DE102021111734A1

DE102021111734A1 - Diagnosefähige Schaltungsanordnung und Verfahren zur Diagnose einer Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE102021111734A1
Application number: DE102021111734.8A
Authority: DE
Inventors: Stefan Müller; Mohamed Elamin; Sascha Staude; Florian Eckardt
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-05-06
Filing date: 2021-05-06
Publication date: 2022-11-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine diagnosefähige Schaltungsanordnung (100) mit einem elektrischen Kontaktschalter (10) und einer Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) sowie ein Verfahren zur Diagnose einer solchen Schaltungsanordnung (100), wobei der elektrische Kontaktschalter (10) ein erstes Kontaktelement (A) und ein zweites Kontaktelement (B) aufweist und die Steuerungseinrichtung (20) einen ersten elektrischen Anschluss (3) und einen zweiten elektrischen Anschluss (4) und das erste Kontaktelement (A) über eine erste elektrische Anschlussleitung (1) mit dem ersten Anschluss (3) elektrisch verbunden ist und das zweite elektrische Kontaktelement (B) über eine zweite elektrische Anschlussleitung (2) mit dem zweiten Anschluss (4), und wobei die Schaltungsanordnung (100) zur Diagnose der Schaltungsanordnung (100) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine diagnosefähige Schaltungsanordnung, die einen elektrischen Kontaktschalter und eine Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung aufweist, wobei der elektrische Kontaktschalter wenigstens ein erstes elektrisches Kontaktelement und wenigstens ein zweites elektrisches Kontaktelement aufweist, wobei die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung einen ersten elektrischen Anschluss und wenigstens einen zweiten elektrischen Anschluss aufweist, und wobei das erste elektrische Kontaktelement über eine erste elektrische Anschlussleitung mit dem ersten Anschluss der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und wobei das zweite elektrische Kontaktelement über eine zweite elektrische Anschlussleitung mit dem zweiten Anschluss der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Diagnose einer solchen Schaltungsanordnung.
Schaltungsanordnungen mit einem elektrischen Kontaktschalter und einer Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der EP 2 001 034 A2 oder der DE 102020108704.7 .
Ebenso ist es grundsätzlich bekannt, Schaltungsanordnungen diagnosefähig auszubilden, d. h. insbesondere derart, dass wenigstens eine Komponente bzw. wenigstens eine Funktion der Schaltungsanordnung oder der Schaltungsanordnung überwacht werden kann bzw. wenigstens eine Fehlfunktion bzw. wenigstens ein Fehlerzustand erkannt werden kann.
Zu diesem Zweck ist es beispielsweise bekannt, definierte Test-Messungen durchzuführen und deren Messergebnisse anschließend zu Diagnosezwecken auszuwerten, wobei das Auswerten beispielsweise erfolgt, indem eine oder mehrere erfasste Messgrößen mit einer oder mehreren entsprechenden Sollgrößen verglichen werden. Weichen ein oder mehrere der erfassten Messgrößen dabei mehr als vorgesehen oder zulässig von einer vordefinierten, entsprechenden Sollgröße bzw. einem entsprechenden Sollwert ab, kann davon ausgegangen werden, dass die Schaltungsanordnung bzw. ein oder mehrere Komponenten der Schaltungsanordnung nicht einwandfrei funktionieren, beispielsweise weil mindestens eine Komponente defekt ist oder ein Kurzschluss vorliegt oder sich der Zustand einer Komponente mehr als über ein gewünschtes bzw. zulässiges Maß hinaus hin in unerwünschter Weise verändert hat.
Eine solche unerwünschte Veränderung kann beispielsweise ein veränderter Kontaktübergangswiderstand oder dergleichen sein, der beispielsweise auf eine Korrosion eines zugehörigen Kontaktelementes zurückzuführen ist.
Je sicherheitsrelevanter dabei eine Anwendung ist, in welcher eine Schaltungsanordnung eingesetzt wird, umso mehr Diagnosemaßnahmen bzw.-möglichkeiten sind in der Regel zur Erreichung der erforderlichen Funktionssicherheit der Anwendung bzw. der Schaltungsanordnung erforderlich.
Eine klassische Maßnahme, mit welcher die entsprechenden Diagnoseanforderungen oftmals erfüllt werden können, besteht darin, die jeweiligen, sicherheitsrelevanten Komponenten jeweils redundant vorzusehen. Dies ist jedoch in der Regel aufwendig und teuer, da die relevanten Komponenten doppelt vorgehalten werden müssen. Darüber hinaus ist für die redundanten Komponenten ferner jeweils ein entsprechender Platzbedarf bzw. Bauraumbedarf erforderlich, welcher in der Regel auch nicht beliebig zur Verfügung steht.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative, diagnosefähige Schaltungsanordnung bereitzustellen, insbesondere eine hinsichtlich ihrer Diagnosefunktionalität verbesserte Schaltungsanordnung, welche insbesondere mit wenigen Komponenten eine hohe Diagnosefähigkeit aufweist und eine hohe funktionale Sicherheit ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zur Diagnose einer Schaltungsanordnung bereitzustellen, insbesondere ein verbessertes Verfahren, mit welchem insbesondere aufgrund einer guten, insbesondere verbesserten Diagnosefähigkeit, eine hohe funktionale Sicherheit der Schaltungsanordnung erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine diagnosefähige Schaltungsanordnung sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete, diagnosefähige Schaltungseinrichtung weist einen elektrischen Kontaktschalter und eine Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung auf, wobei der elektrische Kontaktschalter wenigstens ein erstes elektrisches Kontaktelement und wenigstens ein zweites elektrisches Kontaktelement aufweist. Die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung weist einen ersten elektrischen Anschluss und wenigstens einen zweiten elektrischen Anschluss auf, wobei das erste elektrische Kontaktelement des Kontaktschalters über eine erste elektrische Anschlussleitung mit dem ersten Anschluss der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und wobei das zweite elektrische Kontaktelement des Kontaktschalters über eine zweite elektrische Anschlussleitung mit dem zweiten Anschluss der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Erfindungsgemäß ist die Schaltungsanordnung derart ausgebildet ist, dass in wenigstens einem Zustand, insbesondere wenigstens in einem geöffneten Zustands des Kontaktschalters, der Schaltungsanordnung zur zumindest teilweisen Diagnose der Schaltungsanordnung mittels der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung zumindest zeitweise an das erste Kontaktelement und/oder die erste Anschlussleitung ein erstes definiertes Potenzial angelegt werden kann und gleichzeitig ein zweites definiertes Potenzial an das zweite Kontaktelement und/oder die zweite Anschlussleitung angelegt werden kann. Die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung ist ferner dazu ausgebildet, währenddessen, d. h. während ein erstes definiertes Potenzial am ersten Kontaktelement und/oder an der ersten Anschlussleitung anliegt und gleichzeitig ein zweites definiertes Potenzial am zweiten Kontaktelement oder und/oder der zweiten Anschlussleitung anliegt, wenigstens eine sich am ersten Kontaktelement und/oder eine sich in der ersten Anschlussleitung und/oder eine sich am ersten Anschluss einstellende, resultierende erste Spannung zu erfassen, und/oder währenddessen wenigstens eine sich am zweiten Kontaktelement und/oder eine sich in der zweiten Anschlussleitung und/oder eine sich am zweiten Anschluss einstellende, resultierende zweite Spannung zu erfassen, wenigstens eine erfasste Spannung auszuwerten, und in Abhängigkeit von wenigstens einer erfassten Spannung, insbesondere in Abhängigkeit von der erfassten ersten Spannung und der erfassten zweiten Spannung, einen Funktionszustand der Schaltungsanordnung zu bestimmen, insbesondere einen Funktionszustand des Kontaktschalters.
Mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung lassen sich auf einfache Art und Weise beispielsweise Veränderungen technischer Parameter der Schaltungsanordnung erfassen, insbesondere des Kontaktschalters, welche einen Einfluss auf die Auswertung des Kontaktschalters haben. Dies können beispielsweise ein veränderter Kontaktübergangswiderstand, ein veränderter Nebenschlusswiderstand oder andere Fehler oder Fehlfunktionen an anderen Komponenten sein, wie beispielsweise unerwünschte Schlüsse (beispielsweise Kurzschlüsse oder dergleichen) oder Unterbrechungen einer elektrischen Verbindung in oder an einem Bauteil oder zwischen Bauteilen.
Beispielsweise können in einer Schaltungsanordnung jeweils Unterbrechungen und/oder Kurzschlüsse zu Versorgungs- und oder Fremdspannungspotenzialen entstehen, welche sich mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mithilfe eines entsprechenden, geeignet ausgestaltetem erfindungsgemäßen Verfahren zur Diagnose einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besonders einfach und zuverlässig detektieren lassen.
Mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung können sowohl variante, d.h. zeitlich veränderliche, oder invariante, d.h. zeitlich nichtveränderliche, hochohmige Veränderungen (wie beispielsweise Feinschlüsse, Elektromigration) als auch variante oder invariante niederohmige Veränderungen erkannt werden (eine entsprechende Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose der Schaltungsanordnung vorausgesetzt).
Insbesondere lassen sich durch Alterung, mechanische, chemische oder elektrische Beschädigung, Verschmutzung oder dergleichen entstehende Änderungen erkennen, die zu einer unerwünschten, fehlerhaften Auswertung des Kontaktschalters führen können. Ebenso lassen sich aber auch grundsätzlich zeitlich veränderliche Einflüsse auf den Kontaktschalter ermitteln, wie beispielsweise ein Wackelkontakt, eine Betauung, eine elektromagnetische Einkopplung oder dergleichen.
Unter einer „Steuerungs-, Mess- und Auswerteinrichtung“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine kombinierte Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung verstanden, welche wenigstens dazu eingerichtet ist, ein oder mehrere Komponenten der Schaltungsanordnung so anzusteuern, dass insbesondere ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Diagnose der Schaltungsanordnung durchgeführt werden kann, insbesondere die Schritte a) bis f) eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung kann insbesondere ein Mikrokontroller (µC) sein, in den die hierfür erforderlichen Komponenten allesamt integriert sind, Teil eines solchen Mikrokontrollers sein oder aber auch einen Mikrokontroller und weitere, separat vom Mikrokontroller bzw. außerhalb von diesem angeordnete und ausgebildete Komponenten aufweisen, die einen oder mehreren Mikrokontrollern jeweils vor und/oder nachgeschaltet sein können. Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann auch mehr als eine Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung aufweisen. Dabei können die wenigstens zwei Kontaktelemente jeweils mit mehr als einer Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung gekoppelt sein bzw. jeweils mehr als einer Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung zugeordnet sein und jeweils mehreren ausgewertet werden oder jeweils unterschiedlichen Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtungen zugeordnet sein und jeweils von unterschiedlichen Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung ausgewertet werden.
D.h. mit anderen Worten, dass beispielsweise ein Kontaktelement sowohl von zwei verschiedenen Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtungen ausgewertet werden kann als auch zwei Kontaktelemente jeweils von unterschiedlichen Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtungen ausgewertet werden können.
Ebenso kann eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch mehr als einen Kontaktschalter aufweisen.
Ein „Anschluss“ im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein Anschlusspin eines entsprechenden Steckerkontakts oder ein Anschluss einer Leiterplatte sein. Ein Anschluss muss jedoch kein Pin oder dergleichen sein, sondern kann grundsätzlich ein beliebiger elektrischer Kontakt sein, beispielsweise ein beliebiger, elektrischer Anschluss auf einer Leiterplatte, beispielsweise ein Lötkontakt oder dergleichen. D.h. ein Anschluss muss nicht zwingend einen Ein- oder Ausgang darstellen. Ein Anschluss kann insbesondere ein Anschlusskontakt sein, wobei unter einem „Anschlusskontakt“ insbesondere ein (elektrisch) unterbrechbarer, d.h. (elektrisch bzw. galvanisch) trennbarer Anschluss verstanden wird, wie beispielsweise bei einem Stecker oder Schalter.
Unter dem Begriff „Diagnose“ wird insbesondere allgemein das Bestimmen oder Ermitteln eines Zustands verstanden, insbesondere das Bestimmen wenigstens eines Zustands wenigstens einer Komponente der Schaltungsanordnung, beispielsweise das Bestimmen eines Zustands einer Anschlussleitung, beispielsweise ob diese frei von einem Leitungsbruch ist und sich somit in einem funktionsgemäßen Zustand befindet oder einen Leitungsbruch aufweist und damit in einem Fehlerzustand ist bzw. einen Defekt aufweist.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die Schaltungsanordnung ferner insbesondere dazu ausgebildet, den ermittelten Funktionszustand ausgegeben, insbesondere in einem weiteren Schritt, beispielsweise in Form eines entsprechenden Ausgabesignals oder dergleichen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ferner dazu ausgebildet, im Fall eines erkannten fehlerhaften Funktionszustands der Schaltungsanordnung, insbesondere in Abhängigkeit von einem den Fehlerzustand charakterisierenden Ausgabesignal, wenigstens eine entsprechende Maßnahme durchzuführen. Eine derartige Maßnahme kann beispielsweise das Eintragen einer Information in einen Fehlerspeicher sein und/oder das Überführen der Schaltungsanordnung und/oder eines entsprechenden, die Schaltungsanordnung verwendenden Systems in einen sicheren Zustand, beispielsweise durch Abschalten.
Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann beispielsweise für eine Verwendung in einem Bedienelement und/oder einer Bedieneinrichtung mit wenigstens einem Kontaktschalter ausgebildet und eingerichtet sein, beispielsweise für eine Verwendung in einer Bedieneingabevorrichtung wie sie in der eingangs bereits erwähnten DE 102020108704.7 beschrieben ist bzw. einer entsprechenden Sensorvorrichtung für eine solche Bedieneingabevorrichtung. Hierfür eignet sich eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besonders gut, da in der Regel keine oder nur wenige zusätzliche Bauteile zur Umsetzung der erfindungsgemäßen Diagnosefunktionalität der Schaltungsanordnung erforderlich sind.
Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Verwendung in einem Fahrzeug ausgebildet, insbesondere für eine Verwendung in einem Bedienelement und/oder einer Bedieneinrichtung für ein Fahrzeug. Vorzugsweise ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wie vorbeschrieben für eine Verwendung in einer Bedieneingabevorrichtung wie sie in der eingangs bereits erwähnten DE 102020108704.7 beschrieben ist bzw. einer entsprechenden Sensorvorrichtung für eine solche Bedieneingabevorrichtung ausgebildet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der elektrische Kontaktschalter insbesondere dazu ausgebildet, wenigstens zwei Schaltzustände einzunehmen, insbesondere einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand, wobei der Kontaktschalter im ersten Schaltzustand vorzugsweise geöffnet ist und eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontaktelement und dem zweiten elektrischen Kontaktelement getrennt ist, und wobei in einem zweiten Schaltzustand des Kontaktschalters der Kontaktschalter vorzugsweise geschlossen ist und eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontaktelement und dem zweiten elektrischen Kontaktelement hergestellt ist.
Mit einem derartigen Kontaktschalter lässt sich auf besonders einfache Art und Weise eine einfache und vorteilhafte Schaltungsanordnung realisieren. Derartige Kontaktschalter sind aus dem Stand der Technik, auf welchen für nähere Details zur grundlegenden Funktionsweise solcher Kontaktschalter hiermit verwiesen wird, grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der eingangs bereits erwähnten EP 2 001 034 A2 oder der ebenfalls eingangs bereits erwähnten DE 102020108704.7 .
Der Kontaktschalter einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann grundsätzlich auch mehr als zwei Kontaktelemente aufweisen, insbesondere drei oder mehr Kontaktelemente. Der Kontaktschalter einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann nicht nur ein Umschalter sein, sondern auch ein Wechselschalter, Taster oder dergleichen, Insbesondere kann ein Kontaktschalter wie aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ausgebildet sein. Insbesondere kann der Kontaktschalter dabei jede Art von Umschalter, Wechselschalter oder Taster sein und die hierfür jeweils erforderliche Anzahl von Kontaktelementen aufweisen.
Der Kontaktschalter kann dabei grundsätzlich sowohl als sogenannter NOC-Kontaktschalter ausgebildet sein, d.h. als sogenannter „Normally Open Contact“, also als „normalerweise“ bzw. insbesondere in einem unbetätigten Zustand und/oder in einem von der Spannungsversorgung getrennten Zustand der Schaltungsanordnung geöffneter Kontaktschalter, welcher bei Betätigung schließt und somit auch als „Schließer“ bezeichnet werden kann. Oder aber alternativ auch als sogenannter NCC-Kontaktschalter („Normally Closed Contact“), der „normalerweise“ bzw. insbesondere in einem unbetätigten Zustand des Kontaktschalters und/oder in einem von der Spannungsversorgung getrennten Zustand der Schaltungseinrichtung geschlossen ist und bei Betätigung öffnet und daher auch als „Öffner“ bezeichnet werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung ferner dazu ausgebildet, außerdem einen Schaltzustand des Kontaktschalters zu bestimmen und den Funktionszustand der Schaltungsanordnung insbesondere in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Kontaktschalters zu bestimmen. Hierdurch kann die Diagnosefähigkeit der Schaltungsanordnung erheblich verbessert werden. Insbesondere lassen sich auf diese Weise Fehlerzustände der Schaltungsanordnung eindeutig erkennen, die ohne Ermittlung des Schaltzustands des Kontaktschalters nicht eindeutig als Fehlerzustand erkennbar sind. Beispielsweise kann auf diese Weise ein Kurzschluss im Kontaktschalter von einem geschlossenen Kontaktschalter unterschieden werden. Hierdurch kann die funktionale Sicherheit der Schaltungsanordnung deutlich erhöht werden.
Zum Bestimmen des Schaltzustands des Kontaktschalters kann die Schaltungsanordnung beispielsweise zusätzliche eine kapazitive Sensoreinrichtung aufweisen, welche beispielsweise dazu ausgebildet ist, kapazitiv einen Abstand zwischen den beiden Kontaktelementen zu erfassen und anhand des Abstands der Kontaktelemente zueinander einen Schaltzustand des Kontaktschalters (geöffnet oder geschlossen) zu bestimmen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die Schaltungsanordnung ferner insbesondere wenigstens einen elektrischen Widerstand auf, vorzugsweise wenigstens einen ohmschen Widerstand, wobei wenigstens ein elektrischer Widerstand vorzugsweise entlang einer Anschlussleitung angeordnet ist, d.h. insbesondere entlang der Anschlussleitung in Reihe geschaltet oder schaltbar ist. Dadurch kann eine besonders einfache und vorteilhafte Anordnung der einzelnen Komponenten der Schaltungsanordnung erreicht werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schaltungsanordnung insbesondere wenigstens einen ersten elektrischen Widerstand und einen zweiten elektrischen Widerstand auf, die besonders bevorzugt jeweils als ohmsche Widerstände ausgebildet sind, wobei der erste elektrische Widerstand vorzugsweise entlang der ersten Anschlussleitung angeordnet ist, insbesondere derart, dass das erste Kontaktelement über die erste Anschlussleitung und den ersten (in Reihe geschalteten) elektrischen Widerstand mit dem ersten Anschluss der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und wobei der zweite elektrische Widerstand insbesondere entlang der zweiten Anschlussleitung angeordnet ist, vorzugsweise derart, dass das zweite Kontaktelement über die zweite Anschlussleitung und den zweiten (in Reihe geschalteten) elektrischen Widerstand mit dem zweiten Anschluss der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Mittels eines derartigen, in Reihe geschalteten elektrischen Widerstandes zwischen dem Kontaktelement und dem Anschluss entlang der jeweils zugehörigen Anschlussleitung lässt sich auf einfache Art und Weise die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung schützen, insbesondere vor einem zu hohen Eingangsstrom bzw. einer zu hohen Eingangsspannung am zugehörigen Anschluss. Hierdurch können in vielen Fällen auf einfache Art und Weise bei einem Fehler in der Schaltungsanordnung bzw. bei einem Defekt der Schaltungsanordnung, unerwünschte, beim Betrieb der Schaltungsanordnung möglicherweise entstehende Zustände, wie beispielsweise ein zu hoher Stromfluss infolge eines Kurzschlusses oder dergleichen abgefangen werden, ohne dass die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung beschädigt wird. Dadurch kann Funktionssicherheit und das Ausfallrisiko der Schaltungsanordnung auf einfache Art und Weise erheblich verbessert werden.
