WO1991016637A1 - Vorrichtung zur funktionsüberwachung eines elektrischen verbrauchers, seiner ansteuerung und der dazugehörigen verbindungen - Google Patents

Vorrichtung zur funktionsüberwachung eines elektrischen verbrauchers, seiner ansteuerung und der dazugehörigen verbindungen Download PDF

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WO1991016637A1
WO1991016637A1 PCT/DE1991/000255 DE9100255W WO9116637A1 WO 1991016637 A1 WO1991016637 A1 WO 1991016637A1 DE 9100255 W DE9100255 W DE 9100255W WO 9116637 A1 WO9116637 A1 WO 9116637A1
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error
circuit
output
output stage
memory
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PCT/DE1991/000255
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Karl Ott
Rudi Mayer
Helmut Denz
Hans-Peter STRÖBELE
Reinhard Palesch
Jürgen ECKHARDT
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3275—Fault detection or status indication

Definitions

  • the invention relates to a device for function monitoring of an electrical consumer, its output stage (e.g. transistor output stage), its control and the associated connections.
  • its output stage e.g. transistor output stage
  • One of these known function monitoring circuits uses the control pins to report the output potentials of the output stage. It is determined whether the output stage, which contains a transistor, has assumed the output potential "high” or "low”. In this way, after a software comparison of the input and output signals, it can be determined whether there is a short circuit in the output stage after the supply voltage or the plus potential or ground.
  • a further function monitoring circuit which, for several output stages, reports short-circuit to supply voltage and load drop on the one hand and short-circuit to the mass of the consumer on the other on one connecting pin each. It is not possible to differentiate between load drop and short circuit to earth. An extensive software search routine is required to enable the error to be assigned to a power amplifier.
  • the device according to the invention for monitoring the function of an electrical consumer, its control and the associated connections has the advantage that with a small amount of hardware and software, in particular without a search routine, the possible errors, "short circuit to ground”, “Short circuit to plus potential” and "load drop” can be safely distinguished.
  • a proper function of the consumer and control is also recognized.
  • the consumers can both be grounded and controlled by a so-called high-side switch, and can also be connected to positive potential and controlled by a so-called low-side switch. Inverting and non-inverting output stages can be monitored.
  • the device according to the invention can be retrofitted into an existing control circuit.
  • the overall concept of the power amplifier and function monitoring circuit as well as each individual component can be built up discretely, hybridized and integrated.
  • the device of the type mentioned at the outset with the features mentioned in claim 1 has at least one error detection circuit which is parallel to the output stage which is used to control the consumer.
  • the errors listed at the outset can be distinguished by hardware comparison of the input and output potentials.
  • a further potential is applied to the output stage for load drop detection Waste of a connecting line to the consumer at the output stage and can be evaluated.
  • This potential can be realized, for example, with a voltage source and an internal resistance, an OP or comparator circuit or with a current source, etc.
  • This circuit can therefore be easily retrofitted. It is also constructed in a simple manner, so that the device can be manufactured cost-effectively.
  • An exemplary embodiment of the function monitoring circuit is preferred in which a memory is assigned to the error detection logic.
  • a memory is assigned to the error detection logic.
  • the memory can be arranged in such a way that it can simultaneously serve as an output unit, e.g. as a shift register for a subsequent serial interface or as an output latch for a parallel interface. This does not affect the function of the control circuit, since the error does not have to be processed online.
  • an embodiment of the function monitoring circuit is preferred, in which an intermediate memory is provided between the memory and the error detection logic. Errors are stored in these immediately after their detection. chert. At the same time, the occurrence of an error at a port of the function monitoring circuit is reported by a corresponding signal. When the control unit is queried, the error is transferred from the buffer into the memory and is reported by the latter to the control unit.
  • This embodiment has the advantage that, in the event of a faulty transmission of errors to the control circuit, the fault status can be reloaded from the buffer into the memory and then transmitted again. Furthermore, the buffer can be overwritten by the error detection logic, that is to say the buffer is also reset if the output stage error no longer occurs. In the event of a change in the type of error, the current error is written into the buffer. This has the advantage that the control circuit can access the current error status at any time.
  • an embodiment of the function monitoring circuit is preferred in which a device for time delay is assigned to the intermediate memory.
  • a device for time delay is assigned to the intermediate memory. This has the advantage that implausibilities between output stage input and output, caused, for example, by running times in the output stage, are hidden and do not appear as an error message. Consumers with a slowly decaying inrush current, for example lamp output stages, can also be monitored using this device. Due to the initially very high inrush current, a short circuit of the consumer could be incorrectly assumed. However, since an error occurs only after the delay time of the If the timer is read into the buffer memory, the inrush current can initially subside.
  • the device for function monitoring can be equipped with a encoder which is arranged downstream of the error detection logic. Since two or more types of errors cannot occur simultaneously, the type of error can be coded with the aid of a coding circuit, as a result of which memory space in the intermediate memory / memory can be saved. In addition, a read cycle of the memory, corresponding to the reduced number of bits, requires less time.
  • the device for function monitoring is provided with a safety circuit which, in the event of a fault, applies a control signal to the output stage, as a result of which the output stage and the consumer are switched off.
  • This can destroy the power amplifier in the event of an overload, e.g. in the event of a short circuit to positive potential (in the case of low-side switches) or to earth (in the case of high-side switches).
  • a circuit variant is preferred in which a signal is applied to a port of the function monitoring circuit when an error occurs (for example the output of the serial interface), so that the error occurrence is immediately reported to the higher-level control circuit and the control circuit can initiate a reading of the error memory.
  • an error for example the output of the serial interface
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a function monitoring circuit
  • FIG. 2 shows a block diagram of the function monitoring circuit
  • FIG. 3 shows a possible pulse diagram of an error transmission protocol (here, for example, for a serial interface) of the function monitoring circuit and
  • Figure 4 is a sketch of a cascade of function monitoring circuits.
  • a device for function monitoring of an electrical consumer a function monitoring circuit 1
  • the input terminal E--- ⁇ is theterrorisms ⁇ monitoring circuit 1 with the angedeute- by U E th input and the terminal D- ⁇ of the function monitoring circuit 1 are connected to the output of the output stage 3, characterized by U A. It is assumed in the following that this is a non-inverting output stage, but the error detection principle can also be applied to the inverting output stage.
  • a so-called “low-side output stage” is shown here, that is to say the consumer R which is connected to plus potential is connected to ground when the output stage 3 is switched on.
  • the error detection principle can, however, also be readily transferred to "high-side output stages”.
  • the output stage 3 is controlled by a control circuit ⁇ C (here via a resistor R- j .
  • a control circuit ⁇ C here via a resistor R- j .
  • the block diagram according to FIG. 2 shows a function monitoring circuit 1 which is connected in parallel to an output stage.
