DE4116603A1 - Schaltungsanordnung zur ueberwachung des kontakts zwischen der widerstandsbahn und dem schleifer eines potentiometers - Google Patents
Schaltungsanordnung zur ueberwachung des kontakts zwischen der widerstandsbahn und dem schleifer eines potentiometersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur
Überwachung des Kontakts zwischen der Widerstandsbahn und
dem Schleifer eines Potentiometers, von dessem Schleifer
eine einstellbare Gleichspannung abnehmbar ist.
Bei sicherheitsrelevanten Soll- oder Istwertgebern, wie
beispielsweise in einer Anlage zur elektrischen Steuerung
der Motorleistung (E-Gas-Anlage) in einem Kraftfahrzeug,
können durch mangelnden Kontakt zwischen dem Schleifer und
der Widerstandsbahn eines Potentiometers schwerwiegende
Folgen eintreten. Neben anderen Sicherheitseinrichtungen,
beispielsweise der Anordnung von Schaltern bei vorgegebenen
Potentiometerstellungen, ist eine Schaltungsanordnung zur
Überwachung des Innenwiderstandes eines Gebers
bekanntgeworden, bei welcher der Geber derart mit einem
Oszillator verbunden ist, daß der Innenwiderstand des Gebers
die Schwingfähigkeit des Oszillators beeinflußt, und bei dem
die Ausgangsspannung des Oszillators einem Demodulator
zugeführt ist (DE 36 43 945 A1). Bei dieser bekannten
Schaltungsanordnung ist jedoch die Ankopplung des
Oszillators an den Ausgang des Gebers relativ aufwendig.
Außerdem erfordert die bekannte Schaltung einen separaten
Oszillator, der unabhängig von anderen Schaltungen schwingt
bzw. nicht schwingt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Schaltungsanordnung zur Überwachung des Kontakts zwischen
der Widerstandsbahn und dem Schleifer eines Potentiometers
anzugeben, die möglichst einfach aufgebaut ist und
zuverlässig arbeitet.
Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung dadurch gelöst, daß dem Schleifer über eine
Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator
eine Wechselspannung zuführbar ist, wobei der Widerstand
größer als die von einem Viertel des Bahnwiderstandes und
dem Kondensator gebildete Impedanz ist, und daß eine
Einrichtung zur Gleichrichtung der Spannung am
Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und dem Kondensator
vorgesehen ist.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß beide Anschlüsse der Widerstandsbahn mit
einer Wechselspannung beaufschlagbar sind und daß eine
Einrichtung zur Gleichrichtung der Wechselspannung am
Schleifer vorgesehen ist.
Beide Ausführungsformen der Erfindung haben den Vorteil, daß
zur Erzeugung der Wechselspannung eine Quelle vorgesehen
sein kann, die ohnehin vorhanden ist oder die in einfacher
Weise zusammen mit anderen Schaltungen realisiert werden
kann.
Um zu verhindern, daß die Wechselspannung zusammen mit der
einzustellenden Gleichspannung weitergeleitet wird, ist
gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, daß der Schleifer
ferner mit dem Eingang eines Tiefpasses verbunden ist.