Der erste elektrische Widerstand und der zweite elektrische Widerstand können dabei einen gleichen Nennwiderstand aufweisen oder jeweils unterschiedliche Nennwiderstände haben. Die Verwendung von elektrischen, insbesondere ohmschen Widerständen mit gleichen Nennwiderständen hat den Vorteil, dass weniger Bauteilvarianten zur Bereitstellung bzw. Herstellung einer vorteilhaften, erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erforderlich sind.
Die Verwendung von elektrischen, insbesondere ohmschen Widerständen mit unterschiedlichen Nennwiderständen hat hingegen den Vorteil, dass auf diese Weise die sich einstellenden, resultierenden Spannungen an den zugehörigen Anschlüssen jeweils gezielt unterschiedlich beeinflusst werden können, was gezielt zur Auswertung verwendet werden kann, wodurch sich weitere, insbesondere zusätzliche und vorteilhafte Diagnosemöglichkeiten ergeben.
In einer weiteren, insbesondere vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist insbesondere wenigstens einer der Anschlüsse, insbesondere wenigstens der erste Anschluss und/oder der zweite Anschluss, als schaltbarer Anschluss bzw. als schaltbarer Anschlusspin ausgebildet und eingerichtet, insbesondere als sogenannter Multifunktionspin oder sogenannter GPIO-Anschluss, welcher insbesondere und je nach Schaltzustand wahlweise als Eingangs- oder Ausgangs-Anschluss betreibbar ist und je nach Schaltzustand wahlweise mit verschiedenen Funktionen bzw. Signalen belegbar ist.
Um den (um)schaltbaren Anschluss jeweils wahlweise mit der gewünschten Funktion bzw. einem entsprechenden Signal zu belegen, ist die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung vorzugsweise entsprechend ausgebildet und eingerichtet, wobei die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung dazu ferner insbesondere wenigstens einen (um)schaltbaren Pin aufweist, der mit dem schaltbaren Anschluss elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Der wenigstens eine schaltbare Pin ist dabei insbesondere wenigstens zwischen einem Betrieb als Eingangs-Pin und einem Betrieb als Ausgangs-Pin umschaltbar und besonders bevorzugt dazu ausgebildet und eingerichtet, je nach Schaltzustand entweder eine Spannung auszugeben, insbesondere eine definierte Spannung, eine Spannung zu erfassen, den jeweiligen, zugehörigen Anschluss auf ein Potenzial zu legen, insbesondere auf ein definiertes Potenzial, oder den zugehörigen Anschluss hochohmig zu schalten.
Der wenigstens eine schaltbare Pin kann dabei insbesondere Teil eines (um)schaltbaren Ports sein, welcher mehrere Pins umfasst, insbesondere mehrere (um)schaltbare Pins. Insbesondere kann der wenigstens eine schaltbare Pin dabei Teil eines (um)schaltbaren Eingangs-Ports und/oder eines (um)schaltbaren Ausgangs-Ports und/oder besonders bevorzugt Teil eines GPIO-Ports sein.
Unter einem sogenannten „GPIO-Anschluss“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein sogenannter „General Purpose Input Output“-Anschluss verstanden, der wahlweise je nach Schaltzustand mit verschiedenen Funktionen bzw. Signalen belegbar ist, wobei die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung dazu vorzugsweise wenigstens einen Eingangs- und/oder Ausgangs-Pin aufweist, insbesondere einen schaltbaren Eingangs- und/oder Ausgangs-Pin, welchem der GPIO-Anschluss insbesondere entsprechend zugeordnet ist, wobei wenigstens ein Eingangs- und/oder Ausgangs-Pin vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet ist, eine, insbesondere definierte, Spannung auszugeben, eine Spannung zu erfassen, einen jeweiligen, zugehörigen Anschluss auf ein, insbesondere definiertes, Potenzial zu legen und/oder den jeweiligen Anschluss hochohmig oder niederohmig zu schalten.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind der erste Anschluss und der zweite Anschluss jeweils als schaltbarer Anschluss ausgebildet und eingerichtet, insbesondere als schaltbare Anschlusspins bzw. jeweils als Multifunktionspins, insbesondere jeweils als sogenannter GPIO-Anschluss, und vorzugsweise jeweils wahlweise und je nach Schaltzustand als Eingangs- oder Ausgangs-Anschluss betreibbar und je nach Schaltzustand wahlweise mit verschiedenen Funktionen bzw. Signalen belegbar.
Dazu kann die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung insbesondere wenigstens einen ersten umschaltbaren Port aufweise, der mit dem erste umschaltbaren Anschluss elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und einen zweiten umschaltbaren Port, der insbesondere mit dem zweiten schaltbaren Anschluss elektrisch verbunden oder verbindbar ist, wobei der erste Port und der zweite Port dabei besonders bevorzugt jeweils zwischen einem Betrieb als Eingangs-Port und einem Betrieb als Ausgangs-Port umschaltbar sind und insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet sind, je nach Schaltzustand entweder eine Spannung auszugeben, insbesondere eine definierte Spannung, eine Spannung zu erfassen, den jeweiligen zugehörigen Anschluss auf ein Potenzial zulegen, insbesondere auf ein definiertes Potenzial, bzw. an den jeweiligen Anschluss ein Potenzial anzulegen, insbesondere ein definiertes Potenzial, oder den zugehörigen Anschluss hochohmig oder niederohmig zu schalten.
Eine derartige Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung ermöglicht eine umfangreiche Diagnosefunktionalität eines Kontaktschalters mit nur wenigen Anschlüssen bzw. Anschlusspins, insbesondere bei zwei Kontaktelementen mit nur zwei Anschlüssen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die Schaltungsanordnung ferner insbesondere eine erste Referenzkapazität und einen ersten Pull-Widerstand auf. Die erste Referenzkapazität ist dabei vorzugsweise zum einen zwischen dem ersten Anschluss der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung und dem ersten elektrischen Widerstand mit der ersten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar und zum anderen mit einem Basispotenzial elektrisch verbunden oder verbindbar. Der erste Pull-Widerstand ist dabei vorzugsweise zum einen zwischen dem ersten Kontaktelement und dem ersten elektrischen Widerstand mit der ersten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar und zum anderen mit einem ersten Referenzpotenzial oder einem Basispotenzial elektrisch verbunden oder verbindbar.
Unter dem Begriff „Referenzkapazität“ wird im Sinne der Erfindung eine definiert aufladbare Kapazität bekannter Größe verstanden. Eine Referenzkapazität kann beispielsweise durch einen Kondensator bekannter Kapazität gebildet sein.
Ein „Pull-Widerstand“ im Sinne der Erfindung ist ein Widerstand, mittels dem eine Spannung bzw. ein Potenzial auf einen definierten Wert „gezogen“ werden kann. „Pull-Widerstände“, insbesondere sogenannte Pull-Up- und Pull-Down-Widerstände, sind aus dem Stand der Technik, auf welchen diesbezüglich für weitere Ausführungen hiermit verwiesen wird, grundsätzlich bekannt.
Unter dem Begriff „Referenzpotential“ wird im Sinne der Erfindung ein definiertes elektrisches Potential verstanden, welches insbesondere verwendet wird, um eine Referenzkapazität definiert aufzuladen, insbesondere bis auf das Referenzpotenzial bzw. eine zugehörige Referenzspannung. Das Referenzpotenzial kann beispielsweise dem Versorgungspotenzial der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung, insbesondere der Versorgungsspannung Vcc oder Vdd eines zugehörigen Mikrokontrollers entsprechen, beispielsweise +5V oder +3,3V, insbesondere je nach Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung bzw. je nach zugehörigem Mikrokontroller.
Unter dem Begriff „Basispotential“ wird im Sinne der Erfindung ein definiertes elektrisches Potential verstanden, welches insbesondere verwendet wird, um eine Referenzkapazität definiert zu entladen, insbesondere bis auf das Basispotenzial bzw. eine zugehörige Basisspannung herunter. Das Basispotenzial kann insbesondere ein Massepotential sein, beispielsweise ein Potenzial von +0V, d.h. GND.
Hierdurch lässt sich mit wenigen Bauteilen, insbesondere in vielen Fällen mit den bereits vorhandenen Bauteilen, insbesondere wenn der Kontaktschalter mit wenigstens einer kapazitiven Sensorelektrode kombiniert wird oder Teil einer kapazitiven Sensorvorrichtung ist oder einen Teil eines kapazitiven Sensors bildet, auf einfache Art und Weise ein definiertes Potenzial an das erste Kontaktelement und/oder die erste Anschlussleitung anlegen, insbesondere in Verbindung mit einer Referenzkapazität.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die Schaltungsanordnung besonders bevorzugt ferner eine zweite Referenzkapazität und einen zweiten Pull-Widerstand auf. Die zweite Referenzkapazität ist dabei vorzugsweise zum einen zwischen dem zweiten Anschluss der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung und dem zweiten elektrischen Widerstand mit der zweiten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar und zum anderen mit einem Basispotenzial elektrisch verbunden oder verbindbar. Der zweite Pull-Widerstand ist dabei vorzugsweise zum einen zwischen dem zweiten Kontaktelement und dem zweiten elektrischen Widerstand mit der zweiten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar und zum anderen mit einem zweiten Referenzpotenzial oder einem Basispotenzial elektrisch verbunden oder verbindbar.
Hierdurch lässt sich mit wenigen Bauteilen, insbesondere in vielen Fällen mit den bereits vorhandenen Bauteilen, auf einfache Art und Weise ein definiertes Potenzial an das zweite Kontaktelement und/oder die zweite Anschlussleitung anlegen, insbesondere in Verbindung mit einer Referenzkapazität. Besonders zum Tragen kommt dieser Vorteil, wenn der Kontaktschalter mit wenigstens einer kapazitiven Sensorelektrode kombiniert wird oder Teil einer kapazitiven Sensorvorrichtung ist oder einen Teil eines kapazitiven Sensors bildet, worin eine bevorzugte Verwendung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegt.
In einer Weiterbildung, insbesondere in einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist vorzugsweise wenigstens ein Pull-Widerstand, insbesondere der erste Pull-Widerstand und/oder der zweite Pull-Widerstand, ein Pull-Down-Widerstand und insbesondere mit einem Basispotenzial, insbesondere einem Massepotenzial von ca. ±0V=GND, elektrisch verbunden oder verbindbar.
Hierdurch lässt sich mit wenigen Bauteilen, insbesondere in vielen Fällen mit den bereits vorhandenen Bauteilen, auf einfache Art und Weise eine zugehörige Referenzkapazität zunächst entladen, insbesondere nahezu vollständig entladen, und anschließend durch definiertes Aufladen der Referenzkapazität ein definiertes Potenzial an das zugehörige Kontaktelement und/oder die zugehörige Anschlussleitung anlegen. Auch dieser Vorteil kommt besonders zum Tragen, wenn der Kontaktschalter mit wenigstens einer kapazitiven Sensorelektrode kombiniert wird oder Teil einer kapazitiven Sensorvorrichtung ist oder einen Teil eines kapazitiven Sensors bildet.
In einer alternativen, aber ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann wenigstens ein Pull-Widerstand, insbesondere der erste Pull-Widerstand, und/oder der zweite Pull-Widerstand, auch ein Pull-Up-Widerstand sein und insbesondere mit einem Referenzpotenzial elektrisch verbunden oder verbindbar sein, wobei das Referenzpotenzial insbesondere eine Versorgungsspannung der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung sein kann, insbesondere die Versorgungsspannung eines zugehörigen Mikrokontrollers (µC) der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung, beispielsweise eine Versorgungsspannung Vcc oder Vdd von +5V oder von +3,3V oder dergleichen, je nach verwendetem Mikrokontroller.
Hierdurch lässt sich mit wenigen Bauteilen, insbesondere in vielen Fällen mit den bereits vorhandenen Bauteilen, auf einfache Art und Weise eine zugehörige Referenzkapazität zunächst auf ein definiertes Potenzial aufladen und anschließend mithilfe der definiert aufgeladenen Referenzkapazität ein definiertes Potenzial an das zugehörige Kontaktelement und/oder die zugehörige Anschlussleitung anlegen.
Alternativ oder zusätzlich kann eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einer vorteilhaften Ausgestaltung auch derart ausgebildet sein, dass wenigstens ein Pull-Widerstand mithilfe eines entsprechenden Schalters wahlweise mit einem Referenzpotenzial, beispielsweise einer Versorgungsspannung eines zugehörigen Mikrokontrollers, oder mit einem Basispotenzial, beispielsweise einem Massepotenzial von ±0V (GND) elektrisch verbunden werden kann, beispielsweise in einem ersten Schaltzustand eines zugehörigen Schalters mit einem Referenzpotenzial, welches der Versorgungsspannung eines Mikrokontrollers der zugehörigen Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung entspricht, und in einem zweiten Schaltzustand des zugehörigen Schalters mit dem Basispotenzial des Mikrokontrollers, welches vorzugsweise ±0V (GND) ist.
Hierdurch kann der Pull-Widerstand auf einfache Art und Weise wahlweise entweder als Pull-Up-Widerstand oder als Pull-Down-Widerstand betrieben werden, wodurch die Flexibilität der Schaltungsanordnung, insbesondere die damit verbundenen bzw. daraus resultierenden Auswertungsmöglichkeiten im Rahmen der Diagnose, auf einfache Art und Weise vorteilhaft erweitert werden können.
In einer alternativen, aber ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer alternativen Ausgestaltung zu einer Schaltungsanordnung mit wenigstens einer Referenzkapazität sowie einem zugehörigen Pull-Widerstand, kann eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, insbesondere die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung, ferner auch wenigstens einen weiteren elektrischen Anschluss aufweisen, der insbesondere über eine weitere Anschlussleitung mit dem ersten Kontaktelement und/oder der ersten Anschlussleitung oder dem zweiten elektrischen Kontaktelement und/oder der zweiten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Besonders bevorzugt ist der weitere Anschluss und/oder die weitere Anschlussleitung dabei über einen entsprechenden Anschlussknoten am oder zwischen dem zugehörigen Kontaktelement und einem zugehörigen elektrischen Widerstand, besonders bevorzugt über einen zugehörigen weiteren elektrischen Widerstand, der entlang der zugehörigen weiteren Anschlussleitung in Reihe geschaltet ist, mit dem zugehörigen elektrischen Kontaktelement und/oder der zugehörigen Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar.
Mittels eines derartigen, weiteren Anschlusses, insbesondere in Verbindung mit einer weiteren Anschlussleitung, lässt sich das Anlegen des definierten Potenzials, das Erfassen der sich einstellenden resultierenden Spannung sowie das Auswerten der Spannung erheblich vereinfachen und damit auch die Durchführung einer Diagnose. Insbesondere ermöglicht eine wie vorbeschrieben ausgebildete und eingerichtete Schaltungsanordnung mit wenigstens einem weiteren Anschluss und/oder wenigstens einer weiteren Anschlussleitung insbesondere eine Diagnose, welche unabhängig vom Lade- bzw. Entladeverhalten einer Referenzkapazität über der Zeit ist bzw. unabhängig davon durchgeführt werden kann. Insbesondere ist es bei einer solchen Schaltungsanordnung auch für eine zuverlässige Auswertung nicht mehr zwingend erforderlich, die sich jeweils einstellenden, resultierenden Spannung über der Zeit zu erfassen, d.h. als Spannungsverlauf, wie es hingegen in der Regel erforderlich ist, wenn das jeweilige definierte Potenzial mithilfe einer Referenzkapazität durch definiertes Entladen oder definiertes Aufladen der Referenzkapazität angelegt wird und die sich jeweils während des Ladens bzw. Entladens einstellende (sich dabei über der Zeit verändernde) Spannung erfasst wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schaltungsanordnung insbesondere einen dritten elektrischen Anschluss auf, der insbesondere über eine dritte Anschlussleitung mit dem ersten Kontaktelement und/oder der ersten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und besonders bevorzugt ferner einen vierten elektrischen Anschluss, der insbesondere über eine vierte Anschlussleitung mit dem zweiten Kontaktelement und/oder der zweiten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Besonders bevorzugt ist der dritte Anschluss dabei insbesondere über einen Anschlussknoten am oder zwischen dem ersten Kontaktelement und dem ersten elektrischen Widerstand, besonders bevorzugt über einen dritten Widerstand, der entlang der dritten Anschlussleitung in Reihe geschaltet ist mit dem ersten Kontaktelement und/oder der ersten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar und der vierte Anschluss insbesondere über einen Anschlussknoten am oder zwischen dem zweiten Kontaktelement und dem zweiten elektrischen Widerstand, besonders bevorzugt über einen vierten Widerstand, der entlang der vierten Anschlussleitung in Reihe geschaltet ist.
Eine derartige Anordnung ermöglicht es, beispielsweise gleichzeitig, den ersten Anschluss und/oder den zweiten Anschluss als Eingang zu betreiben oder (dauerhaft) als Eingang auszubilden und den dritten Anschluss und/oder den vierten Anschluss gleichzeitig als Ausgang zu betreiben oder (dauerhaft) als Ausgang auszubilden, während hingegen bei nur insgesamt zwei vorhandenen Anschlüssen, d.h. wenn nur ein erster Anschluss und ein zweiter Anschluss vorhanden sind, für das Durchführen einer Diagnose zwischen einem Ausgangsbetrieb und einem Eingangsbetrieb an den jeweiligen Anschlüssen umgeschaltet werden muss.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung einer Schaltungsanordnung mit wenigstens einem weiteren elektrischen Anschluss und einer weiteren Anschlussleitung weist die Schaltungsanordnung, insbesondere die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung, vorzugsweise wenigstens einen zumindest teilweise als Eingang betreibbaren oder (dauerhaft) als Eingang ausgebildeten und eingerichteten Eingangs-Pin auf, der mit dem ersten elektrischen Anschluss oder dem zweiten elektrischen Anschluss elektrisch verbunden oder verbindbar ist und wenigstens einen zumindest zeitweise als Ausgang betreibbaren oder (dauerhaft) als Ausgang ausgebildeten und eingerichteten ersten Ausgangs-Pin, der mit wenigstens einem weiteren elektrischen Anschluss elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Der wenigstens eine Eingang ist dabei insbesondere als analoger Eingang ausgebildet. Grundsätzlich ist auch ein digitaler Eingang möglich. Dies ist jedoch für das Erfassen einer Spannung über diesen Eingang nicht so vorteilhaft wie ein analoger Eingang, an welchen insbesondere ein Analog-Digital-Wandler-Kanal und/oder eine Analog-Digital-Wandler-Einheit angeschlossen sein kann, welche insbesondere wenigstens einen Analog-Digital-Wandler-Kanal umfassen kann.
Der wenigstens eine Ausgang ist hingegen vorzugsweise als digitaler Ausgang ausgebildet. Hiermit lässt sich sehr einfach das Anlegen eines definierten Potenzials realisieren.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schaltungsanordnung, insbesondere die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung, besonders bevorzugt wenigstens einen zumindest zeitweise als Eingang betreibbaren oder (dauerhaft) als Eingang ausgebildeten und eingerichteten ersten Eingangs-Pin auf, der mit dem ersten elektrischen Anschluss elektrisch verbunden oder verbindbar ist, einen zumindest zeitweise als Eingang betreibbaren oder als Eingang ausgebildeten und eingerichteten zweiten Eingangs-Pin, der mit dem zweiten elektrischen Anschluss elektrisch verbunden oder verbindbar ist, sowie einen zumindest zeitweise als Ausgang betreibbaren oder als Ausgang ausgebildeten und eingerichteten ersten Ausgangs-Pin, der mit dem dritten elektrischen Anschluss elektrisch verbunden oder verbindbar ist, sowie einen zumindest zeitweise als Ausgang betreibbaren oder als Ausgang ausgebildeten und eingerichteten zweiten Ausgangs-Pin, der mit dem vierten elektrischen Anschluss elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Dies ermöglicht eine besonders einfach durchzuführende Diagnose. Insbesondere ein besonders einfaches Anlegen der definierten Potenziale, ein besonders einfaches Erfassen der sich einstellenden, resultierenden ersten und zweiten Spannungen, ein besonderes einfaches Auswerten der erfassten Spannungen und ein besonderes einfaches Bestimmen eines Funktionszustands der Schaltungsanordnung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schaltungsanordnung, insbesondere die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung, ferner außerdem einen fünften elektrischen Anschluss auf, der insbesondere über eine fünfte Anschlussleitung mit dem ersten Kontaktelement und/oder der ersten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und vorzugsweise ferner einen sechsten elektrischen Anschluss, der insbesondere über eine sechste Anschlussleitung mit dem zweiten Kontaktelement und/oder der zweiten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Besonders bevorzugt ist der fünfte Anschluss dabei über einen Anschlussknoten zwischen dem ersten Kontaktelement und dem ersten elektrischen Widerstand, besonders bevorzugt über einen fünften Widerstand, der entlang der fünften Anschlussleitung in Reihe geschaltet ist, mit dem ersten Kontaktelement und/oder der ersten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar. Der sechste Anschluss ist besonders bevorzugt über einen Anschlussknoten zwischen dem zweiten Kontaktelement und dem zweiten elektrischen Widerstand, besonders bevorzugt über einen sechsten Widerstand, der entlang der sechsten Anschlussleitung in Reihe geschaltet ist, mit dem zweiten Kontaktelement und/oder der zweiten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar. Hierdurch können die Diagnosemöglichkeiten auf einfache Art und Weise vorteilhaft erweitert werden.
