EP1203386A1 - Elektrische schaltungsanordnung - Google Patents

Elektrische schaltungsanordnung

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EP1203386A1
EP1203386A1 EP00958390A EP00958390A EP1203386A1 EP 1203386 A1 EP1203386 A1 EP 1203386A1 EP 00958390 A EP00958390 A EP 00958390A EP 00958390 A EP00958390 A EP 00958390A EP 1203386 A1 EP1203386 A1 EP 1203386A1
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EP
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circuit arrangement
electrical circuit
arrangement according
switching
control stage
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Hans Martin Von Staudt
Christoph Oster
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Leopold Kostal GmbH and Co KG
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Leopold Kostal GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/547—Combinations of mechanical switches and static switches, the latter being controlled by the former

Definitions

  • the present invention is based on an electrical circuit arrangement designed in accordance with the preamble of the main claim.
  • Such circuit arrangements are provided in order to permanently maintain a certain functional state of an electrical system having two different functional states.
  • This is e.g. B. possible in that the system for initiating the two functional states is directly associated with a power switching device which, in order to implement each of the two functional states, in each case has a switching position to be reached from a starting position, with a latching configuration.
  • switching devices that transmit the full power and thus also interrupt the switching devices have been replaced by switching devices, such as so-called silicone switching mats, which can be actuated by touch and only control currents, to which bistable power switching relays are then assigned, for example.
  • switching devices such as so-called silicone switching mats, which can be actuated by touch and only control currents, to which bistable power switching relays are then assigned, for example.
  • Such embodiments require a considerable amount of effort both in terms of material and in terms of space requirements.
  • This also includes a circuit arrangement provided with a conventional flip / flop, which can be influenced by pulse-shaped signals, wherein the pulse-shaped signals can of course also be caused by key switches.
  • the present invention has for its object to provide an electrical circuit suitable for existing electrical systems in electronic systems with electronic function storage, in which even in the event of an external or internal malfunction - such as power failure or line interruption - the previously existing functional state over an almost unlimited length Period remains.
  • Circuit arrangement is that the same can be implemented with relatively simple means, which only require a very small amount of space.
  • FIG. 2 one of the control stages of the circuit arrangement according to FIG. 1 with an associated switching device;
  • Fig. 3 the switching module of a control stage.
  • an electrical system S present in a motor vehicle for example in the form of a window or sliding roof adjustment device, and connected to the supply voltage U of the motor vehicle electrical system, there are four identically designed control stages ST via a connecting line AL, each with its output A connected, which are also connected to the power supply.
  • Each control stage is in turn assigned a switching device SV which has two separate switching elements SV1, SV2 and can be actuated by touch, via which a functionally associated system, which forms part of the system, can be switched between two functional states, for example switched on and off.
  • a switching element can be used instead of the two switching elements, in which case the switching between the two functional states can then be implemented by repeated actuations thereof.
  • the control stage is provided with a switching module SB which consists of a flip / flop F / F formed in particular by three EEPROM cells which has become a non-volatile structure by using EEPROM technology .
  • this bistable electronic switching module is provided with an SO-8 housing, of which the input Vdd is connected to the supply voltage U via a limiting resistor BW in such a way that the power loss converted can be limited in the event of an overvoltage.
  • This working voltage is fed via internal switching means SM to the internal supply input Vc, to which a backup capacitor C1 provided for short-term stabilization of the working voltage is connected on the one hand, which on the other hand is connected both to the ground connection GND and also directly to ground.
  • the output OUT of the switching module is then routed to connection A of the control stage ST.
  • the two connections L1, L0 which are generally referred to as SET, RESET inputs, are connected to the positive pole (+) of the voltage supply via series resistors VW1, VW2 and their associated light-emitting diodes LD1, LD2, which are located in their connecting lines VL1, VL2 the light-emitting diodes working in the visible wave spectrum, preferably one light-emitting diode LD1 emits light beams in the red wavelength range and the other light-emitting diode LD2 light beams in the green wavelength range.
  • the switching device SV with the two switching elements SV1, SV2 to be actuated by touch is then connected to the two inputs L1, L0 of the switching module SB or to the connecting lines VL1, VL2 assigned to the same. It is thereby achieved that the state "1" is caused by the actuation of the switching element SV1 at the output A of the switching module SB, while the state "0" is generated when the switching element SV2 is actuated at the output A.
  • the respective state assumed is then indicated by the associated LED.
  • the electronic switching component SB which is designed in particular as an ASIC, is also included, as can be seen from FIG. 3 the non-volatile flip / flop F / F advantageously formed from three EEPROM cells.
  • EEPROM cells are each set to one of their two possible states via a control element AO by a control logic SL connected to the switching elements SV1, SV2.
  • An evaluation stage AS downstream of the three EEPROM cells detects via a test component PK whether all the cells are in the same state. If this is the case, the control output SL brings the signal output A to the signal potential defined for this purpose by correspondingly influencing an assigned electronic switching element SG.
  • a probability component WK is assigned to the EEPROM cells, by means of which a majority decision is made. This is relevant in the event that a fault has occurred during the change in the state of the EEPROM cells, in which case that of the majority of the cells, i.e. state assumed by two cells.
  • the probability component WK directly influences the switching element SG assigned to the signal output A.