  • the output of the output stage 3 is provided with a device for applying the level 6, which can have a diode D and a so-called pull-up resistor ⁇ at a supply voltage-dependent reference voltage U re + .
  • the device for level switching could also consist, for example, of a current source, or an operational amplifier circuit, or a comparator circuit, etc.
  • the function monitoring circuit 1 has an error detection logic 5 which is connected on the one hand via an input port E 1 to the input terminal U E of the output stage 3 and on the other hand via a port D- ] _ to the output terminal U A of the output stage.
  • the port E j _ is equipped with a circuit means which detects the output stage input level "low” and "high".
  • the input / output D- ⁇ is provided with a circuit device which can detect the output stage output levels "low", "high” and U ref .
  • the voltage levels given in the following exemplary embodiment relate to an application in the 12V automotive electrical system. They are to be understood as an example for the selection of voltage levels. The voltage levels are expediently carried along, depending on the plus potential.
  • the error detection logic of the function monitoring circuit 1 can distinguish the following states (here, for example, for a non-inverting LSS):
  • the three voltage ranges, OV to 3V, 3V to 7V and> 7V, can be distinguished based on the plus potential, the reference potential and the mass potential. In connection with the input voltage level, three error cases, short circuit to plus potential, short circuit to ground and load drop can be distinguished immediately.
  • the error detection logic is followed by an encoder 7 which is connected to a buffer 9. Its output signals are fed to a memory 11 which has an output terminal connected to an output port G of the function monitoring circuit 1. It can be seen from FIG. 2 that the buffer has a device for time delay 13. It deals is a time delay circuit with a delay time tv.
  • a safety circuit 17 is connected to the buffer 9 via a line 15 and is connected to the input port E- ⁇ of the function monitoring circuit 1 and thus to the input terminal U E of the output stage 3.
  • An input terminal J of the function monitoring circuit is connected to a synchronization port P 2 of the control circuit, and a further input terminal H of the function monitoring circuit 1 is connected to a port P 3 of the control circuit ⁇ C that outputs the clock signal. Finally, an inverted reset signal is applied to a further input terminal M 'of the function monitoring circuit 1.
  • the synchronization signal is applied to the safety circuit 17 and to the buffer store 9 via suitable lines 19 and 21.
  • the inverted reset signal is applied via lines 23 and 25 to the safety circuit 17 and to the intermediate memory 9 and to its timing element 13.
  • the clock signal of the port P 3 is applied to the memory 11 via a line 27.
  • Further function monitoring circuits can be connected to the one shown here via port F, a connection to the memory 11 being established from this port via a line 29.
  • a line 31 there is a connection of the port G to further function monitoring circuits (not shown here) and to a serial one Interface of the ⁇ C, the line 31 being connected to a port P 4 of the ⁇ C.
  • the function monitoring circuit 1 also has further ports K and L, to which, on the one hand, a supply voltage U B a t and a further voltage V cc is applied.
  • the potentials at the input U E and at the output U A of the output stage 3 are subjected to a plausibility check.
  • three potential ranges and thus three error states can be detected and differentiated with the aid of the window comparator of the logic circuit 5, namely a short circuit of the consumer R to the supply voltage u Batt ' e ** - n short to earth and load drop, that is, an interruption of the supply to the load R.
  • an error of the final stage 3 is detected.
  • the error is simultaneously written into the buffer and the occurrence of an error is reported via a port (here port G). Due to this delay time, false error messages are prevented, such as, for example, implausibilities between output stage input and output potentials, for example due to normal delay times of the output stage.
  • the inrush current is so high or the potential at the output terminal U A is so high that a short circuit of the consumer R after the supply voltage could be decorated.
  • the delay time must be selected so that brief implausibilities between the input and output decrease or that the inrush current has decayed after the selected delay time has expired.
  • the fault case remains stored in the buffer 9 until fault healing may occur. For example, in the case of a loose contact, a load drop that was initially reported can no longer exist at a later point in time. An error stored in the buffer 9 is overwritten in the event of an error healing, that is, it is deleted.
  • the port G of the function monitoring circuit 1 is therefore set to "low" immediately when the time delay expires after an error has occurred.
  • the fault case remains stored in the buffer 9.
  • the control unit ⁇ C can recognize the changed potential of the output terminal G by querying its input port P 4 and, if necessary, carry out an error query. This means that the control unit can carry out an error query asynchronously, i.e. regardless of the occurrence of an error.
  • a signal is sent to the buffer 9 via the synchronization port P 2 and the associated line 21, which then loads the error message into the memory 11.
  • the memory 11 is expediently connected to an output unit. For example, a parallel output or a serial output can be connected.
  • the memory 11 is here preferably as a slide gister interconnected with a serial output. This arrangement reduces the number of connections of the function monitoring circuit.
  • a clock signal at the clock port P 3 which reaches the memory 11 via the line 27, "clocks out” the error report loaded into the memory 11, that is, the serial readout of the memory content.
  • the bottom diagram shows that the bits set in memory 11, here bits 1 to 15, are read out one after the other.
  • the type of error and the error path that is to say the output stage at which an error is present, can be determined from the position of the bits in the transmission protocol.
  • KS is a short circuit case.
  • This coding is carried out in the encoder 7, which is arranged between the error detection logic 5 and the buffer 9. In this way, the number of bits required per error detection logic 5 is reduced to two, both in the buffer 9 and in the memory 11.
  • an additional bit is provided at the end of the register 11. which must appear as the last bit, as bit 15 in FIG. 3, also at port P 4 of the serial interface. In the case of an error transmission protocol, this last additional, fifteenth bit must be "LOW" if an error-free transmission has taken place. This is indicated in the bottom diagram according to FIG. 3.
  • the error transmission protocol stored in the buffer 9 can be transferred to the memory 11 again and queried from there by a signal sequence according to FIG.
  • the bits are queried serially.
  • the error bits can be uniquely assigned to the associated error detection logic 5 or to the corresponding output stage 3. From the error transmission protocol it is therefore possible to ascertain without further ado at which output stage associated with the function monitoring circuit 1 an error has occurred and what type of error is there. A clear error allocation and differentiation can therefore take place.
  • the function monitoring circuit 1 is additionally provided with a safety shutdown 17, which is connected here to the buffer store 9 via the line 15. If a short circuit occurs that could damage the output stage (short circuit to supply voltage for low-side switch or short circuit to ground for high-side switch), a signal is sent to the safety circuit given, which then switches off the associated power amplifier 3.
  • the input terminal of the output stage is set to a level which ensures an inactive output stage. In this way, the consumer R is immediately switched off even in the event of a short circuit to ground or to the supply voltage, so that damage is practically excluded. Due to the switch-off delay, the output stage should be short-circuit proof for a short time, so that damage until the switch-off by the safety circuit 17 is avoided.
  • the once-energized output stage is read at the Aus ⁇ sseneuertragungsprotokolls from memory 11 by connecting line 19 and Sicher ⁇ integrated shutdown ⁇ 17 released.
