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Vorrichtung zur Eigendiagnose von elektronischen
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Geräten Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Vorrichtung für ein einziges elektronisches
Gerät mit einem Mikrorechner ist z.B. aus der DE-OS 31 21 645 sowie aus der DE-OS
33 08 610 bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird der Mikrorechner selbst
sowie daran angeschlossene Geber durch ein Eigendiagnoseprogramm ständig überwacht,
wobei bei Erkennung eines Fehlers eine Signalfolge an eine Lampe gegeben wird, deren
Blinkcode Informationen über die Art des erkannten oder der erkannten Fehler enthält,
Sind
beispielsweise in einem Kraftfahrzeug mehrere solcher elektronischen Geräte vorgesehen,
beispielsweise zur Erzeugung von Steuerfunktionen für die Zündung, die Kraftstoffeinspritzung,
die Dieselsteuerung, die Getriebesteuerung, die Klimaregelung, Rückhaltesysteme,
Blockierschutzvorrichtungen usw., so müßte für jedes dieser elektronischen Geräte
ein Überwachungssystem gemäß dem bekannten Stand der Technik vorgesehen werden.
Dies ist sowohl bezüglich der Fertigungskosten, wie auch der Kompliziertheit der
Überwachung zu aufwendig.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine einzige Wiedergabevorrichtung,
z.B. eine einzige, mit allen Mikrorechnern verbundene Lampe ausreicht, die Diagnoseergebnisse
dieser Mikrorechner wiederzugeben. Durch das Einschalten dieser Wiedergabevorrichtung,
wobei zunächst keine speziellen Diagnoseergebnisse wiedergegeben werden, tritt nur
eine geringe Rechnerbelastung auf, wobei der Hardwareaufwand ebenfalls sehr gering
ist. Spezielle Diagnosegeräte sind nicht notwendig, wobei natürlich ohne Schwierigkeiten
auch kompliziertere Werkstatt-Diagnosegeräte an die Diagnoseleitung angeschlossen
werden können.
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Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung
möglich.
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Durch den Anschluß eines einzigen Diagnoseschalters an die Diagnoseleitung
kann der Hardware- und Bedienungsaufwand noch weiter verringert werden. Das Ansprechen
der
einzelnen elektronischen Geräte erfolgt dabei in vorteilhafter
Weise durch mit Hilfe des Diagnoseschalters erzeugte Signalcodes. Diese können entweder
aus einer verschiedenen Anzahl von Betätigungen des Diagnoseschalters oder durch
verschiedene Betätigungsdauer erzeugt werden.
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Die Belastung der Mikrorechner in den elektronischen Geräten ist besonders
gering, wenn ein fester zeitlicher Ablauf dadurch erfolgt, daß zunächst die Signalcodes
in einem Meßfenster erkannt werden und dann nach einem daran anschließenden Synchronisationsfenster
die Ausgabe der Diagnoseergebnisse in Form von Signalfolgen abläuft.
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Das Einschalten der Wiedergabevorrichtung (z.B. Lampe) erfolgt in
besonders einfacher Weise dadurch, daß die Diagnoseleitung mit einem Pol einer Versorgungsspannungsquelle
durch einen elektronischen Schalter verbindbar ist, der durch einen zugeordneten
Mikrorechner oder durch eine diesen überwachende Sicherheitsvorrichtung (z.B.
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Watchdog) steuerbar ist. Beim ersten Einschalten der Wiedergabevorrichtung
zur Anzeige, daß überhaupt ein Fehler vorliegt, wird dabei dieser elektronische
Schalter mit einer so hohen Frequenz angesteuert, daß diese vom Rechner von einer
Betätigung des Diagnoseschalters unterschieden werden kann. Vom menschlichen Auge
(im Falle einer Lampe) bzw. vom menschlichen Ohr (im Falle eines Lautsprechers oder
Summers) wird dabei das erzeugte Signal als Dauersignal empfunden.
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Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur
1 eine schaltungsmäßige Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels, Figur 2 und
Figur 3 Signaldiagramme zur Erläuterung zweier möglicher
Wirkungsweisen,
Figur 4 eine Prinzipdarstellung der Vorgänge in einem Mikrorechner und Figur 5 die
schaltungsmäßige Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele In dem Ausführungsbeispiel gemäß
Figur 1 sind zwei elektronische Geräte 10, 11 dargestellt, die in bekannter Weise
zur Steuerung zweier der eingangs angegebenen Funktionen einer Brennkraftmaschine
bzw. eines Kraftfahrzeugs dienen können. Diese elektronischen Geräte 10, 11 sind
über je ein Steckerpin 12, 13 an eine Diagnoseleitung 14 angeschlossen, durch die
die beiden elektronischen Geräte sowie gegebenenfalls weitere elektronische Geräte
miteinander verbunden sind. An die Diagnoseleitung 14 ist ein mit Masse verbundener
Diagnoseschalter 15 angeschlossen, der vorzugsweise als Tastschalter ausgebildet
ist.
