fall, daß der Hauptlichtschalter des Kraftfahrzeuges eingeschaltet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer er findungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 2 ein Diagramm der Kennlinien der einzelnen Lampengruppen,

Fig. 3 die Schaltungsanordnung von Fig. 1 in analoger Schaltungstechnik in Blockbilddarstellung,

Fig. 4 ein Schaltbild der in der Schaltungsanordnung von Fig. 3 verwendeten Kennlinien-Steuereinheit,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer in der Schaltungsan ordnung von Fig. 3 verwendeten Einheit für die pulsweitenmodulierte Ansteuerung einer Leistungsendstufe zur getakteten Spannungs versorgung für eine Lampengruppe, und

Fig. 6 die Schaltungsanordnung von Fig. 1 in MCU-Aus führung.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine prinzipielle Schaltungsanordnung für vier unterschiedlich dimmbare Lampengruppen I, II, III, IV dargestellt ist.

Die Gruppe I umfaßt Lampen 1 und 2 für die Tachometer und Drehzahlmesserbeleuchtung. Die Gruppe II umfaßt die übrigen Lampen 3 und 4 für die Beleuchtung der Instru mente eines Kombi-Gerätes sowie gegebenenfalls weitere, nicht dargestellte Lampen für die Beleuchtung der Gang anzeige usw. Die Lampen der Gruppe 1 und 11 sind normaler weise in einem Kombiinstrument angeordnet. Die Gruppe III umfaßt Lampen 5 und 6 zur Beleuchtung von Instrumenten und/oder Funktionselementen (Schalter, Aschenbecher usw.) in der Mittelkonsole des Fahrzeuges sowie Lampen im vorderen Fahrgast-Fußraum. Die Gruppe IV schließlich umfaßt Beleuchtungslampen 7 und 8 im Radiogerät.

Die Lampen der Gruppen I, II, lII, IV sollen in ihrer Helligkeit durch ein einziges Potentiometer 9 mit Rändel rad entsprechend vorgegebenen Kennlinien verändert werden. Das Potentiometer 9, das einen Verstellwinkel von beispielsweise = 270° hat, ist zwischen Plus (nach dem Haupt-Lichtschalter) 10 und Minus ange schlossen und sein Abgriff 11 ist mit einer Steuer einheit 12 verbunden, in welcher Ausgangsspannungen für die vier Lampengruppen I-IV entsprechend einer jeweils vorgegebenen Kennlinie erzeugt werden. Die Steuereinheit 12 hat vier Ausgänge 13, 14, 15 und 16, die in der dargestellten Weise mit den Lampen der einzelnen Gruppen I-IV verbunden sind. Die Steuer einheit 12 ist ebenfalls einerseits an die Plus-Leitung nach dem Hauptlichtschalter 10 und an Minus (Masse) angeschlossen. Die in der Steuereinheit 12 gespeicher ten Kennlinien sind in Fig. 2 dargestellt. Dabei sind die Spannungen V _1-4 als Funktion des Drehwinkels des Rändelrades des Potentiometers 9 aufgetragen, dessen Endstellung nach einer Drehung von 270° erreicht wird. In dieser Endstellung liegt der Schleiferabgriff 11 des Potentiometers 9 direkt an Batteriespannung und damit liegt über die Steuereinheit 12 die volle Bordnetz spannung an den Lampen der vier Lampengruppen an.

