DE19634320A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung eines Speicherelements - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung eines SpeicherelementsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Prüfung eines Speicherelements.
Aus der DE-37 04 938 ist ein Steuergerät mit mindestens
einem Mikroprozessor und einem Speicherelement bekannt. Das
Speicherelement ist auch bei Spannungen unterhalb der
Versorgungsspannung des Steuergeräts und/oder des
Mikroprozessors funktionsfähig. In dem Speicherelement ist
ein Statussignal abgespeichert, welches von dem
Mikroprozessor abgefragt wird.
Aus der DE-44 09 286 ist ein Verfahren und eine Schaltung
zum Erkennen der Ursachen eines Resetvorganges eines durch
einen Mikroprozessor gesteuerten Systems bekannt. Auch ist
ein Speicherelement vorgesehen, das bei einer kurzfristigen
Unterbrechung der Versorgungsspannung seinen Inhalt nicht
verliert, bei einem längeren Abschalten jedoch seinen Inhalt
verliert. Durch Auslesen der Spannung am Speicherelement
kann überprüft werden, ob die Einrichtung kurzzeitig oder
länger abgeschaltet war.
Da üblicherweise bei Brennkraftmaschinen sehr hohe
Anforderungen an die Sicherheit der Bauelemente gestellt
werden, muß die Funktionsweise des Speicherelements ständig
gewährleistet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Speicherelement, das einen Status einer Einrichtung anzeigt,
auf Funktionsfähigkeit zu prüfen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist eine einfache
und sichere Überprüfung eines Speicherelements möglich.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsformen erläutert. Fig. 1 zeigt in
schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 verschiedene über der Zeit t aufgetragene Signale
und Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der
erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
Zur Steuerung von Brennkraftmaschinen werden häufig
Steuergeräte eingesetzt, die einen Mikrorechner umfassen.
Häufig besteht die Aufgabe, einen Status des Mikrorechners
abzuspeichern, wobei der Speicherinhalt bei kurzfristigen
Spannungseinbrüchen erhalten bleiben soll und bei
längerfristigen Einbrüchen, insbesondere nach dem Abschalten
der Brennkraftmaschine, seinen Inhalt verlieren soll. Als
Speicherelemente werden hier vorzugsweise sogenannte
RC-Glieder verwendet.
Eine solche Einrichtung mit einer Überwachungseinrichtung,
die das Speicherelement überprüft, ist in Fig. 1
schematisch dargestellt.
Mit 100 ist ein sogenannter Mikrocomputer bezeichnet. Ein
Block 120 umfaßt ein erstes Schaltmittel S1, das einen
ersten Port 125 mit einer definierten Spannung, insbesondere
mit einer Versorgungsspannung VS, verbindet.
Der Mikrocomputer 100 und der Block 120 sind Elemente eines
Steuergeräts, das vorzugsweise zur Steuerung und/oder
Regelung von Größen in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird.
Der Mikrocomputer besitzt wenigstens einen Port 105, der im
folgenden auch als zweiter Port 105 bezeichnet wird. Dieser
zweite Port 105 ist mit einem zweiten Schaltmittel S2
wahlweise über einen hochohmigen Widerstand R3 mit Masse
oder über einen niederohmigen Widerstand R4 mit
Versorgungsspannung VS verbunden.
Anstelle der Versorgungsspannung kann auch eine andere feste
Spannung, insbesondere eine Spannung, die einen hohen
Signalpegel anzeigt, gewählt werden. Der Wert des
Widerstandes R4 ist dabei wesentlich niederer als der Wert
des Widerstandes R3.
Der erste Port 125 steht über eine Diode D1, einen ersten
Widerstand R1 und einen zweiten Widerstand R2 mit dem
zweiten Port 105 in Verbindung. Der Verbindungspunkt der
beiden Widerstände R1 und R2 steht über einen ersten
Kondensator C1 mit Masse, und der Verbindungspunkt zwischen
dem Widerstand R2 und dem Port 105 steht über einen zweiten
Kondensator C2 mit Masse in Verbindung. Der erste Widerstand
R1 und der erste Kondensator C1 bilden ein Speicherelement.