In diesem Fall, d.h. insbesondere in einer Weiterbildung, weist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besonders bevorzugt ferner außerdem wenigstens einen weiteren zumindest zeitweise als Ausgang betreibbaren oder (dauerhaft) als Ausgang ausgebildeten und eingerichteten dritten Ausgangs-Pin auf, der insbesondere mit dem fünften elektrischen Anschluss elektrisch verbunden oder verbindbar ist, sowie bevorzugt ferner einen zumindest zeitweise als Ausgang betreibbaren oder (dauerhaft) als Ausgang ausgebildeten und eingerichteten vierten Ausgangs-Pin, der mit dem sechsten elektrischen Anschluss elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Hierdurch können die Diagnosemöglichkeiten auf einfache Art und Weise besonders vorteilhaft erweitert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, weist die Schaltungsanordnung, insbesondere die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung, vorzugsweise einen mit dem ersten Anschluss und/oder dem ersten Eingangs-Pin elektrisch verbindbaren oder verbundenen ersten Analog-Digital-Wandler-Kanal und/oder eine erste mit dem ersten Anschluss und/oder dem ersten Eingangs-Pin elektrisch verbindbare oder verbundene Analog-Digital-Wandler-Einheit auf, insbesondere zum Erfassen einer sich an der am ersten Kontaktelement und/oder an der ersten Anschlussleitung und/oder am ersten Anschluss einstellenden, resultierenden Spannung, und besonders bevorzugt ferner außerdem einen mit dem zweiten Anschluss und/oder dem zweiten Eingangs-Pin elektrisch verbindbaren oder verbundenen zweiten Analog-Digital-Wandler-Kanal und/oder eine zweite mit dem zweiten Anschluss und/oder dem zweiten Eingangs-Pin elektrisch verbindbare oder verbundene Analog-Digital-Wandler-Einheit, der insbesondere zum Erfassen einer sich am zweiten Kontaktelement und/oder in der zweiten Anschlussleitung und/oder am zweiten Anschluss einstellenden, resultierenden zweiten Spannung ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich auf sehr einfache und vorteilhafte Weise eine sich jeweils einstellende, resultierende Spannung bzw. ein entsprechender, sich jeweils einstellender, resultierender Spannungsverlauf erfassen.
Statt einer Analog-Digital-Wandler-Einheit zum Erfassen der sich einstellenden, resultierenden Spannung an einem der Kontaktelemente bzw. der zugehörigen Anschlussleitung bzw. im/am zugehörigen Anschluss kann alternativ oder zusätzlich der Anschluss auch mit einem sogenannten Komparatoreingang elektrisch verbunden oder verbindbar sein, wobei unter einem Komparatoreingang im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei ein Eingang verstanden wird, welcher insbesondere nach dem Vergleichsprinzip funktioniert. Dabei wird unterschieden, ob die anliegende Spannung an diesem Eingang oberhalb oder unterhalb einer definierten Spannungsschwelle bzw. oberhalb oder unterhalb eines definierten Spannungswertes liegt, wobei das Ergebnis des Vergleichs in der Regel als digitaler Wert (insbesondere 0 (unterhalb Schwelle) oder 1 (oberhalb Schwelle)) ausgegeben wird. Der Komparatoreingang kann dabei insbesondere einen variabel anpassbaren Schwellwert ermöglichen, insbesondere einen durch die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung vorgebbaren Schwellwert, mit welchem die am jeweiligen Anschluss anliegende Spannung zu vergleichen ist, wobei der Schwellwert vorzugsweise intern, d.h. innerhalb der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung, insbesondere mithilfe von Software adaptierbar bzw. anpassbar ist. Hierdurch lässt sich insbesondere die Auswertung bzw. das Bestimmen des Funktionszustandes vereinfachen bzw. insbesondere vielmehr bereits durch den Komparatoreingang erledigen. Wird ein bedatbarer bzw. anpassbarer Komparatoreingang verwendet, d.h. ein Komparatoreingang mit anpassbarem bzw. applizierbarem Schwellwert, lässt sich eine besonders hohe Flexibilität und Adaptierbarkeit der Schaltungsanordnung an den jeweiligen Anwendungsfall erreichen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Diagnose einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
b) Anlegen eines ersten definierten Potenzials an das erste Kontaktelement und/oder die erste Anschlussleitung,

c) Anlegen eines zweiten definierten Potenzials an das zweite Kontaktelement und/oder die zweite Anschlussleitung,

d) Erfassen einer sich am ersten Kontaktelement und/oder einer sich in der ersten Anschlussleitung und/oder einer sich am ersten Anschluss einstellenden, resultierenden ersten Spannung und/oder einer sich am zweiten Kontaktelement und/oder einer sich in der zweiten Anschlussleitung und/oder einer sich am zweiten Anschluss einstellenden, resultierenden zweiten Spannung,
e) Auswerten wenigstens einer erfassten Spannung, und
f) Bestimmen eines Funktionszustands der Schaltungsanordnung, insbesondere eines Funktionszustands der Schaltungsanordnung und/oder des Kontaktschalters, in Abhängigkeit von wenigstens einer erfassten und ausgewerteten Spannung.

Das Anlegen eines ersten definierten Potenzials an das erste Kontaktelement und/oder an die erste Anschlussleitung kann dabei beispielsweise erfolgen, insbesondere wenn die Schaltungsanordnung eine mit der erste Anschlussleitung elektrisch verbundene Referenzkapazität und einen zugehörigen Pull-Widerstand aufweist, indem beispielsweise die Referenzkapazität zunächst definiert aufgeladen oder definiert entladen wird, und anschließend entladen bzw. aufgeladen wird. Wird die wenigstens eine zu erfassende Spannung dabei insbesondere während des Entladens bzw. Aufladens erfasst, insbesondere ein sich dabei ergebender, resultierender Spannungsverlauf, und anschließend mit dem erwarteten Soll-Spannungsverlauf für den jeweils zugrundeliegenden, definierten Lade- bzw. Entladezustand verglichen, kann auf einen Funktionszustand der Schaltungsanordnung geschlossen werden.
Entspricht der erfasste Spannungsverlauf nicht dem erwarteten Spannungsverlauf, beispielsweise weil sich die Referenzkapazität erheblich schneller als erwartet entlädt, lässt dies auf einen fehlerhaften Funktionszustand der Schaltungsanordnung schließen. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Kurzschluss mit einem Massepotenzial oder einem Versorgungspotenzial erkannt werden oder auch ein verändertes Widerstandsverhalten einer oder mehrerer Komponenten der Schaltungsanordnung. Ebenfalls kann, sofern der Schaltzustand des Kontaktschalters bekannt ist (geöffnet oder geschlossen), auf diese Weise bei einem geöffneten Kontaktschalter ein Kurzschluss innerhalb des Kontaktschalters erkannt werden.
Bei einer anderen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, beispielsweise wenn das erste Kontaktelement und/oder das zweite Kontaktelement zusätzlich jeweils über einen weiteren Anschluss und eine weitere Anschlussleitung mit der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar sind, beispielsweise über eine dritte und/oder vierte Anschlussleitung und einen dritten und/oder vierten Anschluss, kann die jeweilige, dem ersten Kontaktelement oder dem zweiten Kontaktelement zugeordnete Anschlussleitung beispielsweise an ein entsprechendes Potenzial angelegt werden, indem beispielsweise an den zugehörigen weiteren Anschluss bzw. die zugehörige weitere Anschlussleitung das entsprechende Potenzial angelegt wird, beispielsweise ein Versorgungspotenzial Vcc oder Vdd der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung, insbesondere eines zugehörigen Mikrokontrollers, oder ein Massepotenzial, insbesondere ein Potenzial von ±0V, d.h. insbesondere ein Ground-Potenzial, d.h. GND. Dies kann besonders und vorteilhaft und einfach durchgeführt werden, indem der jeweilige, zugehörige weitere Anschluss als Ausgang ausgebildet oder für den Potenzialanlegungszeitraum als Ausgang geschaltet wird und insbesondere mit einem entsprechenden Pol einer jeweiligen Spannungsquelle verbunden wird.
Das Erfassen der wenigstens einen sich jeweils einstellenden, resultierenden ersten und/oder zweiten Spannung bzw. des sich jeweils einstellenden, resultierenden ersten und/oder zweiten Spannungsverlaufs erfolgt bei einer besonders bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere mittels oder mithilfe eines entsprechenden, dem jeweiligen Anschluss zugeordneten Analog-Digital-Wandlers oder dergleichen. Dieser ist dazu vorzugsweise, zumindest während des Erfassens, mit dem ersten Anschluss bzw. dem zweiten Anschluss elektrisch verbunden, wobei der erste Anschluss und/oder der zweite Anschluss dafür entweder (dauerhaft) als Eingang ausgebildet sind, d.h. insbesondere hochohmig, oder zumindest während des Erfassen jeweils als Eingang betrieben werden können, indem sie beispielsweise als GPIO-Anschlüsse ausgebildet sind und während des Erfassens bzw. zum Erfassen hochohmig geschaltet werden, insbesondere auf einen Spannungsmessbetrieb, in welchem sie beispielsweise mit dem Analog-Digital-Wandler elektrisch verbunden sind.
Das Erfassen der sich einstellenden resultierenden Spannung kann dabei grundsätzlich sowohl einmalig, d.h. durch einmaliges Abtasten, als auch mehrfach hintereinander erfolgen, d.h. durch eine kontinuierliche Messung oder mithilfe eines Analogeingangs kontinuierlich.
Insbesondere, wenn das Anlegen eines definierten Potenzials in Schritt b) und/oder c) durch ein definiertes Aufladen oder ein definiertes Entladen einer Referenzkapazität erfolgt, wird die sich einstellende resultierende Spannung besonders bevorzugt kontinuierlich erfasst, d.h. der zugehörige Spannungsverlauf wird erfasst, bzw. zumindest zeitabhängig, d.h. es wird zusätzlich die Zeit zwischen zwei Spannungsmesswerten miterfasst. Andernfalls ist aufgrund des nicht konstanten, anliegenden Potenzial keine zuverlässige Bestimmung des Funktionszustands der Schaltungsanordnung möglich ist.
Eine zumindest zeitabhängige, insbesondere kontinuierliche Spannungserfassung ist hingegen nicht erforderlich, wenn das definierte Potenzial über einen weiteren Anschluss und/oder eine weitere Anschlussleitung angelegt werden kann, da in diesem Fall auf einfache Art und Weise ein konstantes Potenzial angelegt werden kann und in einem fehlerfreien Zustand daraus eine ebenfalls konstante Spannung resultiert. Hier kann somit insbesondere bereits mit einem, insbesondere mit zwei Spannungsmesswerten, ein Funktionszustand der Schaltungsanordnung zuverlässig bestimmt werden.
Das Auswerten in Schritt e) kann insbesondere ein Vergleichen der erfassten Spannung oder des erfassten Spannungsverlaufs mit einem zugehörigen Sollwert oder einem zugehörigen Sollwertverlauf beinhalten und/oder eine Signalaufbereitung oder dergleichen umfassen und/oder eine Fehlerkorrektur und/oder eine Kompensation, beispielsweise, um ein Signalrauschen zu reduzieren und/oder entsprechende Bauteil-, Fehler- und/oder Umgebungseinflüsse oder -toleranzen oder Messtoleranzen oder dergleichen herauszurechnen und somit die Erkennungsgenauigkeit bzw. Qualität der Bestimmung eines Funktionszustandes der Schaltungsanordnung bzw. des Kontaktschalters zu verbessern. Dies kann beispielsweise mithilfe entsprechender Wertefenster, Schwellwerten, Signalfiltern, Mittelwertbildungen etc. erreicht werden. Beispielsweise lassen sich hierdurch jeweils technisch bedingte, jeweils vorhandene Filter- bzw. Buffer-Kapazitäten einzelner Komponenten herausrechnen.
Das Bestimmen des Funktionszustandes der Schaltungsanordnung kann beispielsweise einen Vergleich der am ersten Anschluss erfassten, sich einstellenden resultierenden ersten Spannung mit der sich insbesondere gleichzeitig am zweiten Anschluss einstellenden, resultierenden zweiten Spannung sowie mit den jeweils am ersten Kontaktelement bzw. in der ersten Anschlussleitung und/oder am zweiten Kontaktelement und/oder in der zweiten Anschlussleitung angelegten Potenzialen beinhalten.
Auf diese Weise kann beispielsweise ein Fehlerzustand erkannt werden, wenn (bei einem geöffneten Kontaktschalter) über einen dritten Anschluss und eine dritte Anschlussleitung das erste Kontaktelement in Schritt b) mit einem ersten Referenzpotenzial von beispielsweise +5V beaufschlagt worden ist, aber am ersten Anschluss beim Erfassen der sich einstellenden, resultierenden ersten Spannung in der ersten Anschlussleitung bzw. am ersten Anschluss in Schritt d) lediglich eine Spannung von +3,5V erfasst worden ist, statt einer erwarteten Spannung von beispielsweise +4,8V welche sich unter Berücksichtigung eines elektrischen Widerstandes in der ersten Anschlussleitung sowie eines in Reihe geschalteten elektrischen Widerstandes in der dritten Anschlussleitung hätte einstellen sollen.
Ebenso kann beispielsweise auf einen Fehlerzustand geschlossen werden, wenn der Kontaktschalter sich in einem ersten geöffneten Schaltzustand befindet, am ersten Kontaktelement in Schritt b) beispielsweise ein erstes Potenzial von beispielsweise +5V angelegt wird, gleichzeitig am zweiten Kontaktelement in Schritt c) beispielsweise ein Potenzial von ±0V angelegt wird, d.h. insbesondere GND, aber am zweiten Anschluss in Schritt d) dennoch eine sich einstellende resultierende Spannung von ca. +4,8V statt ±0V erfasst wird. Dies lässt darauf schließen, dass beispielsweise ein Kurzschluss zwischen den Kontaktelementen vorliegt oder aber das zweite Kontaktelement oder die zweite Anschlussleitung oder der zweite Anschluss anderweitig kurzgeschlossen ist oder beispielsweise mit dem Versorgungspotenzial des Mikrokontrollers elektrisch verbunden ist.
Bevorzugt wird bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere bestimmt, ob eines der Kontaktelemente mit einem Potenzial kurzgeschlossen ist, beispielsweise mit einem Versorgungspotenzial oder einem Basispotenzial, insbesondere beispielsweise mit einem Versorgungspotenzial oder mit einem Massepotenzial eines zugehörigen Mikrokontrollers.
Alternativ oder zusätzlich wird bei einer besonders bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ferner ein Kontaktübergangswiderstand und/oder ein Isolationswiderstand zwischen den Kontaktelementen ermittelt bzw. bestimmt, wobei hierfür insbesondere jeweils der Schaltzustand des Kontaktschalters bei der Bestimmung des Funktionszustands berücksichtigt wird, da der Isolationswiderstand beispielsweise nur bei geöffnetem Kontaktschalter bestimmt werden kann, während der Kontaktübergangswiderstand hingegen nur bei geschlossenem Kontaktschalter bestimmt werden kann.
Das Auswerten wenigstens einer erfassten Spannung und/oder das Bestimmen eines Funktionszustands der Schaltungsanordnung kann dabei insbesondere unmittelbar nach dem Erfassen der Spannung(en) erfolgen oder aber auch mit einem gewissen zeitlichen Abstand danach, insbesondere je nach Betriebszustand des Kontaktschalters.
Besonders bevorzugt erfolgt das Bestimmen des Funktionszustands der Schaltungsanordnung, insbesondere des Kontaktschalters bzw. der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung, jedoch erst, nachdem sowohl die sich am ersten Kontaktelement und/oder in der ersten Anschlussleitung und/oder am ersten Anschluss einstellende, resultierende erste Spannung als auch die sich am zweiten Kontaktelement und/oder in der zweiten Anschlussleitung und/oder am zweiten Anschluss einstellende, resultierende zweite Spannung erfasst worden sind.
Dies ermöglicht die Berücksichtigung beider Spannungen, d.h. der ersten Spannung und der zweiten Spannung, bei der Bestimmung des Funktionszustands der Schaltungsanordnung. Somit lässt sich der Funktionszustand besser bzw. genauer ermitteln. D. h., besonders bevorzugt werden zunächst sowohl die sich am ersten Kontaktelement und/oder in der ersten Anschlussleitung und/oder sich am ersten Anschluss einstellende, resultierende erste Spannung sowie die sich am zweiten Kontaktelement und/oder sich in der zweiten Anschlussleitung und/oder sich am zweiten Anschluss einstellende, resultierende zweite Spannung erfasst und ausgewertet, und dann der Funktionszustand der Schaltungsanordnung in Schritt f) insbesondere in Abhängigkeit von der ersten Spannung und in Abhängigkeit von der zweiten Spannung bestimmt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Funktionszustand ferner anschließend ausgegeben, insbesondere in einem weiteren Schritt, beispielsweise in Form eines entsprechenden Ausgabesignals oder dergleichen, wobei im Fall eines erkannten fehlerhaften Funktionszustands der Schaltungsanordnung besonders bevorzugt, und insbesondere in Abhängigkeit von einem den Fehlerzustand charakterisierenden Ausgabesignal, wenigstens eine entsprechende Maßnahme durchgeführt wird.
Eine derartige Maßnahme kann beispielsweise das Eintragen einer Information in einen Fehlerspeicher sein und/oder das Überführen der Schaltungsanordnung und/oder eines entsprechenden, die Schaltungsanordnung verwendenden Systems in einen sicheren Zustand, beispielsweise durch Abschalten.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird ferner, insbesondere in einem weiteren Schritt, außerdem einen Schaltzustand des Kontaktschalters bestimmt und im weiteren Verlauf des Verfahrens der Funktionszustand der Schaltungsanordnung insbesondere in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Kontaktschalters bestimmt. Hierdurch kann die Diagnosefähigkeit der Schaltungsanordnung erheblich verbessert werden. Insbesondere lassen sich auf diese Weise Fehlerzustände der Schaltungsanordnung eindeutig erkennen, die ohne Ermittlung des Schaltzustands des Kontaktschalters nicht eindeutig als Fehlerzustand erkennbar sind. Beispielsweise kann auf diese Weise ein Kurzschluss im Kontaktschalter von einem geschlossenen Kontaktschalter unterschieden werden. Hierdurch kann die funktionale Sicherheit der Schaltungsanordnung deutlich erhöht werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einem Zyklus zunächst die Schritte b) bis d) durchgeführt. Nach dem Durchführen dieses ersten Zyklus wird insbesondere zunächst ein zweiter Zyklus durchgeführt, in dem wenigstens die Schritte b) bis d) wiederholt werden, d. h. die Schritte des Anlegens eines ersten definierten Potenzials (Schritt b)) sowie eines zweiten definierten Potenzials (Schritt c)) und des Erfassens der sich jeweils einstellenden resultierenden ersten bzw. zweiten Spannungen (Schritt d)), bevor die erfassten Spannungen ausgewertet werden und (Schritt e)) und der Funktionszustand der Schaltungsanordnung in Schritt f) bestimmt wird.
Im zweiten Zyklus wird dabei besonders bevorzugt in Schritt b) das zweite definierte Potenzial aus dem ersten Zyklus an das erste Kontaktelement und/oder die erste Anschlussleitung angelegt, und gleichzeitig in Schritt c) das erste definierte Potenzial aus dem ersten Zyklus an das zweite Kontaktelement und/oder die zweite Anschlussleitung angelegt.