  • the error case "short circuit to positive potential" remains stored in the buffer 9 until it is reset by a possible spring healing. As long as the error is present, the output stage is switched off again after each readout process.
  • the inverted reset signal at the input port M of the function monitoring circuit 1 can be used to reset all the errors or buffers 9 in a defined manner. For this purpose, the reset signal is forwarded via line 25 to the buffer store 9.
  • the function monitoring circuit 1 can also be initialized or switched off in a defined manner by the inverted reset signal.
  • the reset signal is also sent via line 23 to the safety device used to switch off the output stage.
  • safety shutdown that is, the power amplifier including consumers are switched off by applying an appropriate input level to the power amplifier.
  • the output stage can be switched off via the safety circuit 17, so that undefined potentials at the output ports of the control circuit ⁇ C do not lead to malfunctions of the consumers.
  • an error monitoring circuit shown here 1 can be used to assign and distinguish between the individual output stages.
  • the function monitoring circuit can be easily assigned to the output stages of consumers because only a parallel connection is provided. It does not require any intervention in the associated final stage. In this way, the function monitoring circuit described here can be used simply and universally. With the aid of the circuit described, simple and therefore inexpensive output stage modules are short-circuit proof and can be diagnosed.
  • three fault monitoring circuits 10, 20, 30 are assigned to one control unit ⁇ C.
  • the output stages of the most important consumers are assigned to the monitoring circuit 30, which is connected directly to the control unit ⁇ C.
  • the output port G 1 of this monitoring circuit is assigned to the input port P ⁇ 'of the control circuit. The purpose of this is that the error messages of the most important output stages are available first when queried.
  • the output terminal G ′′ of the fault monitoring circuit 20 is connected to the port F ′ of the fault monitoring circuit 30.
  • the output port G 1 ' 1 of the error monitoring circuit 10 is connected to the port F 1 ' of the error monitoring circuit 20.
  • a clock signal is via the port P 3 'of the Steuer ⁇ circuit to all error monitoring circuits ge sets, as well as a port at the P 2' fitting of the control circuit synchronizing signal.
  • the potential "LOW" is applied to port P 4 'of the control circuit ⁇ C.
  • the error query takes place in accordance with the explanations for FIG. 2, that is to say the errors present in the error circuits 10, 20 and 30 are serially blanked out from the corresponding memories, as was explained with reference to FIG. 2 and the associated memory 11.
  • Dotted lines A and B show that, in order to shorten the readout time, the error logs present in the error monitoring circuits 10, 20, 30 can also be queried in parallel by the control circuit ⁇ C.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Funktionsüberwachung eines von einer Steuerschaltung ansteuerbar elektrischen/elektronischen Schalters, seines angeschlossenen Verbrauchers, seiner Ansteuerung und seiner Verbindungsleitungen vorgeschlagen. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens eine parallel zur Endstufe (3) geschaltete Logik-Schaltung (5) vorgesehen ist, an welche die Potentiale der Eingangsklemme (UE), der Ausgangsklemme (UA) der Endstufe (3) sowie ein Bezugspotential (Uref) anlegbar sind. Es können die Fehlerzustände Überlast/Kurzschluß nach Plus-Potential, Lastabfall und Kurzschluß nach Masse sicher unterschieden sowie eine ordnungsgemäß arbeitende Endstufe diagnostiziert werden. Fehler (Unplausibilitäten) an der Endstufe, des Verbrauchers (R), der Ansteuerung und seiner Verbindungsleitungen werden über einen Kodierer (7) in einem Zwischenspeicher (9) abgelegt und bei Abfrage durch die Steuerschaltung (νC) über eine Speicher (11) ausgelesen und von dort an eine Schnittstelle (P4) der Steuerschaltung abgegeben. Auf diese Weise können Fehler einer bestimmten Endstufe zugeordnet und ohne weiteres unterschieden werden. Eine Sicherheitsabschaltung schützt die Endstufe vor Überlast durch Abschaltung. Die Sicherheitsschaltung kann Endstufen auch definiert, z.B. während der Initialisierungsphase, abschalten.

Description

Vorrichtung zur Funktionsüberwachung eines elektrischen Verbrauchers, seiner Ansteuerung und der dazugehörigen Verbindungen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Funk¬ tionsüberwachung eines elektrischen Verbrauchers, seiner Endstufe (z.B. Transistor-Endstufe), seiner Ansteuerung und der dazugehörigen Verbindungen.
Es sind Funktionsüberwachungsschaltung bekannt,
- die keine Unterscheidung, Lastabfall und Masse- schluß des Aggregats besitzen,
- die über keine Fehlerabspeicherung verfügen (d.h. , es ist <nur eine On-Line-Fehlererkennung möglich) ,
- bei denen die Fehlererkennung allein beim μC liegt, und - die zur Fehlerfindung und Erkennung von Fehler¬ pfad und Fehlerart umfangreiche Software-Such¬ routinen benötigen.
Eine dieser bekannten FunktionsüberwachungsSchal¬ tungen benutzt die Ansteuerpins zur Rückmeldung der Ausgangspotentiale der Endstufe. Dabei wird festge¬ stellt, ob die Endstufe, die einen Transistor ent¬ hält, das Ausgangspotential "high" oder "low" ange¬ nommen hat. Dadurch kann nach softwaremäßigem Ver¬ gleich des Ein- und Ausgangssignals festgestellt werden, ob ein Kurzschluß der Endstufe nach der Versorgungsspannung bzw. dem Plus-Potential oder Masse vorliegt.
Bei einer weiteren bekannten Funktionsüberwachungs¬ schaltung erfolgt die Rückmeldung der Ausgangs- potentiale der Endstufen, im Gegensatz zur vorheri¬ gen Beschreibung, über eine serielle Schnittstelle.
Es ist eine weitere Funktionsuberwachungsschaltung bekannt, welche für mehrere Endstufen gemeinsam Kurzschluß nach VersorgungsSpannung und Lastabfall auf der einen und Kurzschluß nach Masse des Ver¬ brauchers auf der anderen Seite an je einem An¬ schlußpin meldet. Eine Fehlerunterscheidung Lastabfall und Kurzschluß nach Masse- ist nicht möglich. Um eine Zuordnung des Fehlers zu einer Endstufe zu ermöglichen, ist eine umfangreiche Software-Suchroutine nötig. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Funktionsüber¬ wachung eines elektrischen Verbrauchers, seiner An¬ steuerung und der dazugehörigen Verbindungen hat demgegenüber den Vorteil, daß bei einem geringen Hardware- und Softwareaufwand -insbesondere ohne Suchroutine-, die möglichen Fehlerfälle, "Kurz¬ schluß nach Masse", "Kurzschluß nach Plus-Poten¬ tial", sowie "Lastabfall" sicher unterschieden wer¬ den können. Eine ordnungsgemäße Funktion von Ver¬ braucher und Ansteuerung wird ebenfalls erkannt. Die Verbraucher können dabei sowohl an Masse liegen und von einem sogenannten High-Side-Schalter ange¬ steuert werden, als auch an Plus-Potential liegen und von einem sogenannten Low-Side-Schalter ange¬ steuert werden. Es können dabei invertierende und nichtinvertierende Endstufen überwacht werden. Überdies kann die erfindungsgemäße Vorrichtung nachträglich in eine vorhandene Steuerschaltung eingesetzt werden. Das Gesamtkonzept Endstufe und Funktionsuberwachungsschaltung sowie jede einzelne Komponente ist diskret aufbaubar, hybridisierbar und integrierbar.
