DE4414734A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Erfassen von Schalterzuständen - Google Patents
Verfahren und Schaltungsanordnung zum Erfassen von SchalterzuständenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsan
ordnung zum Erfassen von Schalterzuständen von Betätigungs
mitteln eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines schlüssello
sen Kraftfahrzeug-Schließsystems.
Bei einem Kraftfahrzeug-Schließsystem soll erfaßt werden, ob
beispielsweise ein Türgriff betätigt wird. Durch das Betäti
gen wird ein Frage-Antwort-Dialog zwischen dem Kraftfahrzeug
und einem tragbaren Transponder gestartet, durch den die Zu
gangsberechtigung zu dem Kraftfahrzeug überprüft wird. Sobald
der Türgriff betätigt wird, wird ein Schalter geschlossen und
der Frage-Antwort-Dialog ausgelöst.
Die Schalter sind in der Regel als Transistoren ausgebildet
und daher nicht ideal in ihrem Übergangswiderstand. So ist im
geschlossenen Zustand des Schalters der Widerstand etwa bei
einigen Ohm und beim offenen Schalter beträgt der Widerstand
etliche kOhm. Wenn der Schalter ständig überwacht wird, so
fließt selbst bei einem offenen Schalter noch ein Reststrom.
Auch die zur Auswertung des Schalterzustandes angeschlossenen
Bauelemente verbrauchen ständig Strom. Wenn das Kraftfahrzeug
längere Zeit steht, so kann durch kontinuierliches Überwachen
die Fahrzeugbatterie entleert werden.
Aus der Europäischen Patentanmeldung EP-A 0 559 930 ist be
reits eine getaktete, intermittierende Stromversorgung für den
Empfänger eines Kraftfahrzeug-Schließsystems bekannt. Nur
während der Empfänger eingeschaltet ist wird überprüft, ob
ein Codesignal von einem tragbaren Handsender empfangen wurde
und wenn eines empfangen wurde, so wird dieses ausgewertet.
Ansonsten ist der Empfänger "tot". Es wird jedoch nicht über
prüft, ob beispielsweise Türgriffe am Kraftfahrzeug betätigt
wurden.
Das Problem der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Schaltungsanordnung zum Erfassen von Schalterzuständen von
Betätigungsmitteln zu schaffen, wobei der Energieverbrauch
der Schaltungsanordnung sehr gering ist.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Pa
tentansprüche 1 und 6 gelöst. Dabei wird der Schalterzustand
des Betätigungsmittels in intermittierenden, periodischen Ab
ständen abgefragt. In den Pausen sind alle zur Auswertung
notwendigen Bauelemente von der Batteriespannung getrennt.
Wenn eine Betätigung des Betätigungsmittels festgestellt
wird, so wird ein Programmlauf, wie beispielsweise ein Frage
Antwort-Dialog zwischen dem Kraftfahrzeug und einem tragbaren
Transponder, eingeleitet. Nach Ablauf des Programms geht die
Schaltungsanordnung wieder in den intermittierenden Betrieb
über.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen gekennzeichnet. So werden nur wenige Bauelemente
benötigt, wenn ein Mikroprozessor mit integrierter Speicher
zelle und Analog/Digital-Wandler verwendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der schema
tischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Erfas
sen von Schalterzuständen von drei Schaltern und
Fig. 2: ein Signalflußdiagramm der Schaltungsanordnung nach
Fig. 1.
Ein Schließsystem für ein Kraftfahrzeug weist eine Steuerein
heit auf, mit der der Zugang zu dem Kraftfahrzeug kontrol
liert werden kann. Die Steuereinheit überwacht Kontakte oder
Schalter am Kraftfahrzeug, beispielsweise Türgriffe, und er
faßt deren Betätigung. Möchte ein berechtigter Benutzer in
sein zunächst verschlossenes Kraftfahrzeug einsteigen, so
braucht er lediglich den Türgriff an der Fahrertür zu betäti
gen. Der Türgriff ist mit einem Schalter verbunden, dessen
Schalterzustand von der Steuereinheit überwacht wird. Es kön
nen auch mehrere Fahrzeugtüren und damit mehrere Schalter
überwacht werden.
Der Stromverbrauch dieser Überwachungsschaltung soll insbe
sondere bei längerem Nichtbenutzen des Kraftfahrzeugs sehr
gering sein, damit die Autobatterie nicht zu schnell entladen
wird. Dies wird durch eine erfindungsgemäße Schaltungsanord
nung sichergestellt, die einen Generator 1 (Fig. 1) auf
weist, der mit dem Pluspol ⊕ einer Spannungsquelle (im fol
genden als Batterie bezeichnet) verbunden ist.
