Vorrichtung zur Aktivierung eines Steuergeräts
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Aktivierung eines Steuergeräts nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. In der Automobiltechnik werden zur Einsparung von Leitungen in einem Kraftfahrzeug mehrere Bedienelemente analog eingelesen. Dabei werden je nach Schaltzustand der Bedienelemente unterschiedliche Spannungen an einem analogen Eingang erzeugt, indem dem jeweiligen Bedienelementen unterschiedliche Widerstände zu einem im Steuergerät eingesetzten Widerstand in Reihe geschaltet sind. Der Widerstand im Steuergerät bildet zusammen mit dem über das jeweilige Bedienelement aktivierten Widerstand einen Spannungsteiler. Anhand der sich so einstellenden Spannung kann der momentane Zustand der Schaltmittel und der zugehörigen Bedienelemente erfasst werden. Bei einer Betätigung eines der Bedienelemente kann der Aufweckvorgang eines im Ruhebetrieb befindlichen Steuergeräts eingeleitet werden, um dieses hochzufahren.
Wird dieses Bedienelement analog codiert, so könnte über einen Komparator oder mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers und nachgeschaltetem MikroController ein Betätigungsvorgang des Bedienelements erkannt werden. Im letzteren Fall müßte der Mikrocontroller entweder permanent eingeschaltet bleiben
zur Spannungsauswertung oder regelmäßig geweckt werden. Dies ist mit hohem Zusatzaufwand verbunden. Wird jedoch eine Betätigung in Verbindung mit einem Komparator erkannt, so stellt sich das Problem, dass durch SpannungsSchwankungen, 5 Bauteiletoleranzen, klimatische Einflüsse oder auch durch Alterung und Verschmutzung sich der eingelesene Pegel so weit verschiebt, dass ein klares Erkennen einer Signaländerung nicht über die gesamte Lebensdauer sicher gestellt werden kann. Insbesondere eine Verschmutzung des Bedienele- L0 ments, die sich beispielsweise in einem parasitären Parallelwiderstand zum eigentlichen Schaltmittel äußert, führt zu Problemen einer zuverlässigen Betätigungserkennung.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, zur Aktivierung eines L5 Steuergeräts zuverlässig eine Betätigung eines analog codierten Bedienelements zu erkennen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
Vorteile der Erfindung
-0
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aktivierung eines Steuergeräts weist zumindest ein von einem Benutzer betätigbares Bedienelement auf. Diesem Bedienelement ist zumindest ein Analogcodiermittel zugeordnet, um eine Betätigung des Be-
_5 dienelements zu erkennen. Erfindungsgemäß sind zum Erzeugen eines Aktivierungssignals für ein Steuergerät Deaktivierungsmittel vorgesehen, die die Analogcodiermittel deaktivieren und stattdessen eine digitale, vorzugsweise binäre Codierung des Bedienelements bewirken. Dank der eindeutigen,
50 digitalen Auswertung kann eine Betätigung des Bedienelements auch dann sicher erkannt werden, wenn unterschiedliche Spannungspegel oder Alterungsprozesse ein analog codiertes Signal deutlich beeinflussen würden. So kann zur Auswertung insbesondere auf einen Komparator zurückgegriffen werden,
.5 der das von dem Bedienelement beeinflusste Ausgangssignal
mit einem feststehenden Grenzwert vergleicht. Durch den Verzicht auf einen Mikrocontroller zur Signalauswertung kann der Ruhestrombedarf reduziert werden.
