DE4029703A1 - Fehler-spuergeraet fuer ein airbag-system - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fehler-Spürgerät für ein
Fahrzeug-Sicherheitssystem und insbesondere ein billiges und höchst
zuverlässiges Fehler-Spürgerät für einen Auslösewiderstand, der in
einem Airbag-System verwendet wird.
Ein herkömmlicher Airbag für ein Fahrzeug benutzt eine Auslöse-
Heizeinrichtung, die ein "Zünder" genannt wird und ein Widerstand
ist, der einen verhältnismäßig geringen Widerstandswert aufweist
und es dem Airbag ermöglicht, zum Zeitpunkt einer Fahrzeugkollision
augenblicklich aufgeblasen zu werden. Ein solcher Auslösewiderstand
gefährdet, wenn er versagt, das Leben der Fahrzeuginsassen und wird
deshalb hinsichtlich jeder Anomalität im Widerstandswert ständig
überwacht.
Fig. 1 zeigt die Schaltung eines herkömmlichen Fehler-Spürgeräts,
das in einem Airbag-System benutzt wird, wie es in der japanischen
Patentveröffentlichung Nr. Showa 61-57 219 offenbart ist.
In Fig. 1 stellt das Element 1 eine am Fahrzeug angebrachte Batte
rie oder Gleichstromquelle dar, und ein Zündschalter 2 ist mit der
Gleichstromquelle 1 zum Anlassen des Motors verbunden. Ein Element
3 ist ein Beschleunigungsfühler (nachfolgend als G-Fühler bezeich
net), der mit der Gleichstromquelle 1 über den Zündschalter 2 ver
bunden ist und aus einem Ruhekontakt 31 sowie einem Widerstand 32
besteht, die parallel zueinander geschaltet sind. Das Element 4 ist
ein den Airbag aktivierender Zünder oder Widerstand, der überwacht
werden soll. Der Zündwiderstand 4 ist an einer Verbindungsstelle A
mit dem G-Fühler 3 verbunden. Der Zündwiderstand 4 bildet gemeinsam
mit dem Widerstand 32 des G-Fühlers 3 eine erste Reihenschaltung.
Ein anderer G-Fühler 5 ist an einer Verbindungsstelle C mit dem
Zündwiderstand 4 verbunden und besteht wie der erste G-Fühler 3 aus
einem Ruhekontakt 51 und einem Widerstand 52, die parallel zuein
ander geschaltet sind. Das andere Ende des G-Fühlers 5 liegt an
Masse.
Die Schaltung 6 ist eine Fehler-Spürschaltung, die quer über den
Zündwiderstand 4 und auch die Enden der G-Fühler 3 und 5 ange
schlossen ist, um einen Fehler im Zündwiderstand 4 aufzuspüren. Die
Fehler-Spürschaltung 6 besteht aus einer Gleichstrom-Differential-
Verstärkerschaltung 7, die an die Verbindungsstellen A und C ange
schlossen ist, und einer Vergleicherschaltung 8, die an einem Aus
gangsanschluß der Differential-Verstärkerschaltung 7 angeschlossen
ist. Die Differential-Verstärkerschaltung 7 besteht aus Widerstän
den 71 bis 74, die einen Verstärkungsfaktor festlegen, und einem
Operationsverstärker 75, wobei der Widerstand 71 zwischen der Ver
bindungsste A und einem nicht-invertierten Eingang des Operations
verstärkers 75 angeordnet ist, der Widerstand 72 zwischen Masse und
dem nicht-invertierten Eingang des Operationsverstärkers 75 liegt,
der Widerstand 73 zwischen der Verbindungsste C und einem inver
tierten Eingang des Operationsverstärkers 75 liegt und der Wider
stand 74 zwischen einem Ausgang des Operationsverstärkers 75 und
dem invertierten Eingang liegt.
