HU210857B - Circuit arrangement for operating security relay - Google Patents

Description

A találmány tárgya áramkör biztonsági jelfogó, például gépjármű elektronikus vezérlésű fékrendszerénél az úgynevezett fő jelfogó, illetve az áramellátó jelfogó működtetéséhez. A találmány szerinti áramkörben legalább kettő, sorba kapcsolt, elektronikusan működtethető kapcsoló, különösképpen tranzisztor, valamint olyan ellenőrző áramkör van, amely hiba vagy zavar jelentkezése esetén a kapcsoló működtetésével a biztonsági jelfogó áramellátását megszakítja.

Ilyen jellegű áramkörrel működő, blokkolás ellen védett fékrendszer már a 2 612 356 számú DE szabadalmi leírásban és a 3 234 637 számú DE közzétételi iratban szerepel. A megfelelő fékrendszer olyan jellegű, hogy a biztonsági jelfogó kikapcsolása, illetve működésének megszűnése után valamennyi, a féknyomást szabályozó szelep abba a nyugalmi helyzetébejut vagy abban megmarad, amelyben a szabályozás nélküli fékezés mindenkor korlátozás nélkül lehetséges. Az elektronikában fellépő zavar, vagy hiba ezért a féket nem tudja működésképtelenné tenni. Ezért kell biztosítani azt, hogy a fékműködés és ezért a jármű biztonsága tekintetében lényeges fő jelfogót szükség esetén ki lehessen kapcsolni. E célból van legalább két sorba kapcsolt tranzisztor a biztonsági, illetve a fő jelfogó áramellátó körébe iktatva, ezzel téves vezérlés vagy az egyik tranzisztor átütése esetén is a másik tranzisztor segítségével a biztonsági működés fenntartható.

A két- vagy több, egymás után kapcsolt tranzisztor segítségével azt érjük el, hogy a biztonsági jelfogó már akkor is ki tud kapcsolni, ha a két kapcsoló valamelyike állandóan bekapcsolva marad. Az ilyen hiba azonban nem ismerhető fel, ugyanakkor a kapcsolók redundáns elhelyezésével kialakított biztonsági tartalék megszűnik.

A találmány feladata ezért az, hogy ezt a hátrányt kiküszöbölje és a biztonsági jelfogó működtetéséhez olyan áramkört szolgáltasson, amely már egy redundáns kapcsoló kiesését is felismerhetővé teszi.

A találmány értelmében ez a feladat olyan, a bevezetőben említett jellegű áramkörrel oldható meg, amelynek a kapcsolók, előnyösen kapcsoló tranzisztorok működőképességét szabályos időközökben vagy szabályosan ismétlődő események esetén, például a gépjármű gyújtásának minden bekapcsolásakor ellenőrző, a kapcsolók helyes működése esetén középértéket, az egyik kapcsoló rövidzárlata esetén pedig felsővagy alsó határértéket előállító, valamint egyrészt a középérték betartását, másrészt a határértékek elérését megállapító ellenőrző áramköre van.

A találmány szerint tehát az ellenőrzés akkor is megmarad, ha a redundáns szerkezeti elemek egyike meghibásodik. Ezt azzal érjük el, hogy több olyan kapcsolót kapcsolunk egymás után, amelyek mindegyike zavar esetén önmagában is le tudja kapcsolni a biztonsági relét. A zavart vagy hibát a találmány szerinti áramkör jelzi, és a blokkolásgátló rendszernél a szabályzás kikapcsolódik, ezzel egyben a fék működése is biztosítva van.

A találmány egyik előnyös kiviteli megoldása szerint az áramkörnek a kapcsolók, előnyösen kapcsoló tranzisztorok átvezetését és megszakítását valamennyi ellenőrzési folyamat során egymástól függetlenül ellenőrző áramköre van. Csak ha mindkét kapcsoló működőképes, akkor kapcsolódik be a biztonsági jelfogó.

Egy további kiviteli példa szerint a találmány szerinti áramkörnél az ellenőrző áramkörben a sorba kapcsolt kapcsolókhoz, előnyösen a kapcsoló tranzisztorok közös monitor csatlakozásához csatlakozó mérési pontján a kapcsolók helyes működése esetén középértéket, az egyik kapcsoló rövidzárlata esetén pedig felső- vagy alsó határértéket előállító feszültségosztója van, továbbá a feszültségosztó mérési pontjára csatlakozó, a középérték betartását megállapító ablakkomparátora, valamint az ablakkomparátor kimenetével öszszekötött, az ellenőrzési folyamatot vezérlő és kiértékelő, továbbá a kapcsoló tranzisztorokat vezérlő logikai áramköre van.