5 In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist als Analogcodiermittel ein elektrischer Widerstand vorgesehen, zu dessen Deaktivierung ein Schaltmittel oder eine Diode parallel dazu verschaltet sind. Befindet sich das Steuergerät im Normalbetrieb, so sind die Bedienelemente analog codiert. Im Ruhezu-
L0 stand des Steuergeräts jedoch schliessen das Schaltmittel oder die Diode, in Durchlassrichtung gepolt, den jeweiligen Widerstand kurz oder überbrückt ihn niederohmig. Wegen des deutlich verringerten Spannungsabfall kann irgendeine Betätigung des Bedienelements sicher erkannt werden. Es müssen
L5 nicht alle Analogcodiermittel deaktiviert werden, es könnte beispielsweise vorgesehen sein, nur die hochohmigen Widerstände kurzzuschliessen. Damit ist gewährleistet, dass im Fall der Betätigung des Bedienelements ein genügend hohes Spannungsniveau zur weiteren Auswertung für eine mögliche
_0 Aktivierung des Steuergeräts zur Verfügung steht.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zum Zwecke der Deaktivierung der Analogcodiermittel ein Verpolmittel vorgesehen, welches im Ruhezustand des Steuergeräts die Diode in
_5 Durchlassrichtung verpolt, so dass das entsprechende Analogcodiermittel deaktiviert bzw. kurzgeschaltet ist. Insbesondere bei mehreren, parallel verschalteten Bedienelementen kann durch besonders einfache Art und Weise erreicht werden, dass sämtliche Analogcodiermittel deaktiviert werden, indem
50 lediglich die Polarität der Anschlußpunkte vertauscht wird. Im Normalbetrieb des Steuergeräts schalten die Verpolmittel die Dioden wieder in den Sperrbetrieb, so dass die Analogcodierung wieder aktiviert ist.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Zeichnung
5
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aktivierung eines Steuergeräts ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen die Figur 1 eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik, die Figur 2 ein erstes
L0 Ausführungsbeispiel, die Figuren 3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel, einmal im Normalbetrieb des Steuergeräts, ein anderes Mal im Ruhebetrieb des Steuergeräts.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
L5
In Figur 1 ist eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik beschrieben. Die beispielhaft dargestellten vier Bedienelemente 31 bis 34 sind mit jeweils hierzu in Reihe verschalteten Widerständen 21 bis 24 analog codiert. Die Reihenschal-
!0 tung aus erstem Bedienelement 31 und erstem Widerstand 21, zweiten Bedienelement 32 und zweitem Widerstand 22, drittem Bedienelement 33 und drittem Widerstand 23 sowie vierten Bedienelement 34 und viertem Widerstand 24 sind parallel verschaltet. Der eine Anschluß liegt auf Masse 14. Der zweite
!5 Anschluß wird einerseits über einen Widerstand 12 auf ein
Pluspotential 10 gelegt. Außerdem wird er über einen Analog- /Digital-Wandler 18 einem Mikrocontroller 19 zur Weiterverarbeitung zugeführt. Der Analog-/Digital-Wandler 18, der Mikrocontroller 19 sowie der Widerstand 12 sind Teil eines
10 Steuergeräts 20. Das Steuergerät 20 kann in einem Normalbetrieb und in einem Ruhebetrieb betrieben werden. Der Ruhebe- trieb zeichnet sich beispielsweise durch eine eingeschränkte und damit keinen oder wenig Strom benötigende Betriebsweise aus. Eine Verschmutzung der Bedienelemente 31 bis 34 kann
zu einem parasitären Parallelwiderstand 16 führen, der beispielhaft an allen Bedienelementen 31 bis 34 auftritt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 sind als Deaktivierungsmittel der Analogcodierung 21 bis 24 Schaltmittel 41 bis 44 vorgesehen. So ist das erste Schaltmittel 41 parallel zu dem ersten Widerstand 21, das zweite Schaltmittel 42 parallel zu dem zweiten Widerstand 22 und so fort verschaltet. Ansonsten entspricht die Anordnung der von Figur 1.
L0
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 und Figur 4 sind als Deaktivierungsmittel Dioden 51 bis 54 vorgesehen. Die erste Diode 51 ist zu dem ersten Widerstand 21, die zweite Diode 52 zu dem zweiten Widerstand 22 und so fort parallel
L5 verschaltet. Bei Figur 3 sind die Dioden 51 bis 54 in Sperr- Richtung gepolt. Damit fließt kein Strom durch die Dioden 51 bis 54, so dass die Analogcodiermittel 21 bis 24 aktiviert sind. Eine solche Verpolung ist im Normalbetrieb des Steuergeräts 20 vorgesehen. Hierzu sind entsprechende Verpolmittel
_0 zwischen den Anschlüssen und der Masse 14 bzw. dem Pluspotential 10 angeordnet. Ein Ausgangssignal 11 gelangt an einen Analogeingang des Steuergeräts 20, das nicht näher dargestellt ist.