Die Vergleicherschaltung 8 besteht aus Widerständen 81 bis 83, die
in Reihe angeschlossen sind, um die Spannung der Gleichstromquelle
1 aufzuteilen und hierbei Bezugsspannungen zu liefern, einem Opera
tionsverstärker 84, von dem ein nicht-invertierter Eingang an eine
Verbindung der Widerstände 81 und 82 angeschlossen ist, während ein
invertierter Eingang hiervon an den Ausgang des Operationsverstär
kers 75 angeschlossen ist, einem Operationsverstärker 85, von dem
ein invertierter Eingang an die Verbindung der Widerstände 82 und
83 angeschlossen ist, während ein nicht-invertierter Eingang an den
Ausgang des Operationsverstärkers 75 angeschlossen ist, und einem
UND-Gatter 86, um die Ausgänge der Operationsverstärker 84 und 85
zu multiplizieren.
Das Element 9 ist eine Warnlampe, die an den Ausgang der Verglei
cherschaltung 8 oder den Ausgang des UND-Gatters 86 angeschlossen
ist.
Nun wird die Wirkungsweise des Fehler-Spürgerätes aus dem Stand der
Technik beschrieben.
Wenn der Zündschalter 2 geschlossen wird, um den Fahrzeugmotor zu
starten, dann werden die G-Fühler 3 und 5, der Zündwiderstand 4 und
die Fehler-Spürschaltung 6 mit Strom aus der Gleichstromquelle 1
gespeist. Da die Ruhekontakte 31 und 51 offen sind, wird eine Span
nung über den Zündwiderstand 4 hinweg erzeugt, die gleich ist einer
Spannung V1 der Gleichstromquelle 1, die durch die Widerstände 32
und 52 sowie den Zündwiderstand 4 geteilt ist.
Die Widerstände 32 und 52 haben Widerstandswerte R3 und R5 von mehr
als mehreren Hundert Ohm, während der Zündwiderstand 4 einen Wider
standswert R4 von nur mehreren Ohm aufweist. Die Speisespannung V1
beträgt etwa 12 V, so daß die Spannungsdifferenz VAC zwischen den
Verbindungstelleen A und C mehreren zehn mV beträgt. Wenn wir bei
spielsweise annehmen:
R₃ = R₅ = 1 kΩ
R₄ = 2 Ω
R₄ = 2 Ω
dann beträgt die Spannung VAC über den Zündwiderstand 4 hinweg:
VAC = 12×2/(1000 + 1000 + 2) = 12 mV.
Wenn wir unterstellen, daß der G-Fühler 3 kurzgeschlossen ist,
dann erhalten wir
VAC = 12×2/(1000 + 2) = 24 mV.
Wenn der Zündwiderstand 4 ebenfalls kurzgeschlossen ist, dann er
halten wir
VAC = 0 V.
Um es zu ermöglichen, zu entscheiden, ob irgendein Fehler vorliegt
oder nicht, und zwar entsprechend der Spannung, die sich in einem
Bereich von 0 bis zu einigen 10 mV ändert, dann erfordert dies, daß
die Widerstände 71 bis 74 so eingestellt werden, daß man den Ver
stärkungsfaktor des Differentialverstärkers 75 auf ungefähr 100
einstellt. Als Ergebnis beträgt die Ausgangsspannung V7 der Diffe
rential-Verstärkerschaltung 7 normalerweise 1,2 V, im Fall eines
Fehlers wird sie jedoch 2,4 V sein, wenn der G-Fühler 3 oder 5
kurzgeschlossen ist, während sie 0 V sein wird, wenn der Zündwider
stand 4 kurzgeschlossen ist.
Somit sind die Widerstände 81 bis 83 in der Vergleicherschaltung 8
auf eine solche Weise eingestellt, daß die Ausgänge der Operations
verstärker 84 und 85 einen hohen Pegel "H" aufweisen, wenn die Aus
gangsspannung V7 der Differential-Verstärkerschaltung 7 normal ist
(V7 = 1,2 V), ein Ausgang des Operationsverstärkers 84 bekommt ei
nen niedrigen Pegel "L", wenn der G-Fühler 3 oder 5 kurzgeschlossen
ist (V7 = 2,4 V), und der Ausgang des Operationsverstärkers 85
fällt auf einen niedrigen Pegel "L", wenn der Zündwiderstand 4
kurzgeschlossen ist (V7 = 0 V).