In Fig. 2 ist mit ausgezogener Linie die Kennlinie der Spannung V ₁ für die Gruppe I, mit gestrichelter Linie die Kennlinie der Spannung V ₂ für die Gruppe II, strich punktiert die Kennlinie der Spannung V ₃ für die Gruppe III und strichpunktiert mit drei Punkten die Kennlinie der Spannung V ₄ für die Gruppe IV dargestellt. Bei einer Drehung des Rändelrades des Potentiometers 9 aus der Nullstellung werden zunächst nur die Lampen 1, 2 der Lampengruppe I an eine Spannung angelegt, die bis zu einer Drehung des Rändelrades um etwa 50° kontinuier lich bis zu einem Mittelwert von beispielsweise 5 V ansteigt. Die Lampen der Gruppen IV liegen bereits beim Schließen des Hauptlichtschalters 10 (Fig. 1) an einer niedrigen Spannung von beispielsweise 1 V, während die Lampen der Gruppen II und III ausgeschaltet sind. Nach dem Verdrehen des Rändelrades um etwa 50° (Punkt A) werden die Lampen der Gruppe II an eine Spannung V ₂ gelegt, die bis zu einem Drehwinkel von etwa 90° (Punkt B) kontinuierlich auf die Spannung ansteigt, auf welcher die Spannung für die Lampen der Gruppe I konstant gehalten wurde. Nach Erreichen des Drehwinkels von etwa 90° (Punkt B) werden beim Weiter drehen des Rändelrades die Lampen der Gruppe III an eine Spannung V ₃ angelegt, die während der folgenden Weiterdrehung des Rändelrades bis zum Punkt C, der etwa bei 220° Drehwinkel liegt, kontinuierlich von Null auf den Maximalwert gesteigert wird. Die Ausgangs spannungen V ₁ und V ₂ für die Lampen der Gruppe I und II werden bis zu einem Punkt D, der etwa bei 185° Dreh winkel liegt, auf ihren Mittelwert von etwa 5 V konstant gehalten und dann beim Weiterdrehen gemeinsam konti nuierlich bis zum Höchstwert gesteigert. Die Spannung V ₄ für die Lampen der Gruppen IV wird bis etwa zum Punkt B konstant auf dem niedrigen Wert von etwa 1 V gehalten und dann im wesentlichen mit der Spannung V ₃ für die Lampen der Gruppe III bis auf einen Maximalwert erhöht, der in diesem Fall etwas niedriger liegt als die Batteriespannung bzw. Bordnetzspannung.

Durch die dargestellten Kennlinienverläufe wird dem Be nutzer die Möglichkeit gegeben, die Helligkeit der ein zelnen Lampengruppen mit Hilfe eines einzigen Potentio meters weitgehend individuell einstellen zu können, wobei der Beleuchtung für den Tachometer und den Dreh zahlmesser (Lampen 1, 2) Priorität eingeräumt wird. Erst nach dem Weiterdrehen des Rändelrades und der Einschaltung der übrigen Lampen 3, 4 des Kombiinstru mentes erfolgt eine Stromzufuhr zu den Lampen 5, 6 der Gruppe III, wobei die Spannung V ₃ für die Lampen dieser Gruppe nun zwischen Null und einem hohen, nahe am Maximalwert liegenden Wert stufenlos einstellbar ist, ohne daß sich an der Helligkeit der Lampen der Gruppe I und II etwas ändert. Die Helligkeit der Beleuchtung für das Radiogerät wird in sinnvoller Weise parallel zur Helligkeit der Lampen der Gruppe III erhöht, da das Radiogerät normalerweise in der Mittelkonsole an gebracht ist und somit alle Lampen, die im Bereich der Mittelkonsole vorgesehen sind, in etwa die gleiche Helligkeit haben.

Die im Steuergerät 12 enthaltene Schaltung kann in analoger oder digitaler Schaltungstechnik ausgeführt sein. In Fig. 3 bis 5 sind Schaltschematen für die analoge Schaltungstechnik dargestellt, wobei im Gegen satz zum Diagramm gemäß Fig. 2 davon ausgegangen wird, daß die Spannung V ₄ für die Lampen 7, 8 der Gruppe IV gleichzeitig mit der Spannung V ₃ für die Lampen der Gruppe III verändert wird.

Für jede der drei Lampengruppen I, II und III ist eine Kennliniensteuereinheit 20, 21 und 22 vorgesehen, der jeweils eine Pulsweiten-Modulationsstufe 24, 25, 26 und eine Endstufe 27, 28 und 29 nachgeschaltet ist. In Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung des Rändel rades des Potentiometers 9 wird entsprechend den in Fig. 2 dargestellten und in den Steuereinheiten 20 bis 23 gespeicherten Kennlinien von diesen Einheiten eine entsprechende Spannung U 1, U 2 bzw. U 3 an die Modulationsstufen 24 bis 26 angelegt, die jeweils ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal an die Endstufen 27 bis 29 abgeben, in welchen eine pulsweitenmodulierte Ausgangsspannung für die Ansteuerung der Lampen 1 bis 6 erzeugt wird. Für die Spannung der Lampen 7 und 8 ist keine Pulsweiten-Modulationsstufe, sondern nur eine Endstufe 30 vorgesehen, da für die Beleuchtungslampen 7 und 8 im Radiogerät zur Vermeidung von Störungen des Radiobetriebes eine lineare Spannung vorzuziehen ist.

