DE3801952A1 - Ueberwachungseinrichtung fuer eine elektronische verarbeitungseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für eine elektronische Verarbeitungseinheit, welcher Eingangssignale in Form von analogen Signalen und eine Referenzspannung zuführbar sind.

Elektronische Verarbeitungseinheiten, insbesondere solche, die mit einem Mikroprozessor ausgerüstet sind, benötigen zur Verarbeitung von analogen Signa­ len eine Referenzspannung. Ändert sich die Referenz­ spannung während des Betriebes, so werden die zuge­ führten analogen Signale falsch ausgewertet. Bei Verarbeitungseinheiten, welche sicherheitsrelevante Funktionen ausführen, beispielsweise die Steuerung der Leistung der Brennkraftmaschine eines Kraftfahr­ zeugs, kann dieses zu gefährlichen Situationen füh­ ren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur Überwachung der Referenzspannung, welche einer elektronischen Verarbeitungseinheit zugeführt wird, zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß einem Eingang für ein analoges Signal eine weitere, vorzugsweise niedri­ gere Referenzspannung zugeführt ist und daß in der Verarbeitungseinheit Mittel zum Vergleich der Refe­ renzspannung und der weiteren Referenzspannung vor­ gesehen sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung sind Mittel zur Ableitung der weiteren Referenz­ spannung aus der Referenzspannung vorgesehen. Da­ durch ist eine besonders einfache Ableitung der wei­ teren Referenzspannung möglich.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zwischen der Zuführung einer Betriebsspannung, aus welcher mittels einer Konstantspannungsquelle die weitere Referenzspannung abgeleitet wird, und dem Eingang der Verarbeitungseinheit für das Referenzsig­ nal eine Spannungsbegrenzerschaltung angeordnet ist. Durch diese Weiterbildung wird gewährleistet, daß die Verarbeitungseinheit im Falle eines Defekts geschützt ist, der eine für die Verarbeitungseinheit unzulässig hohe Referenzspannung zur Folge hätte.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung sieht vor, daß zwischen der Zuführung der Betriebsspannung und dem Eingang der Verarbeitungseinheit für das Referenzsignal ein erster und ein zweiter Spannungsregler angeordnet sind, daß der Ausgang des ersten Spannungsreglers über einen Spannungsteiler mit einem ersten Eingang der Verarbeitungseinheit für analoge Signale und der Ausgang des zweiten Spannungsreglers mit einem Ein­ gang einer Konstantspannungsquelle verbunden ist und daß der Ausgang der Konstantspannungsquelle an einen zweiten Eingang für analoge Signale angeschlossen ist.

Hierdurch wird ein Spannungsregler in die Überwa­ chung miteinbezogen, der einem für die Referenzspan­ nung vorgesehenen Spannungsregler vorgeschaltet ist.

Zur weiteren Sicherheit dient eine Ausgestaltung dieser Weiterbildung, bei der eine Spannungsüberwa­ chungsschaltung vorgesehen ist, welche die Referenz­ spannung mit der Betriebsspannung oder einer weite­ ren Spannung vergleicht.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Drei davon sind schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend be­ schrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel als Block­ schaltbild,

Fig. 2 eine Form des ersten Ausführungsbeispiels in teilweise detaillierterer Darstellung,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel und

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Von den Teilen einer elektronischen Verarbeitungsein­ heit 1 sind in Fig. 1 lediglich die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile angedeutet. Hier­ zu gehört ein Mikrocomputer 2, dem zur Verarbeitung von analogen Signalen ein Analog/Digital-Wandler 3 vorgeschaltet ist. Dem Analog/Digital-Wandler 3 wird einerseits über einen Eingang 4 eine Referenzspan­ nung und andererseits über Eingänge 5, 6, 7 und einen Multiplexer 8 in an sich bekannter Weise mehre­ re analoge Signale zugeführt.

Zur Überwachung der dem Eingang 4 zugeführten Refe­ renzspannung Ur 1 ist eine Quelle 9 für eine weitere Referenzspannung Ur 2 vorgesehen, deren Ausgang mit dem Eingang 7 der Verarbeitungseinheit 1 verbunden ist. Die weitere Referenzspannung Ur 2 ist weitgehend konstant, das heißt weitgehend unabhängig von der Höhe der Referenzspannung Ur 1. Innerhalb des Pro­ gramms des Mikrocomputers 2 ist eine Messung der Spannung am Eingang 7 sowie ein Vergleich mit einem gespeicherten Wert vorgesehen. Da die Messung der Spannung am Eingang 7, also der weiteren Referenz­ spannung Ur 2, in Relation zur Referenzspannung Ur 1 erfolgt, ändert sich der Wert, wenn die Referenzspan­ nung durch einen Defekt von ihrem Sollwert abweicht. In diesem Fall wird vom Mikrocomputer 2 ein Notlauf oder eine Rückführung in einen weniger gefährlichen Zustand - beispielsweise durch Unterbrechen der Einflußmöglichkeit der Verarbeitungseinheit auf das Stellglied - veranlaßt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spannungsquelle für die weitere Referenz­ spannung durch einen Widerstand 11 und eine Z-Diode 12 in einfachster Weise realisiert. Anstelle der Z-Diode kann jedoch auch eine Diode oder eine Reihen­ schaltung aus mehreren Dioden, welche in Durchlaß­ richtung gepolt sind, vorgesehen sein.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Überwa­ chungseinrichtungen führen zu einer Fehlermeldung, sobald die Referenzspannung Ur 1 von ihrem Sollwert abweicht. Es kann jedoch außerdem vorkommen, daß die Referenzspannung im Falle eines Fehlers in einer Spannungsversorgungseinrichtung denjenigen Wert über­ steigt, der für die Verarbeitungseinheit 1 zulässig ist. Wird in diesem Fall die Verarbeitungseinheit beschädigt oder zerstört, kann sie nicht mehr die Abweichung der Referenzspannung von ihrem Sollwert feststellen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist daher dem Eingang 4 der Verarbeitungseinheit 1 ein Spannungsbegrenzer 14 vorgeschaltet, der aus einem Widerstand 15 und einer Z-Diode 16 besteht. Die Eingänge dieses Spannungsbegrenzers 14 und der Konstantspannungsquelle 9 für die weitere Referenz­ spannung sind an den Ausgang eines Spannungsreglers 17 angeschlossen, welcher in an sich bekannter Weise aus der bei 18 zugeführten Betriebsspannung Ub die Referenzspannung Ur 1 ableitet.