Mit dieser Widerstandseinstellung geht der Ausgang des UND-Gatters
86 im normalen Zustand auf einen hohen Pegel über, um die Warnlampe
9 auszuschalten, während der Ausgang des UND-Gatters in einem ab
normalen Zustand auf einen niedrigen Pegel übergeht, um die Warn
lampe 9 anzuschalten und somit den Fahrer über den abnormalen Zu
stand in Kenntnis zu setzen.
Wenn die G-Meßfühler 3 und 5 und der Zündwiderstand 4 sich in nor
malem Zustand befinden, werden, wenn ein Fahrzeugunfall stattfin
det, die Ruhekontakte 31 und 51 geschlossen, um den Zündwiderstand
4 aufzuheizen, der das Airbag-System aktiviert, um den Fahrer vor
Verletzung zu schützen.
Da das Fehler-Spürgerät aus dem Stand der Technik, wie es oben er
wähnt ist, eine Spannungsänderung ermittelt, die von einem Fehler
herrührt, ist es erforderlich, den Verstärkungsgrad der Gleich
strom-Differential-Verstärkerschaltung 7 auf etwa 100 einzustellen.
Dieser hohe Verstärkungsfaktor macht das Fehler-Spürgerät gegenüber
Störungen anfällig. Außerdem wird bei Anwendung einer Gleichstrom-
Differentialverstärkung durch den Einfluß der Eingangs-Offsetspan
nung der Verstärkerschaltung leicht ein Fehler eingebracht. Dies
erfordert die Verwendung hochgenauer Verstärkungseinrichtungen so
wie auch feiner Einstellungen beim Herstellungsvorgang, was wieder
um zu einer geringen Zuverlässigkeit und erhöhten Herstellungsko
sten führt.
Es ist deshalb ein Ziel dieser Erfindung, die oben erwähnten Pro
bleme zu überwinden und ein billiges und höchst zuverlässiges Feh
ler-Spürgerät für den Airbag in einem Fahrzeug-Sicherheitssystem
vorzusehen.
Ein Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System gemäß dieser Erfindung
umfaßt eine erste Reihenschaltung, die aus einem Überwachungswider
stand und einem Widerstand besteht, der an einer ersten Verbin
dungsstelle an den Überwachungswiderstand angeschlossen ist, eine
zweite Reihenschaltung, die aus einem Paar Widerständen entsteht,
die miteinander an einer zweiten Verbindungsstelle verbunden sind,
wobei die zweite Reihenschaltung dasselbe Widerstandsverhältnis wie
jenes der ersten Reihenschaltung aufweist und parallel zur ersten
Reihenschaltung angeordnet ist, um eine ausgeglichene Wheatstone-
Brücke zu bilden, eine Gleichstromquelle zum Einspeisen von Strom
in die Wheatstone-Brücke, einen ersten und zweiten Schaltkreis, die
an die erste bzw. zweite Verbindungsstelle angeschlossen sind, um
wechselweise betätigt zu werden, eine Gleichstrom-Verstärkerschal
tung, die an einen gemeinsamen Ausgang des ersten und zweiten
Schaltkreises angeschlossen ist, und eine Entscheidungsschaltung,
um zu entscheiden, ob im Überwachungswiderstand ein Fehler vorliegt
oder nicht, und zwar auf der Grundlage des Unterschieds zwischen
den Ausgangsspannungen der Gleichstrom-Verstärkerschaltung, welche
Ausgangsspannungen wechselweise in die Entscheidungsschaltung syn
chron zur Wirkungsweise des ersten und zweiten Schaltkreises einge
speist werden.
