DE9412345U1

DE9412345U1 - Steuergerät

Info

Publication number: DE9412345U1
Application number: DE9412345U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-07-30
Filing date: 1994-07-30
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2004-07-31

Description

R. 27191
26.07.94 Sj/Bi/Mo

ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart
10

Steuergerät
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Steuergerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon bekannt, bei einem Kraftfahrzeugsteuergerät, das einen Mikrorechner aufweist, zur Einsparung von digitalen Eingängen bei dem Mikrorechner mehrere Digitaleingänge des Steuergerätes zusammenzufassen und auf einen gemeinsamen Eingang eines Analog-/Digital-Wandlers zu schalten. Dazu ist ein Widerstandsnetzwerk vorgesehen, das mit den einzelnen Digitaleingängen verbunden ist und das je nach Schaltzustand der einzelnen Digitaleingänge unterschiedliche Spannungswerte auf den Eingang des Analog-/Digital-Wandlers legt. Die gewandelten Spannungswerte werden von dem Mikrorechner ausgewertet. Der Mikrorechner erkennt anhand des gewandelten Spannungswertes, welche Schaltzustände die Digitaleingänge aufweisen und führt dann die entsprechende Funktion aus.

Bei dieser Lösung besteht das Problem, daß in dem Fall, daß z.B. bei starken Schwankungen der Versorgungsspannung Spannungsschwankungen an den Digitaleingängen auftreten, es zu Fehlauswertungen im Mikrorechner kommen kann.

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Dies gilt insbesondere dann, wenn der Arbeitsbereich des Analog-/Digital-Wandlers für die einzelnen Kombinationen von Schaltzuständen der Digitaleingänge sehr fein unterteilt ist. Bei Kraftfahrzeugsteuergeräten sind z.B.

Spannungsschwankungen der Versorgungsspannung von 6 bis über 16 Volt zugelassen, so daß die Gefahr von Fehlauswertungen besteht.

Ein weiteres Problem ergibt sich wenn für die einzelnen Digitaleingänge Entstörkondensatoren gleicher Kapazität vorgesehen sind. Dann ergeben sich nämlich je nach Widerstandswert für diesen Digitaleingang unterschiedliche Zeitkonstanten (T=RC) ergeben. Dies muß dann bei der Auswertung berücksichtigt werden, was jedoch zusätzlichen Aufwand bedeutet und ggf. die Reaktionszeit des Steuergerätes auf die verschiedenen Schaltsignale verlängert.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß größere SpannungsSchwankungen an den Digitaleingängen des Steuergerätes nicht mehr zu Fehlauswertungen für die Sehaltfunktion führen können. Es ist nämlich für jeden Eingang ein Schmitt-Trigger vorgesehen, der die an dem Digitaleingang anliegende Spannung auswertet und je nach Schaltzustand eine Ausgangsspannung erzeugt, die keine Spannungsschwankungen mehr aufweist. Diese Ausgangsspannung 0 wird dann über das Widerstandsnetzwerk zu dem Eingang des Analog-/Digital-Wandlers geführt.

Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß der Arbeitsbereich des Analog-/Digital-Wandlers jetzt feiner unterteilt werden

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kann, d.h., daß mehr Digitaleingänge des Steuergerätes auf einen gemeinsamen Eingang eines Analog-/Digital-Wandlers geschaltet werden können. Die einzelnen Digitaleingänge sind voneinander entkoppelt, so daß keine Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Digitaleingängen zu Signalverzerrungen oder FehlausWertungen führen können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Steuergerätes möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß jedem Schmitt-Trigger ein RC-Glied vorgeschaltet ist. Dadurch kann eine definierte Zeitkonstante eingestellt werden, die bestimmt, nach welcher Zeit der Schmitt-Trigger auf das angelegte Schaltsignal anspricht.

Die Maßnahmen gemäß der abhängigen Ansprüche 3 und 4 sind vorteilhaft, weil durch sie auf einfache Art und Weise eine Aktiv-High oder Aktiv-Low-Beschaltung für den 0 Schmitt-Trigger realisiert werden kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein grobes Blockschaltbild eines erfindungsgemäSen Getriebesteuergerätes und Figur ein detailliertes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anpaßschaltung für zwei Digitaleingänge des in Figur 1 dargestellten Getriebe-Steuergerätes.