A találmány további ismérvei, előnyei és alkalmazási lehetőségei egy kiviteli példa ezután következő ábrázolásából tűnnek ki, a mellékelt kapcsolás és a különböző esetekben fellépő jelalakok alapján.

Az ábrák a következők:

1. ábra a találmány szerinti áramkör egyszerűsített ábrázolása:

2. ábra az 1. ábra szerinti áramkörnél a fellépő jelalakok, mégpedig:

2a. ábra hibátlan rendszernél

2b. ábra az 1. ábra szerinti TI kapcsoló tranzisztor rövidzárja esetében

2c. ábra az 1. ábra szerinti másik tranzisztor rövidzárja esetében és a

2d. ábra hibás ablakkomparátor esetében.

Az ábrázolt kapcsolás egy elektronikus vezérlésű blokkolásgátló rendszer úgynevezett 1 fő jelfogójának be- és kikapcsolására szolgál. Az 1 fő jelfogó a sorba kapcsolt TI és T2 kapcsoló tranzisztorokon keresztül van földelve. A tápfeszültséget a jármű U_B telepfeszültsége szolgáltatja. Ez a biztonsági, illetve 1 fő jelfogó az al munkaérintkezővel kapcsolja be és ki a blokkolásgátló rendszer elektronikus 2 szabályozóját, és egyben a 2 szabályzóval működtetett elektromágneses 3 féknyomásszabályzó szelepeket, a 2 szabályzónak 4 elektronikus áramkörein át.

A TI és T2 kapcsoló tranzisztorok az ismertetett kiviteli alakban térvezérlésű tranzisztorok. Ezeknek a működőképességét az 5 ellenőrző áramkör rendszeresen ellenőrzi és áteresztő állapotba kapcsolja, ha sem hiba, sem zavar nincs.

Az 5 ellenőrző áramkör a 6 ablakkomparátort, a 7 logikai áramkört és azt a két 8 és 9 erősítő fokozatot tartalmazza, amelyeken keresztül a 7 logikai áramkör kimenőjelei a G1 és G2 kapucsatlakozásokat vezérlik. A 7 logikai áramkör egyik bemenetére csatlakozik a 6 ablakkomparátor F. D. kimenete. Emellett a 7 logikai áramkör még további, nem ábrázolt kimenettel is rendelkezik, amely kimeneten megjelenő jelekkel önmagában ismert módon képes megakadályozni az 1 fő jelfogó áramellátását. Emellett a 7 logikai áramkör olyan részegységet is tartalmaz, amely szintén önmagában ismert módon meghatározott időközönként és

HU 210 857 Β meghatározott ideig tartó, a TI és T2 kapcsoló tranzisztorok nyitását és zárását vezérlőjeleket bocsát a G1 és G2 kapucsatlakozásokra.

Az 5 ellenőrző áramkör áramellátását például 5 voltos U_H segédfeszültség biztosítja, amelyet a 10 feszültség-átalakító segítségével az U_B telepfeszültségből (többnyire kb. 12 V-ból) állítunk elő.

Az 5 ellenőrző áramkör része az a sorba kapcsolt RÍ és R2 ellenállásokból álló feszültségosztó is, amely egyrészt az U_H segédfeszültséghez, másrészt a földhöz és a Mon monitor csatlakozáshoz van kapcsolva. A 6 ablakkomparátor a Mon monitor csatlakozáson uralkodó feszültséget méri. Ennek a feszültségnek a nagysága, illetve a TI és T2 kapcsoló tranzisztorok vezérlésétől függő változása a TI és T2 kapcsoló tranzisztorok működőképességéről ad felvilágosítást, amint ezt a 2. ábra alapján a következőkben ismertetjük.

Az 1 fő jelfogó a jármű telepére, illetve az U_B telepfeszültségre azon a Zdg gyújtáskapcsoló érintkezőn keresztül kapcsolható, amely a gépjármű gyújtáskapcsoló kulcsával működtethető.