Dieses Speicherelement kann von dem Block 120 und/oder dem
Mikrocomputer 100 beschrieben und von dem Mikrocomputer 100
ausgelesen werden.
Das Schaltmittel S1 und das zweite Schaltmittel S2 werden
von einer Überwachung 115 mit Ansteuersignalen beaufschlagt.
Ferner wird der Überwachung 115 ein Signal U zugeführt, das
der am Port 105 anliegenden Spannung U entspricht.
Die Schaltmittel S1 und S2 sind nur symbolisch als
Schaltmittel dargestellt, es sind auch andere Realisierungen
möglich. Mit dem Schaltmittel S2 soll verdeutlicht werden,
daß der Port 105 wahlweise als hochohmiger Eingang als auch
als niederohmiger Ausgang betrieben werden kann.
Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Wird die
Steuereinheit in Betrieb genommen, so ist das Schaltmittel
S1 in seinem geschlossenen Zustand, und der erste
Kondensator C1 wird über den Widerstand R1 aufgeladen.
Entsprechendes gilt für den zweiten Kondensator C2. Nach
einer gewissen Zeit befindet sich der zweite Port 105 auf
hohem Potential.
Fällt nun die Spannung VS am ersten Port 125 auf Null ab, so
entlädt sich der erste Kondensator über den zweiten
Widerstand R2, das Schaltmittel S2 und den Widerstand R3
gegen Masse. Entsprechend entlädt sich der zweite
Kondensator C2 über das Schaltmittel S2 und den Widerstand
R3 gegen Masse.
Die Widerstände sind dabei so dimensioniert, daß der
Widerstand R1 und der Widerstand R4 einen sehr kleinen Wert
und der zweite Widerstand R2 und der Widerstand R3 einen
sehr großen Wert annehmen.
Ist das Steuergerät in Betrieb ist der Port 105 in der Regel
hochohmig. Bei einem Spannungsabfall hat dies zur Folge, daß
sich die Kondensatoren C1 und C2 nur sehr langsam entladen.
Ist das Steuergerät abgeschaltet, so bedeutet dies, daß der
Port 105 niederohmig beschaltet ist. Dies hat zur Folge, daß
sich der Kondensator C2 sehr schnell und der erste
Kondensator C1 nur sehr langsam entlädt. Ist der
Spannungsabfall nur sehr kurzfristig, kann sich der erste
Kondensator nur sehr wenig entladen und die Spannung am Port
105 fällt nur sehr gering ab. Die Kondensatoren C1 und C2
entladen sich im abgeschalteten Zustand des Steuergeräts
über den Widerstand R4.
Durch Auswerten der Spannung U am Port 105 kann der
Mikrocomputer erkennen, ob der Spannungsabfall kurzfristig
oder länger war. Ein kurzfristiger Abfall liegt vor, wenn
der Abfall der Spannung am ersten Port 125 kürzer war als
die Zeitkonstante des RC-Gliedes, bestehend aus dem ersten
Kondensator C1 und dem zweiten Widerstand R2. Der Widerstand
R4 ist klein gegenüber dem Widerstand R2 und kann daher
vernachlässigt werden.