-A-

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Beschreibung der Erfindung

In der Figur 1 bezeichnet die Bezugszahl 10 ein Kraftfahrzeug-Steuergerät, insbesondere ein Getriebe-Steuergerät. Das Getriebe-Steuergerät 10 enthält eine Ein-/Ausgangs-Schaltung 11, einen Mikrorechner 12, einen flüchtigen Speicher (RAM) 13, einen nichtfluchtigen Speicher (EPROM) 14 und einen Nur-Lese-Speicher 15 (ROM). Mit Hilfe des Getriebe-Steuergerätes 10 wird ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges gesteuert. Sowohl die Funktionsweise als auch der genaue Aufbau des Getriebe-Steuergerätes 10 ist dem Fachmann bekannt, so daß hierauf im folgenden nicht näher eingegangen wird. An das Getriebesteuergerät 10 ist ein Schalter 16 angeschlossen, der in seinem betätigten Zustand den Eingang 18 des Getriebesteuergerätes 10 mit Massepotential verbindet und dem Getriebesteuergerät 10 damit angibt, daß eine ebenfalls im Kraftfahrzeug eingebaute Fahrgeschwindigkeitsregelung aktiv ist. Weiterhin ist ein Schalter 17 an das 0 Getriebesteuergerät 10 angeschlossen. Wenn dieser Schalter 17 betätigt ist, so verbindet er den Eingang 19 des Getriebesteuergerätes mit der Versorgungsspannung Ug₃^, was dem Getriebesteuergerät 10 anzeigt, daß die Bremse betätigt wird. Weiterhin sind an das Getriebesteuergerät 10 Sensoren 5 20 angeschlossen. Diese Sensoren 20 werden jedoch nicht im einzelnen näher bezeichnet. Unter ihnen befinden sich wiederum Schalter, die dem Getriebesteuergerät die Stellung des Wählhebels der Automatikschaltung angeben; weitere mögliche Sensoren sind z.B. ein Motordrehzahlsensor, ein Drosselklappenpotentiometer, ein Sensor für die Getriebeabtriebszahl usw.. An das Getriebesteuergerät 10 sind darüber hinaus Magnetventile 21 angeschlossen. Sie werden von dem Getriebesteuergerät 10 einzeln angesteuert und bewirken die Schaltvorgänge des Getriebes.

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Anhand der Figur 2 wird jetzt die Anpaßschaltung für die Digitaleingänge 18 und 19 des Getriebesteuergerätes 10 näher erläutert. Die Anpaßschaltung ist in der Figur 2 mit der Bezugszahl 3 0 versehen. Ausgehend von dem Eingang 18 des Steuergerätes 10 ist ein Widerstand Rl als PuIl-Up-Widerstand gegen die Versorgungsspannung Ug₃^ geschaltet. Ein weiterer Widerstand R2 führt von dem Eingang 18 zu einem Eingang eines ersten Schmitt-Triggers 31. Zwischen Widerstand R2 und Schmitt-Trigger 31 ist ein Widerstand R3 gegen Masse geschaltet. Weiterhin ist zwischen Widerstand R2 und Schmitt-Trigger 31 ein Kondensator Cl nach Masse geschaltet. Der Schmitt-Trigger 31 ist mit einem invertierenden Ausgang versehen. Von dem Ausgang des Schmitt-Triggers 31 ist ein Widerstand R4 an einen Eingang eines Analog-/Digital-Wandlers 32 geschaltet. Von dem Analog-/Digital-Wandler 32 führt eine Busverbindung 3 3 zum Mikrorechner 12 des Getriebesteuergerätes.