25 Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 unterscheidet sich von dem der Figur 3 nur darin, dass die Verpolmittel 60 eine Umpolung der Dioden 51 bis 54 in der Weise bewirken, dass diese nun in Durchlassrichtung betrieben werden. Sie dienen somit als Deaktivierungsmittel für die Analogcodierung 21 bis
50 24. Der Strom fließt nunmehr nicht über die Widerstände 21 bis 24, sondern über die Dioden 51 bis 54. Diese Betriebsart ist für den Ruhebetrieb des Steuergeräts 20 vorgesehen. Das Ausgangssignal 11 gelangt nun an einen Komparator 62, der in Abhängigkeit von dem Vergleich mit einer Referenzspannung 64
ein binäres Ausgangssignal für den Mikrocontroller 19 generiert zu dessen Aktivierung.
Beim Stand der Technik (Figur 1) ist eine analoge Wider- Standscodierung für mehrere Bedienelemente 31 bis 34 gezeigt. Um nun Zuleitungen zu dem auszuwertenden Steuergerät 20 zu sparen, sind die Bedienelemente 31 bis 34 mit dem jeweils hierzu in Reihe geschalteten Widerstand 21 bis 24 parallel verdrahtet. Die Widerstandswerte der Widerstände 21 bis 24 sind jeweils unterschiedlich gewählt. Dadurch wird bei einer Betätigung eines bestimmten Bedienelements 31 bis 34 durch den Benutzer ein für dieses Bedienelement 31 bis 34 charakteristisches Spannungsniveau erreicht über den Spannungsteiler, gebildet aus dem Widerstand 12 und den jeweils aktivierten Widerständen 21 bis 24. Dieses charakteristische Spannungsniveau steht als Analogwert dem Analog-/Digital- Wandler 18 zur Verfügung. Nach der Digitalisierung des Analogwerts kann der Mikrocontroller 19 beispielsweise durch Vergleich mit charakteristischen Spannungsniveaus erkennen, welche oder welches der Bedienelemente 31 bis 34 betätigt wurde (n) . In Abhängigkeit von der Betätigung werden entsprechende Funktionsabläufe eingeleitet. Diese beschriebene Funktionalität erfolgt im Normalbetrieb des Steuergeräts 20.
Beispielsweise durch Alterungsprozesse können parasitäre
Parallelwiderstände 16 auftreten. Da der Mikrocontroller 19 eine hohe Flexibilität gewährleistet, können für den Normalbetrieb Alterungsvorgänge und sich dadurch verschiebende Spannungsniveaus mitgelernt werden. Im Ruhebetrieb des Steu- ergeräts 20 jedoch sollte der Mikrocontroller 19 zur Senkung des Ruhestrombedarfs deaktiviert werden. Dann sind andere, sichere Auswerteverfahren zur Erkennung einer Betätigung eines Bedienelements 31 bis 34 erforderlich, um im Falle einer Betätigung eines Bedienelements 31 bis 34 das Steuergerät 20 zu aktivieren, das heisst, von den Ruhebetrieb in den Nor-
malbetrieb zu bringen. Dies wird in Verbindung mit den Figuren 2 bis 4 beschrieben.
Wie in Figur 2 ersichtlich sind als Deaktivierungsmittel die 5 Schaltmittel 41 bis 44 vorgesehen, die parallel zu dem jeweiligen Widerstand 21 bis 24 verschaltet sind. Im Normalbetrieb des Steuergeräts 20 sind sie geöffnet, so dass die bereits in Zusammenhang mit Figur 1 besprochene Funktionalität einer Analogcodierung der Bedienelemente 31 bis 34 erreicht
L0 wird. Befindet sich das Steuergerät 20 jedoch im Ruhebetrieb, so werden die Schaltmittel 41 bis 44 geschlossen. Dadurch werden die Analogcodiermittel 21 bis 24 kurzgeschlossen zu ihrer Deaktivierung. Die Bedienelemente 31 bis 34 sind nunmehr binär codiert. Dank der Deaktiverung der Ana-
L5 logcodiermittel erhöht sich die Spannungsänderung bei Betätigung eines Bedienelements 31 bis 34 in größerem Maße, als dies bei noch aktiviertem Analogcodiermittel 21 bis 24 der Fall wäre. Durch eine geeignete Wahl der Referenzspannung 64, die die Komparatorschaltschwelle festlegt, wird mit ho-
20 her Sicherheit eine Betätigung eines Bedienelements 31 bis 34 erkannt.