Um nun die Widerstände R1, R2 und die Kondensatoren C1 und
C2 zu überprüfen, wird wie folgt vorgegangen. Zur
Erläuterung dieser Vorgehensweise wird auf das in Fig. 2
dargestellte Ausführungsbeispiel verwiesen. In der ersten
Zeile ist die Stellung des ersten Schaltmittels S1 über der
Zeit t aufgetragen. Dieser Wert entspricht dem Signalpegel
am ersten Port 125. In der zweiten Zeile ist die Spannung U
am zweiten Port 105 über der Zeit t aufgetragen. In der
dritten Zeile ist die Schaltstellung des zweiten Schalters
S2 über der Zeit aufgetragen. Bei der Stellung I ist der
Port 105 als Eingang mit großem Innenwiderstand und in der
Stellung O als Ausgang mit kleinem Innenwiderstand
geschaltet. Von der Überwachung 115 wird nur der Pegel am
Port 105 ausgewertet. Die Überwachung 115 erkannt bei einer
Spannung, die unter einem ersten Schwellwert liegt, auf
einen niederen Pegel. Der erste Schwellwert ist so gewählt,
daß er anzeigt, daß die Spannung U am Port 105 auf Null
abgefallen ist. Die Überwachung 115 erkannt bei einer
Spannung, die über einem zweiten Schwellwert liegt, auf
einen hohen Pegel.
Bis zum Zeitpunkt 1 liegt am ersten Port 125 keine Spannung
an. Dies bedeutet beispielsweise, daß der Schalter S1 in
seinem geöffneten Zustand ist. Das Schaltmittel S2 ist in
seiner Ruhestellung; dies bedeutet, der Port 105 ist als
Ausgang mit kleinem Innenwiderstand geschaltet.
Zum Zeitpunkt 1 wird das Schaltmittel S2 so angesteuert, daß
der zweite Port 105 als Ausgang mit kleinem Innenwiderstand
wirkt. Dies hat zur Folge, daß die Spannung U am zweiten
Port 105 und somit am Kondensator C2 schnell auf den Wert U
ansteigt. Dies bedeutet am Port 105 liegt ein hoher
Signalpegel an, da die Spannung U größer als der zweite
Schwellwert ist.
Zum Zeitpunkt 2 wird das Schaltmittel S2 in seine Stellung I
gebracht. Dies bedeutet, der Port 105 wird als Eingang mit
großem Innenwiderstand beschaltet. Dies hat zur Folge, daß
sich der Kondensator C2 über den Widerstand R2 in den
Kondensator C1 entlädt. Ein kleiner Teil der Ladung fließt
über den Widerstand R3 nach Masse ab. Der Widerstand R3 ist
dabei so gewählt, daß er wesentlich größer ist als der
Widerstand R2.
Dies hat zur Folge, daß die Spannung U am Kondensator C2
bzw. am zweiten Port 105 über der Zeit exponentiell auf Null
abfällt. Zum Zeitpunkt 3 fällt die Spannung U wieder unter
den ersten Schwellwert ab, das heißt am Port 105 liegt ein
niederer Signalpegel an. Dieser Zeitpunkt wird von der
Überwachung 120 erkannt. Zur Auswertung wird die Zeit T1
zwischen dem Zeitpunkt 2 und 3, die der Zeit entspricht, in
der die Spannung am zweiten Kondensator C2 von U auf Null
abfällt. Diese Zeit T1 hängt im wesentlichen von der
Zeitkonstante des RC-Gliedes R2, C2 und dem Ladungszustand
des Kondensators C1 ab.
Ist diese Messung beendet, so wird zum Zeitpunkt 4 das erste
Schaltmittel S1 so angesteuert, daß es schließt. Ab diesem
Zeitpunkt beginnt die Aufladung des ersten Kondensator C1.
Nach einer vorgegebenen Zeit wird diese Aufladung zum
Zeitpunkt 5 beendet eine erneute Messung gestartet.
Diese erneute Messung des Ladungszustandes des ersten
Kondensators C1 beginnt zum Zeitpunkt 6. Hierbei wird
entsprechend wie bei der ersten Messung vorgegangen, d. h.
der Port 105 wird wieder als Ausgang geschaltet und zum
Zeitpunkt 7 wieder als Eingang geschaltet. Dies bedeutet,
die Spannung U am Port 105 steigt an und fällt ab dem
Zeitpunkt 7 mit einer Exponentialfunktion bis zum Zeitpunkt
8 auf Null ab.
