EP1203386B1 - Elektrische schaltungsanordnung - Google Patents

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EP1203386B1
EP1203386B1 EP00958390A EP00958390A EP1203386B1 EP 1203386 B1 EP1203386 B1 EP 1203386B1 EP 00958390 A EP00958390 A EP 00958390A EP 00958390 A EP00958390 A EP 00958390A EP 1203386 B1 EP1203386 B1 EP 1203386B1
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fact
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electrical circuit
arrangement according
switch module
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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 a corresponding to the preamble of Main claim designed electrical circuitry.
  • Such circuit arrangements are intended to a certain functional state of one of two different functional states having electrical system permanently. This is e.g. B. thereby possible that the system for initiating the two Functional states a power switching device is directly assigned, one to implement each of the two functional states To be reached from a starting position, executed in a latching manner Has switching position.
  • DE 198 45 135 A1 is one with several Triggering of various functions provided switching devices provided electrical circuitry become known, being in a control stage there, a memory module designed as an EEPROM is integrated, in which an assignment table is stored, that of each one Switching device one of the respective switching device and / or of the Control level function to be influenced from a number of functions assigns.
  • JP 09 298020 A has disclosed an electrical circuit arrangement which has the features of the upper grip of claim 1.
  • the electrical system which is preferably associated with a water treatment plant, is to be influenced by a plurality of control stages, each control stage being assigned a switching device which has a switching element which can be actuated by touch and whose switching state is stored by a flip / flop which is integrated in a switching module and is formed from EEPROM cells.
  • each control stage is provided with a microcomputer and connected to the electrical system via two signal outputs and a two-wire data bus line, which represents a very considerable outlay.
  • the present invention is based on the object suitable for electrical systems present in motor vehicles
  • To create circuitry with electronic function storage in the event of an external or internal fault - such as a power failure or Line interruption - the previously existing functional status via a is retained for almost any length of time.
  • an advantage of such a construction of an electrical circuit arrangement is that it can be implemented with relatively simple means, which only require a very small amount of space.
  • This bistable electronic switching module is in proven process technology with an SO-8 housing, from which the input Vdd via a Limiting resistor BW is connected to the supply voltage U in such a way that in the event of an overvoltage, the power loss that is implemented can be limited.
  • This working voltage is transferred to the internal via internal switching means SM Supply input Vc led to one for short-term stabilization the working capacitor C1 provided on the one hand is connected, on the other hand both with the GND ground connection is also directly connected to ground.
  • the output OUT of the switching module is then led to connection A of the control stage ST.
  • the two Connections L1, L0 commonly referred to as SET, RESET inputs are located in their connecting lines VL1, VL2 Series resistors VW1, VW2 and the associated LEDs LD1, LD2 together on the positive pole (+) of the power supply connected, with those working in the visible wave spectrum
  • Light-emitting diodes preferably the one light-emitting diode LD1 light rays in the red Wavelength range and the other light emitting diode LD2 light rays in the green Wavelength range emitted.
  • the switching device SV with the two switching elements SV1, SV2 to be actuated by touching 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 identified by the associated light-emitting diode.
  • the electronic switching component SB which is designed in particular as an ASIC, is included the non-volatile flip / flop F / F, advantageously formed from three EEPROM cells. These three EEPROM cells are set in 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 uses a test component PK to determine whether all the cells are in the same state.
  • 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 the state assumed by the majority of the cells, ie by two cells, is then likely to be correct.
  • the probability component WK directly influences the switching element SG assigned to the signal output A.

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  • Electronic Switches (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Window Of Vehicle (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Description

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.
Ferner 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.
Des Weiteren 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.
Darüber hinaus ist durch die DE 198 45 135 A1 eine mit mehreren zur Auslösung verschiedener Funktionen vorgesehenen Schaltvorrichtungen versehene elektrische Schaltungsanordnung bekannt geworden, wobei in eine dort vorhandene Steuerstufe ein als EEPROM ausgebildeter Speicherbaustein integriert ist, in dem eine Zuordnungstabelle abgelegt ist, die jeder einzelnen Schaltvorrichtung eine von der jeweiligen Schaltvorrichtung und/oder von der Steuerstufe zu beeinflussende Funktion aus einer Anzahl von Funktionen zuordnet.
Schließlich ist durch die JP 09 298020 A eine die Merkmale des Obergriffs des Patentanspruches 1 aufweisende elektrische Schaltungsanordnung bekannt geworden. Dabei ist das vorzugsweise einer Wasseraufbereitungsanlage zugehörige elektrische System von mehreren Steuerstufen zu beeinflussen, wobei jeder Steuerstufe eine ein tastend zu betätigendes Schaltelement aufweisende Schaltvorrichtung zugeordnet ist, deren Schaltzustand von einem in einem Schaltbaustein integrierten, aus EEPROM-Zellen gebildeten Flip/Flop gespeichert ist.
Bei dieser Ausführungsform ist aber jede Steuerstufe mit einem Mikrocomputer versehen und über zwei Signalausgänge sowie eine zweiadrige Datenbusleitung mit dem elektrischen System verbunden, was einen ganz beachtlichen Aufwand darstellt.
Aus den zuvor genannten 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 Systemteil 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 Steuertogik 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 (12)

  1. Elektrische Schaltungsanordnung für ein an einer Spannungsversorgung (U) liegendes, durch zumindest eine Steuerstufe (ST) zu beeinflussendes elektrisches System (S), wobei jeder Steuerstufe (ST) eine manuell zu bedienende, ein tastend zu betätigendes Schaltelement (SV1 ,SV2) aufweisende Schaltvorrichtung (SV) zugeordnet ist, über die das System (S) in seiner Funktion manipulierbar ist, wobei jede Steuerstufe (ST) einen elektronischen Schaltbaustein (SB) aufweist, der mit einem den Schaltzustand der jeweils zugehörigen Schaltvorrichtung speichernden, aus EEPROM-Zellen gebildeten, nicht flüchtigen Flip/Flop (F/F) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede der jeweils nur einen Signalausgang (A) aufweisenden Steuerstufen (ST) mit demselben über eine zugehörige elektrische Anschlußleitung (AL) an dem in einem Kraftfahrzeug vorhandenen, mit dem Bordnetz desselben verbundenen System (S) angeschlossen ist, daß an jedem Signalausgang (A) ein mit jeder Betätigung des jeweiligen Schaltelementes (SV1,SV2) zwischen zwei Zuständen sich veränderndes Signal ansteht, durch das ein der jeweiligen Schaltvorrichtung (SV) zugehöriger Teil des Systems (S) zwischen zwei Funktionzuständen umschaltbar ist und daß der jeweilige Funktionszustand über das dem Schaltbaustein (SB) zugehörige Flip/Flop (F/F) bis zu der erst durch erneute Betätigung der Schaltvorrichtung (SV) 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-Zelle 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 Steuersogik (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,VL2) 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.
  12. 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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