Die Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen weist wenigstens eine parallel zu der der Ansteuerung des Verbrau¬ chers dienenden Endstufe liegende Fehler-Erfas- sungs-Schaltung auf. Durch hardwaremäßigen Ver¬ gleich der Eingangs- und Ausgangspotentiale sind die eingangs aufgeführten Fehler unterscheidbar. Zur Lastabfallerkennung wird die Endstufe mit einem weiteren Potential beaufschlagt, welches sich bei Abfall einer Verbindungsleitung zum Verbraucher an der Endstufe einstellt und ausgewertet werden kann. Dieses Potential kann z.B. mit einer Spannungs- quelle und einem Innenwiderstand, einer OP- bzw. Komparatorschaltung oder mit einer Stromquelle usw. realisiert werden. Dadurch, daß die Funktionsuber¬ wachungsschaltung parallel zur Endstufe des Ver¬ brauchers geschaltet wird, bedarf es keinerlei Ein¬ griffe in die Steuerschaltung zur Überwachung der Funktion des Verbrauchers, der Endstufe und der da¬ zugehörigen Verbindungen. Diese Schaltung kann also einfach nachgerüstet werden. Sie ist überdies ein¬ fach aufgebaut, so daß die Vorrichtung kostengün¬ stig herstellbar ist.
Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Funk¬ tionsuberwachungsschaltung, bei der der Fehler-Er¬ fassungslogik ein Speicher zugeordnet wird. Da¬ durch, daß Fehler in einem Speicher niedergelegt werden, kann eine asynchrone Fehlerabfrage -also unabhängig vom Auftritt des Fehlers- erfolgen. Der Speicher kann so angeordnet sein, daß er gleichzei¬ tig als Ausgabeeinheit dienen kann, z.B. als Schie¬ beregister für eine nachfolgende serielle Schnitt¬ stelle oder als Ausgangslatch für eine parallele Schnittstelle. Die Funktion der Steuerschaltung wird dadurch nicht beeinträchtigt, da der Fehler nicht on-line bearbeitet werden muß.
Überdies wird ein Ausführungsbeispiel der Funk¬ tionsuberwachungsschaltung bevorzugt, bei dem zwi¬ schen dem Speicher und der Fehler-Erfassungslogik ein Zwischenspeicher vorgesehen ist. In diesen wer¬ den Fehler unmittelbar nach deren Erkennung gespei- chert. Gleichzeitig wird das Auftreten eines Feh¬ lers an einem Port der Funktionsuberwachungsschal¬ tung durch ein entsprechendes Signal gemeldet. Auf Abfrage des Steuergerätes wird der Fehler aus dem Zwischenspeicher in den Speicher übertragen und von diesem an das Steuergerät gemeldet. Diese Ausfüh- rungsform hat den Vorteil, daß bei gestörter Feh¬ lerübertragung zur Steuerschaltung der Fehlerstatus erneut aus dem Zwischenspeicher in den Speicher ge¬ laden werden kann und dann erneut übertragen wird. Weiterhin ist der Zwischenspeicher von der Fehler- Erfassungslogik überεchreibbar, das heißt, auch der Zwischenspeicher wird zurückgesetzt, falls der End¬ stufenfehler nicht mehr auftritt. Bei einer Fehler¬ artänderung wird der aktuelle Fehler in den Zwi¬ schenspeicher geschrieben. Dies hat den Vorteil, daß die Steuerschaltung jederzeit auf den aktuellen Fehlerstatus zugreifen kann.
Bevorzugt wird überdies eine Ausführungsform der Funktionsuberwachungsschaltung, bei der dem Zwi¬ schenspeicher eine Einrichtung zur Zeitverzögerung zugeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß Unplausi¬ bilitäten zwischen Endstufen-Ein- und -Ausgang, verursacht durch z.B. Laufzeiten in der Endstufe, ausgeblendet werden und nicht als Fehlermeldung er¬ scheinen. Ebenso können auch Verbraucher mit lang¬ sam abklingendem Einschaltstrom, beispielsweise Lampenendstufen, mit Hilfe dieser Vorrichtung über¬ wacht werden. Durch den zunächst sehr hohen Ein- schaltstrom könnte fälschlich ein Kurzschluß des Verbrauchers angenommen werden. Da ein Fehlerfall jedoch erst nach Ablauf der Verzögerungszeit des Zeitgliedes in den Zwischenspeicher eingelesen wird, kann der Einschaltström zunächst abklingen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Vorrichtung zur Funktionsüberwachung mit einem Ko¬ dierer ausgerüstet sein, der der Fehler-Erfas- sunglogik nachgeordnet ist. Da zwei oder mehr Feh¬ lerarten nicht gleichzeitig auftreten können, kann die Fehlerart mit Hilfe einer Kodierschaltung ko¬ diert werden, wodurch Speicherplatz in dem Zwi¬ schenspeicher/Speicher eingespart werden kann. Zu¬ dem benötigt ein Auslesezyklus des Speichers, der reduzierten Bitanzahl entsprechend, geringeren Zeitaufwand.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Be¬ sonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung zur Funktionsüberwachung mit einer Sicherheits- schaltung versehen ist, die im Fehϊerfall die End¬ stufe mit einem Steuersignal beaufschlagt, wodurch die Endstufe und der Verbraucher abgeschaltet wer¬ den. Dadurch kann eine Zerstörung der Endstufe bei Überlast, z.B. bei einem Kurzschluß nach Plus-Po¬ tential (bei Low-Side-Schalter) oder nach Masse (bei High-Side-Schalter) vermieden werden.
In dem Ausführungsbeispiel der Funktionüber- wachungsschaltung wird eine Schaltungsvariante be¬ vorzugt, bei der bei Auftritt eines Fehlers ein Port der Funktionsuberwachungsschaltung mit einem Signal beaufschlagt wird (z.B. der Ausgang der se¬ riellen Schnittstelle) , so daß der Fehlerauftritt sofort der übergeordneten Steuerschaltung gemeldet wird und die Steuerschaltung ein Auslesen des Feh- lerspeichers veranlassen kann.
Zeichnung
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich¬ nung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipskizze einer Funktionsuberwa¬ chungsschaltung;
Figur 2 ein Blockschaltbild der Funktionsuberwa¬ chungsschaltung; .