Von der Überwachung 120 wird die Zeitspanne T2 zwischen dem
Zeitpunkt 7 und 8 erfaßt, die der Abfallzeit des
Kondensators C2 entspricht. Da der erste Kondensator C1
gegenüber der ersten Messung aufgeladen wurde und die
Abfallzeit T2 vom Ladezustand abhängt, wird sich diese
Abfallzeit T2 verlängern. Diese Verlängerung hängt im
wesentlichen nur vom geänderten Ladezustand des ersten
Kondensators C1 ab.
Zum Zeitpunkt 9 wird das Schaltmittel S2 so angesteuert, daß
der Port 105 als Ausgang mit kleinem Innenwiderstand wirkt.
Dies hat zur Folge, daß der erste Kondensator C1 und der
zweite Kondensator C2 über den Widerstand R4 und über den
Widerstand R2 aufgeladen werden. Da der Widerstand R4 sehr
klein ist, erfolgt die Aufladung des Kondensators C2 sehr
rasch, wobei die Aufladung des Kondensators C1 sehr langsam
erfolgt, da der Widerstand R2 sowohl groß gegen den
Widerstand R4 als auch gegen den Widerstand R1 ist. Dies
bedeutet, die Aufladung ist langsamer als über den
Widerstand R1.
Zum Zeitpunkt 10 wird das Schaltmittel S2 so angesteuert,
daß der Port 105 als hochohmiger Eingang wirkt. Dies
bedeutet, der Kondensator C2 wird langsam über den
Widerstand R2 in den Kondensator C1 entladen. Die Zeitdauer
bis der Entladevorgang zum Zeitpunkt 11 abgeschlossen ist,
wird von der Überwachung 120 als Zeit T3 erfaßt. Da sich der
Ladezustand des Kondensators C1 wieder verändert hat, d. h.
er ist stärker aufgeladen als bei der Messung der Zeit T2,
erfolgt die Entladung des Kondensators C2 in den Kondensator
C1 langsamer, das bedeutet, die Zeit T3 ist wieder länger
als die Zeit T2.
Ab dem Zeitpunkt 11 bleibt das Schaltmittel S2 so
angesteuert, daß der Port 105 als niederohmiger Eingang
wirkt. Hierzu ist es erforderlich, daß der Widerstand R3
variabel ist. Das heißt er nimmt üblicherweise einen großen
Wert an. In diesem Zustand nimmt er einen kleinen Wert an.
Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß in
dieser Phase dem Widerstand R3 ein kleiner Widerstand
parallel geschaltet wird. Dies hat zur Folge, daß der
Kondensator C1 und der Kondensator C2 über den Widerstand R3
bzw. den Widerstand R2 und den Widerstand R3 langsam
entladen werden.
Ab dem Zeitpunkt 12 erfolgt eine erneute Messung des
Ladezustandes des Kondensators C1. Hierzu wird ab dem
Zeitpunkt 12 das Schaltmittel S2 so angesteuert, daß der
Port 105 als niederohmiger Ausgang wirkt. Zum Zeitpunkt 13
wird der Port 105 wieder als Eingang geschaltet. Dies
bedeutet, die Spannung U am Port 105 steigt zum Zeitpunkt 12
an und fällt ab dem Zeitpunkt 12 mit einer
Exponentialfunktion bis zum Zeitpunkt 13 auf Null ab.
Anschließend wird ab dem Zeitpunkt 13 die Abfallzeit T4, in
der der Kondensator C2 über den Widerstand R2 in den
Kondensator C1 entladen wird erfaßt. Da gegenüber der
Messung T3 der Kondensator C1 entladen wurde, folgt die
Entladung des Kondensators C2 schneller, dies bedeutet, die
Zeit T4 ist geringfügig kürzer als die Zeit T3.