Das erfindungsgemäße Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System umfaßt
ferner eine Spannungs-Regulierschaltung mit einer Rückkopplungs
schaltung zur Gleichstrom-Verstärkerschaltung, um deren Ausgangs
spannung einzustellen, und einen dritten Schaltkreis, der zwischen
der Spannungs-Regulierschaltung und der Gleichstrom-Verstärker
schaltung angeordnet ist, um synchron zum zweiten Schaltkreis betä
tigt zu werden.
Die Spannungen an der ersten und zweiten Anschlußstelle in der aus
geglichenen Wheatstone-Brücke werden wechselweise in die Gleich
strom-Verstärkerschaltung eingegeben, und der Unterschied zwischen
den beiden Ausgangsspannungen der Gleichstrom-Verstärkerschaltung
wird gemessen, um die Änderung im Widerstandswert des Zündwider
standes zu ermitteln. Diese Anordnung hindert das Fehler-Spürgerät
daran, von Änderungen in der Eingangs-Offsetspannung der Gleich
strom-Verstärkerschaltung sowie in den Schaltungskonstanten und Ei
genschaften der Elemente des Meßsystems beeinträchtigt zu werden.
Sie räumt auch das Erfordernis für die Feineinstellung beim Her
stellungsvorgang aus und ermöglicht die genaue Überwachung des
Übergangs im Widerstandswert des Überwachungswiderstandes.
Wenn außerdem eine Spannung an der zweiten Verbindungsstelle auf
der Bezugsseite dadurch in die Gleichstrom-Verstärkerschaltung
eingegeben wird, indem man den zweiten Schaltkreis schließt, wird
der dritte Schaltkreis seinerseits geschlossen, um die Ausgangs
spannung der Gleichstrom-Verstärkerschaltung der Spannungs-Regu
lierschaltung zuzuführen, um sie auf den Mittelwert des Eingangs
spannungsbereiches der Entscheidungsschaltung einzustellen. Wenn
die Spannung an der ersten Verbindungsstelle auf der Meßseite in
die Gleichstrom-Verstärkerschaltung dadurch eingegeben wird, daß
man den ersten Schaltkreis schließt, dann wird der dritte Schalt
kreis geöffnet, um die Spannungs-Regulierschaltung von der Gleich
strom-Verstärkerschaltung zu trennen, während man die Rückkopp
lungsspannung der Spannungs-Regulierschaltung zurückhält. Als Er
gebnis wird die Ausgangsspannung der Gleichstrom-Regulierschaltung
daran gehindert, durch die charakteristischen Änderungen der Ele
mente beeinträchtigt zu werden, die noch sonst zum Meßsystem ver
wendet werden. Dies verbessert noch weiter die Genauigkeit beim
Fehleraufspüren.
In der Zeichnung ist:
Fig. 1 ein Schaltbild, das ein herkömmliches Fehler-Spürgerät
zeigt,
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das ein erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung zeigt,
Fig. 3 ein Blockschaltbild, das ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt,
Fig. 4 ein Schaltbild, das ein drittes Ausführungsbeispiel der Er
findung zeigt,
Fig. 5 ein Flußdiagramm, das die Betriebsschritte zeigt, die durch
die Entscheidungsschaltung der Fig. 4 durchgeführt werden,
Fig. 6 ein Zeitablaufdiagramm, das Wellenformen zeigt, um die
Wirkungsweise der Schaltung der Fig. 4 darzustellen, und
Fig. 7 ein Schaltbild, das ein viertes Ausführungsbeispiel der Er
findung zeigt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele dieser Erfindung werden nun unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es wird nun
auf Fig. 2 Bezug genommen; eine Schaltung 6A ist eine Fehler-Spür
schaltung, die der Schaltung der Fig. 1 entspricht. Die Bestandtei
le 1 bis 4 und 9 sind identisch mit jenen, die durch gleiche Be
zugszeichen in der oben erläuterten Fig. 1 bezeichnet sind. Die
Fehler-Spürschaltung 6A besteht aus Elementen 10 bis 18, die nach
folgend gezeigt werden.