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Weiterhin ist als Wiedergabevorrichtung für die Diagnose eine Diagnoselampe
16 angeschlossen, deren zweiter Anschluß mit dem positiven Pol einer Versorgungsspannungsquelle
17 verbunden ist.
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Zur Vereinfachung der Darstellung ist der für die Diagnose maßgebliche,
prinzipielle innere Aufbau eines elektronischen Gerätes 10 bzw. 11 nur beim elektronischen
Gerät 10 näher dargestellt, obwohl das elektronische Gerät 11 sowie gegebenenfalls
weitere elektronische Geräte entsprechend aufgebaut sind. Der Steckerpin 12 ist
über einen Eingangsimpedanzwandler 18 mit einem Eingang eines Mikrorechners 19 verbunden.
Ein Diagnoseausgang dieses Mikrorechners 19 ist über ein ODER-Gatter 20 mit der
Basis eines Schalttransistors 21 verbunden, dessen Schaltstrecke den Steckerpin
12 mit Masse verbindet. Mit dem Mikrorechner 19 ist weiterhin eine diesen überwachende
Sicherheitsvorrichtung
22, insbesondere eine Watchdog-Schaltung,
verbunden, deren Ausgang an einen weiteren Eingang des ODER-Gatters 20 angeschlossen
ist. Eine Watchdog-Schaltung ist beispielsweise aus der DE-OS 28 42 392 bekannt
und dient zur zyklischen Überwachung der Programmfolge im Mikrorechner, also zur
Überwachung des Mikrorechners selbst.
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Die Wirkungsweise des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels
wird im folgenden anhand der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Signaldiagramme
näher erläutert.
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Die beiden Signaldiagramme stellen dabei zwei Alternativen dar. Erkennt
der Mikrorechner 19 anhand des in ihm enthaltenen Diagnoseprogramms einen Fehler
an einem oder mehreren der daran angeschlossenen Geber, Endstufen oder sonstigen
Komponenten, so wird ausgangsseitig ein Fehlersignal über das ODER-Gatter 20 an
die Basis des Schalttransistors 21 gegeben. Ein entsprechendes Fehlersignal kann
durch die Sicherheitsvorrichtung 22 erzeugt werden, wenn im Mikrorechner selbst,
d.h. in seinem Programmablauf, ein Fehler auftritt. Beim Fehlersignal handelt es
sich dabei um ein intermittierendes Signal, durch das der Schalttransistor 21 periodisch
die Diagnoselampe 16 mit Masse verbindet, so daß sie aufleuchtet.
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Die Frequenz ist dabei so hoch gewählt, vorzugsweise höher als 50
Hz, daß das menschliche Auge die Diagnoselampe 16 als dauernd eingeschaltet empfindet.
Durch das Aufleuchten der Diagnoselampe 16 wird dem Fahrer eines Fahrzeugs mitgeteilt,
daß irgendwo ein Fehler aufgetreten ist.
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Anstelle einer optischen Wiedergabevorrichtung, wie sie die Diagenoselampe
16 darstellt, kann selbstverständlich auch ein akustisches System, z.B. ein Lautsprecher
oder ein Summer zur Anzeige eines Fehlers treten. Will der Fahrer nun nähere Informationen
über die Art avs aufgetretenen
Fehlers erfahren, so betätigt er
den Diagnoseschalter 15. Dessen O-Signal wird über den Eingangsimpedanzwandler 18
dem Mikrorechner 19 zugeführt. Je nach Art der Betätigung kann die Bedienperson
eines der elektronischen Geräte 10, 11 abfragen. Dies erfolgt entweder gemäß Figur
2 in Abhängigkeit der Dauer der Betätigung des Diagnoseschalters 15 oder gemäß Figur
3 in Abhängigkeit der Anzahl der Betätigungen. Gemäß Figur 2 wird während eines
Meßfensters tm die Länge der Betätigung des Diagnoseschalters 15 im Mikrorechner
bestimmt. Im dargestellten Fall wird die Betätigung als vier Zeiteinheiten erkannt
und der entsprechende Mikrorechner aktiviert. Die Mikrorechner der übrigen elektronischen
Geräte bleiben dann ohne Reaktion. Im Falle von Figur 3 werden zwei Betätigungen
erkannt und wiederum der entsprechende Mikrorechner aktiviert. Nach dem Meßfenster
tm folgt ein Synchronisationsfenster ts, in dem der Mikrorechner erkennt, daß die
Identifikation abgeschlossen ist. Danach wird ein dem Fehler entsprechender Blinkcode
über das ODER-Gatter 20 an den Schalttransistor 21 abgegeben, der die Diagnoselampe
16 entsprechend aufleuchten läßt, gemäß Figur 2 oder 3 zweimal. Dieses zweimalige
Aufleuchten kann dann anhand einer Tabelle mit einem bestimmten Fehler gleichgesetzt
werden. Dies ist im eingangs angegebenen Stand der Technik näher beschrieben.
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Durch den beschriebenen zeitlichen Ablauf ist die Belastung der Mikrorechner
minimal, wobei die Zeiten für das Meßfenster, das Synchronisationsfenster sowie
dem Blinkcode wesentlich größer als die Rechnerlaufzeit ist.
