ES2238946T3 - Circuito de reconocimiento de defectos y vehiculo o aparato. - Google Patents

Abstract

Circuito de reconocimiento de defectos que puede unirse con al menos una fuente de tensión (Vs, Vbb, Vcc) y con al menos un consumidor (L1), con al menos un sensor y con al menos un transistor de salida (18a-18k) que puede adoptar al menos dos estados, pudiendo detectar el sensor el estado en el que se encuentra el transistor de salida (18a-18k), caracterizado porque el sensor presenta un circuito de reconocimiento de defectos (70, 80) con un transistor sensor (72, 82) que puede ser activado preferiblemente por la tensión aplicada al colector del transistor de salida (18a-18k), y porque el circuito de reconocimiento de defectos presenta una resistencia de retención (R3, R19, R21) que conserva en el circuito una tensión cuando no está conectado ningún otro consumidor.

Description

Circuito de reconocimiento de defectos y vehículo o aparato.

La invención concierne a un circuito de reconocimiento de defectos que puede unirse con al menos una fuente de tensión y con al menos un consumidor, con al menos un sensor y con al menos un transistor de salida que puede adoptar al menos dos estados, pudiendo detectar el sensor el estado en el que se encuentra el transistor de salida.

Los vehículos usuales presentan varias válvulas magnéticas, lámparas y relés que están unidos con un controlador del vehículo del través de un mazo de cables. Una falsa tensión o una falsa carga sobre una línea puede originar daños muy costosos en componentes eléctricos o electrónicos y puede hacer que el vehículo quede incapacitado para funcionar.

La patente US-A-5,017,910 muestra un sistema de vigilancia con una pluralidad de sensores que están unidos con una unidad de control central a través de cables separados. La unidad de control presenta un microprocesador que ejecuta un algoritmo periódico de determinación de defectos mientras un operador dobla cada cable alternativamente a mano. Cuando se maniobra un cable que presenta un defecto, el algoritmo reacciona mediante una activación de una bocina de señal.

El documento US-A-5,640,092 muestra un dispositivo de análisis de circuitos de mando que suministra una indicación óptica cuando en un circuito de mando a comprobar está conectado un consumidor con una resistencia demasiado pequeña.

El documento JP-A-57163877, creador del presente género de objeto, revela un procedimiento de diagnóstico de circuitos eléctricos que emplea un circuito de reconocimiento de defectos según el preámbulo de la reivindicación 1.

El problema que sirve de base a la invención estriba en que es necesaria la cooperación de un operador para detectar un defecto.

Este problema se resuelve según la invención con las enseñanzas de las reivindicaciones 1 y 7, explicándose en las demás reivindicaciones subordinadas características que mejoran la solución de una manera ventajosa.

De esta manera, se obtiene un circuito de reconocimiento de defectos con una estructura relativamente sencilla que no necesita más que componentes sencillos, como transistores usuales. El transistor de salida puede estar construido aquí como un transistor NPN y también como un transistor PNP, pudiendo efectuarse la selección, por ejemplo, en función de la fuente de tensión o del consumidor que esté unida/unido con este transistor de la manera usual, por ejemplo a través de líneas. Una fuente de tensión con una tensión nominal más alta puede llevar asociado, por ejemplo, un transistor PNP. El transistor puede encontrarse en un estado saturado o en un estado insaturado. El sensor presenta un circuito de reconocimiento de defectos con un transistor sensor. El transistor sensor está unido con una fuente de tensión, preferiblemente a través de su colector y su emisor, de tal manera que se aplique al colector una tensión alta cuando no esté activado el transistor sensor. En el circuito está prevista una resistencia de autodiagnóstico o una resistencia de retención que cuida de que se aplique en el circuito una tensión cuando no está conectado ningún consumidor. Esta resistencia está conectada entre la fuente de tensión y el transistor, de modo que el transistor de salida puede ser activado también sin que esté conectado el consumidor, para detectar, por ejemplo, si la línea correspondiente está en cortocircuito o el propio transistor de salida no está capacitado para funcionar.