Die Elemente 10 und 11 sind ein Paar Widerstände, die an der Ver
bindungsstelle B in Reihe geschaltet sind, um eine zweite Reihen
schaltung zu bilden. Die Widerstandswerte R10 und R11 der Wider
stände 10 und 11 sind so gewählt, daß sie dasselbe Widerstandsver
hältnis haben wie jenes eines Widerstands 32 und eines Zündwider
stands 4 in einer ersten Reihenschaltung. Die zweite Reihenschal
tung ist parallel geschaltet zur ersten Reihenschaltung, um eine
ausgeglichene Wheatstone-Brücke zu bilden.
Die Schaltungen 12 und 13 sind ein erster und ein zweiter Schalt
kreis, die für den wechselweisen Schaltvorgang an der Anschlußstel
le A bzw. B angeschlossen sind. Diese Schaltkreise sind aus FET-
Transistoren hergestellt. Eine Bezugsspannungs-Zuführung 14 erzeugt
eine Norm-Bezugsspannung VRE.
Eine Gleichstrom-Verstärkerschaltung 15 ist an einen gemeinsamen
Ausgangsanschluß D der Schaltkreise 12 und 13 angeschlossen und be
steht aus einem Addierer 16 zum Addieren der Spannung VD am ge
meinsamen Ausgangsanschluß D zur Bezugsspannung VRE, die von der
Bezugsspannungsquelle 14 her eingespeist wird, sowie einen Verstär
ker 17, um eine Eingangsspannung Ei vom Addierer 16 her zu ver
stärken.
Eine Entscheidungsschaltung 18 überprüft die Ausgangsspannung Eo
der Gleichstrom-Verstärkerschaltung, um zu entscheiden, ob hier
irgendein Fehler vorliegt. Die Entscheidungsschaltung 18 kann bei
spielsweise aus einem Mikrocomputer gebildet sein und versieht die
Schaltkreise 12 und 13 mit Gate-Steuersignalen F1 und F2. Wenn sie
entscheidet, daß ein Fehler im Zündwiderstand 4 vorliegt, dann er
zeugt die Entscheidungsschaltung 18 ein Antriebssignal H, um eine
Warnlampe 9 anzuschalten.
Als nächstes wird die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung beschrieben, das in Fig. 2 gezeigt ist.
V1 soll stehen für die Speisespannung, und R3, R4, R10 und
R11 für die Widerstandswerte der Widerstände 3, 4, 10 bzw. 11 in
der Wheatstone-Brücke. Die Spannungen VA und VB an den An
schlußstellen A und B sind, wenn der Zündschalter 2 geschlossen
ist, vorgegeben durch:
VA = V₁R₄/(R₃ + R₄) (1)
VB = V₁R₁₁/(R₁₀ + R₁₁) (2)
Nun wird der Widerstand des Widerstandswertes 4 im normalen Zustand
bezeichnet als R₄*, und das Maß der Widerstandsabweichung als
ΔR₄. Wenn sich der Widerstand R₄ vom normalen Wert R₄* um das
Maß ΔR₄ ändert, wird er ausgedrückt durch:
R₄ = R₄* + ΔR₄ (3)
Um die Wheatstone-Brücke in ausgeglichenem Zustand zu halten, müs
sen die Widerstände R10 und R11 der Widerstände 10 und 11 so
gewählt werden, daß die Widerstandsverhältnisse der ersten und
zweiten Reihenschaltung dann gleich sind, wenn der Zündwiderstand 4
normal ist. Unter dieser Bedingung erhält man die folgende Zuord
nung:
R₄*/R₃ = R₁₁/R₁₀ = α (4)
wobei α das Widerstandsverhältnis ist. Aus den Gleichungen (1) bis
(4) sind die Spannungen VA und VB an den Anschlußstellen A und
B gegeben durch:
VA = [αV₁/(1 + α)] (1 + ΔR₄/R₄*) (5)
VB = αV₁/(1 + α) (6)
Es folgt aus den Gleichungen (5) und (6), daß, wenn R₄=R₄*,
d. h. ΔR₄=0, dann VA=Vb.