An den Eingang 19 ist ein Widerstand Rl gegen Masse geschaltet. Dieser Widerstand dient als Pull-Down-Widerstand. Im übrigen sind die gleichen Komponenten an den Eingang 19 geschaltet, wie auch bei dem Eingang 18 erläutert. Die gleichen Bauteile weisen hier die gleichen Bezugszeichen auf. Ein Unterschied gegenüber dem Schaltungszweig für den Eingang 18 besteht noch darin, daß an den Ausgang des zweiten Schmitt-Triggers 31 ein von dem Widerstand R4 unterschiedlicher Widerstand R5 an den gleichen Eingang des Analog-/Digital-Wandlers 32 geschaltet 0 ist. Die Widerstände R4 und R5 sind so ausgelegt, daß sich ein Spannungsteiler-Verhältnis von 1:2 ergibt. Der Widerstand R5 besitzt einen doppelt so hohen Widerstandswert wie der Widerstand R4. Es handelt sich also bei den Widerständen R4 und R5 um ein R-2R-Netzwerk. Der

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Analog-zOigital-Wandler 32 weist noch weitere Eingänge auf, deren Beschaltung jedoch nicht näher dargestellt ist. An diese Eingänge könnten Sensoren 20 angeschlossen sein, die analoge Ausgangssignale abgeben. Die Anpaßschaltung 30 ist Teil der Ein-/Ausgangs-Schaltung 11 des Getriebe-Steuergerätes 10.

Nachfolgend wird noch genauer auf die Funktionsweise der Anpaßschaltung 3 0 eingegangen. Solange der Schalter 16 sich im geöffneten Zustand befindet, liegt über den Pull-Üp-Widerstand Rl und den Widerstand R2 das Versorgungsspannungspotential U_Bat an dem Kondensator Cl an. Der Kondensator Cl ist also ständig in seinem geladenen Zustand. Dadurch liegt am Eingang des Schmitt-Triggers 31 eine hohe Spannung an und der Schmitt-Trigger 31 gibt über seinen invertierten Ausgang ein Low-Potential aus. Wenn der Schalter 16 betätigt wird, wird der Kondensator Cl über den Ersatzwiderstand R2 parallel zu R3 entladen. Dadurch sinkt die Spannung am Eingang des ersten Schmitt-Triggers 31 mit einer definierten Zeitkonstanten ab. Wenn der untere Schwellwert des Schmitt-Triggers 31 (z.B. 1,5 Volt) erreicht ist, wird der invertierende Ausgang des Schmitt-Triggers 31 auf High-Potential geschaltet.

Solange der Schalter 17 seinen geöffneten Schaltzustand aufweist, liegt an dem Eingang des zweiten Schmitt-Triggers 31 über den Pull-Down-Widerstand Rl und den Widerstand R2 Massepotential an. Der entsprechende Kondensator Cl in diesem Schaltungszweig ist entladen. Über den invertierenden 0 Ausgang des Schmitt-Triggers 31 wird daher High-Potential als Ruhepotential ausgegeben. Erst wenn der Schalter 17 betätigt ist, wird der Kondensator Cl über den Ersatzwiderstand R2 parallel zu R3 mit der gleichen Zeitkonstante wie in dem Schaltungszweig für den Schalter

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geladen. Die Spannung steigt an dem Eingang des Schmitt-Triggers 31 an. Wenn der obere Schwellwert {z.B. 5,5 Volt) des Schmitt-Triggers 31 erreicht ist, wird über den invertierenden Ausgang des Schmitt-Triggers 31 Low-Potential ausgegeben. Der Schmitt-Trigger 31 in dem Schaltungszweig für den Schalter 17 ist damit low-aktiv.

Die beiden Widerstände R3 in den beiden Schaltungszweigen dienen zur Anpassung der Spannungspegel an den Eingängen und 19 an die obere Schaltschwelle der Schmitt-Trigger 31.

In der nachfolgenden Tabelle sind für die vier möglichen Schaltzustände der beiden Schalter 16 und 17 die Spannungswerte angegeben, die an dem Eingang des Analog-/Digital-Wandlers anliegen. Dabei wurde davon ausgegangen, daß die Schmitt-Trigger 31 als High-Potential 5 Volt ausgeben. Die Tabelle gilt nur für den hier betrachteten Fall, bei dem R5 einen doppelt so hohen Widerstandswert besitzt wie R4 (ansonsten ergeben sich andere Spannungsteilerwerte).