En estado saturado, está aplicada entre el emisor y el colector del transistor solamente una pequeña tensión cuando dicho transistor está activado. El transistor está saturado cuando ha sido activado por la tensión aplicada a su base, y no está en cortocircuito ni se encuentra unido a un consumidor de absorción de potencia demasiada alta. En estos casos, el transistor no alcanza la saturación, con lo que se presenta entre el emisor y el colector una tensión incrementada que puede ser detectada por el sensor. El transistor es activado de preferencia sólo por breve tiempo a través de la tensión aplicada a su base para el reconocimiento de defectos, de modo que se puede presentar una saturación del transistor, pero no se produce una interrupción del funcionamiento del consumidor o de la carga existente en la línea asociada al mismo. Este circuito puede utilizarse, por ejemplo, en un vehículo, pero también en un aparato de trabajo.

Cuando el circuito presenta un microprocesador, el sensor puede suministrar a éste una señal de salida o un valor de salida que puede procesar el microprocesador para activar, por ejemplo, una señal de aviso en forma de una indicación óptica o una señal acústica. Puede estar previsto también que el microprocesador suprima parcial o completamente el funcionamiento del vehículo o del aparato de trabajo tan pronto como el sensor detecte una alta tensión en el transistor y, por tanto, un defecto. La tensión aplicada a la base del transistor de salida para activar o desactivar dicho transistor puede ser controlada también a través del microprocesador.

Si se activa el transistor sensor por medio del transistor de salida, la tensión en el colector del transistor sensor adopta entonces un valor más bajo que puede servir como indicativo de defecto y que, por ejemplo, puede ser conducido al microprocesador o bien recibido por éste y eventualmente sometido a un procesamiento adicional.

La base del transistor de salida puede llevar antepuesto un diodo preferiblemente emisor de luz, por ejemplo en forma de un indicador LED, que indique si se aplica una tensión de activación a la base, de modo que un operador pueda verificar rápidamente si el transistor o, en el caso de que se empleen varios transistores, qué transistor está activado.

Si se equipa un vehículo o un aparato con un circuito de esta clase, se puede realizar un diagnóstico de defecto durante el funcionamiento del vehículo o del aparato sin que tenga que intervenir para ello un operador. Es especialmente favorable el empleo en vehículos o aparatos para el cuidado de céspedes, jardines o parcelas, ya que tales aparatos deberán ser sencillos o robustos y baratos.

En el dibujo se representa un ejemplo de ejecución de la invención que se describe seguidamente con más detalle. Se muestra una representación esquemática de un circuito de mando según la invención o un circuito de conmutación.

Se hace referencia ahora a la única figura en la que se muestra una representación esquemática de una zona de un circuito de mando de vehículo o circuito de mando 10 que presenta un mazo de cables o un elemento similar con varias líneas que se indica en general en 12 y que tiene una pluralidad de líneas de salida 12a-12k que están unidas, a través de terminales 13, con diferentes cargas o consumidores, tales como soleonides, relés y lámparas pilotos (no mostrados) en el vehículo, los cuales incluyen aquellos que son necesarios para el funcionamieno de la bomba de carburante y para funciones de enlace, tal como la presencia de un usuario y del funcionamiento del freno de estacionamiento. Las líneas 12a-12k están unidas con terminales de salida de un circuito amplificador 16 en un cuadro de control principal. Como se representa, el circuito amplificador 16 presenta una pluralidad de transistores de salida de potencia o transistores de salida 18a-18k, uno por cada una de las líneas de salida 12a-12k. Se muestran circuitos amplificadores de salida detallados para solamente los transistores de salida primero (18a) y último (18h) de un circuito amplificador 17, siendo el primer transistor de salida de potencia 18a un transistor PNP para conectar un lado de alta tensión a fin de unir la carga o el consumidor, tal como un solenoide de la bomba de carburante u otras funciones que posibiliten el funcionamiento de un motor, con una fuente de tensión de una tensión nominal de 12 V a través de la línea 12a. Los restantes transistores de salida 18b-18h (solamente se ha representado el circuito amplificador para 18h, ya que los circuitos amplificadores para los transistores 18b-18g son idénticos) son transistores NPN para unir solenoides, relés y lámparas pilotos con masa a través de las líneas 12b-12h. Deberá entenderse que pueden variarse el número de circuitos amplificadores 16 y la combinación de transistores de salida PNP y NPN 18 para adaptarse a números diferentes de líneas 12 y a unas polaridades cambiantes que son necesarias para las cargas o consumidores que están unidos con estas líneas.

