DE3714421C2 - Schaltungsanordnung für Anzeigeleuchten in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

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

Bei einer bekannten, in AUDI-Fahrzeugen von 1985 bis 1987 verwirklichten Schaltungsanordnung dieser Art sind zwei Lichtquellen-Gruppen vorgesehen, von denen die erste die Beleuchtung des Kombigerätes und die zweite die Beleuchtung der in einer Mittelkonsole angebrachten Instrumente oder sonstige Teile, wie z. B. Radio oder Aschenbecher, umfaßt und die durch Drehen eines einzigen Potentiometers entsprechend den in einer Prozessoreinheit gespeicherten oder mit einer entsprechenden Schaltungseinheit nachgebildeten Kennlinien in ihrer Helligkeit veränderbar sind. Bei der bekannten Schaltungsanordnung 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 Helligkeitsregelung der beiden Lichtquellen-Gruppen ist nicht voll zufriedenstellend, da durch die gleichzeitige Veränderung der Helligkeit beider Lichtquellen-Gruppen für den Fahrer nicht die Möglichkeit besteht, die Helligkeit von für ihn wichtigen Instrumenten optimal zu regeln, ohne gleichzeitig die Helligkeit der Beleuchtung anderer Instrumente auf manchmal störende Werte einzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit welcher der Fahrer die Helligkeit der einzelnen Lampengruppen individuell auf einfache Weise einstellen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen 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 beleuchtet werden. Erst nach Weiterdrehen des Potentiometers wird die übrige Armaturenbrettbeleuchtung allmählich zugeschaltet.

Der konstant gehaltene Zwischenwert der Spannungen für die erste und die zweite Gruppe soll vorzugsweise 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 Lichtquelle-Gruppe z. B. für eine Radiobeleuchtung 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 erfindungsgemäßen 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 Schaltungsanordnung von Fig. 3 verwendeten Einheit für die pulsweitenmodulierte Ansteuerung einer Leistungsendstufe zur getakteten Spannungsversorgung für eine Lampengruppe, und

Fig. 6 die Schaltungsanordnung von Fig. 1 in MCU-Ausführung.

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 Instrumente eines Kombi-Gerätes sowie gegebenenfalls weitere, nicht dargestellte Lampen für die Beleuchtung der Ganganzeige usw. Die Lampen der Gruppe I und II sind normalerweise 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, III, IV sollen in ihrer Helligkeit durch ein einziges Potentiometer 9 mit Rändelrad entsprechend vorgegebenen Kennlinien verändert werden. Das Potentiometer 9, das einen Verstellwinkel von beispielsweise α=270° hat, ist zwischen Plus (nach dem Haupt-Lichtschalter) 10 und Minus angeschlossen und sein Abgriff 11 ist mit einer Steuereinheit 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 Steuereinheit 12 ist ebenfalls einerseits an die Plus-Leitung nach dem Hauptlichtschalter 10 und an Minus (Masse) angeschlossen. Die in der Steuereinheit 12 gespeicherten Kennlinien sind in Fig. 2 dargestellt. Dabei sind die Spannungen U_1-4 als Funktion des Drehwinkels α 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 Bordnetzspannung an den Lampen der vier Lampengruppen an.

In Fig. 2 ist mit ausgezogener Linie die Kennlinie der Spannung U₁ für die Gruppe I, mit gestrichelter Linie die Kennlinie der Spannung U₂ für die Gruppe II, strichpunktiert die Kennlinie der Spannung U₃ für die Gruppe III und strichpunktiert mit drei Punkten die Kennlinie der Spannung U₄ 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° kontinuierlich 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 U₂ 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 Weiterdrehen des Rändelrades die Lampen der Gruppe III an eine Spannung U₃ 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 Ausgangsspannungen U₁ und U₂ für die Lampen der Gruppe I und II werden bis zu einem Punkt D, der etwa bei 185° Drehwinkel liegt, auf ihren Mittelwert von etwa 5 V konstant gehalten und dann beim Weiterdrehen gemeinsam kontinuierlich bis zum Höchstwert gesteigert. Die Spannung U₄ 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 U₃ 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 Benutzer die Möglichkeit gegeben, die Helligkeit der einzelnen Lampengruppen mit Hilfe eines einzigen Potentiometers weitgehend individuell einstellen zu können, wobei der Beleuchtung für den Tachometer und den Drehzahlmesser (Lampen 1, 2) Priorität eingeräumt wird. Erst nach dem Weiterdrehen des Rändelrades und der Einschaltung der übrigen Lampen 3, 4 des Kombiinstrumentes erfolgt eine Stromzufuhr zu den Lampen 5, 6 der Gruppe III, wobei die Spannung U₃ 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 angebracht 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 Schaltschemata für die analoge Schaltungstechnik dargestellt, wobei im Gegensatz zum Diagramm gemäß Fig. 2 davon ausgegangen wird, daß die Spannung U₄ für die Lampen 7, 8 der Gruppe IV gleichzeitig mit der Spannung U₃ für die Lampe 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 Rändelrades des Potentiometers 9 wird entsprechend den in Fig. 2 dargestellten und in den Steuereinheiten 20 bis 27 gespeicherten Kennlinien von diesen Einheiten eine entsprechende Spannung 1, 2 bzw. 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 nicht pulsweitenmodulierte Spannung vorzuziehen ist.