Beim anschließenden Auswerten in Schritt e), insbesondere beim Bestimmen des Funktionszustands in Schritt f), werden insbesondere wenigstens eine im ersten Zyklus erfasste Spannung, insbesondere eine im ersten Zyklus erfasste erste Spannung und eine im ersten Zyklus erfasste zweite Spannung, und wenigstens eine im zweiten Zyklus erfasste Spannung berücksichtigt, insbesondere eine im ersten Zyklus erfasste erste Spannung und eine im ersten Zyklus erfasste zweite Spannung.
D. h. mit anderen Worten, dass in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung bzw. Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, im zweiten Zyklus vorzugweise die Potenziale aus dem ersten Zyklus jeweils entgegengesetzt an das erste Kontaktelement bzw. das zweite Kontaktelement bzw. an die zugehörigen Anschlussleitungen angelegt werden, bevor die erfassten Spannungen ausgewertet werden und der Funktionszustand der Schaltungsanordnung bestimmt wird, wobei der Funktionszustand insbesondere in Abhängigkeit von den im ersten Zyklus und den im zweiten Zyklus erfassten und ausgewerteten Spannungen bestimmt wird.
Hierdurch lässt sich der Funktionszustand der Schaltungsanordnung noch besser bestimmen, insbesondere genauer und eindeutiger, und somit die Diagnose der Schaltungsanordnung verbessern. Insbesondere kann hierdurch eine erheblich höhere Diagnosegenauigkeit erreicht werden. Vor allem kann auf diese Weise die Rate der richtig erkennbaren Fehlerzustände erhöht werden. Ferner kann auf diese Weise ein eventuell vorhandener Fehler bzw. Defekt in der Schaltungsanordnung besser lokalisiert bzw. genauer bestimmt werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, den zweiten Zyklus erst nach dem Auswerten der im ersten Zyklus erfassten Spannungen durchzuführen und/oder auch erst, nachdem auf Basis der im ersten Zyklus erfassten Spannung(en) bereits in Schritt f) ein Funktionszustand der Schaltungsanordnung bestimmt worden ist.
D.h. der zweite Zyklus kann grundsätzlich auch erst durchgeführt werden, nachdem die Schritte e) und f) zunächst einmal im Anschluss an den ersten Zyklus bzw. die Schritte a) bzw. b) bis d) durchgeführt worden sind.
Der zweite Zyklus kann dabei jeweils unmittelbar im Anschluss an den ersten Zyklus durchgeführt werden oder auch unmittelbar im Anschluss an Schritt e) oder f) oder aber mit einer definierten Pause dazwischen.
Der erste Zyklus und der zweite Zyklus können auch beliebig oft nacheinander wiederholt werden: alternierend oder mit wechselndem Rhythmus, wobei die Zeitintervalle zwischen der Durchführung der einzelnen Zyklen konstant sein können oder aber auch variabel sein können, je nach Bedarf, insbesondere je nach Diagnosebedarf bzw. verfügbarer Diagnosezeit.
In vielen Anwendungsfällen kann es vorteilhaft sein, wenn die Diagnose bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose der Schaltungsanordnung permanent durchgeführt wird, also kontinuierlich zyklisch wiederholt wird. D.h., die Diagnose bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose der Schaltungsanordnung kann insbesondere nach dem Aufstarten eines zugehörigen Steuergerätes durchgeführt werden und solange zyklisch wiederholt werden, bis das Steuergerät wieder herunterfährt bzw. -gefahren ist. Hierdurch kann eine besonders gute Überwachung des Kontaktschalters erreicht werden.
Alternativ kann die Diagnose aber auch nur bedarfsgerecht durchgeführt werden, beispielsweise nur unmittelbar nach dem Aufstarten der Schaltungsanordnung bzw. eines Systems mit einer solchen Schaltungsanordnung, beispielsweise eines Sensorsystems oder dergleichen und/oder nach bestimmten, insbesondere eine Diagnose auslösenden bzw. triggernden Ereignissen.
In einigen Fällen kann es insbesondere vorteilhaft sein, das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere die Schritte b) bis f) und/oder nur den ersten Zyklus und/oder den zweiten Zyklus, jeweils zu wiederholen, gegebenenfalls auch mehrfach, insbesondere mit weiteren, vom ersten und/oder zweiten definierten Potenzial verschiedenen Potenzialen, die jeweils angelegt werden, wodurch sich weitere Diagnosemöglichkeiten ergeben.
So kann es beispielsweise in einigen Fällen vorteilhaft sein, wenn nach einen zweiten Zyklus außerdem ein dritter Zyklus nach dem gleichen Prinzip durchgeführt wird, wobei in diesem dritten Zyklus beispielsweise ein drittes Potenzial, insbesondere ein vom ersten Potenzial und/oder vom zweiten Potenzial verschiedenes drittes Potenzial an das erste Kontaktelement und/oder die erste Anschlussleitung und/oder den ersten Anschluss und/oder das zweite Kontaktelement und/oder die zweite Anschlussleitung und/oder den zweiten Anschluss angelegt wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird, insbesondere nach dem Durchführen der Schritte b) bis d) in einem zweiten Zyklus, wenigstens ein dritter Zyklus durchgeführt, besonders bevorzugt ferner außerdem ein vierter Zyklus, wobei besonders bevorzugt jeweils im dritten Zyklus und/oder im vierten Zyklus wenigstens die Schritte b) bis d) wiederholt werden, insbesondere bevor die Schritte e) und f) durchgeführt werden. Dabei werden bevorzugt im ersten Zyklus und im zweiten Zyklus das erste Potenzial und das zweite Potenzial jeweils unterschiedlich voneinander gewählt und im dritten Zyklus wird vorzugsweise in den Schritten b) und c) das erste definierte Potenzial aus dem ersten bzw. zweiten Zyklus jeweils sowohl an das erste Kontaktelement und/oder die erste Anschlussleitung als auch an das zweite Kontaktelement und/oder die zweite Anschlussleitung angelegt. Im vierten Zyklus wird in den Schritten b) und c) insbesondere jeweils das zweite definierte Potenzial aus dem ersten bzw. zweiten Zyklus jeweils sowohl an das erste Kontaktelement und/oder die erste Anschlussleitung als auch an das zweite Kontaktelement und/oder die zweite Anschlussleitung angelegt und beim Auswerten in Schritt e) bzw. beim Bestimmen des Funktionszustands in Schritt f) wird besonders bevorzugt wenigstens eine im ersten Zyklus erfasste Spannung, wenigstens eine im zweiten Zyklus erfasste Spannung und wenigstens eine im dritten Zyklus und/oder eine im vierten Zyklus erfasste Spannung berücksichtigt bzw. der Funktionszustand in Abhängigkeit von wenigstens all diesen bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit von jeweils allen jeweils in den einzelnen Zyklen erfassten Spannungen.
D. h. mit anderen Worten und vereinfacht ausgedrückt, dass besonders bevorzugt in wenigstens einem Zyklus, beispielsweise in einem ersten Zyklus, jeweils zwei unterschiedliche Potenziale an das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement bzw. die zugehörigen Anschlussleitungen bzw. Anschlussknoten angelegt werden und besonders bevorzugt ein entsprechender weiterer Zyklus, beispielsweise ein zweiter Zyklus, mit umgekehrt angelegten Potenzialen wiederholt wird, quasi als redundanter Zyklus, sowie ferner insbesondere wenigstens ein weiterer Zyklus durchgeführt wird, beispielsweise ein dritter Zyklus, indem besonders bevorzugt an beide Kontaktelemente bzw. Anschlussleitungen bzw. Anschlussknoten gleiche Potenziale angelegt werden, wobei ein solcher Zyklus bevorzugt ebenfalls redundant ausgeführt wird, vorzugsweise jedoch mit einem weiteren Potenzial.
Besonders bevorzugt wird dabei in einem solchen weiteren Zyklus, beispielsweise in einem dritten Zyklus, ein erstes weiteres Potenzial an beide Kontaktelemente bzw. die zugehörigen Anschlussleitungen angelegt und in einem weiteren, beispielsweise vierten Zyklus ein davon verschiedenes zweites weiteres Potenzial. Diese weiteren Potenziale können dabei die gleichen Potenziale sein, welche in einem anderen Zyklus als verschiedene Potenziale ausgewählt sind, also beispielsweise den ersten und zweiten Potenzialen aus den ersten und zweiten Zyklen entsprechen oder alternativ dritte oder vierte Potenziale mit dritten oder vierten Potenzialwerten sein.
Hierdurch kann die Diagnosefähigkeit, insbesondere die Zuverlässigkeit der Diagnose bzw. die Zuverlässigkeit der Bestimmung des Funktionszustandes erheblich verbessert werden. Insbesondere kann somit beispielsweise auch das Erfassen der einzelnen Spannungen überprüft werden, beispielsweise ob die dabei verwendeten Analog-Digital-Wandler einwandfrei funktionieren.
Die mit Bezug auf eine erfindungsgemäße, diagnosefähige Schaltungsanordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Diagnose einer solchen Schaltungsanordnung und umgekehrt, auch wenn dies jeweils, insbesondere um Wiederholungen zu vermeiden, in dieser Anmeldung an den entsprechenden Stellen nicht jeweils explizit nochmals beschrieben ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der allgemeinen Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder beschriebenen und/oder in den Figuren dargestellten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen sowie auch in Alleinstellung verwendbar, sofern diese Kombination bzw. die jeweilige Ausgestaltung technisch ausführbar ist.
Die Erfindung wird nun anhand mehrerer, nicht einschränkender Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei funktionsgleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:

1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
2 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
3 ein Flussdiagramm zu einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, und
5 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 100, wobei diese Schaltungsanordnung 100 für eine Verwendung in einem Bedienelement und/oder einer Bedieneinrichtung ausgebildet ist, insbesondere für eine Verwendung in einer Bedieneingabevorrichtung in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem Lenkrad oder dergleichen.
Die Schaltungsanordnung 100 weist erfindungsgemäß einen elektrischen Kontaktschalter 10 sowie eine Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 auf. Der elektrische Kontaktschalter 10 weist ein erstes elektrisches Kontaktelement A und ein zweites elektrisches Kontaktelement B auf. Die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20, welche bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Mikrocontroller (µC) gebildet ist, weist einen ersten elektrischen Anschluss 3 sowie einen zweiten elektrischen Anschluss 4 auf.
Das erste elektrische Kontaktelement A ist dabei über eine erste Anschlussleitung 1 und einen ersten elektrischen Widerstand R1 elektrisch mit dem ersten Anschluss 3 der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 elektrisch verbunden und das zweite Kontaktelement B über eine zweite Anschlussleitung 2 und einen zweiten elektrischen Widerstand R2 mit dem zweiten Anschluss 4.
Erfindungsgemäß kann bei dieser Schaltungsanordnung 100 dabei in wenigstens einem Zustand der Schaltungsanordnung 100 zur zumindest teilweisen Diagnose der Schaltungsanordnung 100 mittels der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 über den ersten Anschluss 3 zumindest zeitweise an die erste Anschlussleitung 1 und damit auch an das erste Kontaktelement A ein erstes definiertes Potenzial angelegt werden und gleichzeitig ein zweites definiertes Potenzial über den zweiten Anschluss 4 an die zweite Anschlussleitung 2 und damit auch an das zweite Kontaktelement B. Erfindungsgemäß ist die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 ferner dazu ausgebildet, währenddessen, d.h. während das erste definierte Potenzial und das zweite definierte Potenzial anliegen, eine sich am ersten Anschluss 3 einstellende, resultierende erste Spannung zu erfassen und währenddessen eine sich am zweiten Anschluss 4 einstellende, resultierende zweite Spannung zu erfassen, die erfassten Spannungen auszuwerten und in Abhängigkeit von den erfassten und ausgewerteten Spannungen einen Funktionszustand der Schaltungsanordnung zu bestimmen.
Um auch mit nur jeweils einer Anschlussleitung 1 bzw. 2 zwischen dem Kontaktelement A und dem zugehörigen Anschluss 3 an der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 bzw. zwischen dem Kontaktelement B und dem zugehörigen Anschluss 4 das für eine Diagnose erfindungsgemäß erforderliche Anlegen eines definierten Potenzials und Erfassen der sich einstellenden, resultierenden Spannung realisieren zu können, sind bei diesem Ausführungsbeispiel der erste Anschluss 3 und der zweite Anschluss 4 der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 jeweils durch sogenannte Multifunktionspins gebildet und als sogenannte GPIO-Anschlüsse 3 bzw. 4 ausgebildet, d. h. als sogenannte (um)schaltbare Anschlüsse 3 bzw. 4, welche jeweils zwischen verschiedenen Betriebs- bzw. Funktionszuständen umgeschaltet werden können, wobei die Umschaltung bei diesem Ausführungsbeispiel dabei elektronisch erfolgt, d.h. auf Halbleiterebene, welche innerhalb des µC 20, d.h. intern, durch Software bewirkt werden kann. Zur Realisierung dieser Umschaltfunktion sind die Anschlüsse 3 und 4 jeweils mit einem intern umschaltbaren Pin GPI01 bzw. GPIO2 des µC 20 elektrisch verbunden, wobei bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel die beiden Pins GPI01 und GPI02 jeweils zwischen einem Betriebszustand als Eingangs-Pin, hier symbolisiert durch E1, und zwischen zwei verschiedenen Betriebszuständen A1 und A2 als Ausgangs-Pin umschaltbar sind.
In einem ersten Schaltzustand können die Anschlüsse 3 und 4 dabei jeweils als Eingang E1 betrieben werden, insbesondere als Analogeingang E1, wobei dazu der zugehörige Anschluss 3 bzw. 4 auf 3 hochohmig geschaltet wird und jeweils mit einer Analog-Digital-Wandler-Einheit ADC1 bzw. ADC2 elektrisch verbunden wird. Dadurch kann in diesem Zustand eine am zugehörigen Anschluss 3 bzw. 4 anliegende elektrische Spannung erfasst werden.
In einem zweiten Schaltzustand können die Anschlüsse 3 und 4 jeweils als Ausgang A1 oder A2 betrieben werden, insbesondere jeweils als digitaler Ausgang, und bei diesem Beispiel entweder wahlweise mit einem Referenzpotenzial (Ausgang A1 - hier Vcc) oder mit einem Basispotenzial (Ausgang A2 - hier GND) elektrisch verbunden werden können.
Bei diesem Beispiel ist das Referenzpotenzial dabei die positive Versorgungsspannung Vcc des Mikrokontrollers bzw. der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20, welche in diesem Fall +5V beträgt, und das Basispotenzial ist das Massepotenzial des Mikrokontrollers 20 bzw. der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20, d.h. in diesem Fall ein Potenzial von ±0V, d.h. „Ground“ bzw. GND.
Ferner ist, auch um mit nur jeweils einer Anschlussleitung 1 bzw. 2 bzw. nur jeweils einem zugehörigen Anschluss 3 bzw. 4 eine entsprechende Diagnose durchführen zu können, jeweils zwischen dem Kontakteelement A bzw. B jeweils ein elektrischer, als ohmscher Widerstand ausgebildeter Widerstand R1 bzw. R2 entlang der zugehörigen Anschlussleitung 1 bzw. 2 in Reihe geschaltet. Darüber hinaus lässt sich durch die Widerstände R1 und R2 auf einfache Art und Weise ein harter Kurzschluss zwischen den Anschlüssen 3 und 4 bzw. den Anschlussknoten K3 und K4 vermeiden im Fall eines geschlossenen Kontaktschalters 10 vermeiden und damit eine Überlastung der µC-Anschlüsse infolge einer aus dem Kurzschluss resultierenden unkontrollierten, schnellen Kondensatorumladung. Zusätzlich ist ferner jedes der Kontakteelemente A und B über die zugehörige Anschlussleitung 1 bzw. 2 zusätzlich mit einer zugehörigen Referenzkapazität C1 bzw. C2 sowie einem zugehörigen Pull-Down-Widerstand PD1 bzw. PD2 elektrisch verbunden.
Die zugehörige Referenzkapazität C1 bzw. C2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 100 dabei zum einen jeweils mit dem Basispotenzial bzw. dem Massepotenzial GND elektrisch verbunden, d.h. mit ±0V, und zum anderen jeweils über einen Anschlussknoten K3 bzw. K4 mit der jeweils zugehörigen Anschlussleitung 1 bzw. 2, wobei sich der Anschlussknoten K3 bzw. K4 zwischen dem jeweils zugehörigen elektrischen Widerstand R1 bzw. R2 und dem zugehörigen Anschluss 3 bzw. 4 befindet.
Der Pull-Down-Widerstand PD1 ist ebenfalls jeweils mit dem Basispotenzial bzw. dem Massepotenzial GND elektrisch verbunden, d.h. mit ±0V, und zum anderen ebenfalls über einen Anschlussknoten K1 mit der Anschlussleitung 1. Allerdings befindet sich der Anschlussknoten K1 jeweils zwischen dem Kontaktelement A und dem elektrischen Widerstand R1 und nicht zwischen diesem und dem Anschluss 3 an der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20.
Der Pull-Down-Widerstand PD2 ist ebenfalls jeweils mit dem Basispotenzial bzw. dem Massepotenzial GND elektrisch verbunden, d.h. mit ±0V, und zum anderen ebenfalls jeweils über einen Anschlussknoten K3 mit der zugehörigen Anschlussleitung 2. Auch hier befindet sich der zugehörige Anschlussknoten K3 jeweils zwischen dem zugehörigen Kontaktelement B und dem elektrischen Widerstand R2 und nicht zwischen diesem und dem zugehörigen Anschluss 4 an der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20.
Durch entsprechendes, geeignetes µC-internes (Um)Schalten der Pins GPI01 und GPI02 bzw. durch entsprechendes, geeignetes Umbelegen der Anschlüsse 3 und 4 lässt sich mit einer derartigen Schaltungsanordnung 100 in wenigstens einem Zustand der Schaltungsanordnung 100 eine Diagnose der Schaltungsanordnung 100 durchführen und ein Funktionszustand der Schaltungsanordnung 100 bestimmen, insbesondere durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, welches im Folgenden noch näher erläutert wird.
3 zeigt zum besseren Verständnis ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, beispielsweise zur Diagnose der Schaltungsanordnung 100, wobei nach einem Start S0 in einem ersten Schritt S1 zunächst eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bereitgestellt wird. D.h. die Schaltungsanordnung 100 muss vorhanden sein. In einem weiteren Schritt S2 wird dann ein erstes definiertes Potenzial an die erste Anschlussleitung 1 angelegt und gleichzeitig in Schritt S3 ein zweites definiertes Potenzial an die zweite Anschlussleitung 2. Zumindest zeitweise und während die Schritte S2 und S3 durchgeführt werden, wird in Schritt S4 eine sich am ersten Anschluss 3 einstellende, resultierende erste Spannung und/oder eine sich am zweiten Anschluss 4 einstellende, resultierende zweiten Spannung erfasst, welche anschließend in Schritt S5 ausgewertet wird. In Schritt S6 wird in Abhängigkeit von der/den erfassten Spannung(en) ein Funktionszustand der Schaltungsanordnung bestimmt, beispielsweise, ob die Schaltungsanordnung einwandfrei funktioniert oder ein Fehler vorliegt, beispielsweise ein Kurzschluss.
Die Schritte S2 bis S6 können dabei jeweils nur einmal durchgeführt werden, bevor das Verfahren in Schritt S7 endet, oder aber jeweils einzeln oder gemeinsam mit anderen Schritten in Form eines oder mehrerer weiterer Zyklen wiederholt werden, bevor das Verfahren in Schritt S7 beendet wird, was durch die Rückführungs-Pfeile symbolisiert ist. Beim Wiederholen der einzelnen Schritte können grundsätzlich auch andere Potenziale als das erste bzw. zweite Potenzial verwendet werden und/oder das erste und zweite Potenzial vertauscht werden und/oder das erste Potenzial und das zweite Potenzial gleich gewählt werden.
Ebenfalls können weitere Schritte nach S6 durchgeführt werden. Beispielsweise kann der ermittelte Funktionszustand ausgegeben werden und/oder es können ein oder mehrere Maßnahmen eingeleitet und durchgeführt werden. Eine solche Maßnahme kann beispielsweise das Eintragen eines Fehlers in einem Fehlerspeicher, das Anzeigen einer Fehlermeldung und/oder das Überführen der Schaltungsanordnung und/oder eines die Schaltungsanordnung verwendenden Systems in einen sicheren Zustand sein, beispielsweise das Umschalten in einen Notbetrieb oder das Abschalten des Systems.