A találmány szerinti áramkör a következőképpen működik:

A szokásos bekapcsolási folyamat esetében - lásd a 2a ábrát - a Zdg gyújtáskapcsoló η időpontban történő bekapcsolása után először mindkét TI és T2 kapcsoló tranzisztornak nagy az ellenállása, illetve a TI és T2 kapcsoló tranzisztorok zártak. A Mon monitor csatlakozás vezetékén, mivel a két RÍ és R2 ellenállás (közelítőleg) egyenlő, az U_H segédfeszültség fele mérhető. A 6 ablakkomparátor jelzi a 7 logikai áramkörnek, hogy a Mon monitor csatlakozáson a feszültség például 2 volt és 3 volt között van - ekkor mind a két tranzisztor zárt - vagy pedig ez a feltétel nem teljesül.

A nem teljesülő feltételt „L”, illetve „0”, a feltétel teljesülését „H” vagy „1” logikai szint jelöli. Ha a 6 ablakkomparátor F. D. kimenetén „1” jelenik meg, akkor a t₂ időpontban, az előre meghatározott Δη időköz után a 7 logikai áramkör a TI és T2 kapcsoló tranzisztort vezérli és áteresztő állapotba kapcsolja. A Mon monitor csatlakozáson ennek következtében a feszültség „0”-ra csökken, mivel most a kisellenállású T2 kapcsoló tranzisztor a feszültségosztó párhuzamosan kapcsolt R2 ellenállását rövidre záija. A Mon monitor csatlakozás vezetékén ennek a feszültségváltozásnak a következménye a 6 ablakkomparátor F. D. kimenetének az átváltása „l”-ről „0”ra. A 7 logikai áramkör ezt az átváltást úgy értékeli, hogy a TI és T2 kapcsoló tranzisztorok, valamint a 6 ablakkomparátor továbbra is megfelelően működnek, és az ellenőrzési ciklus újból elkezdődhet.

Ha az egyik tranzisztor hibás, akkor a most leírt jelsorrend megváltozik. Ha például a TI kapcsoló tranzisztor rövidre van zárva úgy, hogy vezérlőjel nélkül is

Gl, G2 kapucsatlakozás szintje: alacsony F. D. kimenet szintje: magas áramkör kimenete: helyes

Ezt az igazságtáblázatot többek között pl. egy kizáró- vagy (XOR) kapcsolás valósítja meg. Ilyen módon „zárt”, illetve kis ellenállású akkor a Zdg gyújtáskapcsoló érintkezőjének zárása után a Mon monitor csatlakozáson a feszültség „nagy” (lásd a 2b. ábrát), mégpedig nagyobb annál a küszöbfeszültségnél is, mint amit a tranzisztorok helye működése esetén a 6 ablakkomparátor még helyes értéknek elfogad. A 6 ablakkomparátor F. D. kimenetén ennek következtében a „O” jelállapot megmarad. A 7 logikai áramkör észleli, hogy a zárt TI és T2 kapcsoló tranzisztorok ellenére a 6 ablakkomparátor F. D. kimenete nem váltott magasra, és ezt hibaként értékeli. Ezért a TI és T2 kapcsoló tranzisztorok Gl és G2 kapucsatlakozását a 7 logikai áramkör nem vezérli tovább, és egyben megakadályozza az 1 fő jelfogó bekapcsolását és ezzel az elektronikus 2 szabályzó áramellátását az al munkaérintkezőn keresztül.

A T2 kapcsoló tranzisztor rövidzárlata esetén a gyújtás bekapcsolása után is a Mon monitorcsatlakozáson a potenciál olyan kicsi, hogy a 6 ablakkomparátor F. D. kimenetén ismét nem következik bejelváltozás. A 2c. ábra mutatja be a jelalakokat ebben a hibás állapotban. Ugyanúgy, mint a 2b. ábra ismertetésénél vázolt esetben, a 7 logikai áramkör felismeri a hibát az F. D. kimeneten elmaradó jel változásból.

A 6 ablakkomparátor hibája a találmány szerinti áramkör segítségével ugyancsak felismerhető. A 2d. ábra az ablakkomparátor egyik lehetséges hibás működésére vonatkozik. Ebben a példában a 6 ablakkomparátor F. D. kimenetén - az U_H segédfeszültség bekapcsolása után - állandóan az „1” kimenőjel lép fel. A t₂ időpontig azért a logikai áramkör először mind a két TI és T2 kapcsoló tranzisztort vezérli és bekapcsolja. Mivel azonban a bekapcsolás után a t₂ időpontban a várt potenciálváltozás a 6 ablakkomparátor kimenetén elmarad, a t₃ időpontig, a 7 logikai áramkör felépítése által megszabott a At₂ időköz után a 7 logikai áramkör felismeri, hogy elmaradt a jelváltás az F. D. kimeneten, és ezt ismét hibaként értékeli. Ezért a TI és T2 kapcsoló tranzisztorok vezérlése véget ér és a fent leírtak szerint a 7 logikai áramkör gondoskodik az 1 fő jelfogó kikapcsolásáról.