Los circuitos amplificadores 16 presentan entradas 22a-22h que están unidas con salidas correspondientes de un circuito de bloqueo paralelo 30 que está a su vez unido, a través de un bus de salida 32 de 8 bits, con un distribuidor de salida de chip usual 34 y un microprocesador 36. El microprocesador 36 selecciona sucesivamente diferentes entradas y salidas, incluyendo niveles de tensión, salidas de circuitos de reconocimiento de defectos e interruptores de unión en el vehículo a través de un terminal 40 y lee de una vez ocho de estas entradas y salidas. Se suministran señales de control, a través del bus 32, al circuito de bloqueo 30, el cual conserva posiciones de salida preseleccionadas en función de las señales que recibe del microprocesador 36. Cada una de las salidas 22a-22g proporciona discrecionalmente una tensión de funcionamiento de base para los transistores de salida NPN 18b-18h a través de un diodo emisor de luz D1 que está conectado en serie con una resistencia R1 que limita las tensiones de base. Una resistencia R2 está conectada entre la base de cada transistor de salida NPN y masa. Las resistencias de base R1, R2 aseguran que las tensiones de dispersión no se apliquen como carga al transistor.

Una resistencia elevadora o una resistencia R3 está conectada entre una fuente de tensión asegurada (Vbb) y el colector para elevar o aumentar la tensión en las salidas para fines de autodiagnóstico cuando no haya líneas de salida externas 12 unidas con el cuadro de control principal. Un diodo tampón D2 está unido con el colector de cada uno de los transistores de salida 18b-18h y la fuente de tensión Vbb a fines de protección, ya que muchas de las cargas de las líneas 12 y también los solenoides y relés son inductivos.

Un transistor inversor de emisor 58 puesto a tierra presenta una base que está unida con el terminal de bloqueo 22a a través de una resistencia limitadora de tensión R4 y con masa a través de la resistencia R5. El colector de transistor 58 está unido, a través de un diodo emisor de luz D3 y una resistencia R6, con la base del transistor de salida PNP 18a, en cual presenta un emisor que está unido con la fuente de tensión Vs. Una resistencia R7 está conectada entre la fuente de tensión Vs y la base para asegurar que el transistor no sea cargado por tensiones de dispersión. Un diodo tampón D4 está conectado en paralelo con una resistencia R8 entre masa y el colector del transistor PNP 18a. La resistencia R8 mantiene baja la salida en la línea 18a cuando esta línea no está unida con su carga, la cual, como se representa, es un solenoide de retención L1 de un controlador de bomba de carburante (u otro dispositivo que posibilite el funcionamiento de un accionamiento).

Cuando el terminal de bloqueo 22a recibe una tensión alta, se activan los transistores 58 y 18a y el diodo D3 suministra una indicación visible de que está presente una señal del solenoide de carburante y está conectada la línea 12a (en las proximidades del nivel de tensión de la fuente de tensión Vs). Cuando alguno de los terminales 22b-22h presenta una tensión alta, se activa el correspondiente de los transistores de salida 18b-18h para poner a tierra la correspondiente de las líneas de salida 12b-12h. Se suministra una señal de activación visual para este transistor de salida a través del diodo D1. Puede estar previsto también en el circuito de mando un indicador LED que esté unido con los terminales 40 del microprocesador 36, de modo que un técnico pueda reconocer de una mirada qué entradas están activadas y también cuáles de las líneas de salida 12a-12h están en estado conectado.