Eine einfache Möglichkeit zur Erzeugung der Wechselspannung
mit Hilfe eines bei Steuer- bzw. Regelanlagen ohnehin
vorhandenen Mikrocomputers ist bei einer anderen
Weiterbildung dadurch gegeben, daß die Wechselspannung
rechteckförmig ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Einrichtung zur Gleichrichtung ein
Spitzenwertgleichrichter ist. Im Fall einer sinusförmigen
Spannung entsteht damit ein Gleichspannungswert, welcher dem
doppelten Scheitelwert der Wechselspannung entspricht. Im
Fall einer rechteckförmigen Wechselspannung gibt die
Ausgangsspannung des Spitzenwertgleichrichters die gesamte
Amplitude an.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht
darin, daß der Ausgang des Tiefpasses, gegebenenfalls über
einen Impedanzwandler, und der Ausgang der Einrichtung zur
Gleichrichtung mit Analogeingängen eines Mikrocomputers
verbunden sind, der ferner zur Erzeugung einer
rechteckförmigen Wechselspannung dient. Dabei beträgt
vorzugsweise die Frequenz der Wechselspannung etwa 1 kHz.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine
davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer
Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 teilweise als Blockschaltbild ein zweites
Ausführungsbeispiel und
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
Bei allen drei Ausführungsbeispielen ist die Widerstandsbahn
des Potentiometers 1 an eine Gleichspannungsquelle 2 zur
Erzeugung einer Referenzspannung Uref angeschlossen. Die vom
Schleifer 3 des Potentiometers 1 abnehmbare Gleichspannung
gibt die Potentiometerstellung wieder - bei der Anwendung
als Sollwertgeber einer E-Gas-Anlage also die Stellung des
Fahrpedals. Diese Gleichspannung wird über einen Tiefpaß 4,
5 und einen als Impedanzwandler geschalteten
Operationsverstärker 6 einem Ausgang 7 zugeleitet. Zur
Messung der am Schleifer 3 liegenden Wechselspannung ist ein
Spitzenwertgleichrichter 8 vorgesehen, der in an sich
bekannter Weise aus zwei Gleichrichterdioden 9, 10 und zwei
Kondensatoren 11, 12 besteht. Am Ausgang 13 des
Spitzenwertgleichrichters ist eine Spannung U entnehmbar,
welche der Gesamtamplitude der Wechselspannung u entspricht.
Zur Überwachung des Kontakts zwischen dem Schleifer 3 und
der Widerstandsbahn ist bei dem in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel eine Wechselspannungsquelle 14 über
einen Widerstand 15 und einen Kondensator 16 mit dem
Schleifer 3 verbunden. Der Eingang des
Spitzenwertgleichrichters 8 ist an den Verbindungspunkt 17
zwischen dem Widerstand 15 und dem Kondensator 16
angeschlossen. Die Wechselspannung u0wird bei intaktem
Potentiometer 1 im Verhältnis der Impedanz aus der
Reihenschaltung des Kondensators 16 mit der
Parallelschaltung der beiden Teilwiderstände des
Potentiometers 1 zur Gesamtimpedanz einschließlich des
Widerstands 15 aufgeteilt. Dabei wird ein sehr kleiner
Innenwiderstand der Referenzspannungsquelle 2 angenommen.
Wird nun der Widerstand 15 sehr viel größer als die Reaktanz
des Kondensators 16 und auch sehr viel größer als ein
Viertel des Bahnwiderstands des Potentiometers 1 gewählt, so
ergibt sich bei intaktem Potentiometer 1 eine Spannung U am
Ausgang 13, welche sehr viel kleiner als der Spitzenwert der
Wechselspannung u0 ist. Entsteht jedoch eine Unterbrechung
zwischen dem Schleifer 3 und der Widerstandsbahn des
Potentiometers 1, so wird dem Spitzenwertgleichrichter 8 die
volle Wechselspannung u0 zugeführt, wodurch die Spannung U
entsprechend hoch wird. Das somit vorliegende Signal kann in
geeigneter Weise ausgewertet werden, um beispielsweise eine
Warneinrichtung in Betrieb zu nehmen oder um einen Notlauf
zu aktivieren.
Fig. 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel eine
erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zusammen mit einem
Mikrocomputer 21, der zu Steuer- bzw. Regelzwecken dient. Da
geeignete Mikrocomputer an sich bekannt sind, sind von dem
Mikrocomputer 21 die wichtigsten Komponenten, nämlich die
zentrale Verarbeitungseinheit 22, das Bussystem 23,
verschiedene Speicher 24, eine Ein/Ausgabeeinheit 25, ein
Analog/Digital-Wandler 26 und ein Multiplexer 27
dargestellt. Die eingestellte Gleichspannung und die
Spannung U werden zwei Analogeingängen 28, 29 des
Mikrocomputers 21 zugeführt. An einem Ausgang 30 wird eine
rechteckförmige Wechselspannung erzeugt, die über den
Widerstand 15 dem Schaltungspunkt 17 zugeführt wird.