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

Es wird eine elektrische Schaltungsanordnung für ein in einem Kraftfahrzeug befindliches, durch eine Steuerstufe zu beeinflussendes elektrisches System vorgeschlagen, wobei auch bei einer Störung der Spannungsversorgung der vorher vorhandene Funktionszustand über einen nahezu beliebig langen Zeitraum dadurch erhalten bleibt, dass der Steuerstufe ein elektronischer Schaltbaustein zugehörig ist, an dem die zumindest eine aus zwei tastend zu betätigenden Schaltelementen bestehende Schaltvorrichtung derart angeschlossen ist, daß über den Schaltbaustein der Ausgang der Steuerstufe und damit der zugeordnete Teil des Systems in Abhängigkeit davon, welches der beiden Schaltelemente betätigt worden ist, in einen der beiden Funktionszustände bringbar ist, der bis zu der erst durch Betätigung des anderen Schaltelementes erfolgenden Umschaltung auch bei Unterbrechung der Versorgungsspannung erhalten bleibt.

Description

Elektrische Schaltungsanordnung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung geht von einer entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten elektrischen Schaltungsanordnung aus.
Derartige Schaltungsanordnungen sind dafür vorgesehen, um einen bestimmten Funktionszustand eines zwei verschiedene Funktionszustände aufweisenden elektrischen Systems dauerhaft zu erhalten. Dies ist z. B. dadurch möglich, daß dem System zur Initiierung der beiden Funktionszustände eine Leistungs-Schaltvorrichtung direkt zugeordnet wird, die zur Realisierung eines jeden der beiden Funktionszustände jeweils eine von einer Ausgangsstellung aus zu erreichende, rastend ausgeführte Schaltstellung aufweist.
Im Zuge der Weiterentwicklung sind dann die die volle Leistung übertragenden und somit auch dieselbe unterbrechenden Schaltvorrichtungen durch tastend zu betätigende - nur Steuerströme führende - Schaltvorrichtungen, wie z.B. sogenannte Silikonschaltmatten, ersetzt worden, denen dann beispielsweise bistabile Leistungs-Schaltrelais zugeordnet werden. Solche Ausführungsformen bedingen aber einen recht erheblichen Aufwand sowohl hinsichtlich Material als auch bzgl. Platzbedarf.
Weiterhin ist es bekannt, neben diesen elektromechanischen Lösungen eine elektronische Speicherung des jeweiligen Funktionszustandes vorzunehmen. Hierzu bedient man sich der schon lange bekannten, für die Speicherung eines digitalen Zustandes bestimmten bistabilen Kippstufe ( Flip/Flop ), die in unterschiedlichen Technologien - wie z.B. CMOS - realisiert werden kann. Allen so aufgebauten elektronischen Funktionsspeicherungen ist die Eigenschaft gemeinsam, daß der gespeicherte Zustand verloren geht, sobald die Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung nicht mehr zur Verfügung steht. Das Vorhalten einer Hilfsenergie in Form einer Batterie, eines Akkumulators oder eines hochkapazitiven Kondensators ist wiederum mit erhöhtem Aufwand verbunden und nur bedingt langzeitstabil.
Außerdem ist es z.B. durch die US-PS 4 388 704 bekannt, eine bistabile Kippstufe ( Flip/Flop ) mit einer Einrichtung zu versehen, durch die der aktuelle digitale Zustand der Kippstufe auch bei einer Unterbrechung der Versorgungsspannung erhalten bleibt. Eine solche Ausführungsform ist aber nicht ohne weiteres für in
Kraftfahrzeugen befindliche, über tastend zu betätigende Schaltvorrichtungen zu beeinflussende elektrische Systeme geeignet.
Darüber hinaus ist es durch das RELAIS LEXIKON, 2.Auflage, Dr. Alfred Hüthig Verlag, Heidelberg 1985, Seiten 62 und 226-242 bekannt,