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Bei jeder Anforderung durch Betätigung des Diagnoseschalters 15 wird
nur ein Fehler ausgegeben. Bei nochmaliger Anforderung wird ein gegebenenfalls zweiter
vorhandener
Fehler angezeigt. Dies setzt sich solange fort, bis
der erste Fehler wieder angezeigt wird, wodurch zu erkennen ist, daß keine weiteren
Fehler vorhanden sind.
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Blinkt die Diagnoselampe 16 schon bei der zweiten Anforderung auf
die gleiche Weise, so ergibt sich daraus, daß nur ein einziger Fehler vorhanden
ist.
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Selbstverständlich ist es möglich, auch eine aufwendigere Werkstattdiagnose
durchzuführen, indem entsprechende Werkstatt-Meßgeräte an die Diagnoseleitung 14
angeschlossen werden. Im übrigen kann es sich bei der Diagnoselampe 16 um eine fest
installierte Lampe im Armaturenbrett des Fahrzeugs oder um eine im Einzelfall anschließbare
Lampe handeln.
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In Figur 4 sind zur besseren Erläuterung der Wirkungsweise die entsprechenden
Funktionen im Mikrorechner 19 hardwaremäßig dargestellt und können selbstverständlich
auch auf diese Weise realisiert werden. Gewöhnlich sind die Funktionen jedoch softwaremäßig
realisiert.
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Der mit dem Ausgang des Eingangsimpedanzwandlers 18 verbundene Eingang
des Mikrorechners 19 ist über ein Tiefpaßfilter 30 mit dem Takteingang C eines Zählers
31 verbunden, dessen Zahlenausgänge an einen Vergleicher 32 angeschlossen sind.
Die Vergleichszahleneingänge des Vergleichers 32 sind mit einem festen Zahlenwert
N beaufschlagt. Der Ausgang des Vergleichers 32 ist über ein UND-Gatter 33 mit einem
Diagnose-Ausgabeteil 34 verbunden, dessen Ausgang gleichzeitig der mit dem ODER-Gatter
20 verbundene Ausgang des Mikrorechners 19 ist. Der Ausgang des Tiefpaß-Filters
30 ist weiterhin mit einem Zeitglied 35 verbunden, dessen Verzögerungszeit die Synchronisationszeit
ts ist. Der Ausgang
dieses Zeitglieds 35 ist mit einem weiteren
Eingang des UND-Gatters 33 verbunden. Der Ausgang dieses UND-Gatters 33 ist weiterhin
mit dem Rücksetzeingang R des Zählers 31 verbunden.
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Erkennt das DiagnoseProgramm des Mikrorechners 19 einen Fehler, so
wird die bereits beschriebene Signalfolge hoher Frequenz über das Diagnose-Ausgabeteil
34 der Diagnoselampe 16 zugeführt. Durch das Tiefpaß-Filter 30 kann diese hohe Frequenz
(größer als 50 Hz) nicht zum Takteingang des Zählers 31 gelangen. Erst die niederfrequenten
Impulse des Diagnoseschalters 15 können zum Zähler 31 gelangen und werden dort hochgezählt.
Die Kodierung des jeweiligen Mikrorechners 19 ist die Zahl N, d.h. wenn N Tastimpulse
eingehen, so wird am Ausgang des Vergleichers 32 ein 1-Signal erzeugt. Durch jeden
Eingangsimpuls wird das Zeitglied 35 neu gestartet.
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Wenn die Synchronisationszeit ts verstrichen ist, ohne daß ein neuer
Impuls eingegangen ist, so wird ausgangsseitig ebenfalls ein 1-Signal erzeugt, wodurch
das UND-Gatter 33 schaltet und zum einen den Zähler 31 rücksetzt und zum anderen
die Diagnose-Signalfolge im Diagnose-Ausgabeteil 34 auslöst. Diese kann beispielsweise
aus zwei Impulsen bestehen, worauf die Diagnoselampe 16 zweimal aufleuchtet. Das
zweimalige Aufleuchten kann beispielsweise einen defekten Temperatursensor angeben.
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Das in Figur 5 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ist zum Teil
gleich aufgebaut wie das in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel, weshalb
gleich beschaltete Bauteile nicht nochmals beschrieben werden.
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Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß die Diagnoseleitung
14 nicht mit den Eingängen der Mikrorechner 19 und nicht mit dem Diagnoseschalter
15 verbunden
ist. Jedem elektronischen Gerät ist hier ein eigener
Diagnoseschalter zugeordnet, dem elektronischen Gerät 10 der Diagnoseschalter 15
und dem elektronischen Gerät 11 der Diagnoseschalter 14. Eine Kodierung ist nicht
erforderlich, da jeder Diagnoseschalter 15, 40 nur einen einzigen Mikrorechner in
einem elektronischen Gerät anspricht. Die Ausgabe der Diagnoseergebnisse erfolgt
gemäß dem zuvor Beschriebenen, d.h. es wird nur eine einzige Diagnoselampe 16 für
alle elektronischen Geräte 10, 11 benötigt.