Erfindungsgemäß wird der Ladezustand des ersten Kondensators
C1 dadurch gemessen, daß der zweite Kondensator C2 in einen
definierten Zustand, d. h. in seinen geladenen Zustand
gebracht wird und daß die Zeiten T1, T2, T3 und T4 gemessen
werden, die der zweite Kondensator C2 benötigt, um sich in
den ersten Kondensator C1 zu entladen. Zur Messung wird der
zweite Port für eine erste Phase niederohmig geschaltet
wird, wobei das Speichermittel seinen ersten Zustand
einnimmt. In einer zweiten Phase wird der Port 105 hochohmig
geschaltet und das Speichermittel geht in dieser zweiten
Phase in seinen zweiten Zustand über.
Diese Messung wird mehrmals wiederholt, wobei der
Ladezustand des ersten Kondensators C1 sich zwischen den
Messungen ändert. Der erste Kondensator C1 wird zwischen der
ersten und zweiten Messung vorzugsweise schnell geladen und
zwischen der zweiten und dritten Messung langsam geladen und
zwischen der dritten und vierten Messung langsam entladen.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist ferner in dem
Flußdiagramm der Fig. 3 dargestellt. In einem ersten
Schritt 300 wird das erste Schaltmittel S1 so angesteuert,
daß es geöffnet ist. Im Schritt 305 folgt die Messung der
Zeit T1.
Anschließend in Schritt 310 wird das Schaltmittel S1 so
angesteuert, daß es geschlossen wird und der Kondensator C1
schnell geladen wird. Anschließend in Schritt 315 erfolgt
die zweite Messung, in der die Zeit T2 erfaßt wird. Die sich
anschließende Abfrage 320 überprüft, ob die Zeit T2 größer
als die Zeit T1 ist. Ist dies nicht der Fall, so wird in
Schritt 400 auf Fehler erkannt.
Ist dies der Fall, so wird in Schritt 325 das Schaltmittel
S1 so angesteuert, daß es öffnet. Im anschließenden Schritt
330 wird das Schaltmittel S2 so angesteuert, daß der Port
105 als niederohmiger Ausgang wirkt. Dies hat zur Folge, daß
der Kondensator C1 langsam über den Port 105 geladen wird.
Anschließend in Schritt 335 wird in einer dritten Messung
die Zeit T3 erfaßt. Die sich anschließende Abfrage 340
überprüft, ob die Zeit T3 größer als die Zeit T2 ist. Ist
dies nicht der Fall, so wird in Schritt 400 auf Fehler
erkannt.
Ist dies der Fall, so wird in Schritt 345 das Schaltmittel
S2 so angesteuert, daß der Port 105 als hochohmiger Eingang
wirkt. Dies bedeutet, der Kondensator C1 wird über den Port
105 langsam entladen. Anschließend wird in Schritt 350 die
vierte Zeit T4 gemessen. Die sich anschließende Abfrage 355
überprüft, ob die vierte Zeit T4 kleiner als die dritte Zeit
T3 ist. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 400 auf
Fehler erkannt.
Andernfalls wird in Schritt 368 auf ordnungsgemäßen Betrieb
der Einrichtung erkannt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich an die Abfrage 355
noch weitere Abfragen 360 bis 366 anschließen, in denen
überprüft wird, ob die Zeiten T1, T2, T3, T4 von
vorgegebenen Werten T1N, T2N, T3N und T4N abweichen. Bei den
Werten T1N bis T4N handelt es sich um Werte, die sich bei
fehlerfreiem Zustand der Einrichtung ergeben müßten. Hierzu
wird in der Abfrage 360 überprüft, ob der Betrag der
Differenz aus T1-T1N größer als ein Schwellwert SW ist.
Ist dies der Fall, so wird in Schritt 400 auf Fehler
erkannt. Andernfalls erfolgt die Abfrage 362.
Die Abfrage 362 überprüft, ob der Betrag der Differenz aus
T2-T2N größer als ein Schwellwert SW ist. Ist dies der
Fall, so wird in Schritt 400 auf Fehler erkannt. Andernfalls
erfolgt die Abfrage 364. Die Abfrage 364 überprüft, ob der
Betrag der Differenz aus T3-T3N größer als ein Schwellwert
SW ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 400 auf Fehler
erkannt. Andernfalls erfolgt die Abfrage 366. Die Abfrage
366 überprüft, ob der Betrag der Differenz aus T2-T2N
größer als ein Schwellwert SW ist. Ist dies der Fall, so
wird in Schritt 400 auf Fehler erkannt. Andernfalls wird in
Schritt 368 auf ordnungsgemäßen Betrieb der Einrichtung
erkannt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn weitere Messungen
erfolgen.