Eine Diagnose der Schaltungsanordnung 100 kann beispielsweise durchgeführt werden, insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, indem beispielsweise zunächst der erste Anschluss 3 als Ausgang geschaltet wird und insbesondere auf den ersten Ausgang A1 geschaltet bzw. „gelegt“ wird, sodass das Referenzpotenzial Vcc, in diesem Fall +5V, an den ersten Anschluss 3 angelegt wird, und indem zunächst gleichzeitig der zweite Anschluss 4 ebenfalls als Ausgang geschaltet wird, jedoch insbesondere auf den zweiten Ausgang A2 geschaltet wird, sodass das Basispotenzial von ±0V am Anschluss 4 anliegt.
Durch Halten dieses Zustands wird die erste Referenzkapazität C1 aufgeladen. Dieser Zustand wird bevorzugt gehalten, bis die erste Referenzkapazität C1 definiert aufgeladen ist, insbesondere vollständig bis auf das Referenzpotenzial Vcc bzw. in diesem Fall auf +5V.
Wird anschließend der erste Anschluss 3 durch Umschalten des ersten Pins GPIO1 auf Eingangsbetrieb umgeschaltet, d.h. auf „high Impedance“ geschaltet, beginnt die erste Referenzkapazität C1 sich zu entladen. Wird der erste Anschluss 3 dabei auf den als analogen Eingang ausgebildeten Eingang E1 umgeschaltet, kann mit dem ersten Analog-Digital-Wandler ADC1 bzw. der Analog-Digital-Wandler-Einheit ADC1, die sich am ersten Anschluss 3 einstellende, resultierende Spannung erfasst werden, insbesondere der sich beim Entladen der ersten Referenzkapazität C1 über der Zeit einstellende Spannungsverlauf.
Ist die Schaltungsanordnung 100 fehlerfrei und ist der Kontaktschalter 10 geöffnet, sollte die sich am ersten Anschluss 3 einstellende Spannung gemäß der folgenden Gleichung $U 1 = U 1 (t) = V c c \cdot e^{\frac{- t}{C 1 \cdot (R 1 + P D 1)}} = + 5 V \cdot e^{\frac{- t}{C 1 \cdot (R 1 + P D 1)}}$
kontinuierlich abfallen, wobei e die Eulersche Zahl ist mit e = 2,71828 und t die seit dem Umschalten auf Eingangsbetrieb am ersten Anschluss , d.h. seit dem Umschalten auf E1, verstrichene Zeit in Sekunden bezeichnet, insbesondere die Zeit, welche seit dem Trennen der elektrischen Verbindung von Vcc vergangen ist.
Ist die Schaltungsanordnung 100 fehlerfrei und der Kontaktschalter 10 geschlossen, sollte die Spannung U1 am ersten Anschluss 3 hingegen gemäß der folgenden Gleichung $U 1 = U 1 (t) = V c c \cdot e^{\frac{- t}{C 1 \cdot (R 1 + (P D 1 ‖ P D 2 ‖ R 2)}} = + 5 V \cdot e^{\frac{- t}{C 1 \cdot (R 1 + \frac{P D 1 \cdot P D 2 \cdot R 2}{P D 2 \cdot R 2 + P D 1 \cdot R 2 + P D 1 \cdot P D 2})}}$
kontinuierlich abfallen, also schneller als bei geöffnetem Kontaktschalter 10.
Weicht die erfasste Spannung, d. h. die gemessene Spannung bzw. der erfasste Spannungsverlauf, um mehr als ein als zulässig definiertes Maß von der oben jeweiligen jeweils erwarteten Soll-Spannung U1 bzw. dem jeweils erwarteten Soll-Spannungsverlauf U1 (t) ab, lässt dies auf einen Fehler bzw. eine unerwünschte Veränderung innerhalb der Schaltungsanordnung 100 schließen, beispielsweise auf einen erhöhten Widerstand an einem der Kontaktelemente A, B, einen Leitungsbruch, einen Kurzschluss, einen reduzierten Isolationswiderstand zwischen den Kontaktelementen A und B und oder auf einen erhöhten Kontaktübergangswiderstand zwischen den Kontaktelementen A und B. In diesem Fall wird als Funktionszustand ein Fehler-Funktionszustand bestimmt und insbesondere zur Weiterverarbeitung ausgegeben. Liegt die Abweichung unterhalb des zulässigen Wertes, insbesondere unterhalb einer definierten Schwelle, wird als Funktionszustand ein fehlerfreier Funktionszustand bestimmt und insbesondere zur Weiterverarbeitung ausgegeben.
In dem die erfasste Spannung bzw. in diesem Fall besonders bevorzugt der erfasste Spannungsverlauf ausgewertet wird und insbesondere dabei mit einem zugehörigen definierten Spannungs-Sollwert U1 bzw. einem definierten Spannungs-Sollwertverlauf U1(t) verglichen wird, besonders bevorzugt jeweils in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Kontaktschalters 10, der vorzugsweise auf anderem Wege zusätzlich ermittelt wird, kann der Funktionszustand der Schaltungsanordnung 100 auf einfache Art und Weise bestimmt werden.
Die Erfassung des Schaltzustands des Kontaktschalters 10 kann beispielsweise mittels einer zusätzlichen, hier nicht dargestellten kapazitiven Sensorvorrichtung erfolgen, mit welcher ein Abstand der Kontaktelemente A und B erfasst werden kann und die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in Abhängigkeit vom erfassten Abstand der Kontaktelemente, den Schaltzustand des Kontaktschalters 10 zu ermitteln.
Für eine besonders zuverlässige Diagnose der Schaltungsanordnung 100 kann analog zum ersten Zyklus zusätzlich ein zweiter Zyklus durchgeführt werden, in welchem beispielsweise statt einer sich am ersten Anschluss 3 einstellenden Spannung eine sich am zweiten Anschluss 4 einstellende resultierende Spannung erfasst wird.
Hierzu kann beispielsweise zunächst der erste Anschluss 3 dauerhaft als Ausgang geschaltet werden und insbesondere auf den zweiten Ausgang A2 gelegt werden, sodass das Basispotenzial GND am zweiten Anschluss 3 damit am Anschlusskontakt K2 angelegt wird, während gleichzeitig der zweite Anschluss 4 zunächst mit dem ersten Ausgang A1 elektrisch verbunden wird, sodass das Referenzpotenzial Vcc am Anschlusskontakt K4 angelegt wird. Dadurch wird nun die zweite Referenzkapazität C2 auf ein zweites definiertes Potenzial aufgeladen, welches auf dem ersten Potenzial basiert und insbesondere näherungsweise dem Referenzpotenzial Vcc mit +5V entspricht.
Ist die zweite Referenzkapazität C2 vollständig aufgeladen, wird nun analog zum ersten Zyklus statt des ersten Anschlusses 3 der zweite Anschluss 4 auf Eingangsbetrieb umgeschaltet und insbesondere auf den zugehörigen Eingang E1 des Anschlusses 4 gelegt, wobei der zweite Anschluss 4 dazu hochohmig geschaltet wird. In diesem Zustand kann mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2, welcher mit dem zweiten Anschluss 4 elektrisch verbunden ist, die sich am zweiten Anschluss 4 einstellende, resultierende Spannung bzw. der sich beim Entladen der zweiten Referenzkapazität C2 ergebende Spannungsverlauf erfasst werden.
Ist die Schaltungsanordnung 100 frei von Fehlern und der Kontaktschalter 10 geöffnet, sollte die Spannung am zweiten Anschluss 4 gemäß der folgenden Gleichung $U 2 = U 2 (t) = V c c \cdot e^{\frac{- t}{C 2 \cdot (R 2 + P D 2)}} = + 5 V \cdot e^{\frac{- t}{C 2 \cdot (R 2 + P D 2)}}$
kontinuierlich abfallen, wobei e auch hier die Eulersche Zahl ist mit e = 2,71828 und t die seit dem Umschalten verstrichene Zeit in Sekunden bezeichnet.
Ist die Schaltungsanordnung frei von Fehlern und der Kontaktschalter 10 hingegen geschlossen, sollte die Spannung am zweiten Anschluss 4 gemäß der folgenden Gleichung $U 2 = U 2 (t) = V c c \cdot e^{\frac{- t}{C 2 \cdot (R 2 + (P D 1 ‖ P D 2 ‖ R 1)}} = + 5 V \cdot e^{\frac{- t}{C 2 \cdot (R 1 + \frac{P D 1 \cdot P D 2 \cdot R 1}{P D 2 \cdot R 1 + P D 1 \cdot R 1 + P D 1 \cdot P D 2})}}$
kontinuierlich abfallen.
Weicht die mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2 bzw. der zweiten Analog-Digital-Wandler-Einheit ADC2, erfasste Spannung bzw. der erfasste Spannungsverlauf um mehr als ein als zulässig definiertes Maß von der jeweiligen jeweils erwarteten Soll-Spannung U2 bzw. dem jeweils erwarteten Soll-Spannungsverlauf U2(t) ab, lässt dies auf einen Fehler bzw. eine unerwünschte Veränderung innerhalb der Schaltungsanordnung 100 schließen, beispielsweise auf einen erhöhten Widerstand an einem der Kontaktelemente A, B, einen Leitungsbruch, einen Kurzschluss, einen reduzierten Isolationswiderstand zwischen den Kontaktelementen A und B und oder auf einen erhöhten Kontaktübergangswiderstand zwischen den Kontaktelementen A und B.
Werden beim Bestimmen des Funktionszustands der Schaltungsanordnung 100 dabei sowohl die im ersten Zyklus mittels des ersten Analog-Digital-Wandlers ADC1 erfassten Spannungen bzw. der über der Zeiterfasste Spannungsverläufe sowie die im zweiten Zyklus mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2 erfassten Spannungen bzw. der zugehörige Spannungsverlauf bei der Bestimmung des Funktionszustands der Schaltungsanordnung berücksichtigt, lässt sich der Funktionszustand der Schaltungsanordnung 100 zuverlässiger ermitteln, als wenn beispielsweise nur der erste Zyklus durchgeführt wird bzw. nur die in diesem erfassten Spannungen berücksichtigt werden. Dies ermöglicht insbesondere eine Plausibilisierung und/oder die Erkennung zusätzlicher Fehlerzustände bzw. zusätzlicher unerwünschter Veränderungen der Schaltungsanordnung 100.
Um eine kontinuierliche Überwachung und Bestimmung des Funktionszustands der Schaltungsanordnung 100 zu erreichen, können der erste Zyklus der zweite Zyklus regelmäßig wiederholt werden, insbesondere alternierend und mit oder ohne eine Pause dazwischen. Die Zeit zwischen zwei Zyklen, d.h. die Dauer einer Pause zwischen zwei Diagnosezyklen, kann dabei auch variiert werden oder jeweils konstant gewählt werden.
Zur weiteren Verbesserung der Diagnose, insbesondere um weitere Fehlerzustände zu erkennen bzw. anhand des ersten Zyklus und/oder des zweiten Zyklus erkennbare Fehlerzustände zu plausibilisieren, kann ferner insbesondere wenigstens ein weiterer Zyklus durchgeführt werden, beispielsweise ein dritter Zyklus sowie ein vierter Zyklus, insbesondere vor dem Bestimmen des Funktionszustands der Schaltungsanordnung 100.
Ist die erste Referenzkapazität C1 wieder vollständig entladen, wie beispielsweise am Ende des ersten und/oder zweiten Zyklus, kann in einem sich an den zweiten anschließenden dritten Zyklus beispielsweise der erste Anschluss 3 (dauerhaft) als Eingang geschaltet werden, d.h. auf E1 gelegt werden, und der zweite Anschluss 4 gleichzeitig auf den Ausgang A1 geschaltet werden, sodass das Referenzpotenzial Vcc von +5V an den zweiten Anschluss 4 und damit an die zweite Anschlussleitung 2 angelegt wird, und währenddessen die sich am ersten Anschluss 3 einstellende, resultierende Spannung mittels des ersten Analog-Digital-Wandlers ADC1 gemessen wird. Und anschließend ausgewertet wird.
Ist die Schaltungsanordnung 100 fehlerfrei und der Kontaktschalter 10 geöffnet, sollte sich dabei am ersten Anschluss 3 eine Spannung von U1 = 0V einstellen bzw. verbleiben. Ist hingegen der Kontaktschalter 10 geschlossen, aber die Schaltungsanordnung 100 weiterhin fehlerfrei, sollte sich am ersten Anschluss 3 eine resultierende Spannung einstellen gemäß der Gleichung: $U 1 = V c c \cdot \frac{P D 1 ‖ P D 2}{(P D 1 ‖ P D 2) + R 2} = + 5 V \cdot \frac{\frac{P D 1 \cdot P D 2}{P D 1 + P D 2}}{\frac{P D 1 \cdot P D 2}{P D 1 + P D 2} + R 2}$
Dabei ist allerdings zu beachten, dass die hier genannte Spannung U1 erst dann stabil ist, wenn sich C1 über das Netzwerk aus den Widerständen (R1, PD1, PD2 und R2) aufgeladen hat, wobei vorzugweise mit dem Auswerten gewartet wird, bis dies der Fall ist. Alternativ oder zusätzlich kann für eine Auswertung aber auch die Aufladekurve von C2, d.h. der zeitliche Verlauf der Spannung während des Aufladens des Kondensators C2, erfasst und ausgewertet werden.
Weicht die erfasste Spannung dabei mehr als zulässig von einem der beiden vorgenannten Soll-Spannungswerte U1 ab, lässt dies auf einen Fehlerzustand der Schaltungsanordnung 100 schließen.
Entsprechend kann beispielsweise in einem vierten Zyklus, wenn die zweite Referenzkapazität C2 vollständig entladen ist, der zweite Anschluss 4 auf den Analogeingang E1 geschaltet werden und gleichzeitig der erste Anschluss 3 an A1 angelegt werden, sodass am ersten Anschluss 3 und damit in der ersten Anschlussleitung 1 das Referenzpotenzial Vcc von +5V angelegt wird, wobei währenddessen mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2 die sich am zweiten Anschluss 4 einstellende, resultierende Spannung erfasst wird.
Ist der Kontaktschalter 10 geöffnet und die Schaltungsanordnung 100 fehlerfrei, sollte sich dabei am zweiten Anschluss 4 eine Spannung von U2 = 0V einstellen bzw. verbleiben. Ist der Kontaktschalter 10 hingegen geschlossen, aber die Schaltungsanordnung 100 weiterhin fehlerfrei, sollte sich am zweiten Anschluss 4 eine resultierende Spannung einstellen gemäß der Gleichung: $U 2 = V c c \cdot \frac{P D 1 ‖ P D 2}{(P D 1 ‖ P D 2) + R 1} = + 5 V \cdot \frac{\frac{P D 1 \cdot P D 2}{P D 1 + P D 2}}{\frac{P D 1 \cdot P D 2}{P D 1 + P D 2} + R 1}$
Auch hier ist zu beachten, dass die hier genannte Spannung U2 erst dann stabil ist, wenn sich C2 über das Netzwerk aus den Widerständen (R1, PD1, PD2 und R2) aufgeladen hat, wobei vorzugweise mit dem Auswerten gewartet wird, bis dies der Fall ist. Alternativ oder zusätzlich kann für eine Auswertung aber auch die Aufladekurve von C1, d.h. der zeitliche Verlauf der Spannung während des Aufladens des Kondensators C1, erfasst und ausgewertet werden.
Wird beim Auswerten der erfassten Spannungen bzw. beim Bestimmen des Funktionszustands der Schaltungsanordnung 100 festgestellt, dass die erfasste Spannung dabei mehr als zulässig von einem der beiden vorgenannten Soll-Spannungswerte U2 abweicht, lässt dies auf einen Fehlerzustand der Schaltungsanordnung 100 schließen.
2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 200, wobei diese Schaltungsanordnung sich darin von der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung 100 unterscheidet, dass die Pull-Widerstände PU1 und PU2 aus 2 jeweils als Pull-Up-Widerstände ausgebildet sind statt als Pull-Down-Widerstände und statt mit dem Basispotenzial von ±0V, d.h. GND, bei der Schaltungsanordnung 200 jeweils mit einem Referenzpotenzial - hier Vcc, d.h. +5V - elektrisch verbunden sind.
Erfindungsgemäß kann auch bei dieser Schaltungsanordnung 200 dabei in wenigstens einem Zustand der Schaltungsanordnung 200 zur zumindest teilweisen Diagnose mittels der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 über den ersten Anschluss 3 zumindest zeitweise an die erste Anschlussleitung 1 und damit auch an das erste Kontaktelement A ein erstes definiertes Potenzial angelegt werden und gleichzeitig ein zweites definiertes Potenzial über den zweiten Anschluss 4 an die zweite Anschlussleitung 2 und damit auch an das zweite Kontaktelement B. Erfindungsgemäß ist die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 auch bei dieser Schaltungsanordnung 200 dazu ausgebildet, währenddessen, d.h. während das erste definierte Potenzial und das zweite definierte Potenzial anliegen, eine sich am ersten Anschluss 3 einstellende, resultierende erste Spannung zu erfassen und währenddessen eine sich am zweiten Anschluss 4 einstellende, resultierende zweite Spannung zu erfassen, die erfassten Spannungen auszuwerten und in Abhängigkeit von den erfassten und ausgewerteten Spannungen einen Funktionszustand der Schaltungsanordnung zu bestimmen.
Eine Diagnose der Schaltungsanordnung 200 kann beispielsweise durchgeführt werden, insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, indem beispielsweise zunächst der erste Anschluss 3 als Ausgang geschaltet wird und insbesondere auf den zweiten Ausgang A2 geschaltet wird, wodurch das Basispotenzial, in diesem Fall das Massepotenzial von ±0V, d.h. GND, an den ersten Anschluss 3 angelegt wird, und indem gleichzeitig der zweite Anschluss 4 ebenfalls als Ausgang geschaltet wird, insbesondere jedoch auf den ersten Ausgang A1, sodass das Referenzpotenzial Vcc von +5V am Anschluss 4 anliegt.
Durch Halten dieses Zustands wird die erste Referenzkapazität C1 entladen. Dieser Zustand wird bevorzugt gehalten, bis die erste Referenzkapazität C1 definiert entladen ist, insbesondere vollständig bis auf das Basispotenzial herunter bzw. in diesem Fall auf +0V bzw. GND.
Wird anschließend der erste Anschluss 3 durch Umschalten des ersten Pins GPIO1 auf Eingangsbetrieb umgeschaltet, beginnt die erste Referenzkapazität C1 sich aufzuladen. Wird der erste Anschluss 3 dabei auf den als analogen Eingang ausgebildeten Eingang E1 umgeschaltet, kann mit dem dahinter geschalteten ersten Analog-Digital-Wandler ADC1 die sich am ersten Anschluss 3 einstellende, resultierende Spannung während des Aufladens der ersten Referenzkapazität C1 erfasst werden, insbesondere der sich beim Aufladen der ersten Referenzkapazität C1 einstellende Spannungsverlauf.
Ist die Schaltungsanordnung 200 fehlerfrei, und ist der Kontaktschalter 10 geöffnet, sollte die sich am ersten Anschluss 3 einstellende Spannung gemäß der folgenden Gleichung $U 1 = U 1 (t) = V c c \cdot [1 - e^{\frac{- t}{C 1 \cdot (R 1 + P D 1)}}] = + 5 V \cdot [1 - e^{\frac{- t}{C 1 \cdot (R 1 + P D 1)}}]$
kontinuierlich ansteigen, wobei e auch hier die Eulersche Zahl ist mit e = 2,71828 und t die seit dem Umschalten verstrichene Zeit in Sekunden bezeichnet.
Ist die Schaltungsanordnung 200 fehlerfrei und der Kontaktschalter 10 geschlossen, sollte die Spannung am ersten Anschluss 3 hingegen gemäß der folgenden Gleichung $U 1 = U 1 (t) = V c c \cdot [1 - e^{\frac{- t}{C 1 \cdot (R 1 + (P D 1 ‖ P D 2 ‖ R 2)}}] = + 5 V \cdot [1 - e^{\frac{- t}{C 1 \cdot (\frac{P D 1 \cdot P D 2 \cdot R 2}{P D 2 \cdot R 2 + P D 1 \cdot R 2 + P D 1 \cdot P D 2})}}]$
kontinuierlich ansteigen, also schneller als bei geöffnetem Kontaktschalter 10.