Der Generator 1 schaltet von Zeit zu Zeit einen Hauptschalter
2 ein. Dadurch werden zu überwachende Betätigungsmittel (im
folgenden als Schalter S1 bis S3 bezeichnet), ein Diskrimina
tor 4, eine Speicherzelle (im folgenden als Flipflop 5 be
zeichnet) und die Steuereinheit (im folgenden als Mikropro
zessor 3 bezeichnet) über eine elektrische Verbindungsleitung
32 mit Strom versorgt. Diese Bauelemente werden jedoch nur
solange mit Strom versorgt, wie der Hauptschalter 2 einge
schaltet ist (dies wird als Einschaltphase bezeichnet, im Ge
gensatz zur Ausschaltphase).
Das Verfahren zum Überwachen und Erfassen von Schalterzustän
den wird nun anhand der Signalverläufe von Fig. 2 näher er
läutert. Der Signalverlauf a) stellt die Spannung auf der
Verbindung 32 dar, der Verlauf b) die Spannung an einem der
Schalter S1 bis S3 und der Verlauf c) die Spannung am Eingang
35 des Mikroprozessors 3. Durch die Pfeile in der Fig. 2
sind die Bedingungen für Signalpegeländerungen gekennzeich
net.
Der Hauptschalter 2 ist zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁
geschlossen und zwischen t₁ und t₂ offen. Der Hauptschalter 2
wird mit einer Periode T getaktet ein- und ausgeschaltet.
Wenn ein Türgriff/Kofferraumgriff zwischen den Zeitpunkten t₃
und t₄ betätigt wird, so ist zumindest einer der Schalter S1
bis S3 (im Ausführungsbeispiel sind lediglich drei Schalter
dargestellt, für die Erfindung ist jedoch deren Anzahl unwe
sentlich) geschlossen.
Sobald einer der Schalter S1 bis S3 gleichzeitig mit dem
Hauptschalter 2 geschlossen ist, so wird die Spannung an dem
Schalter annähernd 0 V, d. h. sie nimmt einen LOW-Pegel ein.
Der Diskriminator 4 erfaßt und bewertet den Schalterzustand,
d. h. er mißt die Spannung und vergleicht sie mit einem vorge
gebenen Schwellwert.
Das Ergebnis des Vergleichs (wird auch als Schalterzustand
bezeichnet) wird vorübergehend in dem Flipflop 5 gespeichert.
Dies geschieht dadurch, daß durch den Diskriminator 4 ein so
genanntes Wake-up Signal erzeugt wird. Dieses Wake-up Signal
SETZT das Flipflop 5 zu dem Zeitpunkt TS. Der Ausgangspegel
des Flipflops 5 ändert sich. Dadurch wird der Generator 1
über eine Verbindungsleitung 51 angehalten, so daß der Haupt
schalter 2 in dem folgenden Zeitabschnitt (t₂ bis t₅) nicht
ausgeschaltet werden kann. Des weiteren wird dem Mikroprozes
sor 3 über seinen Eingang 35 mitgeteilt, daß ein Wake-up Si
gnal ansteht.
Der Mikroprozessor 3 "wacht auf" und startet seinerseits ei
nen Programmablauf. So kann beispielsweise ein Frage-Antwort-
Dialog zwischen dem Kraftfahrzeug und einem tragbaren Trans
ponder, den der Benutzer mit sich trägt, gestartet werden.
Hierzu kommuniziert der Mikroprozessor 3 über einen Ein-/Aus
gang 37 mit einer Sende-/Empfangseinheit 7. Ein Fragecode
wird ausgesendet und ein Antwortcode von dem Transponder emp
fangen.
Der Antwortcode wird überprüft, ob der Benutzer berechtigt
ist, in das Kraftfahrzeug einzusteigen. Wenn der Benutzer be
rechtigt ist, so wird über einen Ausgang 36 des Mikroprozes
sors 3 beispielsweise eine Verriegelungseinheit 6 gesteuert,
damit zumindest eine Tür des Kraftfahrzeugs geöffnet werden
kann. Es können aber auch andere Abläufe oder Programme ge
startet werden.