Als nächstes wird davon ausgegangen, daß der erste Schaltkreis 12
angeschaltet (geschlossen) und der zweite Schaltkreis 13 ausge
schaltet (offen) ist. Man erhält dann:
VD = VA.
Die Spannung VA an der Anschlußstelle A wird an die Gleichstrom-
Verstärkerschaltung 15 angelegt. Zu diesem Zeitpunkt können, wenn
wir die Eingangs- und Ausgangsspannung des Verstärkers 17 mit Ei1
bzw. Eo1 bezeichnen, diese geschrieben werden als:
Ei₁ = VA + VRE
Eo₁ = G(VA + VRE) (7)
Eo₁ = G(VA + VRE) (7)
wobei G ein Verstärkungsfaktor des Verstärkers 17 ist.
Wenn umgekehrt der erste Schaltkreis 12 ausgeschaltet (offen) und
der zweite Schaltkreis 13 angeschaltet (geschlossen) ist, dann
gilt:
VD = VB.
Die Spannung VB an der Verbindungsstelle B wird nun der Gleich
strom-Verstärkerschaltung 15 zugeführt. Wenn man die Eingangs- und
Ausgangsspannung des Verstärkers 17 zu diesem Zeitpunkt ansetzt mit
Ei2 und Eo2, dann gilt:
Ei₂ = VB + VRE
Eo₂ = G(VB + VRE) (8)
Eo₂ = G(VB + VRE) (8)
Synchron mit der Zeitgebung des Schaltvorganges nimmt die Entschei
dungsschaltung 18 die Ausgangsspannungen Eo1 und Eo2 auf, die
wechselweise von den Schaltkreisen 12 und 13 ausgewählt werden, und
errechnet den Spannungsunterschied ΔEo zwischen ihnen. Aus den
Gleichungen (5) bis (8) ist die Spannungsdifferenz ΔEo gegeben
durch:
ΔEo = Eo₁ - Eo₂ = αGV₁ΔR₄/(1 + α)R₄* (9).
Die Spannungsdifferenz ΔEo ist proportional zur Widerstandsabweichung
ΔR₄. Wenn man davon ausgeht, daß R₃=1 kΩ, R₄*=
3 Ω, R₁₀=100 Ω, R₁₁=300 Ω, V₁=10 V, α=3/1000 und G=
100 und wenn die Widerstandsabweichung ΔR₄ 1 Ω beträgt, dann ergibt
sich aus der Gleichung (9) der Spannungsunterschied ΔEo als:
ΔEo = 100(3/1000)/3(1 + 3/1000) = 0,997 V.
Das heißt, daß eine Widerstandsabweichung ΔR₄ von 1 Ω im Zünd
widerstand 4 einen Spannungsunterschied ΔEo von etwa 1 V erzeugt.
Und aus der Gleichung (9) ergibt sich, wenn ΔR₄=0 Ω, ΔEo=0 V.
Deshalb wird eine Widerstandsabweichung von ΔR₄ von 0,1 Ω eine
Spannungsdifferenz ΔEo von etwa 0,1 V erzeugen. Diese Span
nungsdifferenz liegt deutlich unter einem Pegel, der problemlos
durch herkömmliche elektronische Schaltungen verarbeitet werden
kann.
Die Bezugs-Spannungsquelle 14 liefert die Bezugsspannung VRE zum
Addierer 16, um die Eingangsspannung Ei für den Verstärker 17 so zu
korrigieren, daß die Ausgangsspannung Eo der Gleichstrom-Verstär
kerschaltung 15 in einen speziellen Spannungsbereich fällt (bei
spielsweise 0 bis 5 V), in dem eine Spannungsdifferenz durch die
Entscheidungsschaltung 18 ermittelt werden kann. Der Entscheidungs-
Spannungsbereich ist in Abhängigkeit von den verwendeten Halblei
tereinrichtungen veränderlich.