Weitere, nicht dargestellte Ein- und Ausgänge des
Mikrocomputers 21 können mit verschiedenen Sensoren und
Stellgliedern verbunden sein, wie es die jeweilige Steuer-
bzw. Regeleinrichtung erfordert.
Im Mikrocomputer kommen verschiedene Programme zur
Anwendung, unter anderem zur Auswertung der mit Hilfe des
Potentiometers 1 eingestellten Gleichspannung und zur
Auswertung der Ausgangsspannung U des
Spitzenwertgleichrichters 8. Steigt letztere über einen
vorgegebenen Schwellwert, so werden im Mikrocomputer 21 die
für den Fall eines Abrisses des Schleifers 1 vorgesehen
Programme aktiviert.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird die
Wechselspannung von einer Wechselspannungsquelle 31 dem
einen Ende der Widerstandsbahn direkt und dem anderen Ende
der Widerstandsbahn über die Gleichspannungsquelle 2
zugeführt. Solange ein Kontakt zwischen dem Schleifer 3 und
der Widerstandsbahn vorliegt, entsteht am Schleifer eine
Wechselspannung, die praktisch unabhängig von der
Potentiometerstellung ist. Dieses wird durch eine
entsprechend hohe Spannung U am Ausgang 13 des
Spitzenwertgleichrichters 8 angezeigt. Wird der Kontakt
durch einen Defekt aufgehoben, so wird keine Wechselspannung
mehr zum Schleifer 3 geleitet, worauf die Spannung U zu 0
wird.
Claims (7)
1. Schaltungsanordnung zur Überwachung des Kontakts
zwischen der Widerstandsbahn und dem Schleifer eines
Potentiometers, von dessem Schleifer eine einstellbare
Gleichspannung abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Schleifer (3) über eine Reihenschaltung aus einem
Widerstand (15) und einem Kondensator (16) eine
Wechselspannung zuführbar ist, wobei der Widerstand (15)
größer als die von einem Viertel des Bahnwiderstandes und
dem Kondensator (16) gebildete Impedanz ist, und daß eine
Einrichtung (8) zur Gleichrichtung der Spannung am
Verbindungspunkt (17) zwischen dem Widerstand (15) und dem
Kondensator (16) vorgesehen ist.
2. Schaltungsanordnung zur Überwachung des Kontakts
zwischen der Widerstandsbahn und dem Schleifer eines
Potentiometers, von dessem Schleifer eine einstellbare
Gleichspannung abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
beide Anschlüsse der Widerstandsbahn mit einer
Wechselspannung beaufschlagbar sind und daß eine Einrichtung
(8) zur Gleichrichtung der Wechselspannung am Schleifer (3)
vorgesehen ist.
3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifer (3) ferner mit dem
Eingang eines Tiefpasses (4, 5) verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung
rechteckförmig ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur
Gleichrichtung ein Spitzenwertgleichrichter (8) ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Tiefpasses (4,
5), gegebenenfalls über einen Impedanzwandler (6), und der
Ausgang der Einrichtung (8) zur Gleichrichtung mit
Analogeingängen (28, 29) eines Mikrocomputers (21) verbunden
sind, der ferner zur Erzeugung einer rechteckförmigen
Wechselspannung dient.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Frequenz der Wechselspannung etwa
1 kHz beträgt.
Priority Applications (3)
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DE4116603A Withdrawn DE4116603A1 (de) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Schaltungsanordnung zur ueberwachung des kontakts zwischen der widerstandsbahn und dem schleifer eines potentiometers |
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