Fig. 4 zeigt die Schaltung für die analogen Kennlinien steuereinheiten 20, 21 und 22 von Fig. 3. Die Eingangs spannung wird von dem Abgriff 11 des Potentiometers 9 über einen Verstärker VI vier Verstärkern V 2, V 3, V 6 und V 7 zugeführt. Der Verstärker V 2 wirkt als Differenz verstärker, der aufgrund des Widerstandsteiler-Verhält nisses von R 1 zu R 2 erst ab etwa 185° Rändelraddreh winkel (Punkt D in Fig. 2) in Tätigkeit tritt. Die Spannung U 1 wird bis zum Drehwinkel A von dem Ver stärker V 3 erzeugt und über einen nachgeschalteten Summierverstärker V 5, der die Höhe der Spannung U 1 zu nächst nicht beeinflußt, der Modulationsstufe 27 zu geführt. Der Verbindung zwischen V 3 und V 5 ist ein Be grenzungsverstärker V 4 parallel geschaltet, der beim Verdrehen des Rändelrades des Potentiometers 9 von A nach D die Spannung auf den gewünschten Mittelwert, z.B. auf 5 V begrenzt. Im Punkt D bis zum Endanschlag des Rändelrades wird der Differenzverstärker V 2 wirksam und seine Spannung wird in dem Summierverstärker V 5 der in diesem Winkelbereich konstanten Spannung hinzu addiert, so daß sich die aus Fig. 2 ersichtliche und in die Steuereinheit 20 eingezeichnete Kennlinie für die Ausgangsspannung U 1 ergibt.

Die Kennlinie für U 2, d.h. für die Lampen 3 und 4, wird gebildet, indem der Differenzverstärker V 6 ab der Stel lung A des Rändelrades, also etwa ab 50° Rändelrad- Drehwinkel, aufgrund des Widerstandsteilerverhältnisses von R 3 zu R 4 die Ausgangsspannung von V 1 verstärkt, die bis etwa zur Winkelstellung B kontinuierlich auf den Mittelwert von V 1 ansteigt. Seine Ausgangsspannung wird durch einen Begrenzungsverstärker V 7 auf den Konstantwert von etwa 5 V begrenzt, bis das Rändelrad den Punkt D erreicht hat. Von da ab erhält der Summier verstärker V 8 die zusätzliche Spannung von dem Differenz verstärker V 2, so daß die Kennlinie für U 2 den aus Fig. 2 ersichtlichen Verlauf nimmt.

Die Kennlinie der dritten Spannung U 3 für die Lampen 5 und 6 wird durch einen Differenzverstärker V 9 gebildet, der aufgrund des Widerstandsteilerverhältnisses von R 5 zu R 6 erst im Punkt B in Tätigkeit tritt und dann die Spannung U 3 bis zum Punkt C vom Wert Null (im Punkt B) linear auf den Maximalwert erhöht. Durch die Wahl des Widerstandsteilerverhältnisses von R 1 zu R 2, R 3 zu R 4 und R 5 zu R 6 lassen sich der Beginn bzw. die Knickpunkte jeder KennIinie nach Belieben einstellen. Durch die Wahl der Verstärkungsfaktoren der Differenz verstärker und der Summierverstärker kann zusätzlich jede gewünschte Steigung der Kennlinien eingestellt werden.