Un circuito de reconocimiento de defectos, que se muestra en general en 70, está unido con las salidas 12b-12g de los transistores de salida NPN 18b-18h a través de respectivas resistencias reductoras de tensión R11-R17. El circuito de mando 70 presenta un transistor emisor NPN 72 con un emisor puesto a tierra y una salida de colector 74. El colector está unido, a través de una resistencia R18, con una fuente de tensión Vcc de una tensión nominal de aproximadamente 5 V, de modo que, cuando no está activado el transistor sensor 72, la salida 74 presentará una tensión alta (aproximadamente +5 V). La base del transistor sensor 72 está unida con las líneas de salida 12b-12h a través de las resistencias R11-R17. Cuando todos los transistores de salida NPN 18b-18h están activados y saturados, la tensión Vce(sat) del transistor pasa a ser muy baja y estará en el intervalo de 0,1 a 0,2 voltios, de modo que la tensión en la base del transistor sensor 72 será inferior a 0,5 V y estará por debajo de la tensión de activación base-emisor del transistor sensor 72. Cuando algunos de los transistores de salida 18b-18h no están activados y algunos están activados (como ocurre cuando el vehículo está en funcionamiento) o cuando uno o más de los transistores de salida no están saturados, la tensión en la base del transistor sensor 72 se elevará por encima de la tensión de activación, con lo que se hace que la salida 74 presente una tensión baja (aproximadamente 0,1 V). Una resistencia elevadora o una resistencia de retención R19 está conectada entre la fuente de tensión Vcc y la base del transistor 72 para hacer que el circuito de mando 70 sea más sensible frente al estado en el que no está saturado el transistor de salida NPN. Dado que los transistores de salida 18b-18h están normalmente saturados cuando éstos están activados y debidamente unidos con la carga de las líneas 12b-12h, una breve conmutación de todos los transistores NPN en el circuito de salida 16 al estado conectado deberá hacer que la salida 74 presente una tensión alta (la tensión en la base del transistor sensor 72 caerá por debajo de la tensión de conexión cuando todos los transistores NPN alcancen la saturación), salvo que se presente un defecto, tal como una carga inadecuada, un transistor NPN quemado en el circuito 16, un cortocircuito con la fuente de tensión en una de las líneas 12.

La salida 74 del transistor sensor 72 está unida con el circuito de entrada 40 del microprocesador 36, que verifica si existe la condición alta o la condición baja en la salida 74. Cuando es falsa la condición en la salida 74 para la entrada dada al circuito 16, el microprocesador 36 puede cerrar todas las salidas y suministrar un aviso hasta que se corrija el defecto. Mediante la activación de todas las salidas NPN 12b-12h, excepto una, durante un corto período de tiempo, preferiblemente menos de 50 ms para una carga de resistencia y varios centenares de milisegundos para una carga inductiva, se puede comprobar esta línea de salida individual. La tensión en la línea desactivada individual deberá aumentar en dirección a la tensión de alimentación y hacer que la tensión en la base del transistor sensor 72 se eleve por encima de la tensión de activación de dicho transistor sensor, lo que conduce a un nivel de tensión bajo en la salida 74. Cuando se detecta el nivel bajo para la línea especial que se comprueba, el microprocesador 36 avanza en el proceso para comprobar la siguiente de las líneas 12. Como siempre, cuando se presenta en algún momento una falta de coincidencia entre la carga y la línea que se comprueba, o cuando la línea está cortocircuitada con masa, la tensión en esta línea no aumentará lo suficiente para activar el transistor sensor 72 y el microprocesador suministrará una indicación de defecto y cerrará la salida. La duración del tiempo de prueba es tan corta para cada línea que no se dificulta un funcionamiento normal del vehículo durante el proceso cuando no se encuentren defectos. Por tanto, se pueden realizar pruebas de defectos de cortocircuito de las salidas a intervalos regulares durante el funcionamiento del vehículo. Por ejemplo, mediante una prueba de una salida se puede comprobar cada 50 ms todas las salidas después de cortocircuitos en menos de 1 segundo. El microprocesador 36 puede poner fin inmediatamente al funcionamiento para prevenir daños caros y costosos en tiempo para los componentes.