Die Ausgangsspannung Eo1 auf der Meßseite, die gegeben ist durch
die Gleichung (7), ändert sich entsprechend dem Widerstand R4 des
Zündwiderstands 4. Wenn er sich in höherem Maße über den festgeleg
ten Spannungsbereich von 0 bis 5 V hinaus ändert, dann kann der
Ausgangs-Spannungswert mühelos als abnormal erkannt werden. Die an
dere Ausgangsspannung Eo2 auf der Bezugsseite, die gegeben ist
durch die Gleichung (8), muß jedoch jederzeit innerhalb des Berei
ches von 0 bis 5 V liegen, und dies wird durch Anwendung der Be
zugsspannung VRE erreicht. Wenn unter denselben Bedingungen wie
oben der Verstärkungsfaktor als G = 100 beispielsweise angenommen
wird, dann kann die Ausgangsspannung Eo2 aus der Gleichung (8)
geschrieben werden wie folgt:
Eo₂ = 100(VB + VRE).
Aus der Gleichung (1) erhält man:
Eo₂ = 100[V₁R₁₁/(R₁₀+R₁₁) + VRE].
Die Ausgangsspannung Eo2 wird bevorzugt in der Mitte des Berei
ches der anderen Ausgangsspannung Eo1 angesetzt, d. h. bei 2,5 V.
Der zulässige Änderungsbereich beträgt deshalb etwa 2,5 ±1.
Aus der obigen Betrachtung ergibt sich die folgende Zuordnung:
1,5 ≦ 100(0,003 V₁ + VRE) ≦ 3,5 (10).
Wenn die Bezugsspannung VRE als Summe einer festen Spannung VRO
und einer variablen Spannung (= 0,003 V1) herangezogen wird, dann
wird dies ausgedrückt als:
VRE = VRO - 0,003 V₁. (11).
Aus den Gleichungen (10) und (11) ergibt sich das Erfordernis, dem
die feste Spannung VRO genügen muß:
15 mV ≦ VRO ≦ 35 mV (12).
Wenn man die Gleichung (12) umschreibt, dann führt das zu:
VR0 = 25 mV ±10 mV.
Es ist ersichtlich, daß die Bezugsspannung VRE deutlich unter
einem Pegel liegt, der problemfrei im Bereich der Schaltungstech
nologie gehandhabt werden kann.
Während bei dem obigen Ausführungsbeispiel nur ein G-Fühler 3 ver
wendet wird, kann dieselbe Wirkung auch erhalten werden, wenn zwei
G-Fühler 3 und 5 verwendet werden, wie im Fall der Fig. 3.
Fig. 3 ist ein Schaltbild, das ein zweites Ausführungsbeispiel die
ser Erfindung zeigt. Mit 14A ist ein Verstärker mit einem Verstär
kungsfaktor von 1 bezeichnet, der einen Eingangsanschluß aufweist,
der an die Verbindungsstelle C angeschlossen ist, und ist dazu aus
gebildet, eine Vorspannung auf eine Gleichstrom-Verstärkerschaltung
15B aufzubringen. Eine Bezugs-Stromverstorgung 14B ist in einer
Fehler-Spürschaltung 6B gemeinsam mit dem Verstärker 14A angebracht
und erzeugt eine Bezugsspannung VR, um der Ausgangsspannung Eo
der Gleichstrom-Verstärkerschaltung 15B ein geeignetes Maß der Ver
setzung mitzuteilen.