Wenn das Programm im Mikroprozessor 3 beendet ist, d. h. wenn
eine Tür geöffnet ist, gibt der Mikroprozessor 3 zum Zeit
punkt TR ein RÜCKSETZ-Signal über seinen Ausgang 31 an das
Flipflop 5. Infolgedessen wird das Flipflop 5 zurückgesetzt
und der Generator 1 wird über die Verbindungsleitung 51 wie
der in seinen getakteten Betrieb versetzt, damit der Haupt
schalter 2 erneut intermittierend ein- und ausgeschaltet wer
den kann.
Wenn während der Einschaltphase kein Wake-up Signal erzeugt
wird, so läuft der Generator 1 weiter und schaltet immer nur
für kurze Zeit die Stromversorgung für alle Bauelemente ein.
Dieser intermittierende Verlauf der Generatorsignals und da
mit der Taktung des Hauptschalters 2 ist in der Fig. 2a ge
strichelt dargestellt. Zur größeren Energieeinsparung sind
die Ausschaltphasen des Hauptschalters 2 wesentlich länger
als die Einschaltphasen. Denn nur in den Einschaltphasen wer
den die Schalter S1 bis S3 überwacht und die Bauelemente 3, 4
und 5 mit Strom versorgt. Somit wird die Fahrzeugbatterie ge
schont.
Der Generator 1 hat ein Impuls-Pausen-Verhältnis (auch als
Tastverhältnis bezeichnet) von beispielsweise etwa 1 : 20. Die
Ausschaltphase (Pause zwischen t₁ und t₂) kann dabei etwa 1 s
betragen und die Einschaltphase (Impulsdauer zwischen t₀ und
t₁) etwa 50 ms. Wenn das Wake-up Signal an dem Mikroprozessor
3 anliegt, so muß dieser aufwachen und hochgefahren werden.
Wenn der Programmablauf sehr schnell vonstatten geht oder An
forderungen an das Hochfahren des Mikroprozessors 3 gering
sind, so kann die Impulsdauer erheblich verringert werden.
Dadurch ergibt sich ebenfalls ein kleineres Tastverhältnis
und zwangsläufig ein geringerer Energieverbrauch der Schal
tungsanordnung.
Bei langen Zeiten des Nichtbenutzens des Kraftfahrzeugs (für
den Fall, daß in dieser Zeit kein Schalter betätigt wurde, da
das Kraftfahrzeug für längere Zeit z. B. in der Garage abge
stellt ist), kann das Tastverhältnis mit zunehmender Dauer
seit dem letzten Betätigen eines Türgriffs immer mehr ver
kleinert werden, um zusätzlich Strom zu sparen und die Batte
rie vor einer Tiefentladung zu schützen. Dies kann durch Ver
größern der Pause t₁ bis t₂ auf mehrere Sekunden bei gleich
bleibender Impulsdauer t₀ bis t₁ geschehen. Danach muß der
Benutzer jedoch länger als die gewohnte Zeit den Türgriff be
tätigen (die Zeitdauer zwischen t₃ und t₄ muß größer werden),
damit sicher erfaßt wird, daß ein Schalter S1 bis S3 akti
viert wurde.
Der Hauptschalter 2 kann als Transistor ausgebildet sein. An
seinem Emitter liegt dann der Pluspol ⊕ der Batterie. Der
Kollektor ist mit Widerständen R1 bis R3, die in Serie zu den
Schaltern S1 bis S3 liegen, dem Diskriminator 4, dem Flipflop
5 und dem Mikroprozessor 3 verbunden. Wenn der Hauptschalter
2 eingeschaltet ist, so sind diese Bauelemente direkt mit dem
Pluspol ⊕ der Batterie und damit mit der Spannung verbunden.
Die Schalter S1 bis S3 liegen mit einem Ende gegen Masse. Für
die Funktion der Schaltungsanordnung ist es jedoch unwesent
lich, ob die Schalter S1 bis S3 gegen Masse oder mit dem
Pulspol ⊕ verbunden sind, solange dann der Hauptschalter 2
mit seinem Emitter mit dem Pluspol ⊕ bzw. mit Masse
verbunden ist. Für die Erfindung ist es wesentlich, daß nur
in der Einschaltphase Strom in die Überwachungsschaltung
fließen kann.