Bei einer alternativen Ausführungsform werden die Zeiten T1
bis T4 lediglich erfaßt und ausgehend von diesen Zeiten
werden die Werte der Kondensatoren C1, C2 und der
Widerstände R1 und R2 ausgehend von den Abfallzeiten T1 bis
T4 sowie den Zeiten, in denen der Kondensator geladen bzw.
entladen wurde, berechnet. Da die Schwellen bei denen am
Port 105 ein hoher oder ein niederer Pegel erkannt werden
toleranzbehaftet sind, ergeben sich bei den Abfallzeiten T1
bis T4 entsprechende Toleranzen. Vorzugsweise werden daher
zur Berechnung der Werte der Kondensatoren und der
Widerstände die Differenzen der Abfallzeiten T1 bis T4
ausgewertet.
Weichen dann diese berechneten Werte von den bekannten
Werten ab, so wird ebenfalls auf Fehler erkannt.
Die Widerstände R1 und R2 sowie die Kondensatoren C1 und C2
sind so dimensioniert, daß die Zeitkonstanten R1 mal C1 und
R2 mal C2 gleich sind. Der Widerstand R2 ist dabei
wesentlich größer als der Widerstand R1.
Als alternative Ausgestaltung kann auch zur Messung
vorgesehen sein, daß der Kondensator C2 über den Port 105 in
seinen definierten entladenen Zustand gebracht wird.
Anschließend wird der Kondensator C2 über den Widerstand R2
durch den Kondensator C1 aufgeladen. Dabei wird die Zeit
gemessen, die benötigt wird, bis der Kondensator C2 sich
wieder aufgeladen hat. Dazu ist es erforderlich, daß der
Kondensator C1 über den Port 125 vor Beginn der Messung
aufgeladen wurde. Die Kondensatoren müssen soweit aufgeladen
sein, daß die Spannung U so groß ist, daß der Port 105 einen
hohen Signalpegel erkennt.
Claims (8)
1. Verfahren zur Prüfung eines ersten Speicherelements mit
einem zweiten Speicherelement, das parallel zu dem ersten
Speicherelement geschaltet ist, wobei zur Messung des
Ladezustandes des ersten Speicherelements das zweite
Speichermittel in einen definierten ersten Zustand gebracht
wird, wobei die Zeit, die das zweite Speicherelement
benötigt, um von dem ersten Zustand in einen zweiten Zustand
überzugehen, zur Prüfung des Speicherelements ausgewertet
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Messung mehrmals wiederholt wird, wobei sich der
Ladezustand des ersten Speichermittels zwischen den
Messungen ändert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Prüfung des ersten und des zweiten Speicherelements
die Zeiten der unterschiedlichen Messungen ausgewertet
werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiten der unterschiedlichen
Messungen untereinander und/oder mit vorgegebenen Werten
verglichen werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von wenigstens den
Zeiten die Daten der Speichermittel berechnet werden.
6. Vorrichtung zur Prüfung eines ersten Speicherelements mit
einem zweiten Speicherelement, das parallel zu dem ersten
Speicherelement geschaltet ist, mit Mitteln, die das zweite
Speichermittel zur Messung des Ladezustandes des ersten
Speicherelements in einen definierten ersten Zustand bringen
und die die Zeit, die das zweite Speicherelement benötigt,
um von dem ersten Zustand in einen zweiten Zustand
überzugehen, zur Prüfung des Speicherelements auswerten.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Speicherelemente als Kondensatoren ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Speicherelement den Status
einer Steuereinheit anzeigt.
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