In Fig. 5 sind die Pulsweiten-Modulationsstufe 27 bzw. 28 oder 29 und die dieser nachgeschaltete Endstufe 27 bzw. 28 oder 29 gemäß Fig. 3 dargestellt. V 10 ist ein Recht eckgenerator, an dessen invertierendem Eingang eine Sägezahnspannung abgegriffen wird, die auf den inver tierenden Eingang eines Verstärkers V 11 gegeben wird. Dieser vergleicht die Sägezahnspannung mit der Ein gangsspannung U 1 bzw. U 2 oder U 3 der Kennlinien-Steuer einheit gemäß Fig. 4. In Abhängigkeit des Vergleichs wird am Ausgang des Verstärkers V 11 ein pulsweiten moduliertes Steuersignal für die Endstufe 27 bzw. 28 oder 29 erzeugt. In der Endstufe 27 bzw. 28 oder 29 wird damit ein NPN-Transistor 31 angesteuert, der die Basis eines PNP-Leistungstransistors 32 ansteuert und damit die pulsweitenmoduIierte Ausgangsspannung für die Ansteuerung der Lampen 1, 2 bzw. 3, 4 oder 5, 6 erzeugt. Die Endstufe 30 für die Lampen 7 und 8 ent spricht der in Fig. 5 dargestellten Endstufe.

Für die Ansteuerung von z.B. einseitig direkt an der Batteriespannung anliegenden Lampen ist die Endstufe nur mit einem NPN-Leistungstransistor aufzubauen, wobei die Lampen über den Anschluß 33 (dem Kollektor des Transistors) im Takt des pulsweitenmodulierten Steuersignals gegen Masse gelegt und damit puls weitenmoduliert angesteuert werden.

Es sei nun auf Fig 6 Bezug genommen in welcher eine Schaltung für einen Dimmverstärker in MCU-Ausführung dargestellt ist. Hierbei wird der über dem Potentio meter 9 abgegriffene Spannungswert, der eine Funktion des Stellwinkels ist, durch einen A/D-Wandler in einen Digitalwert umgewandelt. Dieser Digitalwert wird der MCU-Einheit 34, die einen ROM, einen Timer und eine I/O-Einheit enthält, zugeführt. In dem ROM sind die drei Kennlinien U 1, U 2, und U 3 abgelegt. Die MCU-Ein heit 34 weist vier Ausgänge 35, 36, 37 und 38 auf, an denen eine pulsweitenmodulierte Spannung für die End stufen 27, 28 und 29 ausgegeben wird, die der in Fig. 5 dargestellten Endstufe entsprechen. Zur An steuerung der Endstufe 30 für die Lampen 7 und 8 wird die pulsweitenmodulierte Spannung am Ausgang 38 durch ein Netzwert 39 liniarisiert.

Claims

1. Schaltungsanordnung für Anzeigeleuchten in Kraft fahrzeugen mit mehreren unterschiedlich dimmbaren Lampengruppen, die über ein Potentiometer und einen elektronischen Verstärker, der eine der Anzahl der Lampengruppen entsprechende Anzahl von unterschied lichen Kennlinien enthält, mit einer Spannungsquelle verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Lampengruppen (I bis IV) vorge sehen sind, von denen die erste die Tachometer- und gegebenenfalls Drehzahlmesser-Beleuchtung (1, 2), die zweite die übrige Armaturenbrettbeleuchtung (3, 4) und die dritte eine Mittelkonsolen- und gegebenenfalls Fußraumbeleuchtung (5, 6) umfaßt, und daß der Verlauf der Kennlinien (U ₁, U ₂, U ₃) für die Spannung dieser Gruppen derart ist, daß bei Drehen des Potentiometers (9) von seiner Nullstellung in seine Endstellung zu nächst nur die Spannung für die erste Gruppe (I) von Null oder einem Minimalwert auf einen Mittelwert er höht, dann die Spannung für die zweite Gruppe (II) von Null oder einem Minimalwert auf den Mittelwert für die erste Gruppe (1) und darauf die Spannung für die dritte Gruppe (111) bei konstant gehaltenem Mittelwert der Spannungen für die erste und zweite Gruppe von Null oder einem Minimalwert aus erhöht, und schließlich die Spannungen für die erste und zweite Gruppe gemeinsam auf einen Maximalwert er höht werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der konstant gehaltene Mittelwert der Spannungen für die erste und zweite Gruppe etwa 40% der Maximalspannung beträgt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine vierte Lampengruppe (IV) für Radiobeleuchtung etc. vorgesehen ist, deren Spannung beim Drehen des Potentiometers (9) von seiner Null stellung in seine Endstellung zunächst über einen wesentlichen Bereich auf einem konstanten, niedrigen Wert gehalten und dann im wesentlichen mit der Spannung für die dritte Gruppe (III) bis auf einen Maximalwert erhöht wird.