Auch für die Schaltungsanordnung 200 kann der Funktionszustand bestimmt werden, indem die erfasste Spannung bzw. in diesem Fall besonders bevorzugt der erfasste Spannungsverlauf ausgewertet wird und insbesondere dabei mit einem zugehörigen definierten Spannungs-Sollwert U1 bzw. einem zugehörigen definierten Spannungs-Sollwertverlauf U1(t) verglichen wird, besonders bevorzugt jeweils in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Kontaktschalters 10, der vorzugsweise auf anderem Wege zusätzlich ermittelt wird oder worden ist.
Weicht die erfasste Spannung, d. h. die gemessene Spannung bzw. der erfasste Spannungsverlauf, um mehr als ein als zulässig definiertes Maß von der oben beschriebenen, jeweils erwarteten Soll-Spannung U1 bzw. dem jeweils erwarteten Soll-Spannungsverlauf U1(t) ab, lässt dies, wie bei der Schaltungsanordnung 100 aus 1, auf einen Fehler bzw. eine unerwünschte Veränderung innerhalb der Schaltungsanordnung 200 schließen, beispielsweise auf einen erhöhten Widerstand an einem der Kontaktelemente A, B, einen Leitungsbruch, einen Kurzschluss, einen reduzierten Isolationswiderstand zwischen den Kontaktelementen A und B und oder auf einen erhöhten Kontaktübergangswiderstand zwischen den Kontaktelementen A und B. In diesem Fall wird als Funktionszustand ebenfalls ein Fehler-Funktionszustand bestimmt und insbesondere zur Weiterverarbeitung ausgegeben.
Liegt die Abweichung unterhalb des zulässigen Wertes, insbesondere unterhalb einer definierten Schwelle, wird als Funktionszustand ein fehlerfreier Funktionszustand bestimmt und insbesondere zur Weiterverarbeitung ausgegeben.
Für eine besonders zuverlässige Diagnose der Schaltungsanordnung 200 kann wie bei der Schaltungsanordnung 100 analog zum ersten Zyklus zusätzlich wenigstens ein zweiter Zyklus durchgeführt werden, in welchem eine sich am zweiten Anschluss 4 einstellende resultierende Spannung erfasst wird.
Beispielsweise kann in einem zweiten Zyklus zunächst der erste Anschluss 3 dauerhaft als Ausgang geschaltet werden und insbesondere auf den ersten Ausgang A1 gelegt werden, sodass das Referenzpotenzial Vcc bzw. +5V am zweiten Anschluss 3 und damit am Anschlussknoten K2 anliegt, während gleichzeitig der zweite Anschluss 4 zunächst mit dem zweiten Ausgang A2 elektrisch verbunden wird, sodass das Basispotenzial GND von ±0V am Anschlussknoten K4 anliegt, um die zweite Referenzkapazität C2 auf ein zweites definiertes Potenzial zu entladen.
Ist die zweite Referenzkapazität C2 vollständig entladen, kann nun analog zum ersten Zyklus statt des ersten Anschlusses 3 der zweite Anschluss 4 auf Eingangsbetrieb umgeschaltet werden und insbesondere auf den Eingang E1 gelegt werden, wobei der zweite Anschluss 4 dazu hochohmig geschaltet wird. In diesem Zustand kann mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2, welcher mit dem zweiten Anschluss 4 elektrisch verbunden ist, die sich beim Aufladen der zweiten Referenzkapazität C2 am zweiten Anschluss 4 einstellende, resultierende Spannung bzw. der sich beim Aufladen der zweiten Referenzkapazität C2 ergebende Spannungsverlauf erfasst werden.
Ist die Schaltungsanordnung 100 frei von Fehlern und der Kontaktschalter 10 geöffnet, sollte die Spannung am zweiten Anschluss 4 gemäß der folgenden Gleichung $U 2 = U 2 (t) = V c c \cdot [1 - e^{\frac{- t}{C 2 \cdot (R 2 + P D 2)}}] = + 5 V \cdot [1 - e^{\frac{- t}{C 2 \cdot (R 2 + P D 2)}}]$
kontinuierlich ansteigen.
Ist die Schaltungsanordnung frei von Fehlern und der Kontaktschalter 10 geschlossen, sollte die Spannung am zweiten Anschluss 4 hingegen gemäß der Gleichung $U 2 = U 2 (t) = V c c \cdot [1 - e^{\frac{- t}{C 2 \cdot (R 2 + (P D 1 ‖ P D 2 ‖ R 1)}}] = + 5 V \cdot [1 - e^{\frac{- t}{C 2 \cdot (R 2 \frac{P D 1 \cdot P D 2 \cdot R 1}{P D 2 \cdot R 1 + P D 1 \cdot R 1 + P D 1 \cdot P D 2})}}]$
kontinuierlich ansteigen.
Weicht die mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2 erfasste Spannung bzw. der erfasste Spannungsverlauf um mehr als ein als zulässig definiertes Maß von der oben beschriebenen, jeweils erwarteten Soll-Spannung U2 bzw. dem jeweils erwarteten Soll-Spannungsverlauf U2(t) ab, lässt auch dies auf einen Fehler bzw. eine unerwünschte Veränderung innerhalb der Schaltungsanordnung 200 schließen. Auch in diesem Fall wird als Funktionszustand ein Fehler-Funktionszustand bestimmt und insbesondere zur Weiterverarbeitung ausgegeben.
Liegt die Abweichung unterhalb des zulässigen Wertes, insbesondere unterhalb einer definierten Schwelle, wird als Funktionszustand ein fehlerfreier Funktionszustand bestimmt und insbesondere zur Weiterverarbeitung ausgegeben.
Auch der Funktionszustand der Schaltungsanordnung 200 kann zuverlässiger ermittelt werden, wenn dabei sowohl die im ersten Zyklus mittels des ersten Analog-Digital-Wandlers ADC1 erfassten Spannungen bzw. der über der Zeit erfasste Spannungsverlauf sowie die im zweiten Zyklus mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2 erfassten Spannungen bzw. der zugehörige Spannungsverlauf bei der Bestimmung des Funktionszustands der Schaltungsanordnung berücksichtigt werden.
Um eine kontinuierliche Überwachung und Bestimmung des Funktionszustands der Schaltungsanordnung 200 zu erreichen, können auch bei dieser Schaltungsanordnung 200 der erste Zyklus und der zweite Zyklus regelmäßig wiederholt werden, insbesondere alternierend und mit oder ohne eine Pause dazwischen. Die Zeit zwischen zwei Zyklen kann dabei auch variiert werden oder jeweils konstant gewählt werden.
Zur weiteren Verbesserung der Diagnose, insbesondere um weitere Fehlerzustände zu erkennen bzw. anhand des ersten Zyklus und/oder des zweiten Zyklus erkennbare Fehlerzustände zu plausibilisieren, kann ferner auch bei der Schaltungsanordnung 200 insbesondere wenigstens ein weiterer Zyklus durchgeführt werden, beispielsweise ein dritter Zyklus sowie ein vierter Zyklus, insbesondere vor dem Bestimmen des Funktionszustands der Schaltungsanordnung 200.
Ist die erste Referenzkapazität C1 wieder vollständig aufgeladen, wie beispielsweise am Ende des ersten und/oder zweiten Zyklus, kann dazu in einem sich an den zweiten anschließenden dritten Zyklus beispielsweise der erste Anschluss 3 (dauerhaft) als Eingang geschaltet werden, d.h. auf E1 gelegt werden, und der zweite Anschluss 4 gleichzeitig auf den Ausgang A2 geschaltet werden, sodass das Basispotenzial GND am zweiten Anschluss 4 und damit am Anschlusskontakt K4 anliegt, und währenddessen die sich am ersten Anschluss 3 einstellende, resultierende Spannung mittels des ersten Analog-Digital-Wandlers ADC1 gemessen werden. Und anschließend ausgewertet werden.
Ist die Schaltungsanordnung 200 fehlerfrei und der Kontaktschalter 10 geöffnet, sollte sich dabei am ersten Anschluss 3 eine Spannung von näherungsweise U1 = +5V einstellen. Ist hingegen der Kontaktschalter 10 geschlossen, aber die Schaltungsanordnung 200 weiterhin fehlerfrei, sollte sich am ersten Anschluss 3 eine resultierende Spannung U1 einstellen gemäß der Gleichung: $U 1 = V c c \cdot \frac{R 2}{(P D 1 ‖ P D 2) + R 2} = + 5 V \cdot \frac{R 2}{\frac{P D 1 \cdot P D 2}{P D 1 + P D 2} + R 2}$
Weicht die erfasste Spannung dabei mehr als zulässig von einem der beiden vorgenannten Soll-Spannungswerte U1 ab, lässt dies auf einen Fehlerzustand der Schaltungsanordnung 200 schließen. Auch hier gilt entsprechend, dass mit der Auswertung bevorzugt zu warten ist, bis die Spannung stabil ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch der jeweilige zugehörige Spannungsverlauf erfasst werden.
Entsprechend kann beispielsweise in einem vierten Zyklus, wenn die zweite Referenzkapazität C2 vollständig aufgeladen ist, der zweite Anschluss 4 auf den Analogeingang E1 geschaltet werden und gleichzeitig der erste Anschluss 3 an A2 angelegt werden, sodass am ersten Anschluss 3 das Basispotenzial GND von ±0V anliegt, wobei währenddessen mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2 die sich am zweiten Anschluss 4 einstellende, resultierende Spannung erfasst wird.
Ist der Kontaktschalter 10 geöffnet und die Schaltungsanordnung 200 fehlerfrei, sollte sich dabei am zweiten Anschluss 4 eine Spannung von U2 = +5V einstellen. Ist der Kontaktschalter 10 hingegen geschlossen, aber die Schaltungsanordnung 200 weiterhin fehlerfrei, muss sich am zweiten Anschluss 4 eine resultierende Spannung einstellen gemäß der Gleichung: $U 2 = V c c \cdot \frac{R 1}{(P D 1 ‖ P D 2) + R 1} = + 5 V \cdot \frac{R 1}{\frac{P D 1 \cdot P D 2}{P D 1 + P D 2} + R 1}$
Auch hier gilt entsprechend, dass mit der Auswertung bevorzugt zu warten ist, bis die Spannung stabil ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch der jeweilige zugehörige Spannungsverlauf erfasst werden.
Wird beim Auswerten der erfassten Spannungen bzw. beim Bestimmen des Funktionszustands der Schaltungsanordnung 200 festgestellt, dass die erfasste Spannung dabei mehr als zulässig von einem der beiden vorgenannten Soll-Spannungswerten U2 abweicht, lässt dies auf einen Fehlerzustand der Schaltungsanordnung 200 schließen.
Im dritten bzw. vierten Zyklus ist es dabei sowohl bei der Schaltungsanordnung 100 aus 1 als auch bei der Schaltungsanordnung 200 aus 2 nicht erforderlich, jeweils die Spannung zeitabhängig zu erfassen, da jeweils eine konstante Sollspannung U1 bzw. U2 erwartet wird.
Allerdings ist zu beachten, dass bei der Wahl des Abtastzeitpunkts, d. h. insbesondere bei der Wahl des Erfassungszeitpunkts der jeweiligen Spannung am jeweiligen Anschluss 3 bzw. 4, die jeweils entstehende Verzögerung berücksichtigt wird, welche durch die Tiefpasswirkung hervorgerufen wird, welche durch den jeweiligen, in der zugehörigen Anschlussleitung 1 bzw. 2 in Reihe geschalteten zugehörigen elektrischen Widerstand R1 bzw. R2 in Verbindung mit der zugehörigen Referenzkapazität entsteht.
Besonders vorteilhaft an den in 1 und 2 dargestellten, erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen 100 und 200 ist jeweils, dass nur zwei Anschlüsse 3 und 4 an einer zugehörigen Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 bzw. einem entsprechenden Mikrokontroller 20 erforderlich sind, insbesondere nur zwei Multifunktionspins 3 und 4.
Ferner wird in jedem Erfassungsschritt, insbesondere wenn ein Spannungsverlauf erfasst wird, ein großer Spannungsbereich des mit den jeweiligen Anschluss 3 bzw. 4 verbundenen Analog-Digital-Wandlers ADC1 bzw. ADC2 überstrichen. Hierdurch lassen sich Fehler oder Veränderungen in den jeweiligen Analog-Digital-Wandlern ADC1 und ADC2 sowie den jeweils zugehörigen Verbindungen besonders gut erkennen.
Mit derartigen Schaltungsanordnungen 100 und 200 lässt sich somit mit nur wenigen Bauteilen und bereits mit nur zwei Zyklen eine hohe Diagnosefähigkeit erreichen. Ferner ermöglichen derartige Schaltungsanordnungen 100 und 200 vielfältige Diagnosen einer Schaltungsanordnung mit einem Kontaktschalter mit einem ersten elektrischen Kontaktelement A und einem zweiten elektrischen Kontaktelement B.
Allerdings ist es zur Erreichung einer ausreichenden Genauigkeit bzw. einer ausreichenden Zuverlässigkeit der Bestimmung des Funktionszustandes solcher Schaltungsanordnungen 100 und 200 erforderlich, eine ausreichende Anzahl an Abtastungen bei der Erfassung der Spannungen durchzuführen, bedingt durch die kontinuierliche Änderung der Spannung an den jeweiligen Referenzkapazitäten C1 bzw. C2. D. h. es ist oftmals nicht ausreichend, nur jeweils einen einzigen Spannungswert zu einem einzigen Zeitpunkt am jeweiligen Anschluss 3 bzw. 4 zu erfassen, sondern es muss in den meisten Fällen insbesondere ein Spannungsverlauf über der Zeit erfasst werden, um eine ausreichende Genauigkeit bei der Ermittlung des Funktionszustands zu erreichen.
Durch eine Erhöhung der Abtastrate und/oder engere Grenzen für die maximal zulässigen Abweichungen von dem jeweiligen Soll-Spannungsverlauf, d.h. niedrigere Schwellwerte für die maximal zulässigen Abweichungen, lässt sich die erreichbare Genauigkeit jedoch relativ einfach erhöhen oder bei geringeren Anforderungen an die Genauigkeit entsprechend durch eine niedrigere Abtastrate und weitere Grenzen reduzieren und somit flexibel an die jeweiligen Anforderungen anpassen.
D. h. mit anderen Worten, dass man bei geringeren Anforderungen an die Genauigkeit in Bezug auf die Bestimmung des Funktionszustands einer Schaltungsanordnung 100 bzw. 200 in einigen Fällen auch mit einigen wenigen Abtastungen auf der Entladekurve des Spannungsverlaufs der zugehörigen Referenzkapazität C1 bzw. C2 auskommen kann. Bei höheren Anforderungen an die Diagnosegüte sollten jedoch entsprechend mehr Abtastungen und engere Grenzen („Spannung-Zeit-Schläuche“) verwendet werden, um die sich einstellende, resultierende Spannungskurve während der Entladung präziser überwachen zu können und somit und unerwünschte Veränderungen in der Schaltungsanordnung 100 bzw. 200 ausreichend zuverlässig von einem ordnungsgemäß funktionierenden, offenen bzw. geschlossenen Kontaktschalter 10 unterscheiden zu können.
Für eine besonders gute Diagnosefähigkeit der Schaltungsanordnung 100 bzw. 200 ist zu beachten, dass es aufgrund der eine gewisse Zeit dauernden Messungen der Spannungsverläufe während der Entladung bzw. Aufladung der zugehörigen Referenzkapazität zu einer Änderung des Schaltzustandes des Kontaktschalters 10 kommen kann, was für eine zuverlässige Diagnose des Funktionszustandes der Schaltungsanordnung 100 bzw. 200 berücksichtigt werden sollte und nicht als Fehlerzustand erkannt werden sollte.
Dies kann beispielsweise mithilfe geeigneter Maßnahmen abgefangen werden, insbesondere mittels geeigneter Software-Maßnahmen bei der Auswertung in der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung20, indem beispielsweise unplausible Messwerte verworfen werden oder durch weitere Messwerte verifiziert werden müssen.
Ferner sollten die Referenzkapazitäten C1 und C2 und die jeweils eingesetzten Widerstände R1, R2 und PD1 und PD2 jeweils derart gewählt sein, dass eine ausreichend gute Auflösung der Spannungsmessung erreichbar ist. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Referenzkapazitäten C1 und C2 dabei derart gewählt werden, dass ihre Toleranzen in etwa in derselben Größenordnung liegen wie die Toleranzen der verwendeten elektrischen Widerständen R1 und R2.
Darüber hinaus kann es zum Schutz einer solchen Schaltungsanordnung 100 vorteilhaft sein, wenn beim Aufladen der Referenzkapazität C1 bzw. C2 ein Stromfluss vom zugehörigen Anschluss 3 bzw. 4 begrenzt wird, beispielsweise durch Einfügen eines zusätzlichen Widerstands (nicht dargestellt) direkt unmittelbar am jeweiligen Anschluss 3 bzw. 4 oder beispielsweise durch Einstellung einer entsprechenden Stromlimitierung im Mikrokontroller 20.
Alternativ zu den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 100 bzw. 200 könnten die Kondensatoren C1 und C2 auch jeweils statt mit dem Basispotenzial bzw. hier GND verbunden zu sein, an Vcc anliegen. Es ergeben sich dann jeweils nur andere, insbesondere umgekehrte Spannungsverläufe. Aber eine Diagnose ist grundsätzlich nach demselben Prinzip möglich.
4 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 300, wobei diese Schaltungsanordnung 300 sich von den beiden zuvor beschriebenen Schaltungsanordnungen 100 und 200 insbesondere darin unterscheidet, dass die Kontaktelemente A und B des Kontaktschalters 10 über mehrere Anschlussleitungen 1, 5 und 9 bzw. 2, 7 und 12 sowie jeweils in Reihe entlang dieser Anschlussleitungen 1, 5 und 9 bzw. 2, 7 und 12 geschaltete, elektrische ohmsche Widerstände R1, R3 und R5 bzw. R2, R4 und R6 mit der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 elektrisch verbunden sind, und darin, dass die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 ferner neben einem ersten Anschluss 3 und einem zweiten Anschluss 4 weitere Anschlüsse 6 und 11 sowie 8 und 13 aufweist.
Darüber hinaus sind keine mit der ersten bzw. zweiten Anschlussleitung 1 bzw. 2 elektrisch verbundenen Pull-Widerstände oder Referenzkapazitäten C1 bzw. C2 vorgesehen.
Ferner sind bei diesem Ausführungsbeispiel der erste Anschluss 3 sowie der zweite Anschluss 4 jeweils nicht als GPIO-Anschlüsse ausgebildet, insbesondere nicht als (um)schaltbare Anschlüsse, sondern als dauerhafte Eingangs-Anschlüsse 3 bzw. 4 und jeweils permanent mit einem entsprechenden Analog-Digital-Wandler ADC 1 bzw. ADC 2 elektrisch verbunden. Somit kann über den ersten Anschluss 3 bzw. den zweiten Anschluss 4 jeweils nur eine am zugehörigen Anschluss 3 bzw. 4 bzw. in der zugehörigen Anschlussleitung 1 bzw. 2 bzw. am zugehörigen Kontaktelement A bzw. anliegende Spannung erfasst werden, aber über diesen Anschluss 3 bzw. 4 kein definiertes Potenzial an die zugehörige Anschlussleitung 1 bzw. 2 und/oder das zugehörige Kontaktelement A bzw. B angelegt werden.
Dies ist jedoch über die weiteren, zusätzlich vorhandenen Anschlüsse 6 und 11 sowie 8 und 13 möglich, die jeweils als (um)schaltbare Anschlüsse ausgebildet, sind. Allerdings sind die Anschlüsse 6 und 11 sowie 8 und 13 dabei jeweils nur als schaltbare Ausgangs-Anschlüsse ausgebildet. D.h. sie können nicht als Eingang betrieben werden.
Der dritte Anschluss 6 sowie der vierte Anschluss 8 sind jeweils als digitale, schaltbare Ausgänge ausgebildet, die wahlweise mit einem ersten definierten Potenzial, hier dem Referenzpotenzial Vcc (hier beispielhalber +5V), oder mit einem zweiten definierten Potenzial, hier dem Basispotenzial GND (hier beispielhalber ±0V), belegt werden können.
Es spricht aber auch nichts dagegen, in einer anderen Ausführung, die Anschlüsse 6 und 8 wie die Anschlüsse 11 und 13 auszuführen, also mit 3 Schaltpositionen bzw. möglichen Schaltzuständen.
