DE4210797B4

DE4210797B4 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Leitung für ein impulsförmiges Signal

Info

Publication number: DE4210797B4
Application number: DE19924210797
Authority: DE
Inventors: Günter Gilz; Edmund Martin; Rainer Helberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1992-04-01
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: DE4210797A1

Abstract

Verfahren zur Überwachung einer Leitung für ein impulsförmiges Signal von einem Geber, insbesondere für ein die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges darstellendes Signal, wobei die Leitung mit einer Empfangseinrichtung für das Signal verbunden ist, und wobei während einer Zeit, während der kein impulsförmiges Signal erzeugt wird, der Leitung ein Impuls zugeführt wird und während dieser Zeit das von der Empfangseinrichtung empfangene Signal ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Impuls am Eingang der Empfangseinrichtung über eine Quelle mit vorgegebenen Innenwiderstand zugeführt wird, dass zwischen dem Geber (3) und der Empfangseinrichtung (5) nur eine einzige Leitung (1) benutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Leitung für ein impulsförmiges Signal, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

In Kraftfahrzeugen werden häufig impulsförmige Signale von Gebern zu Empfangseinrichtungen übertragen, wobei die dazu verwendeten Leitungen beschädigt werden können, was zu Kurzschlüssen oder Unterbrechungen führen kann. So ist beispielsweise ein Geschwindigkeitsbegrenzer nicht mehr wirksam, wenn er von dem Geschwindigkeitsgeber (Tachographen) im Fehlerfall ein Signal empfängt, das einer zu niedrigen Geschwindigkeit oder gar einem Stillstand des Fahrzeugs gleichkommt.

Aus der DE 36 04 399 A1 ist ein Überwachungssystem für Leitungen bekannt, bei dem Brückenpulssignale in die zu überprüfende Leitung eingekoppelt werden und am anderen Ende mittels einer Empfangseinrichtung ausgewertet werden. Eine ähnliche Schaltungsanordnung ist aus der DE 39 19 960 A1 bekannt.

Aus der DE 39 06 304 A1 ist eine Einrichtung zur digitalen Überwachung von Zuführungsleitungen von binären Gebern bekannt, welche den Zuführungsleitungen Taktwechselspannungen am Eingang einer Steuerung zugeführt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine geeignete Überwachung derartiger Leitungen zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Überwachung der Leitung auf Kurzschluss gegen Masse in äußerst einfacher Weise möglich. Eine Überwachung auf Leitungsbruch und Kurzschluss gegen Betriebsspannung wird dadurch durchgeführt, dass während einer weiteren zeit, während der vom Geber kein impulsförmiges Signal abgegeben wird und während der ferner kein Impuls anliegt, das empfangene Signal ausgewertet wird.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Impuls kürzer als das kürzeste impulsförmige Signal ist, das vom Geber erzeugt wird. Damit kann in einfacher Weise festgestellt werden, ob eine unzulässig hohe kapazitive Belastung der Leitung vorliegt.

Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Emp fangseinrichtung eine Schwellwertschaltung enthält, die mit einem Eingang eines Prozessors verbunden ist, dass ein Ausgang des Prozessors über mindesten einen Schalter, der die Quelle mit dem vorgegebenen Innenwiderstand darstellt, mit der Leitung verbunden ist und dass der Prozessor mit einem Programm versehen ist, welches die einzelnen Verfahrensschritte durchführt.