Schaltbausteine mit integrierten als Steuerstufe anzusehenden Schaltkreisen zu kombinieren, so daß auf einfache Weise eine Vielzahl von Schaltaufgaben im Zusammenhang mit einer Leistungsschaltstufe realisierbar ist. Dazu gehört auch eine mit einem herkömmlichen Flip/Flop versehene Schaltungsanordnung, die durch impulsförmige Signale beeinflußbar ist, wobei die impulsförmigen Signale natürlich auch von Tastschaltern hervorgerufen sein können.
Schließlich sind in dem Buch von Tietze, Schenk u.a., Halbleiter- Schaltungstechnik, Springer Verlag 1999 Seiten 751-752 elektrisch löschbare Festwertspeicher, d.h. sogenannte EEPROM's vom Grundsatz her beschrieben.
Aus den beiden letztgenannten Veröffentlichungen ist aber auch in der Zusammenschau ihrer Gegebenheiten kein Hinweis darauf zu entnehmen, ein nicht flüchtiges Flip/Flop aus wenigen EEPROM-Zellen zu realisieren und so auszubilden, d.h., in die Steuerstufe derart zu integrieren, daß das zugehörige System allein über einen Signal-Ausgang der Steuerstufe und somit über lediglich eine elektrische Verbindungsleitung zu beeinflussen ist.
Aufgrund dessen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine für in Kraftfahrzeugen vorhandene elektrische Systeme geeignete elektrische Schaltungsanordnung mit elektronischer Funktionsspeicherung zu schaffen, bei der auch bei einer externen oder internen Störung - wie Stromausfall oder Leitungsunterbrechung - der vorher vorhandene Funktionszustand über einen nahezu beliebig langen Zeitraum erhalten bleibt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhaft bei einem derartigen Aufbau einer elektrischen
Schaltungsanordnung ist, daß dieselbe mit relativ einfachen Mitteln realisiert werden kann, wobei diese nur einen recht geringen Platzbedarf haben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 : die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit vier Steuerstufen;
Fig. 2: eine der Steuerstufen der Schaltungsanordnung nach Fig.1 mit einer zugehörigen Schaltvorrichtung; Fig. 3: den Schaltbaustein einer Steuerstufe.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind an einem in einem Kraftfahrzeug vorhandenen, beispielsweise als Fenster- bzw. Schiebedach- Verstelleinrichtung ausgebildeten, an der Versorgungsspannung U des Kraftfahrzeug - Bordnetzes liegenden elektrischen System S vier gleich ausgeführte Steuerstufen ST über eine Anschlußleitung AL mit jeweils ihrem Ausgang A angeschlossen, die ebenfalls mit der Spannungsversorgung verbunden sind. Jeder Steuerstufe ist wiederum eine zwei voneinander getrennte, tastend zu betätigende Schaltelemente SV1 , SV2 aufweisende Schaltvorrichtung SV zugeordnet, über die ein funktional zugehöriges, einen Teil des Systems bildendes System - Aggregat zwischen zwei Funktionszuständen umschaltbar - z.B. ein- und ausschaltbar - ist. Natürlich kann anstelle der beiden Schaltelemente dem Grundsatz nach auch nur ein Schaltelement eingesetzt werden, wobei dann durch wiederholte Betätigungen desselben die Umschaltung zwischen den zwei Funktionszuständen realisierbar ist. Um einen solchen einmal eingenommenen Funktionszustand dauerhaft zu gewährleisten, ist die Steuerstufe mit einem Schaltbaustein SB versehen, der aus einem durch Anwendung der EEPROM - Technik zu einem nicht flüchtigen Gebilde avancierten und zwar insbesondere aus drei EEPROM-Zellen gebildeten Flip/Flop F/F besteht. Dieser bistabile elektronische Schaltbaustein ist in bewährter Prozeßtechnik mit einem SO-8-Gehäuse versehen, von dem der Eingang Vdd über einen Begrenzungswiderstand BW derart an der Versorgungsspannung U liegt, daß im Überspannungsfall die umgesetzte Verlustleistung begrenzt werden kann. Diese Arbeitsspannung wird über interne Schaltmittel SM auf den internen Versorgungseingang Vc geführt, an dem ein zur kurzfristigen Stabilisierung der Arbeitsspannung vorgesehener Stützkondensator C1 einerseits angeschlossen ist, der