Der Diskriminator 4 kann wie im Ausführungsbeispiel als
Schmitt-Trigger 41 mit nachgeschaltetem ODER-Glied 42 ausge
bildet sein. Durch das ODER-Glied 42 wird sichergestellt, daß
schon bei Betätigung nur eines Schalters S1 bis S3 der ge
schlossene Schalter erkannt wird. Wenn statt dessen ein UND-
Glied verwendet wird, so wird eine Tür nur geöffnet, wenn al
le überwachten Schalter geschlossen sind. Es können auch - je
nach gewünschter Funktion - andere logische Verknüpfungsglie
der verwendet werden.
Das Flipflop 5 ist als RS-Flipflop realisiert. Der Diskrimi
nator 4 kann auch als A/D-Wandler ausgebildet und in dem Mi
kroprozessor 3 integriert sein. Ebenso kann das Flipflop 5 im
Mikroprozessor 3 als Speicherzelle enthalten sein.
Claims (9)
1. Schaltungsanordnung zum Erfassen von Schalterzuständen von
Betätigungsmitteln eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines
Kfz-Schließsystems, die aufweist
- - einen Generator (1), der mit einem Hauptschalter (2) ver bunden ist und der intermittierend Impulse erzeugt zum Ein- und Ausschalten des Hauptschalters (2),
- - mindestens ein Betätigungsmittel (S1, S2, S3), dessen Schalterzustand zu erfassen ist,
- - einen Diskriminator (4), der mit dem Betätigungsmittel (S1, S2, S3) verbunden ist sowie den Schalterzustand erfaßt und bewertet,
- - eine Steuereinheit (3), die mit dem Diskriminator (4) ver bunden ist und die abhängig von dem Schalterzustand elek trische Aggregate (6, 7) in einem Kraftfahrzeug steuert,
- - wobei die Steuereinheit (3), das Betätigungsmittel (S1, S2, S3) und der Diskriminator (4) mit einer Spannungsquelle verbunden sind, sobald der Hauptschalter (2) eingeschaltet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Diskriminator (4) als
Schmitt-Trigger (41) mit einem nachgeschalteten logischen
Verknüpfungsglied (42) ausgebildet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie eine Speicherzelle (5)
aufweist, die mit dem Generator (1), dem Diskriminator (4)
und der Steuereinheit (3) verbunden ist und in der der Schal
terzustand vorübergehend gespeichert ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Steuereinheit (3) als Mi
kroprozessor realisiert ist und die Speicherzelle (5) als RS-
Flipflop.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Diskriminator (4) als A/D-
Wandler ausgebildet ist und zusammen mit der Speicherzelle
(5) in dem Mikroprozessor integriert angeordnet ist.
6. Verfahren zum Erfassen von Schalterzuständen von Betäti
gungsmitteln mit einer Schaltungsanordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Hauptschalter (2) durch den Generator (1) intermittie rend eingeschaltet wird, wodurch das Betätigungsmittel (S1, S2, S3), der Diskriminator (4) und die Steuereinheit (3) intermittierend mit Energie versorgt werden,
- - im eingeschalteten Zustand des Hauptschalters (2) der Schalterzustand des Betätigungsmittels (S1, S2, S3) von dem Diskriminator (4) erfaßt und bewertet wird, sobald das Be tätigungsmittel (S1, S2, S3) betätigt wird,
- - ein elektrisches Aggregat (6, 7) im Kraftfahrzeug durch die Steuereinheit (3) angesteuert wird, sobald das Betätigungs mittel (S1, S2, S3) betätigt wurde, und
- - daß danach der Generator (1) durch die Steuereinheit (3) wieder in seinen intermittierenden Betriebszustand versetzt wird, wenn das Ansteuern des Aggregats (6, 7) beendet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Hauptschalter (2) durch den Ge
nerator (1) immer nur für eine kurze Zeitdauer (t₀ bis t₁)
eingeschaltet wird und für eine lange Zeitdauer (t₁ bis t₂)
ausgeschaltet wird, und daß nur während des eingeschalteten
Zustands des Hauptschalters (2) das Erfassen des Schalterzu
stands stattfindet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Hauptschalter (2) eingeschaltet
bleibt, sobald das Betätigungsmittel betätigt und von dem
Diskriminator (4) erfaßt wurde.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schalterzustand dadurch erfaßt
wird, daß der Spannungspegel an dem Betätigungsmittel (S1,
S2, S3) gemessen sowie bewertet wird, und das Ergebnis der
Bewertung in die Speicherzelle (5) vorübergehend gespeichert
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4414734A DE4414734C2 (de) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | Schaltungsanordnung und Verfahren zum Erfassen von Schalterzuständen |
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