Die Durchbruchspannung der Z-Diode 16 ist oberhalb des Sollwertes für die Referenzspannung Ur 1, jedoch unterhalb des höchstzulässigen Wertes gewählt. Tritt beispielsweise im Spannungsregler 17 ein Fehler auf, der zu einer Änderung der Referenzspannung führt, so wird von der Verarbeitungseinheit 1, wie im Zusammen­ hang mit Fig. 1 beschrieben, eine Fehlermeldung abge­ leitet. Steigt die Spannung Ur 1 über die Durchbruch­ spannung der Z-Diode 16, bleibt die Verarbeitungsein­ heit 1 trotzdem betriebsfähig, so daß auch die Feh­ lermeldung abgeleitet und weiterverarbeitet werden kann.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Überwachungseinrich­ tung wird die Referenzspannung Ur 1 aus der bei 21 zugeführten Betriebsspannung Ub mit Hilfe von zwei in Reihe geschalteten Spannungsreglern 22, 23 abge­ leitet. Die Überwachung der Referenzspannung Ur 1 erfolgt mit Hilfe einer Konstantspannungsquelle 9, wie in Fig. 1 beschrieben. Damit wird die Funktion des Spannungsreglers 23 überwacht.

Die Funktion des Spannungsreglers 22 erfolgt da­ durch, daß dessen Ausgangsspannung U 2 über einen Spannungsteiler 24, 25 an einen weiteren Eingang 6 der Verarbeitungseinheit geführt wird. Die Spannung U 2 ist übrigens derart gewählt, daß bei Defekten im Spannungsregler 23, die die Spannung Ur 1 auf einen höheren Wert als vorgesehen steigen lassen, die dem Eingang 4 der Verarbeitungseinheit 1 zugeführte Spannung nicht den zulässigen Wert überschreitet.

Bei einem Fehler des Spannungsreglers 22, welcher zu einer Abweichung der Spannung U 2 von deren Sollwert führt, ändert sich auch die Spannung am Eingang 6 der Verarbeitungseinheit, welche in einem entspre­ chenden Programmschritt mit der Referenzspannung ver­ glichen wird. Bei einer Abweichung von einem vorgege­ benen Verhältnis wird ebenfalls eine Fehlermeldung abgegeben.

Um auch im Falle von gleichzeitig auftretenden Defek­ ten im ersten Spannungsreglers 22 und zweiten Span­ nungsreglers 23 eine Fehlermeldung zu erhalten, ist ein Komparator 26 vorgesehen, welchem die Spannung Ub über einen Spannungsteiler 28, 29 und die Span­ nung Ur 1 zugeführt werden und welcher bei Abweichun­ gen von einem vorgegebenen Verhältnis unter Berück­ sichtigung etwaiger betriebsmäßiger Schwankungen der Spannungen Ub am Ausgang 27 ein entsprechendes Sig­ nal abgibt. Anstelle eines Vergleichs mit der Span­ nung Ub kann auch ein Vergleich der Referenzspannung Ur 1 mit einer konstanten Spannung vorgesehen sein.

Claims (5)

1. Überwachungseinrichtung für eine elektronische Verarbeitungseinheit, welcher Eingangssignale in Form von analogen Signalen und eine Referenzspannung zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß einem Eingang (7) für ein analoges Signal eine weitere, vorzugsweise niedrigere, Referenzspannung zugeführt ist und daß in der Verarbeitungseinheit (1) Mittel zum Vergleich der Referenzspannung und der weiteren Referenzspannung vorgesehen sind.

2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (9) zur Ableitung der weiteren Referenzspannung aus der Referenzspannung vorgesehen sind.

3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zuführung einer Betriebsspannung, aus welcher mittels einer Konstant­ spannungsquelle (9) die weitere Referenzspannung abgeleitet wird, und dem Eingang (4) der Verarbei­ tungseinheit (1) für das Referenzsignal eine Span­ nungsbegrenzerschaltung (14) angeordnet ist.

4. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zuführung der Be­ triebsspannung und dem Eingang der Verarbeitungsein­ heit für das Referenzsignal ein erster und ein zwei­ ter Spannungsregler (22, 23) angeordnet sind, daß der Ausgang des ersten Spannungsreglers (22) über einen Spannungsteiler (24, 25) mit einem ersten Ein­ gang (6) der Verarbeitungseinheit (1) für analoge Signale und der Ausgang des zweiten Spannungsreglers (23) mit einem Eingang einer Konstantspannungsquelle (9) verbunden ist und daß der Ausgang der Konstant­ spannungsquelle (9) an einen zweiten Eingang für analoge Signale angeschlossen ist.

5. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsüberwachungsschal­ tung (26) vorgesehen ist, welche die Referenzspan­ nung mit der Betriebsspannung oder einer weiteren Spannung vergleicht.