DE4116603A1

DE4116603A1 - Schaltungsanordnung zur ueberwachung des kontakts zwischen der widerstandsbahn und dem schleifer eines potentiometers

Info

Publication number: DE4116603A1
Application number: DE4116603A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kohr
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1991-05-22
Publication date: 1992-11-26
Also published as: JPH05240899A; US5289134A

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 U_ref 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

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.