Schalter 16	Schalter 17	Spannung an
		A/D-Wandler
offen	offen	1 * 5V/3
geschlossen	offen	3 * 5V/3
offen	geschlossen	0 * 5V/3
geschlossen	geschlossen	2 * 5V/3

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Wenn beide Schalter 16 und 17 geöffnet sind, gibt der Schmitt-Trigger 31 an dem Eingang 18 Low-Potential aus, während der Schmitt-Trigger 31 an dem Eingang 19 High-Potential ausgibt so daß ein Strom über den Widerstand R5 und den Widerstand R4 nach Masse abfließen kann. Dadurch stellt sich an dem Eingang des Analog-/Digital-Wandlers eine Spannung von 1 * 5V/3 ein. Ist der Schalter 16 geschlossen, und der Schalter 17 geöffnet, geben beide Schmitt-Trigger High-Potential aus, es fließt kein Strom über den Spannungsteiler R4 und R5 und es liegt eine Spannung von 5 Volt an dem Eingang des Analog-/Digital-Wandlers an. Ist Schalter 16 geöffnet und Schalter 17 geschlossen, so geben beide Schmitt-Trigger 31 Low-Potential aus und es liegt an dem Eingang des Analog-/Digital-Wandlers 32 eine Spannung von 0 Volt an. Sind beide Schalter 16 und 17 geschlossen, so gibt der Schmitt-Trigger 31, der an den Eingang 18 angeschlossen ist, High-Potential aus während der Schmitt-Trigger 31, der an dem Eingang 19 angeschlossen ist, Low-Potential ausgibt, so daß ein Strom über den Widerstand R4 und R5 nach Masse abfließen kann so daß sich an dem Eingang des Analog-/Digital-Wandlers 32 eine Spannung von 2 * 5V/3 einstellt.

Die Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können z.B. mehr als zwei Digitaleingänge auf einen gemeinsamen Eingang eines Analog-/Digital-Wandlers 32 geschaltet sein. Hierzu muß für jeden weiteren Digital-Eingang ein ähnlicher Schaltungszweig vorgesehen werden und es muß das Widerstandsnetzwerk R4, R5 entsprechend erweitert werden, damit für alle möglichen Schaltkombinationen unterschiedliche Spannungspegel an dem Analog-/Digital-Wandlereingang anliegen.

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Für einzelne Digitaleingänge können auch zusätzlich noch Entstörkondensatoren vorgesehen werden.

Claims

• · • * - 10 - R. 27191 26.07.94 Sj/Bi/Mo ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart Ansprüche

1. Steuergerät, insbesondere Kraftfahrzeug-Steuergerät, mit einem Mikrorechner (12), mit einer Anpaßschaltung (30), die mindestens zwei Eingänge {18, 19) aufweist, an denen digitale Eingangssignale anlegbar sind, wobei die mindestens zwei Eingänge {18, 19) über ein Widerstandsnetzwerk (R4, R5) auf einen gemeinsamen Eingang eines Analog-/Digital-Wandlers (32) geführt sind und wobei das Widerstandsnetzwerk so ausgelegt ist, daß es für jede mögliche Kombination von digitalen Eingangsignalen an den mindestens zwei Eingängen (18, 19) einen bestimmten, die jeweilige Kombination von anliegenden digitalen Eingangssignalen charakterisierenden Spannungswert bildet, der an dem gemeinsamen Eingang des Analog-/Digital-Wandlers (3 2) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anpaßschaltung (3 0) für jeden der mindestens zwei Eingänge (18, 19) ein Schmitt-Trigger (31) vorgesehen ist, der eingangsseitig mit dem jeweiligen Eingang (18, 19) des Steuergerätes (10) und ausgangsseitig mit dem Widerstandsnetzwerk (R4, R5) verbunden ist.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Schmitt-Trigger (31) ein RC-Glied (R2, Cl) vorgeschaltet ist.

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3. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anpaßschaltung (30) vor mindestens einem der RC-Glieder (R2, Cl) ein Widerstand (Rl) zum Versorgungspotential (Ug_at) geschaltet ist.

4. Steuergerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anpaßschaltung (3 0) vor mindestens einem der RC-Glieder (R2, Cl) ein Widerstand (Rl) zum Massepotential geschaltet ist.

5. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es für die Steuerung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges verwendbar ist.