Ugyanígy elképzelhető azonban az is, hogy a hibás 6 ablakkomparátor miatt az F. D. kimeneten állandóan a „0” kimenőjel van jelen. Ekkor a vezérlési ciklus megfelelő fázisában a 7 logikai áramkör ismét észlelni fogja az F. D. kimeneten a jelváltás elmaradását, amit hibaként értékel, és ezért ismét megszünteti a TI és T2 kapcsoló tranzisztorok vezérlését, és az előzőekben ismertetett módon nem kapcsolja be az 1 fő jelfogót. Szakember számára kézenfekvő, hogy a 7 logikai áramkört sokféleképpen meg lehet valósítani. ATI és T2 kapcsoló tranzisztorok, valamint a 6 ablakkomparátor helyes vagy hibás működését például egy olyan áramkörrel lehet figyelni, aminek a következő egyszerű igazságtáblázata van:

magas alacsony magas alacsony alacsony magas helyes hibás hibás tehát nemcsak a kapcsolók vagy a TI és T2 kapcsoló 60 tranzisztorok hibája, hanem a 6 ablakkomparátor hibá3

HU 210 857 Β ja vagy zavara is jelezhető és ez az 1 fő jelfogó kikapcsolását eredményezi.

Claims (3)

1. Áramkör biztonsági jelfogó, például gépjármű elektronikus vezérlésű fékrendszerénél az áramellátó jelfogó működtetéséhez legalább két, sorba kapcsolt, elektronikusan működtető kapcsolóval, különösképpen tranzisztorral és olyan ellenőrző áramkörrel, amely hiba- vagy zavar fellépése esetén a kapcsoló működtetésével a biztonsági jelfogó áramellátását megszakítja, azzal jellemezve, hogy a kapcsolók, előnyösen kapcsoló tranzisztorok (TI, T2) működőképességét szabályos időközökben vagy szabályosan ismétlődő események esetén, például a gépjármű gyújtásának minden bekapcsolásakor ellenőrző, a kapcsolók helyes működése esetén középértéket, az egyik kapcsoló rövidzárlata esetén pedig felső- vagy alsó határértéket előállító, valamint egyrészt a középérték betartását, másrészt a határértékek elérését megállapító ellenőrző áramköre (5) van.

2. Az 1. igénypont szerinti áramkör, azzal jellemezve, hogy valamennyi ellenőrzési folyamat során a kapcsolók, előnyösen kapcsoló tranzisztorok (TI, T2) átvezetését és megszakítását egymástól függetlenül ellenőrző áramköre (5) van.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti áramkör azzal jellemezve, hogy az ellenőrző áramkörben (5) a sorba kapcsolt kapcsolókhoz, előnyösen a kapcsoló tranzisztorok (TI, T2) közös monitor csatlakozásához (Mon) csatlakozó mérési pontján a kapcsolók helyes működése esetén középértéket, az egyik kapcsoló rövidzárlata esetén pedig felső- vagy alsó határértéket előállító feszültségosztója van, továbbá a feszültségosztó mérési pontjára csatlakozó, a középérték betartását megállapító ablakkomparátora (6), valamint az ablakkomparátor (6) kimenetével (F. D.) összekötött, az ellenőrzési folyamatot vezérlő és kiértékelő, továbbá a kapcsoló tranzisztorokat (TI, T2) vezérlő logikai áramköre (7) van.

HU 210 857 B Int. Cl.⁶: H 01 H 47/32 \ zdg cxz

CD \<T

HU 210 857 B Int. Cl.⁶: H 01 H 47/32

2q . λ BR A

2b.ÁBRA

MoK?_____:- Q

T. o. -:-‘- 0 ; i

G1/G2 -!-=-0

2c.ÁBRA

Mon

F 0.

G1/G2 ____J—L_T —ή^Δ*2^%tli ! I I ti t2 tg

2d.ÁBRA