Bei einer anderen vorteilhaften Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Impuls zur Überprüfung der Leitung außerhalb des Prozessors dadurch erzeugt, daß die Empfangseinrichtung eine Schwellwertschaltung enthält und daß zur Erzeugung des Impulses ein Impulsgenerator vorgesehen ist, dessen Ausgang über einen vorgegebenen Widerstand mit der Leitung verbunden ist und dessen Eingang über eine Verzögerungseinrichtung vom Ausgangssignal der Schwellwertschaltung steuerbar ist. Vorzugsweise ist die Verzögerungseinrichtung ein retriggerbares monostabiles Flip-Flop.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sind schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels,
2 ein Flußdiagramm eines Programms für einen im ersten Ausführungsbeispiel enthaltenen Prozessor und
3 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 verbindet eine Leitung 1 den Ausgang 2 eines Gebers 3 mit dem Eingang 4 einer Empfangseinrichtung 5, welche ein impulsförmiges Signal aus der Leitung 1 empfängt und auswertet. Bei einem bevorzugten Anwendungsbeispiel der Erfindung ist der Geber 3 ein Tachograph, an dessen Ausgang ein impulsförmiges Signal ansteht, das durch sein Tastverhältnis die Geschwindigkeit beschreibt. Bei einer weitgehend genormten Ausführung eines derartigen Tachographen besteht folgender Zusammenhang: v[km/h) = T₁/(T₁ + T₀)·225. Dabei ist T₁ die Impulsdauer, die bei dem Beispiel konstant 2ms beträgt, und T₀ das Intervall zwischen den Impulsen. Mit der Fahrzeuggeschwindigkeit v ändert sich also die Frequenz und das Tastverhältnis.
Der insbesondere als Tachograph ausgeführte Geber 3 ist als solcher bekannt und braucht daher im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung im einzelnen nicht beschrieben zu werden. Es ist lediglich eine Endstufe angedeutet mit einem Transistor 6, einem Arbeitswiderstand 7 und einem Widerstand 8, der den Innenwiderstand der von der Endstufe gebildeten Spannungsquelle darstellt. Die Empfangseinrichtung 5 ist vorzugsweise ein Geschwindigkeitsbegrenzer, bei welchem in einem Prozessor 10 die Geschwindigkeitssignale ausgewertet und zur Steuerung bzw. Begrenzung der Motorleistung verwendet werden. Dazu werden die über die Leitung 1 übertragenen Signale vom Eingang 4 der Empfangseinrichtung 5 zunächst über eine Schwellwertschaltung (Schmitt-Trigger) 11 geleitet, so daß an einem Eingang 12 des Prozessors 10 Binärsignale anliegen, die eindeutig die Pegel 0 und 1 darstellen. In an sich bekannter Weise ist die Schwelle der Schwellwertschaltung 11 in einem mittleren Amplitudenbereich des impulsförmigen Signals vorgegeben.
Bei Stillstand oder bei derartig geringer Fahrzeuggeschwindigkeit, daß zwischen den einzelnen Impulsen des Signals ausreichend Zeit zur Verfügung steht, wird vom Prozessor 10 über einen Ausgang 13 ein Impuls abgegeben, der über die Transistoren 14, 15, welche durch einen Spannungsteiler 21, 22 miteinander verbunden sind, eine Diode 16 und einen Widerstand 17 zum Eingang 4 geleitet wird. Der Widerstand 17 ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kleiner als der Innenwiderstand 8 des Gebers 3. Im normalen Betrieb ist jedoch der Transistor 15 nichtleitend, so daß der Widerstand 17 die Amplitude des Signals nicht verringert.
Der Eingang 4 ist über einen weiteren Widerstand 18 mit einer positiven Spannung verbunden. Der Wert des Widerstandes 18 ist wesentlich größer als der Wert des Innenwiderstandes 8, so daß bei normalen Betrieb ebenfalls keine Verfälschung des Signals am Eingang 4 erfolgt. Der Widerstand 18 dient jedoch dazu, im Falle eines Leitungsbruchs den Eingang 4 auf positives Potential (H-Pegel) zu legen, was vom Prozessor 10 erkannt wird und eine Fehlermeldung zur Folge hat. Zwei Kondensatoren 19, 20 verhindern Störungen durch eine Bedämpfung von hochfrequenten Anteilen in den Signalen.
Die Prüfung der Leitung 1 wird im folgenden anhand des Flußdiagramms gemäß 2 erläutert, welches ein Programm zur Überprüfung der Leitung darstellt, das neben den eigentlichen Auswerteprogrammen im Prozessor 10 abgearbeitet wird. Nach dem Start des Programms bei 25 erfolgt eine Verzweigung 26 in Abhängigkeit davon, ob die Geschwindigkeit etwa 0 ist. Bei stehendem bzw. sehr langsam fahrendem Fahrzeug erfolgt eine weitere Verzweigung bei 27 in Abhängigkeit vom Pegel des Signals am Eingang 12 (1). Ist der Pegel H, deutet dieses – wie bereits erwähnt – auf eine Unterbrechung der Leitung 1 bzw. auf einen Schluß gegen eine positive Spannung, beispielsweise die Batteriespannung. Es wird deshalb im Programmteil 28 ein Fehlerflag gesetzt und das Programm bei 29 beendet.
Ist bei der Verzweigung 27 der Pegel am Eingang 12 niedrig (L), so wird vom Prozessor 10 (1) ein Impuls von etwa 10μs erzeugt und über den Ausgang 13 ausgegeben. Dieser Impuls wird über die Transistoren 14 und 15 und den Widerstand 17 auf die Leitung 1 übertragen. Ist diese in Ordnung, also im wesentlichen nur durch den Innenwiderstand 8 des Gebers 3 belastet, so folgt die Spannung auf der Leitung 1 im wesentlichen dem Impuls. In diesem Fall verzweigt sich das Programm bei 31 in Richtung auf das Ende 29, ohne daß ein Fehler festgestellt wurde. Wird jedoch kein Impuls empfangen, der den Schwellwert übersteigt, folgt auf die Verzweigung 31 ein Programmteil 32, der ein Fehlerflag setzt.
Der Widerstand 17 ist kleiner als der Innenwiderstand 8 des Gebers, so daß der zur Prüfung dienende Impuls auf der Leitung den Schwellwert der Schwellwertschaltung 11 bei intakter Leitung überschreitet. Die Anwendung eines kurzen Impulses hat den Vorteil, daß bei einer unzulässig hohen kapazitiven Belastung der Leitung dieser Schwellwert nicht erreicht wird. Es wird auch in diesem Fall ein Fehler angezeigt. Eine unzulässig hohe kapazitive Belastung der Leitung kann beispielsweise dadurch entstehen, daß an die Leitung 1 noch weitere Empfangseinrichtungen angeschlossen werden, die insgesamt eine zu hohe Eingangskapazität aufweisen.
Während bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 der Prozessor 10 den Impuls erzeugt, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 einseparater Impulsgenerator 35 vorgesehen. Ein retriggerbares monostabiles Flip-Flop 36 wird solange nicht zurückgesetzt, wie in ausreichend geringem Abstand Impulse vom Geber 3 erzeugt werden. Dieses ist bei Stillstand oder bei sehr geringer Geschwindigkeit von beispielsweise wenigen km/h nicht mehr der Fall. Durch das Rücksetzen des Flip-Flops 36 wird der Impulsgenerator 35 zur Abgabe eines einzelnen Impulses angesteuert, der, wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben, die Prüfung der Leitung 1 bewirkt. Durch die Schaltungen 35 und 36 wird also sichergestellt, daß bei intakter Leitung 1 selbst bei Fahrzeugstillstand noch in vorgegebenen Abständen Impulse auftreten, die von einem bei 37 angeschlossenen, im einzelnen nicht dargestellten Prozessor erkannt werden. Bleiben diese Impulse aus, so gibt der Prozessor eine Fehlermeldung wegen eines Kurzschlusses bzw. einer kapazitiven Überlastung der Leitung 1 aus.
Bei einer praktisch ausgeführten erfindungsgemäßen Schaltung haben sich bei einem Innenwiderstand des Gebers von etwa 1,5 kΩ für den Widerstand 17 etwa 400 Ω und für den Widerstand 18 etwa 50 kΩ bewährt. Außerdem hat sich eine Breite des Impulses von etwa 10μs als günstig herausgestellt.