Figur 3 ein mögliches Impulsdiagramm eines Feh- lerübertragungsprotokolls (hier bei¬ spielsweise für eine serielle Schnitt¬ stelle) der Funktionsuberwachungsschal¬ tung und
Figur 4 eine Skizze einer Kaskade von Funktions- überwachungsschaltungen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Aus der Prinzipskizze gemäß Figur 1 ist das Prinzip der Fehlererkennung ableitbar. Eine Vorrichtung zur Funktionsüberwachung eines elektrischen Verbrau¬ chers, eine Funktionsuberwachungsschaltung 1, ist parallel zu einer durch ein Verstarkersymbol 3 an¬ gedeuteten Endstufe eines Verbrauchers R geschal¬ tet. Dabei ist die Eingangsklemme E--^ der Funktions¬ uberwachungsschaltung 1 mit dem durch UE angedeute- ten Eingang und die Klemme D-^ der Funktionsuber¬ wachungsschaltung 1 mit dem durch UA gekennzeichne¬ ten Ausgang der Endstufe 3 verbunden. Es wird im folgenden davon ausgegangen, daß es sich hier um eine nicht invertierende Endstufe handelt, jedoch ist das Fehlererkennungsprinzip auch auf inver¬ tierende Endstufe übertragbar.
Hier ist eine sogenannte "Low-Side-Endstufe" darge¬ stellt, das heißt, der an Plus-Potential liegende Verbraucher R wird beim Einschalten über die End¬ stufe 3 an Masse gelegt. Das Fehlererkennungsprin¬ zip ist jedoch ohne weiteres auch auf "High-Side- Endstufen" übertragbar.
Die Endstufe 3 wird von einer Steuerschaltung μC angesteuert (hier über einen Widerstand R-j . Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist hier lediglich die Treiberstufe der Steuerschaltung sowie nur eine Endstufe mit Verbraucher dargestellt.
Das Blockschaltbild gemäß Figur 2 zeigt eine Funk¬ tionsuberwachungsschaltung 1, die parallel zu einer Endstufe geschaltet ist.
Der Ausgang der Endstufe 3 wird mit einer Vorrich¬ tung zur Pegelaufschaltung 6 versehen, die eine Di¬ ode D und einen sogenannten Pull-Up-Widerstand ^ an einer versorgungsspannungsabhängigen Referenz¬ spannung Ure + aufweisen kann. Bei weiteren Ausfüh- rungsformen könnte die Vorrichtung zur Pegelauf¬ schaltung auch z.B. aus einer Stromquelle, oder einer Operationsverstärkerschaltung, oder einer Komparatorschaltung usw. bestehen. Die Funktionsuberwachungsschaltung 1 weist eine Fehler-Erfassungslogik 5 auf, die einerseits über einen Eingangsport E1 mit der Eingangsklemme UE der Endstufe 3 und andererseits über einen Port D-]_ mit der Ausgangsklemme UA der Endstufe verbunden ist. Der Port E-j_ ist mit einer Schaltungseinrichtung ausgestattet, die die Endstufeneingangspegel "low" und "high" erfaßt. Der Ein-/Ausgang D-^ ist mit einer Schaltungsvorrichtung versehen, die die End- εtufenausgangspegel "low", "high" und Uref detek- tieren kann.
Die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel ange¬ gebenen Spannungspegel beziehen sich auf eine Ap¬ plikation im 12V-Automobil-Bordnetz. Sie sind als Beispiel für die Wahl von Spannungspegeln aufzufas¬ sen. Sinnvollerweise werden die Spannungspegel, ab¬ hängig vom Plus-Potential mitgeführt.
Die Fehler-Erfassungslogik der Funktionsuber¬ wachungsschaltung 1 kann folgende Zustände (hier beispielsweise für eine nichtinvertierende LSS) un¬ terscheiden:
1. Wenn die Eingangsklemme U£ der Endstufe 3 auf Low-Potential liegt und diese dadurch leitet be¬ ziehungsweise durchgeschaltet ist, wird ein Kurz¬ schluß des Verbrauchers R zum Plus-Potential ange¬ nommen, wenn an der Ausgangsklemme U^ der Endstufe 3 ein Potential von >3V liegt.
2. Wenn die Eingangsklemme UE der Endstufe 3 auf High-Potential liegt und dadurch die Endstufe 3 sperrt, wird ein Kurzschluß nach Masse angenommen, wenn dabei an der Ausgangsklemme UA ein Potential von <3V anliegt.
3. Wenn die Eingangsklemme UE der Endstufe 3 auf "High" liegt und dadurch die Endstufe 3 sperrt, wird ein Lastabfall, eine Unterbrechung der Ver¬ braucherleitung, angenommen wenn -während die End¬ stufe 3 sperrt- an der Ausgangsklemme U-^ der End¬ stufe das Potential ref zwischen 3V und 7V an¬ liegt.
Es ergibt sich also, daß bei leitender Endstufe ein Potential zwischen 0V und 3V an der Ausgangsklemme UA anliegt, sofern ein normaler, fehlerfreier Be¬ trieb gegeben ist. Bei gesperrter Endstufe ist ein normaler, fehlerfreier Betrieb gegeben, wenn das Ausgangspotential an der Ausgangsklemme U^>7 ist.
Aufgrund des Plus-Potentials, des Referenzpoten- tials und des Massenpotentials können die drei Spannungsbereiche, OV bis 3V, 3V bis 7V und >7V, unterschieden werden. Damit können in Verbindung mit dem Eingangsspannungspegel drei Fehlerfälle, Kurzschluß nach Plus-Potential, Kurzschluß nach Masse und Lastabfall unmittelbar unterschieden wer¬ den.
Der Fehler-Erfassungslogik ist ein Kodierer 7 nach- geschaltet, der mit einem Zwischenspeicher 9 ver¬ bunden ist. Dessen Ausgangssignale werden einem Speicher 11 zugeführt, der eine an einen Aus¬ gangsport G der Funktionsuberwachungsschaltung 1 gelegte Ausgangsklemme aufweist. Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß der Zwischenspeicher eine Einrich¬ tung zur Zeitverzögerung 13 aufweist. Es handelt sich hier um eine Zeitverzögerungsschaltung mit einer Verzögerungszeit tv.
Mit dem Zwischenspeicher 9 ist über eine Leitung 15 eine Ξicherheitsschaltung 17 verbunden, die mit dem Eingangsport E-^ der Funktionsuberwachungsschaltung 1 und damit mit der Eingangsklemme UE der Endstufe 3 verbunden ist.
Eine Eingangsklemme J der Funktionsuberwachungs¬ schaltung ist mit einem Synchronisationsport P2 der Steuerschaltung, eine weitere Eingangsklemme H der Funktionsuberwachungsschaltung 1 mit einem das Taktsignal abgebenden Port P3 der Steuerschaltung μC verbunden. Schließlich ist an eine weitere Ein¬ gangsklemme M' der Funktionsuberwachungsschaltung 1 ein invertiertes Reset-Signal gelegt.