Un circuito de mando 80 semejante al circuito de mando 70 está unido con la línea 12a del transistor de salida NPN. Un transistor sensor PNP 82 presenta un emisor que está unido con la fuente de tensión Vs, y una base que está unida con la línea 12a a través de una resistencia R20. La base está unida también a través de una resistencia elevadora o una resistencia de retención R21. Cuando no está activado el transistor de salida PNP 18a, cae la tensión en la base del transistor sensor PNP 82, con lo que se activa dicho transistor 82 y el nivel en la salida 84 llega al estado alto. Cuando está activado y saturado el transistor 18a, lo que ocurrirá bajo carga normal, la tensión en la línea 12a aumentará en dirección a la tensión de la fuente de tensión Vs y hará que se desactive el transistor sensor 82, lo que a su vez hace que la salida 84 llegue a un nivel bajo. Como siempre, cuando la línea 12a está unida incorrectamente con masa o incorrectamente con un componente de alta intensidad de corriente (como la bobina de atracción de la válvula magnética del carburante, en lugar de la bobina de retención que necesita una menor intensidad de corriente), el transistor 18 no alcanzará la saturación y la tensión de la línea no será suficiente para desactivar el transistor 82. La salida 84 permanecerá en el estado de tensión alta. Una resistencia de reducción 22 está unida con el colector del transistor 82 para asegurar que la salida 84 presente una tensión baja cuando no esté activado el transistor 82. Una resistencia R23 está conectada entre el colector y la salida 84 para limitar la tensión de salida y reducir el nivel de tensión en el estado de tensión alta a fin de que sea compatible con el circuito selector de entrada del microprocesador 36, que trabaja preferiblemente con una tensión que es mucho más baja que la tensión de la fuente de tensión Vs a fin de evitar una reposición del cuadro de control principal incluso bajo tensiones extremadamente bajas, tal como en un arranque en frío del vehículo. El microprocesador 36 comprueba la condición en la salida 84 y, cuando se percibe el estado de tensión alta, cuando está activado el transistor de salida 18a, indicará un defecto y cerrará las salidas. Debido al empleo de un circuito de mando separado 80 para el transistor de salida PNP 18a, se puede aumentar la sensibilidad frente a defectos y la válvula L1 de la bomba de carburante u otros consumidores de conexión positiva que posibilitan la activación de una función pueden probarse con más frecuencia que los receptores dispuestos en las líneas restantes 12b-12h. Un diodo indicador D6 está unido con el microprocesador 36 y suministra una señal semejante a un latido cardíaco durante el funcionamiento y también una señal codificada para proporcionar una identificación visual cuando se detecte un defecto.

Al arrancar el vehículo, se comprueba primero el circuito de mando 10 de dicho vehículo en cuanto a defectos mayores del cableado, tal como si la fuente de tensión Vs está unida con una de las líneas 12b-12h o la línea 12 está puesta a tierra o está unida con una bobina de alta intensidad de corriente en lugar de con una bobina L1 de baja intensidad de corriente. Todas las salidas del circuito amplificador 16 están desactivadas y el microprocesador 36 comprueba si en la salida 74 está presente un valor bajo o en la salida 84 está presente un valor alto (las bobinas del solenoide u otro cableado en las líneas 12 hacia fuera o las resistencias R3 y R8 solicitan a los transistores 72 y 82 hacia esta posición. Cuando no se alcanzan estas condiciones indicando un defecto, se fija el indicativo de defecto y se interrumpe el arranque. Cuando son satisfactorias las primeras pruebas, se activan todas las salidas PNP 12b-12h y se deberán saturar todos los transistores de salida 18 para desactivar el transistor sensor 72 y suministrar un estado de tensión alta en la salida 74, salvo cuando se haya quemado un transistor NPN o la fuente de tensión Vs esté unida de manera inadecuada o se encuentre cortocircuitada con una de las salidas 12b-12h. El transistor de salida PNP está también activado, lo que deberá conducir a que esté desactivado el transistor sensor 82 y se aplique a la salida 84 un valor bajo, salvo cuando la línea 12a esté unida de manera inadecuada con una alta carga de corriente, tal como una bobina de atracción o masa. Cuando las pruebas precedentes no indiquen defectos, el microprocesador 36 inicia el programa de arranque normal del vehículo. Cuando no es así, se fija el indicativo de defecto, se interrumpe el proceso y se bloquea el funcionamiento del vehículo. El microprocesador 36 enciende en el diodo emisor de luz D6 la codificación o codificación determinadas que están asociadas a determinados defectos detectados.