Lediglich ein Öffnen oder ein Schließen irgendeines Bedienelements ist anhand des Ausgangssignals 11 ersichtlich.
25 Das Ausgangssignal 11 kann beispielsweise durch den Komparator 62 mit einer Referenzspannung 64 verglichen werden. Die Referenzspannung 64 ist so gewählt, dass bei einer Betätigung irgend eines der Bedienelemente 31 bis 34 diese sicher überschritten wird. Das Ausgangssignal des Komparators 62
30 ändert bei einer Betätigung irgendeines Bedienelements 31 bis 34 seinen Zustand, wodurch der Mikrocontroller 19 und damit das Steuergerät 20 geweckt werden. Als Bedienelement 31 bis 34 könnte beispielsweise ein Türgriffkontakt eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. So wird bereits mit der Tür-
35 griffbetätigung das Steuergerät 20 geweckt. Der Hochlaufvor-
gang des Steuergeräts 20 kann damit bereits dann erfolgreich abgeschlossen sein, wenn der Fahrer das Fahrzeug starten möchte. Beliebige andere, hinlänglich bekannte Bedienelemente können ebenfalls auf die beschriebene Art und Weise aus- 5 gewertet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 und 4 sind als Deaktivierungsmittel Dioden 51 bis 54 vorgesehen. Diese erfüllen im wesentlichen dieselben Voraussetzungen wie die
L0 Schaltmittel 41 bis 44 der Figur 2. Bei Figur 3 sind die Dioden 51 bis 54 in Sperr-Richtung gepolt, so dass die im Normalbetrieb des Steuergeräts 20 gewünschte Analogcodierung zur Verfügung steht. Befindet sich jedoch das Steuergerät 20 im Ruhebetrieb, so sind die Dioden 51 bis 54 in Durchlass-
L5 richtung gepolt. Sie überbrücken somit die Widerstände 21 bis 24 zu deren Deaktivierung. Dies wird erreicht durch die Verpolmittel 60. Diese könnten beispielsweise entsprechende Schaltmittel aufweisen, um die gewünschte Umpolung zu gewährleisten. Hierfür eignet sich eine aus vier weiteren
,0 Schaltmitteln bestehende Brückenschaltung. Die Verpolmittel 60 könnten im Steuergerät 20 integriert sein.
Die Deaktivierung bzw. Aktivierung der Analogcodierung kann der Mikrocontroller 19 steuern in Abhängigkeit von einem Be-
.5 fehlssignal, anhand dessen das Steuergerät 20 in den Ruhezustand versetzt wird. Auch das Signal „Zündung ein/aus" eignet sich für diesen Zweck. Wird das Fahrzeug über das Signal „Zündung aus" abgestellt, kann über dieses Signal die Deaktivierung der Analogcodierung getriggert werden. Spätestens
50 mit dem Auftreten des Signals „Zündung ein" wird die Analogcodierung wieder zugelassen.
Es ist nicht zwingend erforderlich, dass jeder der Widerstände 21 bis 24 kurzgeschlossen werden muß. Es ist jedoch insbesondere dann von Vorteil, wenn die Widerstände 21 bis 24 relativ hochohmig im Gegensatz zu den Schmutzwiderstän- den/kapazitiven Parallelwiderständen 16 sind.
Zwar kann durch die angegebene Anordnung die Auswertung vorzugsweise durch einen Komparator 62 erfolgen. Jedoch auch die Möglichkeit über einen Analog-/Digital-Wandler 18 mit nachgeschaltetem Mikrocontroller 19 ist denkbar. Auch dann erhöht sich die Auswertesicherheit.