Das Synchroniεationssignal wird über geeignete Lei¬ tungen 19 und 21 an die Sicherheitsschaltung 17 und an den Zwischenspeicher 9 gelegt. Ebenso wird das invertierte Reset-Signal über Leitungen 23 und 25 an die Sicherheitsschaltung 17 sowie an den Zwi¬ schenspeicher 9 und an dessen Zeitglied 13 gelegt. Schließlich wird das Taktsignal des Ports P3 über eine Leitung 27 an den Speicher 11 gelegt.
Weitere Funktionsüberwachungsschaltungen können mit der hier dargestellten über den Port F verbunden sein, wobei von diesem Port über eine Leitung 29 eine Verbindung zum Speicher 11 besteht.
Über eine Leitung 31 besteht eine Verbindung des Ports G zu weiteren hier nicht dargestellten Funk- tionsüberwachungsschaltungen und zu einer seriellen Schnittstelle des μC, wobei die Leitung 31 an einem Port P4 des μC's angeschlossen ist.
Die Funktionsuberwachungsschaltung 1 weist noch weitere Ports K und L auf, an die einerseits eine Versorgungsspannung UBat sowLe eine weitere Span¬ nung Vcc angelegt ist.
Bei der Darstellung in Figur 2 wurde aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit lediglich eine Lo¬ gik-Schaltung 5 vorgesehen, die mit den Ports E-- und D der Funktionsuberwachungsschaltung 1 verbun¬ den und einer Endstufe 3 zugeordnet ist. Es ist je¬ doch möglich, mehrere Logik-Schaltungen, beispiels¬ weise n Schaltungen vorzusehen, die über die übri¬ gen Ports E2 bis En sowie D2 bis Dn mit entspre¬ chenden Endstufen verbunden sind. Die Zahl der Ko¬ dierer 7, Zwischenspeicher 9 und Sicherheitsschal- tungen 17 entspricht der der Logik-Schaltungen 5. Auch bei n Logik-Schaltungen ist allerdings ledig¬ lich ein Speicher mit entsprechenden vielen Bits 11 vorgesehen.
Figur 3 zeigt ein mögliches Impulsdiagramm eines Fehlerubertragungsprotokolls. Das oberste Diagramm zeigt den zeitlichen Verlauf des am Synchronisa- tionsport P2 des μC anliegenden Signals; das mitt¬ lere Diagramm den Potentialverlauf am Takt-Port P3 und schließlich das unterste Diagramm den Poten¬ tialverlauf am Port G der Funktionsuberwachungs¬ schaltung bzw. am Port P4 des μC's.
Auf den Verlauf der Potentiale an den Ports P2, P3 und P4 wird anhand der Funktionsbeschreibung der Funktionsuberwachungsschaltung 1 näher eingegangen. Auf die Funktion der Überwachungsschaltung in Figur 2 wird im folgenden genauer eingegangen.
Mit Hilfe der Funktionsuberwachungsschaltung 1 wer¬ den die Potentiale am Eingang UE und am Ausgang UA der Endstufe 3 einer Plausibilitätsprüfung unter¬ worfen. Dabei können, wie anhand von Figur 1 näher erläutert, drei Potentialbereiche und damit drei Fehlerzustände erfaßt und mit Hilfe des Fensterkom- parators der Logik-Schaltung 5 unterschieden wer¬ den, nämlich ein Kurzschluß des Verbrauchers R zur Versorgungsspannung uBatt' e**-n Kurzschluß nach Masse und Lastabfall, das heißt, eine Unterbrechung der Zuleitung zum Verbraucher R. Dazu werden die an den Klemmen E-]_ und D-j_ der Funktionsuberwachungs¬ schaltung 1 liegenden Potentiale sowie die Bezug- spannung Uref in der Logik-Schaltung 5 miteinander verglichen.
Mit Hilfe der Fehler-Erfassungslogik 5 wird ein Fehler der Endstufe 3 erfaßt. Nach Ablauf der durch die Einrichtung 9 eingestellten Verzögerungszeit tγ wird gleichzeitig der Fehler in den Zwischenspei¬ cher eingeschrieben und über einen Port (hier Port G) der Auftritt eines Fehlers zur Anzeige gebracht. Aufgrund dieser Verzogerungszeit werden fälschliche Fehlermeldungen unterbunden wie beispielsweise Un¬ plausibilitäten zwischen Endstufen-Eingangs- und - Ausgangspotentialen z.B. aufgrund von normalen LaufZeitverzögerungen der Endstufe.
Oder beispielsweise ist bei Lampenendstufen der Einschaltstrom so groß, bzw. das Potential an der Ausgangsklemme UA so hoch, daß ein Kurzschluß des Verbrauchers R nach Versorgungsspannung diagnosti- ziert werden könnte. Die Verzögerungszeit muß so gewählt werden, daß kurzzeitige Unplausibilitäten zwischen Ein- und Ausgang zurückgegangen bzw. daß der Einschaltstrom nach Ablauf der gewählten Ver¬ zögerungszeit abgeklungen sind. Der Fehlerfall bleibt so lange im Zwischenspeicher 9 gespeichert, bis gegebenenfalls eine Fehlerheilung eintritt. Beispielsweise bei einem Wackelkontakt kann ein zunächst gemeldeter Lastabfall zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr gegeben sein. Ein im Zwischen¬ speicher 9 abgespeicherter Fehler wird im Falle einer Fehlerheilung überschrieben, das heißt, ge¬ löscht.
Der Port G der Funktionsuberwachungsschaltung 1 wird also unmittelbar bei Ablauf der Zeitverzöge¬ rung nach Auftreten eines Fehlers auf "Low" ge¬ setzt. Der Fehlerfall bleibt im Zwischenspeicher 9 gespeichert. Das Steuergerät μC kann durch Abfrage an seinem Eingangsport P4 das geänderte Potential der Ausgangsklemme G erkennen und gegebenenfalls eine Fehlerabfrage durchführen. Das heißt also, das Steuergerät kann asynchron, also unabhängig vom Eintritt des Fehlerfalles, eine Fehlerabfrage durchführen.
Dazu wird über den Synchronisationsport P2 und die zugehörige Leitung 21 ein Signal an den Zwischen¬ speicher 9 abgegeben, der daraufhin die Fehlermel¬ dung in den Speicher 11 lädt. Der Speicher 11 wird zweckmäßiger Weise zu einer Ausgangseinheit ver¬ schaltet. Dabei kann z.B. ein paralleler Ausgang oder ein serieller Ausgang verschaltet werden. Der Speicher 11 ist hier vorzugsweise als Schiebere- gister mit einem seriellen Ausgang verschaltet. Durch diese Anordnung wird die Anzahl der An¬ schlüsse der Funktionsuberwachungsschaltung redu¬ ziert.