Durante un funcionamiento de la máquina se comprueban las salidas 12b-12h cada 50 ms en cuanto a una unión con masa, a cuyo fin se activa brevemente de una vez sólo una línea de salida y se comprueba el estado bajo en la salida 74, como se ha descrito anteriormente. Asimismo, se comprueban regularmente las salidas 12b-12h, para lo cual se activan y comprueban brevemente todos los transistores de salida NPN 18b-18h, excepto uno, para verificar si la salida 74 presenta un valor bajo. Cuando el valor en la salida 74 no es bajo, la línea de salida determinada para el transistor que está justamente desactivado está posiblemente cortocircuitada con masa. La salida 12a del transistor PNP es comprobada también en la forma expuesta más arriba, preferiblemente con más frecuencia que las salidas NPN. Cuando no es satisfactoria una prueba determinada, se fija el indicativo de defecto y se ilumina un código de defecto en el diodo D6.

Solamente a título de ejemplo se proponen los siguientes valores característicos de los componentes:

R1, R6	220 \Omega
R2-R5, R7, R8	10 k\Omega
R11-R20	10 k\Omega
R21	1,2 k\Omega
R22, R23	10 k\Omega

Sobre la base de la descripción del ejemplo de ejecución preferido resultará claramente evidente que pueden hacerse diferentes modificaciones sin apartarse del ámbito de la invención, tal como éste queda determinado por las reivindicaciones siguientes.

Claims (7)

1. Circuito de reconocimiento de defectos que puede unirse con al menos una fuente de tensión (Vs, Vbb, Vcc) y con al menos un consumidor (L1), con al menos un sensor y con al menos un transistor de salida (18a-18k) que puede adoptar al menos dos estados, pudiendo detectar el sensor el estado en el que se encuentra el transistor de salida (18a-18k), caracterizado porque el sensor presenta un circuito de reconocimiento de defectos (70, 80) con un transistor sensor (72, 82) que puede ser activado preferiblemente por la tensión aplicada al colector del transistor de salida (18a-18k), y porque el circuito de reconocimiento de defectos presenta una resistencia de retención (R3, R19, R21) que conserva en el circuito una tensión cuando no está conectado ningún otro consumidor (L1).

2. Circuito según la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor detecta si el transistor de salida (18a-18k) se encuentra en un estado saturado.

3. Circuito según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el sensor puede suministrar al menos un valor de salida a un microprocesador (36).

4. Circuito según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la tensión de control del transistor de salida (18a-18k) puede ser determinada preferiblemente por el microprocesador (36).

5. Circuito según la reivindicación 4, caracterizado porque la tensión presente en el colector del transistor sensor (72, 82) es o determina al menos una señal de salida del sensor.

6. Circuito según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un medio indicador, preferiblemente en forma de un diodo emisor de luz (D1, D3), que indica preferiblemente si se aplica una tensión de activación a la base del transistor de salida (18a-18k).

7. Vehículo o aparato, preferiblemente para el cuidado de céspedes, jardines y parcelas, con un circuito según una o más de las reivindicaciones precedentes.