Die weiteren Anschlüsse 11 und 13, d.h. die fünften und sechsten Anschlüsse 11 und 13, sind ebenfalls nur als schaltbare Ausgangs-Anschlüsse ausgebildet und können ebenfalls nur zwischen bestimmten Ausgangszuständen umgeschaltet werden.
Dabei sind die Anschlüsse 11 und 13 ebenfalls als digitale Ausgänge ausgebildet und jeweils ebenfalls dazu ausgebildet, wahlweise mit dem Referenzpotenzial Vcc belegt zu werden oder mit dem Basispotenzial GND. Zusätzlich können die Anschlüsse 11 und 13 darüber hinaus noch lediglich hochohmig geschaltet werden, d. h. auf „High Impedance“, was durch den einzelnen Kreis ohne weitere angeschlossene Leitung symbolisiert ist.
Die weiteren Anschlussleitungen 5 und 9, über welche die weiteren Anschlüsse 6 und 11 mit dem ersten Kontaktelement A verbunden sind, sind dabei jeweils nicht direkt mit dem zugehörigen Kontaktelement A elektrisch verbunden, sondern indirekt über den Anschlussknoten K1 und den, bezogen auf die Darstellung in 4, linken Teil der ersten Anschlussleitung 1, hier zusätzlich bezeichnet mit 1a.
Die weiteren Anschlussleitungen 7 und 12, über welche die weiteren Anschlüsse 8 und 13 mit dem zweiten Kontaktelement B verbunden sind, sind ebenfalls nicht direkt mit dem zweiten Kontaktelement B elektrisch verbunden, sondern ebenfalls über einen Anschlussknoten K2 und einen zugehörigen, bezogen auf die Darstellung in 4, linken Teil der zweiten Anschlussleitung 2, hier bezeichnet mit 2a.
Die Schaltungsanordnung 300 ist ebenfalls zur Durchführung einer Diagnose mit einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet, wobei die Schaltungsanordnung 300 dazu insbesondere ähnlich betrieben werden kann, wie die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen 100 und 200, die in den 1 und 2 dargestellt sind.
Eine Diagnose der Schaltungsanordnung 300 kann beispielsweise durchgeführt werden, insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, indem zunächst der Anschluss 6 auf Vcc gelegt wird, d. h. beispielsweise auf +5V, und gleichzeitig der Anschluss 8 auf GND gelegt wird, und währenddessen jeweils die sich am ersten Anschluss 3 bzw. die sich am zweiten Anschluss 4 jeweils einstellende, resultierende Spannung mittels des jeweiligen, zugehörigen Analog-Digital-Wandlers ADC 1 bzw. ADC 2 erfasst wird, und anschließend die erfassten Spannungen ausgewertet und ein Funktionszustand der Schaltungsanordnung 300 bestimmt wird.
Ist die Schaltungsanordnung 300 fehlerfrei und funktioniert ordnungsgemäß und weist beispielsweise keinen Kurzschluss oder unerwünscht veränderte interne Widerstände auf, und ist der Kontaktschalter 10 offen, sollte die am ersten Anschluss 3 mittels des ersten Analog-Digital-Wandlers ADC1 erfasste erste Spannung U1 =+5V betragen und die am zweiten Anschluss 4 mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2 erfasste zweite Spannung U2 = 0V betragen.
Ist hingegen der Kontaktschalter 10 geschlossen, aber die Schaltungsanordnung 300 weiterhin fehlerfrei, sollten sich die am ersten Anschluss 3 erfasste Spannung sowie die am zweiten Anschluss 4 erfasste Spannung jeweils gemäß der folgenden Gleichung $U 1 = U 2 = V c c \cdot (\frac{R 4}{R 3 + R 4}) = + 5 V \cdot (\frac{R 4}{R 3 + R 4})$
eingestellt haben.
Weicht mindestens eine der mittels des ersten Analog-Digital-Wandlers ADC1 oder mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2 gemessenen Spannungen bzw. wenigstens eine Kombination von den an den Anschlüssen 3 und 4 erfassten Spannungswerten von den zuvor beschriebenen Spannungswerten U1, U2 bzw. von den zuvor beschriebenen Kombinationen an Spannungswerten U1, U2, die jeweils im Fall eines offenen Kontaktschalters 10 bzw. eines geschlossenen Kontaktschalters anliegen sollten, um mehr als ein als zulässig definiertes Maß ab, deutet dies auf einen Fehlerzustand hin. In diesem Fall wird, wie bei den zuvor beschriebenen Schaltungsanordnungen 100 und 200, als Funktionszustand ebenfalls ein Fehler-Funktionszustand bestimmt und insbesondere zur Weiterverarbeitung ausgegeben.
Liegt die Abweichung unterhalb des zulässigen Wertes, insbesondere unterhalb einer definierten Schwelle, wird als Funktionszustand ein fehlerfreier Funktionszustand bestimmt und insbesondere zur Weiterverarbeitung ausgegeben.
Mithilfe der Information, welcher der erfassten Spannungswerte dabei abweicht, d. h. beispielsweise eine mittels des ersten Analog-Digital-Wandlers ADC1 am ersten Anschluss 3 erfasste Spannung oder beispielsweise eine mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2 am zweiten Anschluss 4 erfasste Spannung, kann auf die mögliche Fehlerursache bzw. den Ort des Fehlers geschlossen werden, was ebenfalls ausgewertet und bei der Bestimmung des Funktionszustandes berücksichtigt werden kann.
Zur Verbesserung der Diagnosequalität, insbesondere zur Verbesserung der Diagnosegenauigkeit bzw. zur Plausibilisierung der erfassten Spannungswerte bzw. zur Plausibilisierung des erkannten Fehlerzustands, können in einem zweiten, nachfolgenden Zyklus die weiteren Anschlüsse 6 und 8 mit einer anderen Potenzialkombination bzw. jeweils mit einem anderen Potenzial beaufschlagt werden bzw. jeweils ein anderes Potenzial an diese angelegt werden im Vergleich zum ersten Zyklus und währenddessen die sich jeweils an den Anschlüssen 3 und 4 einstellenden, resultierenden Spannungen erfasst werden, anschließend ausgewertet werden und in Abhängigkeit von diesen ein Funktionszustand der Schaltungsanordnung 300 bestimmt werden, insbesondere unter Berücksichtigung bzw. ebenfalls in Abhängigkeit von den im ersten Zyklus erfassten Spannungen.
Beispielsweise kann in einem zweiten Zyklus der dritte Anschluss 6 an das Basispotenzial GND angelegt werden und der vierte Anschluss 8 an das Referenzpotenzial Vcc.
Ist die Schaltungsanordnung 300 fehlerfrei und funktioniert ordnungsgemäß und weist beispielsweise keinen Kurzschluss oder unerwünscht veränderte interne Widerstände auf, und ist der Kontaktschalter 10 offen, sollte die am ersten Anschluss 3 mittels des ersten Analog-Digital-Wandlers ADC1 erfasste erste Spannung U1 =+OV betragen und die am zweiten Anschluss 4 mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers ADC2 erfasste zweite Spannung U2 = +5V betragen.
Ist hingegen der Kontaktschalter 10 geschlossen, aber die Schaltungsanordnung 300 weiterhin fehlerfrei, sollten sich die am ersten Anschluss 3 erfasste Spannung sowie die am zweiten Anschluss 4 erfasste Spannung jeweils gemäß der folgenden Gleichung $U 1 = U 2 = V c c \cdot (\frac{R 3}{R 3 + R 4}) = + 5 V \cdot (\frac{R 3}{R 3 + R 4})$
eingestellt haben.
Wie vorstehend im Zusammenhang mit den Schaltungsanordnungen 100 und 200 beschrieben, können auch bei dieser Schaltungsanordnung 300 der erste Zyklus und der zweite Zyklus regelmäßig wiederholt werden, insbesondere alternierend, mit oder ohne entsprechende Pausen dazwischen, wobei die Pausen dazwischen eine zeitlich konstante oder veränderliche Länge aufweisen können.
Darüber hinaus kann ferner ebenfalls zusätzlich, mithilfe weiterer, hier nicht erkennbar dargestellter Mittel jeweils ein Schaltzustand des Kontaktschalters 10 erfasst werden, und bei der Auswertung der erfassten Spannungen und/oder bei der Bestimmung des Funktionszustands der Schaltungsanordnung 300 entsprechend berücksichtigt werden, wodurch die Qualität der Bestimmung des Funktionszustands der Schaltungsanordnung 300 noch weiter verbessert werden kann.
Um die Qualität der Diagnose noch weiter zu verbessern, insbesondere die Diagnosefähigkeit noch weiter zu erhöhen, können darüber hinaus noch eine oder mehrere weitere Zyklen durchgeführt werden. Beispielsweise können in einem dritten Zyklus der dritte Anschluss 6 und der vierte Anschluss 8 jeweils gleichzeitig an das Referenzpotenzial Vcc und damit beispielsweise an +5V angelegt werden, und währenddessen die sich an den ersten und zweiten Anschlüssen 3 und 4 einstellenden, resultierenden Spannungen erfasst werden.
Sowohl die sich am ersten Anschluss 3 als auch die sich am zweiten Anschluss 4 einstellende, resultierende Spannung sollte sich dabei jeweils auf U1 = U2 = +5V einstellen, insbesondere unabhängig vom Schaltzustand des Kontaktschalters 10.
Weicht mindestens einer der erfassten Spannungswerte um mehr als ein als zulässig definiertes Maß vom erwarteten, zugehörigen Sollspannungswert ab, wird ein Fehlerzustand erkannt. Entsprechend wird ein fehlerfreier Funktionszustand erkannt, wenn die Abweichung unterhalb der maximal zulässigen Abweichung liegt.
Entsprechend kann insbesondere ferner ein vierter Zyklus durchgeführt werden, in welchem beispielsweise der dritte Anschluss 6 und der vierte Anschluss 8 jeweils beispielsweise auf das Basispotenzial gelegt werden, d.h. an GND, und jeweils die sich am ersten Anschluss 3 und am zweiten Anschluss 4 einstellenden Spannungen erfasst werden. In diesem Fall sollten die erfassten Spannungen jeweils U1 = U2 = 0V betragen, insbesondere unabhängig vom Schaltzustand des Kontaktschalters 10.
Weicht mindestens einer der erfassten Spannungswerte um mehr als ein als zulässig definiertes Maß vom erwarteten, zugehörigen Sollspannungswert ab, wird ein Fehlerzustand erkannt. Entsprechend wird ein fehlerfreier Funktionszustand erkannt, wenn die Abweichung unterhalb der maximal zulässigen Abweichung liegt.
Die zusätzlichen Zyklen ermöglichen, dass in bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise wenn sich der Kontaktschalter 10 über längere Zeiträume in ein und demselben Schaltzustand befinde, beispielsweise einem geschlossenen Schaltzustand, auch in diesem Zustand die jeweiligen Minimal-bzw. maximal Spannungen der Analog-Digital-Wandler-Eingänge zu überprüfen. Dadurch kann die Funktionssicherheit der Schaltungsanordnung verbessert werden.
Die Widerstandswerte für den dritten elektrischen Widerstand R3 und den vierten elektrischen Widerstand R4 sind dabei insbesondere derart gewählt, dass sich in einem fehlerfreien Zustand der Schaltungsanordnung 300 und wenn der Kontaktschalter 10 geschlossen ist, jeweils während der Durchführung einer Diagnose am ersten Anschluss 3 bzw. am zweiten Anschluss 4 jeweils ein charakteristischer Soll-Spannungswert einstellt, insbesondere jeweils ein sich von allen anderen Soll-Spannungswerten verschiedener Soll-Spannungswert, insbesondere ein weit von diesen verschiedener Soll-Spannungswert. Hierdurch lässt sich eine besonders zuverlässige Bestimmung des Funktionszustands der Schaltungsanordnung 300 erreichen, insbesondere teilweise eine Lokalisierung eines Fehlers bzw. einer Veränderung einer oder mehrerer Eigenschaften einer oder mehrerer Komponenten.
Zum Beispiel kann der dritte elektrische Widerstand R3 doppelt so groß gewählt werden, d.h. einen doppelt so hohen Nennwiderstand aufweisen, wie der vierte elektrische Widerstand R4. Grundsätzlich können aber auch zwei oder mehr Widerstände R1 bis R6 gleich dimensioniert sein hinsichtlich ihres elektrischen Verhaltens.
Der erste elektrische Widerstand R1 sowie der zweite elektrische Widerstand R2 dienen dabei insbesondere dem Schutz der Eingangs-Anschlüsse 3 und 4 sowie zum Schutz der dahinterliegenden Analog-Digital-Wandler und der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 und sollten insbesondere auf diesen Zweck hin ausgelegt sein.
Mit einer derartigen Schaltungsanordnung 300 lassen sich auf besonders einfache Art und Weise, insbesondere ohne einen zeitabhängigen Spannungsverlauf zu erfassen bzw. zu müssen, wie bei den zuvor anhand der 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispielen von Schaltungsanordnungen 100 und 200, eine Vielzahl möglicher Fehlerzustände bzw. unerwünschter Veränderungen innerhalb der Schaltungsanordnung 300 zuverlässig erkennen, wie beispielsweise Kurzschlüsse und Veränderungen in Form eines veränderten Kontaktübergangswiderstands oder eines veränderten Isolationswiderstands.
Mithilfe flexibel anpassbarer Grenzwerte bzw. Schwellwerte für die jeweiligen Abweichungen, insbesondere wann diese als nicht mehr zulässig zu beurteilen sind und insbesondere ab wann anhand von diesen auf einen Fehlerzustand der Schaltungsanordnung zu schließen ist, lässt sich die Empfindlichkeit bzw. Genauigkeit der Diagnose flexibel an den jeweiligen Bedarf und die jeweiligen Anforderungen anpassen. Dies ermöglicht einen besonders flexiblen Einsatz einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und damit einen großen Anwendungsbereich.
Mittels einstellbarer Grenzwerte bzw. Schwellwerte kann bei hohen Sicherheitsanforderungen die Erkennung eines fehlerhaften Funktionszustandes beispielsweise empfindlicher eingestellt werden als bei geringeren Sicherheitsanforderungen. In diesem Fall kommt es zwar möglicherweise zu einer höheren Anzahl von falsch positiv erkannten Fehlerzuständen. Dies ist bei hohen Sicherheitsanforderungen jedoch in jedem Fall gegenüber einer erhöhten Rate von falsch negativen Fehlerzustandserkennungen vorzuziehen.
Für eine besonders genaue und zuverlässige und sichere Bestimmung des Funktionszustands der Schaltungsanordnung empfiehlt es sich, dabei jeweils die Toleranzen der einzelnen Bauteile sowie die nicht vermeidbaren Messtoleranzen der Spannungserfassung zu berücksichtigen. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Softwarefunktionalität im Rahmen der Auswertung erreicht werden bzw. teilweise bereits durch geeignet gewählte Schwellwerte bzw. Grenzwerte für die maximal zulässigen Abweichungen zwischen erfassten Spannungswerten und erwarteten Soll werten abgefangen werden kann.
Dank der fünften Anschlussleitung 9 sowie dem zugehörigen fünften Anschluss 11 bzw. der sechsten Anschlussleitung 12 und dem zugehörigen Anschluss 13 kann eine weitere Verbesserung der Diagnosefähigkeit der Schaltungsanordnung 300 erreicht werden.
Insbesondere, wenn die Schaltungsanordnung 300 dazu vorgesehen ist über längere Zeiträume mit einem geöffneten Kontaktschalter 10 betrieben zu werden, kann hierdurch die Diagnostizierbarkeit weiterer Fehlerzustände bzw. die Diagnosefähigkeit der Schaltungsanordnung 300 verbessert werden.
Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem ferner zusätzlich ein fünfter Zyklus und/oder ein sechster Zyklus durchgeführt werden, wobei in einem fünften Zyklus insbesondere der dritte Anschluss 6 an Vcc gelegt wird, gleichzeitig der fünfte Anschluss 11 auf das Basispotenzial bzw. an GND, der vierte Anschluss 8 auf Vcc und der sechste Anschluss 13 ebenfalls an das Basispotenzial bzw. GND, und währenddessen jeweils die sich am ersten Anschluss 3 und am zweiten Anschluss 4 einstellenden resultierenden Spannungen erfasst werden.
Ist die Schaltungsanordnung 300 fehlerfrei und funktioniert ordnungsgemäß und ist der Kontaktschalter 10 offen, sollte sich die am ersten Anschluss 3 mittels des ersten Analog-Digital-Wandlers ADC1 erfasste erste Spannung jeweils gemäß der folgenden Gleichung $U 1 = V c c \cdot (\frac{R 5}{R 3 + R 5}) = + 5 V \cdot (\frac{R 5}{R 3 + R 5})$
eingestellt haben und am zweiten Anschluss 4 jeweils gemäß der folgenden Gleichung $U 2 = V c c \cdot (\frac{R 6}{R 4 + R 6}) = + 5 V \cdot (\frac{R 6}{R 4 + R 6})$
Ist hingegen der Kontaktschalter 10 geschlossen, aber die Schaltungsanordnung 300 weiterhin fehlerfrei, sollte sich sowohl am ersten Anschluss 3 als auch am zweiten Anschluss 4 jeweils eine Spannung gemäß der Gleichung $U 1 = U 2 = V c c \cdot (\frac{R 5 ‖ R 6}{(R 5 ‖ R 6) + (R 3 ‖ R 4)}) = + 5 V \cdot (\frac{\frac{R 5 \cdot R 6}{R 5 + R 6}}{\frac{R 5 \cdot R 6}{R 5 + R 6} + \frac{R 3 \cdot R 4}{R 3 + R 4}})$
eingestellt haben.
In einem sechsten Zyklus kann insbesondere der dritte Anschluss 6 auf das Basispotenzial bzw. an GND gelegt werden, gleichzeitig der fünfte Anschluss 11 an Vcc, der vierte Anschluss 8 ebenfalls an das Basispotenzial bzw. GND und der sechste Anschluss 13 ebenfalls an Vcc. Währenddessen können ebenfalls die jeweils sich am ersten Anschluss 3 und am zweiten Anschluss 4 einstellenden resultierenden Spannungen erfasst werden.
Ist die Schaltungsanordnung 300 fehlerfrei und funktioniert ordnungsgemäß und ist der Kontaktschalter 10 offen, sollte sich die am ersten Anschluss 3 mittels des ersten Analog-Digital-Wandlers ADC1 erfasste erste Spannung jeweils gemäß der folgenden Gleichung $U 1 = V c c \cdot (\frac{R 3}{R 3 + R 4}) = + 5 V \cdot (\frac{R 3}{R 3 + R 5})$
eingestellt haben und am zweiten Anschluss 4 jeweils gemäß der folgenden Gleichung $U 2 = V c c \cdot (\frac{R 4}{R 3 + R 6}) = + 5 V \cdot (\frac{R 4}{R 4 + R 6})$
Ist hingegen der Kontaktschalter 10 geschlossen, aber die Schaltungsanordnung 300 weiterhin fehlerfrei, sollte sich sowohl am ersten Anschluss 3 als auch am zweiten Anschluss 4 jeweils eine Spannung gemäß der Gleichung $U 1 = U 2 = V c c \cdot (\frac{R 3 ‖ R 4}{(R 5 ‖ R 6) + (R 3 ‖ R 4)}) = + 5 V \cdot (\frac{\frac{R 3 \cdot R 4}{R 3 + R 4}}{\frac{R 5 \cdot R 6}{R 5 + R 6} + \frac{R 3 \cdot R 4}{R 3 + R 4}})$
eingestellt haben.
Auf diese Weise lässt sich auch bei einer Schaltungsanordnung 300 oder 400, welche jeweils nur einen „normalen“, d.h. „ungepullten“ Analogeingang am zugehörigen Anschluss 3 bzw. 4 aufweist, jeweils die korrekte Auswertung bzw. Erfassung einer Spannung an den Anschlüssen 3 und 4 überprüfen, welche in einem Bereich außerhalb der Minimal- und Maximalspannung der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 bzw. des Mikrokontrollers liegt, d. außerhalb von 0V bzw. GND und Vcc bzw. +5V in diesem Fall.
5 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 400, wobei diese Schaltungsanordnung 400 sich von der zuvor beschriebenen Schaltungsanordnung 300 insbesondere darin unterscheidet, dass die weiteren Anschlüsse 6 und 11 sowie 8 und 13 jeweils über eigene, separate Anschlussleitungen 5 und 9 bzw. 7 und 12 sowie jeweils einem entlang dieser in Reihe geschalteten ohmschen Widerstand R3 bzw. R5 bzw. R4 bzw. R6 direkt mit dem ersten Kontaktelement A bzw. dem zweiten Kontaktelement B elektrisch verbunden sind.