andererseits sowohl mit dem Masseanschluß GND als auch direkt mit Masse verbunden ist. Der Ausgang OUT des Schaltbausteins ist dann auf den Anschluß A der Steuerstufe ST geführt. Die beiden Anschlüsse L1 , L0, die allgemein als SET, RESET Eingänge bezeichnet werden, sind über in ihren Verbindungsleitungen VL1 , VL2 befindliche Vorwiderstände VW1 , VW2 und denselben zugeordnete Leuchtdioden LD1 , LD2 gemeinsam am positiven Pol (+) der Spannungsversorgung angeschlossen, wobei von den im sichtbaren Wellenspektrum arbeitenden Leuchtdioden vorzugsweise die eine Leuchtdiode LD1 Lichtstrahlen im roten Wellenlängenbereich und die andere Leuchtdiode LD2 Lichtstrahlen im grünen Wellenlängenbereich emittiert.
An den beiden Eingängen L1 , L0 des Schaltbausteins SB bzw. an die denselben zugeordneten Verbindungsleitungen VL1 , VL2 ist dann die Schaltvorrichtung SV mit den beiden tastend zu betätigenden Schaltelementen SV1 , SV2 angeschlossen. Damit wird erreicht, daß durch die Betätigung des Schaltelementes SV1 am Ausgang A des Schaltbausteins SB der Zustand „1" hervorgerufen wird, während bei Betätigung des Schaltelementes SV2 am Ausgang A der Zustand „0" generiert wird. Der jeweils eingenommene Zustand wird dann durch die zugehörige Leuchtdiode kenntlich gemacht. Um den an dem Signal-Ausgang A vorhandenen und damit auch dem zugeordneten Systemaggregat zugehörigen Funktionszustand bis zu einer durch eine erneute Betätigung der Schaltvorrichtung SV erfolgenden Umschaltung zu erhalten, ist - wie aus Fig. 3 hervorgeht - der insbesondere als ASIC ausgeführte elektronische Schaltbaustein SB mit dem vorteilhafterweise aus drei EEPROM-Zellen gebildeten nicht flüchtigen Flip/Flop F/F versehen.
Diese drei EEPROM-Zellen werden über ein Ansteuerorgan AO durch eine mit den Schaltelementen SV1 , SV2 verbundene Steuerlogik SL in jeweils den einen ihrer beiden möglichen Zustände versetzt. Eine den drei EEPROM- Zellen nachgeordnete Auswertstufe AS erfaßt dabei über eine Prüfkomponente PK, ob alle Zellen übereinstimmend sich in demselben Zustand befinden. Ist dies der Fall, so wird über die Steuerlogik SL der Signal- Ausgang A durch entsprechende Beeinflussung eines zugeordneten elektronischen Schaltgliedes SG auf das dafür festgelegte Signalpotential gebracht.
Weiterhin ist den EEPROM-Zellen eine Wahrscheinlichkeitskomponente WK zugeordnet, durch die eine Mehrheitsentscheidung getroffen wird. Diese ist für den Fall relevant, wenn bei der Zustandsveränderung der EEPROM-Zellen eine Störung aufgetreten ist, wobei dann als wahrscheinlich richtig der von der Mehrzahl der Zellen d.h. von zwei Zellen eingenommene Zustand angesehen wird. Die Wahrscheinlichkeitskomponente WK beeinflußt dabei direkt das dem Signal-Ausgang A zugeordnete Schaltglied SG.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Schaltungsanordnung für ein in einem Kraftfahrzeug befindliches, an der Spannungsversorgung des Kraftfahrzeug- Bordnetzes liegendes, durch zumindest eine Steuerstufe zu beeinflussendes elektrisches System, wobei jeder Steuerstufe eine manuell zu betätigende Schaltvorrichtung zugeordnet ist, über die ein zugeordneter Teil des Systems zwischen zwei Funktionszuständen umschaltbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jede der jeweils nur einen Signal-Ausgang (A) aufweisenden Steuerstufen (ST) mit demselben über eine zugehörige elektrische Anschlußleitung (AL) an dem System (S) angeschlossen ist, daß jede Steuerstufe als wesentlichen Bestandteil einen elektronischen Schaltbaustein (SB) aufweist, der mit einem aus einigen EEPROM-Zellen gebildeten nicht flüchtigen Flip/Flop versehen ist und daß an der Steuerstufe die zugeordnete, aus wenigstens einem tastend zu betätigenden