In Figur 3 ist beispielhaft ein Übertragungsproto¬ koll für ein serielles "Fehlerauslesen" angegeben.
Durch ein Taktsignal am Taktport P3, das über die Leitung 27 zum Speicher 11 gelangt, erfolgt die "Austaktung" des in den Speicher 11 geladenen Feh¬ ler-Reports, das heißt, die serielle Auslesung des Speicherinhalts.
In Figur 3 ist anhand des untersten Diagramms er¬ sichtlich, daß die im Speicher 11 gesetzten Bits, hier die Bits 1 bis 15, nacheinander ausgelesen werden. Aus der Lage der Bits im Übertragungsproto¬ koll können die Fehlerart sowie der Fehlerpfad, das heißt, die Endstufe, an der ein Fehler vorliegt, ermittelt werden.
Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß die Taktsignale an dem Port P3 erst durch die Änderung des Potentials am Synchronisationsport P2 abgegeben werden. So¬ lange das Potential am Synchronisationsport P2 auf "HIGH" liegt, hat das Taktsignal gemäß Figur 3 keinen Einfluß auf den Eingangsport V der Dia¬ gnose-Schnittstelle.
Aus dem oben Gesagten ergibt sich, daß die Fehler¬ meldung aus dem Zwischenspeicher 9 in den Speicher 11 übertragen wird. Grundsätzlich werden vier Mel¬ dungen unterschieden, kein Fehler, Kurzschluß nach Plus-Potential, Kurzschluß nach Masse und Lastab- fall. Entsprechend müßten für jede Logik-Schaltung 5 also auch vier Bits sowohl im Zwischenspeicher 9 als auch im Speicher 11 vorgesehen werden. Oben wurde angegeben, daß in der Funktionsuberwachungs¬ schaltung 1 bis zu n Logik-Schaltungen, also auch 4 • n Bits im Zwischenspeicher vorgesehen werden können. Entsprechend viele Bits müßten auch im Speicher 11 vorgesehen werden.
Da zwei Endstufenfehler nicht gleichzeitig an einer Endstufe auftreten können, werden bei dem hier dar¬ gestellten Ausführungsbeispiel die Fehler nach fol¬ gender Tabelle kodiert:
Fehlerart Bit Bit kein Fehler 1 1
KS nach Plus-Potential 0 0
Lastabfall 1 0
KS nach Masse 0 1
Hier wird mit KS ein Kurzschlußfall bezeichnet.
Diese Kodierung wird in dem Kodierer 7 vorgenommen, der zwischen der Fehler-Erfassungslogik 5 und dem Zwischenspeicher 9 angeordnet ist. Auf diese Weise wird sowohl im Zwischenspeicher 9 als auch im Spei¬ cher 11 die Anzahl der erforderlichen Bits pro Feh¬ ler-Erfassungslogik 5 auf zwei reduziert.
Bei sieben Endstufen müssen also lediglich vierzehn Bits im Speicher 11 vorgesehen werden.
Um die Diagnose-Schnittstelle auf eine fehlerfreie Übertragung des Fehlerreports aus dem Speicher 11 an die Steuerschaltung μC zu prüfen, wird ein zu¬ sätzliches Bit am Ende des Registers 11 vorgesehen, welches als letztes Bit, als Bit 15 in Figur 3, auch am Port P4 der seriellen Schnittstelle er¬ scheinen muß. Bei einem Fehlerübertragungsprotokoll muß dieses letzte zusätzliche, fünfzehnte Bit "LOW" sein, wenn eine fehlerfreie Übertragung stattgefun¬ den hat. Dies ist im untersten Diagramm gemäß Figur 3 angedeutet.
Sollte bei der Abfrage des Fehlerubertragungsproto¬ kolls das Prüfbit nicht "LOW" sein, so kann durch eine Signalfolge gemäß Figur 3 noch einmal das im Zwischenspeicher 9 gespeicherte Fehlerübertragungs¬ protokoll in den Speicher 11 übertragen und von dort abgefragt werden.
Bei der Übertragung des Fehlerprotokolls aus dem Speicher 11 werden die Bits seriell abgefragt. Da¬ durch kann eine eindeutige Zuordnung der Fehlerbits zu der zugehörigen FehlerErfassungslogik 5 bzw. zur entsprechenden Endstufe 3 vorgenommen werden. Aus dem Fehlerübertragungsprotokoll kann also ohne wei¬ teres ermittelt werden, an welcher der der Funk¬ tionsuberwachungsschaltung 1 zugeordneten Endstufe ein Fehler aufgetreten ist und welcher Art der dort vorhandene Fehler ist. Es kann also eine eindeutige Fehlerzuordnung und -Unterscheidung erfolgen.
Die Funktionsuberwachungsschaltung 1 ist zusätzlich mit einer Sicherheitsabschaltung 17 versehen, die hier über die Leitung 15 mit dem Zwischenspeicher 9 verbunden ist. Bei Auftritt eines Kurzschlusses, welcher die Endstufe beschädigen könnte (Kurzschluß nach Versorgungsspannung bei Low-Side-Schalter bzw. Kurzschluß nach Masse bei High-Side-Schalter) , wird ein Signal über diese Leitung an die Sicherheitsab- schaltung gegeben, die daraufhin die zugehörige Endstufe 3 abschaltet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Eingangsklemme der Endstufe auf einen Pegel gelegt, der eine inaktive Endstufe gewährleistet. Auf diese Weise wird auch bei einem Kurzschluß nach Masse bzw. zur Versor¬ gungsspannung der Verbraucher R sofort abgeschal¬ tet, so daß eine Beschädigung praktisch ausge¬ schlossen ist. Durch die Abschaltverzögerung sollte die Endstufe für kurze Zeit kurzschlußfest sein, damit Schäden bis zur Abschaltung durch die Sicher¬ heitsschaltung 17 vermieden werden.
Die einmal abgeschaltete Endstufe wird beim Aus¬ lesen des Fehlerubertragungsprotokolls aus dem Speicher 11 durch Verbindungsleitung 19 und Sicher¬ heitsabschaltung ■17 wieder freigegeben. Der Fehler¬ fall "Kurzschluß nach Plus-Potential" bleibt jedoch im Zwischenspeicher 9 gespeichert, bis er durch eine eventuelle Federheilung zurückgesetzt wird. Solange der Fehler vorliegt, wird die Endstufe nach jedem Auslesevorgang wieder abgeschaltet. Durch das invertierte Reset-Signal am Eingangsport M der Funktionsuberwachungsschaltung 1 können alle Feh¬ ler- bzw. Zwischenspeicher 9 definiert zurückge¬ setzt werden. Dazu wird das Reset-Signal über die Leitung 25 an die Zwischenspeicher 9 weiterge¬ leitet.