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Leitung für ein impulsförmiges Signal von einem Geber, insbesondere für ein die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges darstellendes Signal, wobei die Leitung mit einer Empfangseinrichtung für das Signal verbunden ist, und wobei während einer Zeit, während der kein impulsförmiges Signal erzeugt wird, der Leitung ein Impuls zugeführt wird und während dieser Zeit das von der Empfangseinrichtung empfangene Signal ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Impuls am Eingang der Empfangseinrichtung über eine Quelle mit vorgegebenen Innenwiderstand zugeführt wird, dass zwischen dem Geber (3) und der Empfangseinrichtung (5) nur eine einzige Leitung (1) benutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Impuls kürzer als das kürzeste impulsförmige Signal ist, das vom Geber erzeugt wird.
Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (5) eine Schwellwertschaltung (11) enthält, die mit einem Eingang (12) eines Prozessors (10) verbunden ist, dass ein Ausgang (13) des Prozessors (10) über mindestens einen Schalter (15), der die Quelle mit dem vorgegebenen Innenwiderstand darstellt, mit der Leitung (1) verbunden ist und dass der Prozessor (10) mit einem Programm versehen ist, welches die einzelnen Verfahrensschritte durchführt.
Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung eine Schwellwertschaltung (11) enthält und dass zur Erzeugung des Impulses ein Impulsgenerator (35) vorgesehen ist, dessen Ausgang über einen vorgegebenen Widerstand (17) mit der Leitung (1) verbunden ist und dessen Eingang über eine Verzögerungseinrichtung (36) vom Ausgangssignal der Schwellwertschaltung (11) steuerbar ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungseinrichtung ein retriggerbares monostabiles Flip-Flop (36) ist.