Fig. 4 zeigt die Schaltung für die analogen Kennliniensteuereinheiten 20, 21 und 22 von Fig. 3. Die Eingangsspannung wird über einen Verstärker V1 vier Verstärkern V2, V3, V6 und V9 zugeführt. Der Verstärker V2 wirkt als Differenzverstärker, der aufgrund des Widerstandsteiler-Verhältnisses von R1 zu R2 erst ab etwa 185° Rändelraddrehwinkel (Punkt D in Fig. 2) in Tätigkeit tritt. Die Spannung 1 wird bis zum Drehwinkel A von dem Verstärker V3 erzeugt und über einen nachgeschalteten Summierverstärker V5, der die Höhe der Spannung 1 zunächst nicht beeinflußt, der Modulationsstufe 27 zugeführt. Der Verbindung zwischen V3 und V5 ist ein Begrenzungsverstärker V4 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 V2 wirksam und seine Spannung wird in dem Summierverstärker V5 der in diesem Winkelbereich konstanten Spannung hinzuaddiert, so daß sich die aus Fig. 2 ersichtliche und in die Steuereinheit 20 eingezeichnete Kennlinie für die Ausgangsspannung 1 ergibt.

Die Kennlinie für 2, d. h. für die Lampen 3 und 4, wird gebildet, indem der Differenzverstärker V6 ab der Stellung A des Rändelrades, also etwa ab 50° Rändelrad-Drehwinkel, aufgrund des Widerstandsteilerverhältnisses von R3 zu R4 die Ausgangsspannung von V1 verstärkt, die bis etwa zur Winkelstellung B kontinuierlich auf den Mittelwert von V1 ansteigt. Seine Ausgangsspannung wird durch einen Begrenzungsverstärker V7 auf den Konstantwert von etwa 5 V begrenzt, bis das Rändelrad den Punkt D erreicht hat. Von da ab erhält der Summierverstärker V8 die zusätzliche Spannung von dem Differenzverstärker V2, so daß die Kennlinie für 2 den aus Fig. 2 ersichtlichen Verlauf nimmt.

Die Kennlinie der dritten Spannung 3 für die Lampen 5 und 6 wird durch einen Differenzverstärker V9 gebildet, der aufgrund des Widerstandsteilerverhältnisses von R5 zu R6 erst im Punkt B in Tätigkeit tritt und dann die Spannung 3 bis zum Punkt C vom Wert Null (im Punkt B) linear auf den Maximalwert erhöht. Durch die Wahl des Widerstandsteilerverhältnisses von R1 zu R2, R3 zu R4 und R5 zu R6 lassen sich der Beginn bzw. die Knickpunkte jeder Kennlinie nach Belieben einstellen. Durch die Wahl der Verstärkungsfaktoren der Differenzverstärker und der Summierverstärker kann zusätzlich jede gewünschte Steigung der Kennlinien eingestellt werden.

In Fig. 5 sind die Pulsweiten-Modulationsstufe 24 bzw. 25 oder 26 und die dieser nachgeschaltete Endstufe 27 bzw. 28 oder 29 gemäß Fig. 3 dargestellt. V10 ist ein Rechteckgenerator, an dessen invertierendem Eingang eine Sägezahnspannung abgegriffen wird, die auf den invertierenden Eingang eines Verstärkers V11 gegeben wird. Dieser vergleicht die Sägezahnspannung mit der Ausgangsspannung 1 bzw. 2 oder 3 der Kennlinien-Steuereinheit gemäß Fig. 4. In Abhängigkeit des Vergleichs wird am Ausgang des Verstärkers V11 ein pulsweitenmoduliertes 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 pulsweitenmodulierte Ausgangsspannung für die Ansteuerung der Lampen 1, 2 bzw. 3, 4 oder 5, 6 erzeugt. Die Endstufe 30 für die Lampen 7 und 8 entspricht 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 pulsweitenmoduliert 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 Potentiometer 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 U1, U2 und U3 abgelegt. Die MCU-Einheit 34 weist vier Ausgänge 35, 36, 37 und 38 auf, an denen eine pulsweitenmodulierte Spannung für die Endstufen 27, 28 und 29 ausgegeben wird, die der in Fig. 5 dargestellten Endstufe entsprechen. Zur Ansteuerung der Endstufe 30 für die Lampen 7 und 8 wird die pulsweitenmodulierte Spannung am Ausgang 38 durch ein Netzwerk 39 linearisiert.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung für Anzeigeleuchten in Kraftfahrzeugen mit mehreren unterschiedlichen dimmbaren Lampengruppen, die über ein Potentiometer und einen elektronischen Verstärker, der eine der Anzahl der Lampengruppen entsprechende Anzahl von unterschiedlichen Kennlinien aufweist, mit einer Spannungsquelle verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Lampengruppen (I bis IV) vorgesehen 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 (U₁, U₂, U₃) für die Spannung dieser Gruppen derart ist, daß bei Drehen des Potentiometers (9) von seiner Nullstellung in seine Endstellung zunächst nur die Spannung für die erste Gruppe (I) von Null oder einem Minimalwert auf einen konstant gehaltenen Zwischenwert erhöht, dann die Spannung für die zweite Gruppe (II) von Null oder einem Minimalwert auf den Zwischenwert für die erste Gruppe (I) und darauf die Spannung für die dritte Gruppe (III) bei konstant gehaltenem Zwischenwert der Spannungen für die erste und zweite Gruppe von Null oder einem Minimalwert aus auf einem Maximalwert erhöht wird und vor Erreichen dieses Maximalswerts die Spannungen für die erste und zweite Gruppe gemeinsam in Richtung auf einen Maximalwert erhöht werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konstant gehaltene Zwischenwert etwa 40% der Minimalspannung beträgt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Lampengruppe (IV) für Radiobeleuchtung vorgesehen ist, deren Spannung beim Drehen des Potentiometers (9) 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 (III) bis auf einen Maximalwert erhöht wird.