Hierdurch können sowohl sämtliche Anschlussleitungen 1, 2, 5, 9, 7 und 12 über ihre gesamte Länge auf mögliche Unterbrechungen bzw. Leitungsbrüche überwacht werden, als auch die Kontaktelemente A und B selbst. D.h. mit der Schaltungsanordnung 400 lassen sich auch bei geöffnetem Kontaktschalter 10 Unterbrechungen innerhalb der Kontaktelemente A und B erkennen, was beispielsweise mit der Schaltungsanordnung 300 aus 4 nicht möglich ist. Ebenfalls ermöglicht die Schaltungsanordnung 300 aus 4 bei geöffnetem Kontaktschalter 10 keine Erkennung von einer Unterbrechung im Abschnitt der ersten Anschlussleitung 1 bzw. der zweiten Anschlussleitung 2 zwischen dem zugehörigen Kontaktelement A bzw. B und dem Anschlussknoten K1 bzw. K2.
Somit lässt sich mit einer Schaltungsanordnung 400 gemäß 5 eine noch bessere Diagnosefähigkeit erreichen.
Statt bei den Schaltungsanordnungen 300 und 400 die Anschlüsse 6 und 11 bzw. 8 und 13 jeweils als digitale Ausgänge auszubilden ist es auch möglich alternativ grundsätzlich entsprechend geeignete Analogausgänge zu verwenden (nicht dargestellt), bei denen die Ausgangsspannung beispielsweise stufenweise oder durchgehend zwischen der Versorgungsspannung Vcc, beispielsweise +5V, und dem Basispotenzial, in diesem Fall beispielsweise dem Massepotenzial von 0V, d. h. GND, eingestellt werden kann. In bestimmten Fällen lässt sich dadurch die Diagnosefähigkeit der Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sogar noch weiter verbessern.
Wenn durch die Anordnung der Anschlussleitungen zu befürchten ist, dass im Fehlerfall, insbesondere bei Unterbrechung einer der Anschlussleitungen und/oder der Kontaktelemente in einer Schaltungsanordnung 400, Eingänge des Microcontrollers offen betrieben werden, d. h. ohne einen galvanischen Pfad zu einem bestimmten Spannungspotential, ist es vorzuziehen, einen solchen galvanischen Pfad herzustellen, um unkontrollierte Spannungsänderungen, welche auch als sogenanntes „floaten“ bezeichnet werden, an diesen Eingängen zu verhindern. Dies kann z. B. mittels intern zugeschalteter oder zuschaltbarer Pull-Up- bzw. Pull-Down-Widerstände an den betroffenen Eingängen erfolgen, wobei vorzugsweise deren Einfluss auf die jeweils erzielten Spannungswerte an den Analog-Digital-Wandlern ADC1 und ADC2 zu berücksichtigt wird.
Die Reihenfolge, mit welcher die einzelnen Zyklen durchgeführt werden, ist dabei grundsätzlich beliebig, solange ein jeweils erforderlicher Ausgangszustand zu Beginn des jeweiligen Zyklus eingenommen worden ist. Insbesondere können beispielsweise bei der Schaltungsanordnung 100 oder 200 jeweils der erste Zyklus und der zweite Zyklus vertauscht werden und/oder jeweils der dritte Zyklus und der vierte Zyklus. Ebenso können aber auch der dritte und/oder der vierte Zyklus zuerst durchgeführt werden und anschließend der erste und/oder zweite Zyklus. Allerdings sollte bei einer Schaltungsanordnung 100 oder 200 jeweils vor Beginn des dritten bzw. vierten Zyklus der hierfür jeweils erforderliche Ladezustand (vollständig entladen bzw. vollständig aufgeladen) der jeweiligen Referenzkapazität C1 bzw. C2 erreicht worden sein. Ebenfalls ist es auch denkbar, zuerst den ersten Zyklus, dann den dritten Zyklus und dann erst den zweiten und/oder vierten Zyklus durchzuführen.
Entsprechendes gilt für die Schaltungsanordnungen 300 und 400. Auch hier ist die Reihenfolge der Zyklen grundsätzlich beliebig.
Neben den vorstehend beschriebenen möglichen Ausführungsbeispielen sind im Rahmen der jeweiligen Patentansprüche eine Vielzahl weiterer Ausgestaltungen möglich.
In einigen Fällen kann es beispielsweise vorteilhaft sein, auf die fünfte Anschlussleitung 9 und/oder die sechste Anschlussleitung 12 sowie die zugehörigen Anschlüsse 11 und 13 sowie die zugehörigen Pins 11 und 13, wie sie die Schalteinrichtungen 300 und 400 aus den 4 und 5 aufweisen zu verzichten. Dies ist jeweils durch die gestrichelten Linien visualisiert. Dies ermöglicht die Verwendung einer Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung 20 bzw. eines Mikrokontrollers 20 mit weniger Anschlusspins bzw. weniger Anschlüssen, reicht in vielen Fällen hinsichtlich der Diagnosefähigkeit aber aus.
Ferner ist es ebenfalls grundsätzlich möglich, ein oder mehrere, insbesondere zusätzliche weitere Mikrokontroller vorzusehen. Ebenso können der erste Analog-Digital-Wandler ADC1 und/oder der zweite Analog-Digital-Wandler ADC2 jeweils separat ausgebildet sein, d.h. insbesondere außerhalb eines Mikrocontrollers, sofern sie entsprechend mit diesem elektrisch, d.h. galvanisch, verbunden oder verbindbar sind.
Darüber hinaus können ein oder mehrere Spannungen zur Diagnose insbesondere zusätzlich, teilweise auch alternativ, jeweils an der zugehörigen Anschlussleitung 1 bzw. 2 und/oder am zugehörigen Kontaktelement A bzw. B abgegriffen werden.
Bezugszeichenliste

100, 200, 300, 400: erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
1: erste Anschlussleitung
1a: linker Teil der ersten Anschlussleitung
2: zweite Anschlussleitung
2a: linker Teil der zweiten Anschlussleitung
3: erster Anschluss
4: zweiter Anschluss
5: dritte Anschlussleitung
6: dritter Anschluss
7: vierte Anschlussleitung
8: vierter Anschluss
9: fünfte Anschlussleitung
10: Kontaktschalter
11: fünfter Anschluss
12: sechste Anschlussleitung
13: sechster Anschlusskontakt
20: Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung / Mikrokontroller
A: erstes Kontaktelement
ADC1: erste Analog-Digital-Wandler-Einheit
ADC2: zweite Analog-Digital-Wandler-Einheit
B: zweites Kontaktelement
C1: erste Referenzkapazität
C2: zweite Referenzkapazität
GND: Basispotenzial / Massepotenzial
GPI01, GPI02: Multifunktions-Pin
K1, .. K4: Anschlussknoten
PD1, PD2: Pull-Down-Widerstand
PU1, PU2: Pull-Up-Widerstand
R1: erster elektrischer Widerstand
R2: zweiter elektrischer Widerstand
R3: dritter elektrischer Widerstand
R4: vierter elektrischer Widerstand
R5: fünfter elektrischer Widerstand
R6: sechster elektrischer Widerstand
S0...S7: Verfahrensschritte
Vcc: positive Versorgungsspannung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2001034 A2 [0003, 0029]
DE 102020108704 [0003, 0026, 0027, 0029]

Claims

Diagnosefähige Schaltungsanordnung (100, 200, 300, 400), aufweisend - einen elektrischen Kontaktschalter (10) und - eine Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20), wobei der elektrische Kontaktschalter (10) wenigstens ein erstes elektrisches Kontaktelement (A) und wenigstens ein zweites elektrisches Kontaktelement (B) aufweist, wobei die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) einen ersten elektrischen Anschluss (3) und wenigstens einen zweiten elektrischen Anschluss (4) aufweist, wobei das erste elektrische Kontaktelement (A) über eine erste elektrische Anschlussleitung (1) mit dem ersten Anschluss (3) der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) elektrisch verbunden oder verbindbar ist und das zweite elektrische Kontaktelement (B) über eine zweite elektrische Anschlussleitung (2) mit dem zweiten Anschluss (4) der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (100, 200, 300, 400) derart ausgebildet ist, dass in wenigstens einem Zustand der Schaltungsanordnung (100, 200, 300, 400) zur zumindest teilweisen Diagnose der Schaltungsanordnung (100, 200, 300, 400) mittels der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) zumindest zeitweise - an das erste Kontaktelement (A) und/oder die erste Anschlussleitung (1) ein erstes definiertes Potenzial (Vcc, GND) anlegbar ist, und - gleichzeitig ein zweites definiertes Potenzial (Vcc, GND) an das zweite Kontaktelement (B) und/oder die zweite Anschlussleitung (2) anlegbar ist, und die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, - währenddessen wenigstens eine sich am ersten Kontaktelement (A) und/oder eine sich in der ersten Anschlussleitung (1) und/oder eine sich am ersten Anschluss (3) einstellende, resultierende erste Spannung zu erfassen und/oder währenddessen wenigstens eine sich am zweiten Kontaktelement (B) und/oder eine sich in der zweiten Anschlussleitung (2) und/oder eine sich am zweiten Anschluss (4) einstellende, resultierende zweite Spannung zu erfassen, und - wenigstens eine erfasste Spannung auszuwerten, und - wenigstens in Abhängigkeit von einer erfassten und ausgewerteten Spannung einen Funktionszustand der Schaltungsanordnung (100, 200, 300, 400) zu bestimmen.
Schaltungsanordnung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Kontaktschalter (10) dazu ausgebildet ist, wenigstens zwei Schaltzustände einzunehmen, wobei in einem ersten Schaltzustand des Kontaktschalters (10) eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontaktelement (A) und dem zweiten elektrischen Kontaktelement (B) getrennt ist, und wobei in einem zweiten Schaltzustand des Kontaktschalters (10) eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontaktelement (A) und dem zweiten elektrischen Kontaktelement (B) hergestellt ist.
Schaltungsanordnung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (100, 200, 300, 400) ferner einen ersten elektrischen Widerstand (R1) und einen zweiten elektrischen Widerstand (R2) aufweist, wobei der erste elektrische Widerstand (R1) derart entlang der ersten Anschlussleitung (1) angeordnet ist, dass das erste Kontaktelement (A) über die erste Anschlussleitung (1) und den ersten elektrischen Widerstand (R1) mit dem ersten Anschluss (3) der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und wobei der zweite elektrische Widerstand (R2) derart entlang der zweiten Anschlussleitung (2) angeordnet ist, dass das zweite Kontaktelement (B) über die zweite Anschlussleitung (2) und den zweiten elektrischen Widerstand (R2) mit dem zweiten Anschluss (4) der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Schaltungsanordnung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Anschlüsse (3, 4) als schaltbarer Anschluss (3, 4) ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) dazu ferner wenigstens einen umschaltbaren Pin (GPIO1, GPIO2) aufweist, der mit dem schaltbaren Anschluss (3, 4) elektrisch verbunden oder verbindbar ist und der wenigstens zwischen einem Betrieb als Eingangs-Pin und einem Betrieb als Ausgangs-Pin umschaltbar ist und dazu ausgebildet und eingerichtet ist, je nach Schaltzustand entweder eine Spannung auszugeben, eine Spannung zu erfassen, den jeweiligen, zugehörigen Anschluss (3, 4) auf ein Potenzial (Vcc, GND) zu legen oder den zugehörigen Anschluss (3, 4) hochohmig oder niederohmig zu schalten.
Schaltungsanordnung (100, 200) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (100, 200) ferner eine erste Referenzkapazität (C1) und einen ersten Pull-Widerstand (PD1, PU1) aufweist, wobei die erste Referenzkapazität (C1) zum einen zwischen dem ersten Anschluss (3) der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) und dem ersten elektrischen Widerstand (R1) mit der ersten Anschlussleitung (1) elektrisch verbunden oder verbindbar ist und zum anderen mit einem Basispotenzial (GND) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und wobei der erste Pull-Widerstand (PD1, PU1) zum einen zwischen dem ersten Kontaktelement (A) und dem ersten elektrischen Widerstand (R1) mit der ersten Anschlussleitung (1) elektrisch verbunden oder verbindbar ist und zum anderen mit einem ersten Referenzpotenzial (Vcc) oder einem Basispotenzial (GND) elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Schaltungsanordnung (100, 200) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (100, 200) ferner eine zweite Referenzkapazität (C2) und einen zweiten Pull-Widerstand (PD2, PU2) aufweist, wobei die zweite Referenzkapazität (C2) zum einen zwischen dem zweiten Anschluss (4) der Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) und dem zweiten elektrischen Widerstand (R2) mit der zweiten Anschlussleitung (2) elektrisch verbunden oder verbindbar ist und zum anderen mit einem Basispotenzial (GND) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und wobei der zweite Pull-Widerstand (PD2, PU2) zum einen zwischen dem zweiten Kontaktelement (B) und dem zweiten elektrischen Widerstand (R2) mit der zweiten Anschlussleitung (2) elektrisch verbunden oder verbindbar ist und zum anderen mit einem zweiten Referenzpotenzial (Vcc) oder einem Basispotenzial (GND) elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Schaltungsanordnung (100) nach 5 oder 6, wobei der erste Pull-Widerstand (PD1, PU1) und/oder der zweite Pull-Widerstand (PD2, PU2) ein Pull-Down-Widerstand (PD2) ist und mit einem Basispotenzial (GND) elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Schaltungsanordnung (200) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Pull-Widerstand (PD1, PU1) und/oder der zweite Pull-Widerstand (PD2, PU2) ein Pull-Up-Widerstand (PU2) ist und mit einem Referenzpotenzial (Vcc) elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Schaltungsanordnung (300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) ferner aufweist: - einen dritten elektrischen Anschluss (6), der über eine dritte Anschlussleitung (5) mit dem ersten Kontaktelement (A) und/oder der ersten Anschlussleitung (1) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und - einen vierten elektrischen Anschluss (8), der über eine vierte Anschlussleitung (7) mit dem zweiten Kontaktelement (B) und/oder der zweiten Anschlussleitung (2) elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Schaltungsanordnung (300, 400) nach Anspruch 9, wobei die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) ferner aufweist: - einen zumindest zeitweise als Eingang betreibbaren oder als Eingang ausgebildeten und eingerichteten ersten Eingangs-Pin, der mit dem ersten elektrischen Anschluss (3) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, - einen zumindest zeitweise als Eingang betreibbaren oder als Eingang ausgebildeten und eingerichteten zweiten Eingangs-Pin, der mit dem zweiten elektrischen Anschluss (4) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, - einen zumindest zeitweise als Ausgang betreibbaren oder als Ausgang ausgebildeten und eingerichteten ersten Ausgangs-Pin, der mit dem dritten elektrischen Anschluss (6) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, - einen zumindest zeitweise als Ausgang betreibbaren oder als Ausgang ausgebildeten und eingerichteten zweiten Ausgangs-Pin, der mit dem vierten elektrischen Anschluss (8) elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Schaltungsanordnung (300, 400) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung ferner aufweist: - einen fünften elektrischen Anschluss (11), der über eine fünfte Anschlussleitung (9) mit dem ersten Kontaktelement (A) und/oder der ersten Anschlussleitung (1) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, - einen zumindest zeitweise als Ausgang betreibbaren oder als Ausgang ausgebildeten und eingerichteten dritten Ausgangs-Pin, der mit dem fünften elektrischen Anschluss (11) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, - einen sechsten elektrischen Anschluss (13), der über eine sechste Anschlussleitung (12) mit dem zweiten Kontaktelement (B) und/oder der zweiten Anschlussleitung (2) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und - einen zumindest zeitweise als Ausgang betreibbaren oder als Ausgang ausgebildeten und eingerichteten vierten Ausgangs-Pin, der mit dem sechsten elektrischen Anschluss (13) elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Schaltungsanordnung (300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Steuerungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung (20) ferner aufweist: - einen mit dem ersten Anschluss (3) und/oder dem ersten Eingangs-Pin elektrisch verbindbaren oder verbundenen ersten Analog-Digital-Wandler-Kanal und/oder eine erste mit dem ersten Anschluss (3) und/oder dem ersten Eingangs-Pin elektrisch verbindbare oder verbundene Analog-Digital-Wandler-Einheit (ADC1), und - einen mit dem zweiten Anschluss (4) und/oder dem zweiten Eingangs-Pin elektrisch verbindbaren oder verbundenen zweiten Analog-Digital-Wandler und/oder eine mit dem zweiten Anschluss (4) und/oder dem zweiten Eingangs-Pin elektrisch verbindbare oder verbundene zweite Analog-Digital-Wandler-Einheit (ADC2).
Verfahren zur Diagnose einer Schaltungsanordnung (100, 200, 300, 400), die nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Bereitstellen einer Schaltungsanordnung (100, 200, 300, 400), die nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist, b) Anlegen eines ersten definierten Potenzials (Vcc, GND) an das erste Kontaktelement (A) und/oder die erste Anschlussleitung (1), und gleichzeitig c) Anlegen eines zweiten definierten Potenzials (GND, Vcc) an das zweite Kontaktelement (B) und/oder die zweite Anschlussleitung (2), und zumindest zeitweise, während die Schritte b) und c) durchgeführt werden: d) Erfassen einer sich am ersten Kontaktelement (A) und/oder einer sich in der ersten Anschlussleitung (1) und/oder einer sich am ersten Anschluss (3) einstellenden, resultierenden ersten Spannung und/oder einer sich am zweiten Kontaktelement (B) und/oder einer sich in der zweiten Anschlussleitung (2) und/oder einer sich am zweiten Anschluss (4) einstellenden, resultierenden zweiten Spannung, e) Auswerten wenigstens einer erfassten Spannung, und f) Bestimmen eines Funktionszustands der Schaltungsanordnung (100, 200, 300, 400) in Abhängigkeit von wenigstens einer erfassten und ausgewerteten Spannung.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b) bis d) in einem ersten Zyklus durchgeführt werden und nach dem Durchführen der Schritte b) bis d) im ersten Zyklus zunächst ein zweiter Zyklus durchgeführt wird, in dem wenigstens die Schritte b) bis d) wiederholt werden, bevor die Schritte e) und f) durchgeführt werden, wobei im zweiten Zyklus dabei - in Schritt b) das zweite definierte Potenzial (GND, Vcc) an das erste Kontaktelement (A) und/oder die erste Anschlussleitung (1) angelegt wird, und gleichzeitig - in Schritt c) das erste definierte Potenzial (Vcc, GND) an das zweite Kontaktelement (B) und/oder die zweite Anschlussleitung (2) angelegt wird, und wobei beim Auswerten in Schritt e) und/oder beim Bestimmen des Funktionszustands in Schritt f) insbesondere wenigstens eine im ersten Zyklus erfasste Spannung und wenigstens eine im zweiten Zyklus erfasste Spannung berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Durchführen der Schritte b) bis d) im zweiten Zyklus wenigstens ein dritter Zyklus und ein vierter Zyklus durchgeführt werden, wobei im dritten und vierten jeweils Zyklus wenigstens die Schritte b) bis d) wiederholt werden, bevor die Schritte e) und f) durchgeführt werden, wobei im ersten Zyklus und im zweiten Zyklus jeweils das erste Potenzial (Vcc, GND) und das zweite Potenzial (GND, Vcc) unterschiedlich voneinander gewählt werden, wobei im dritten Zyklus in den Schritten b) und c) das erste definierte Potenzial (Vcc, GND) jeweils sowohl an das erste Kontaktelement (A) und/oder die erste Anschlussleitung (1) als auch an das zweite Kontaktelement (B) und/oder die zweite Anschlussleitung (2) angelegt wird, wobei im vierten Zyklus in den Schritten b) und c) das zweite definierte Potenzial (GND, Vcc) jeweils sowohl an das erste Kontaktelement (A) und/oder die erste Anschlussleitung (1) als auch an das zweite Kontaktelement (B) und/oder die zweite Anschlussleitung (2) angelegt wird, und wobei beim Auswerten in Schritt e) und/oder beim Bestimmen des Funktionszustands in Schritt f) insbesondere wenigstens eine im ersten Zyklus erfasste Spannung, wenigstens eine im zweiten Zyklus erfasste Spannung und wenigstens eine im dritten Zyklus und/oder eine im vierten Zyklus erfasste Spannung berücksichtigt werden.