Durch das invertierte Reset-Signal kann die Funk¬ tionsuberwachungsschaltung 1 auch initialisiert werden bzw. definiert abgeschaltet werden. Dazu wird zusätzlich das Reset-Signal über die Leitung 23 an die der Endstufenabschaltung dienende Sicher- heitsabschaltung geleitet, das heißt, die Endstufe inclusive Verbraucher werden abgeschaltet, indem ein entsprechender Eingangspegel an die Endstufe gelegt wird.
Verbraucher, die bei der Initialisierung der Funk¬ tionsuberwachungsschaltung nicht abgeschaltet wer¬ den sollen oder dürfen, werden entsprechend vom Steuergerät angesteuert, das heißt, der zwischen dem Ausgangsport P-- des Steuergeräts μC und der Eingangsklemme UE der Endstufe liegende Widerstand R entfällt bei diesen Endstufen. Er wird statt dessen in die Verbindungsleitung zwischen der Ein¬ gangsklemme UE der Endstufe und dem zugehörigen Port E-L der Funktionsuberwachungsschaltung 1 ge¬ legt. Dies führt dazu, daß auch bei einer Aktivie¬ rung der Sicherheitsschaltung 17 der zugehörige Verbraucher nicht abgeschaltet wird.
Zusätzlich kann aus Sicherheitsgründen bei einem gesetzten Reset-Signal die Endstufe über die Si¬ cherheitsschaltung 17 abgeschaltet werden, damit Undefinierte Potentiale an den Ausgangsports der Steuerschaltung μC nicht zu Fehlfunktionen der Ver¬ braucher führen.
Insgesamt ist erkennbar, daß durch eine hier darge¬ stellte Fehlerüberwachungsschaltung 1 Fehler den einzelnen Endstufen zugeordnet und unterschieden werden können.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Funk¬ tionsuberwachungsschaltung problemlos den Endstufen von Verbrauchern zugeordnet werden kann, weil le¬ diglich eine Parallelschaltung vorgesehen ist. Es bedarf keinerlei Eingriffe in die zugehörige End¬ stufe. Auf diese Weise kann die hier beschriebene Funktionsuberwachungsschaltung einfach und univer¬ sell eingesetzt werden. Mit Hilfe der beschriebenen Schaltung werden einfache und damit preiswerte End¬ stufenbausteine kurzschlußfest und diagnostizier- bar.
Schließlich ist noch festzuhalten, daß Fehlerüber- wachungsschaltungen, wie sie hier beschrieben sind, kaskadierbar sind. Eine mögliche Kaskadenschaltung ist in Figur 4 dargestellt.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Fehlerüberwachungsschaltungen 10, 20, 30 einem Steuergerät μC zugeordnet. Die Endstufen der wich¬ tigsten Verbraucher, sind der uberwachungsschaltung 30 zugeordnet, die unmittelbar an das Steuergerät μC angeschlossen ist. Dabei ist der Ausgangsport G1 dieser uberwachungsschaltung dem Eingangsport PΔ ' der Steuerschaltung zugeordnet. Damit wird be¬ zweckt, daß die Fehlermeldung der wichtigsten End¬ stufen bei einer Abfrage zuerst verfügbar sind. An dem Port F' der Fehleruberwachungsschaltung 30 ist die Ausgangsklemme G' ' der Fehleruberwachungsschal¬ tung 20 angeschlossen. Entsprechend ist an dem Port F1' der Fehleruberwachungsschaltung 20 der Aus¬ gangsport G1'1 der Fehleruberwachungsschaltung 10 angeschlossen.
Ein Taktsignal wird über den Port P3' der Steuer¬ schaltung an alle Fehlerüberwachungsschaltungen ge¬ legt, ebenso ein am Port P2 ' der Steuerschaltung anliegendes Synchronisationsignal. Sobald von einer der Fehlerüberwachungsschaltungen ein Fehler erfaßt wird, wird das Potential "LOW" am Port P4 ' der Steuerschaltung μC angelegt. Die Feh¬ lerabfrage erfolgt entsprechend den Erläuterungen zu Figur 2, das heißt, die in den Fehlerschaltungen 10, 20 und 30 vorhandenen Fehler werden seriell aus den entsprechenden Speichern ausgetastet, wie das anhand von Figur 2 und dem zugehörigen Speicher 11 erläutert wurde.
Durch gestrichelte Leitungen A und B ist darge¬ stellt, daß zur Verkürzung der Auslesezeit die in den Fehlerüberwachungsschaltungen 10, 20, 30 vor¬ handenen Fehlerprotokolle auch parallel von der Steuerschaltung μC abgefragt werden können.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Funktionsüberwachung eines elek¬ trischen/elektronischen Schalters (Endstufe) , seines angeschlossenen Verbrauchers, seiner An¬ steuerung und seiner Verbindungsleitungen, gekenn¬ zeichnet durch
- wenigstens eine parallel zur Endstufe (3) ge¬ schaltete Fehler-Erfassungslogik (5) , an welche die Potentiale der Eingangs- und Ausgangsklemme (UE,U,) des Schalters (3) sowie ein Bezugspotential (Uref- zur sicheren Unterscheidung der an der Endstufe an¬ liegenden Fehler (Unplausibilitäten) Über¬ last/Kurzschluß nach Plus-Potential, Lastabfall und Kurzschluß nach Masse und zur Überwachung der Funk¬ tion der Endstufe anlegbar sind, sowie durch
- eine Zusatzschaltung für die Speicherung des Feh- lerstatusses und das Einlesen eines Fehlerproto¬ kolls durch ein Steuergerät.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß invertierende, nichtinvertierende so¬ wie Low-Side- und High-Side-Endstufen diagnosti¬ zierbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen der Logik-Schaltung (5) zugeordneten Speicher (11) , in dem ein Fehlerfall speicherbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen dem Speicher (11) zugeordneten Zwi¬ schenspeicher (9) .
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Zwischenspeicher (9) eine Zeit¬ verzögerung (13) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehler-Erfassungs¬ logik (5) ein Kodierer (7) nachgeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens eine im Fehlerfall von der Fehler-Erfassungslogik (5) , dem Zwischen¬ speicher (9) und/oder dem Speicher (11) mit einem Steuersignal beaufschlagbare Sicherheitschaltung (17) , die der Endstufe (3) zugeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (11) mit einem Port (P4) oder einer parallelen Schnittstelle it der Steuerschaltung (μC) verbunden ist, über die der Inhalt des Speichers auslesbar ist. - 2k -
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mehrere, jeweils einer End¬ stufe eines Verbrauchers zugeordnete Fehler-Erfas¬ sungslogikschaltungen, die -vorzugsweise über einen Kodierer und/oder einen Zwischenspeicher- mit dem Speicher verbunden sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Vorrichtungen gleicher Art kaskadierbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftritt eines Feh¬ lers direkt, durch ein entsprechendes Signal, an einem Ausgang angezeigt wird.
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