Schaltelement (SV1 ,SV2) bestehende Schaltvorrichtung (SV) derart angeschlossen ist, daß über den Schaltbaustein der Signal-Ausgang (A) der zugehörigen Steuerstufe und damit der zugeordnete Teil des Systems in Abhängigkeit von der Betätigung der Schaltvorrichtung in einen der beiden Funktionszustände bringbar ist, der über das nicht flüchtige Flip/Flop (F/F) bis zu der erst durch erneute Betätigung der Schaltvorrichtung erfolgenden Umschaltung auch bei Unterbrechung der Versorgungsspannung (U) erhalten bleibt.
2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der als ASIC ausgeführte elektronische Schaltbaustein (SB) mit relativ wenigen, das Flip/Flop (F/F) bildenden EEPROM-Zellen versehen ist.
3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flip/Flop (F/F) vorzugsweise aus einer ungeraden Anzahl von insbesondere drei EEPROM-Zellen besteht.
4. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schaltbaustein (SB) mit einer den jeweiligen Zustand der einzelnen das Flip/Flop bildenden EEPROM-Zellen abfragenden Auswertstufe (AS) versehen ist.
5. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertstufe (AS) eine einerseits die Zustände sämtlicher EEPROM-Zellen (E2Z) feststellende und bei Übereinstimmung derselben eine Steuerlogik (SL) entsprechend beeinflussende Prüfkomponente (PK) und andererseits eine bei Nichtübereinstimmung derselben eine Mehrheitsentscheidung treffende , die Steuerlogik ebenfalls entsprechend beeinflussende Wahrscheinlichkeitskomponente (WK) aufweist.
6. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden mit dem positiven Pol (+) der Spannungsversorgung (U) des Bordnetzes verbundenen Eingängen (L1.L0) des Schaltbausteins (SB) zwei der Schaltvorrichtung (SV) zugehörige, tastend zu betätigende Schaltelemente (SV1 ,SV2) jeweils einerseits angeschlossen sind, die jeweils andererseits mit dem auf Masse liegenden negativen Pol (-) der Spannungsversorgung verbunden sind, wobei mit ihrer Aktivierung das eine Schaltelement (SV1 ) den Zustand „0" und das andere Schaltelement den Zustand „1" am Ausgang (OUT) des Schaltbausteins (SB) und damit auch am Ausgang (A) der Steuerstufe (ST) hervorruft.
7. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die beiden zwischen den Eingängen (L1.L0) des Schaltbausteins (SB) und dem positiven Pol (+) der Spannungsversorgung (U) liegenden Verbindungsleitungen (VL1 NL2) jeweils eine Leuchtdiode (LD1 ,LD2) über jeweils einen Vorwiderstand
(VW1.VW2) eingefügt ist.
8. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leuchtdioden (LD1.LD2) sichtbare Strahlen mit unterschiedlicher Wellenlänge abgeben.
9. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Leuchtdioden (LD1) Strahlen im roten Wellenlängenbereich und die andere Leuchtdiode (LD2) Strahlen im grünen Wellenlängenbereich abgibt.
10. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der positive Pol (+) der Spannungsversorgung mit dem externen Versorgungseingang (Vdd) des Schaltbausteins (SB) über einen im Überspannungsfall die umgesetzte
Verlustleistung limitierenden Begrenzungswiderstand (BW) verbunden ist.
11. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Versorgungseingang (Vdd) des Schaltbausteins (SB) über eine integrierte, als Verpolungsschutz dienende Diode (D) mit dem zugeordneten internen Versorgungseingang (Vdd*) verbunden ist.
2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspannung durch einen einerseits dem internen Versorgungseingang (Vc) und andererseits an dem mit Masse verbundenen Masseanschluß (GND) angeschlossenen Stützkondensator (C1 ) stabilisiert ist
EP00958390A 1999-08-10 2000-08-08 Elektrische schaltungsanordnung Expired - Lifetime EP1203386B1 (de)

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