Die Gleichstrom-Verstärkerschaltung 15B besteht aus Operationsver
stärkern 17A und 17B, die in Reihe angeschlossen sind, und Wider
ständen 19A bis 19H. Der Widerstand 19A ist zwischen einem gemein
samen Ausgangsanschluß D und einem nicht-invertierten Eingang des
Operationsverstärkers 17A eingesetzt; der Widerstand 19B ist zwi
schen dem Ausgangsanschluß des Verstärkers 14A und dem nicht-inver
tierten Eingang des Operationsverstärkers 17A angeschlossen; der
Widerstand 19C ist zwischen den Ausgangsanschluß des Verstärkers
14A und dem invertierten Eingang des Operationsverstärkers 17A an
geschlossen; der Widerstand 19D ist zwischen den Ausgangsanschluß
und dem invertierten Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 17A
angeschlossen; der Widerstand 19E ist zwischen dem Ausgangsanschluß
des Operationsverstärkers 17A und einem nicht-invertierten Ein
gangsanschluß des Operationsverstärkers 17B eingesetzt; der Wider
stand 19F ist zwischen der Bezugs-Stromversorgung 14B und dem
nicht-invertierten Eingang des Operationsverstärkers 17B einge
setzt; der Widerstand 19G ist zwischen dem Ausgangsanschluß des
Verstärkers 14A und dem invertierten Eingang des Operationsverstär
kers 17B eingesetzt; und der Widerstand 19H ist zwischen dem Aus
gangsanschluß und dem invertierten Eingang des Operationsverstär
kers 17B eingesetzt.
Es werden nun die Widerstandswerte der Widerstände 19A bis 19H je
weils durch RA bis RH bezeichnet. Es wird von der Gültigkeit
der nachfolgenden Zuordnungen ausgegangen:
RA = RC = RE = RG = RS (13)
RB = RD = RF = RH = RP (14).
Dann werden die Ausgangsspannungen Eo1 und Eo2 des Gleich
stromverstärkers 15B bei geschlossenen Schaltkreisen 12 und 13
vorgegeben wie folgt:
Eo₁ = (VA - VC)(RP/RS)² + VR + VOF (15)
Eo₂ = (VB - VC)(RP/RS)² + VR + VOF (16)
wobei VC die Spannung an der Verbindungsstelle C ist. VOF ist
eine Offset-Eingangsspannung für die Operationsverstärker 17A und
17B und umfaßt Fehlerelemente, die durch Abweichungen eines jeden
Widerstands 19A bis 19H von jenen Werten verursacht sind, die durch
die Gleichungen (13) und (14) gegeben sind.
In den Gleichungen (15) und (16) gilt:
VAC = VA - VC = (V₁ - VC)R₄/(R₃ + R₄) (17)
VBC = VB - VC = (V₁ - VC)R₁₁/(R₁₀ + R₁₁) (18).
Diese können durch Verwendung der vorangehenden Gleichungen (3) und
(4) umgeschrieben werden, d. h.
R₄ = R₄* + ΔR₄
R₄*/R₃ = R₁₁/R₁₀ = α.
R₄*/R₃ = R₁₁/R₁₀ = α.
Es soll beispielsweise ein Fall in Betracht gezogen werden, in dem
nur eine geringfügige Änderung in der Widerstandsabweichung Δ R4
vorliegt. Weil
ΔR₄ ≒ 0 Ω
gilt, können die Gleichungen (17) und (18) zu den folgenden Aus
drücken angenähert werden:
VAC = α(V₁ - VC) (1 + ΔR₄/R₄*)/(1 + α) (19)
VBC = α(V₁ - VC) (1 + α) (20).
Somit kann aus den Gleichungen (15), (16), (19) und (20) die Span
nungsdifferenz ΔEo, die durch die Entscheidungsschaltung 18 errech
net wurde, geschrieben werden wie folgt:
ΔEo = α(V₁ - VC)(RP/RS)²ΔR₄/(1 + α)R₄* (21).
Wie im ersten Ausführungsbeispiel werden die folgenden Annahmen ge
macht: R₃=1 KΩ, R₄*=3 Ω, R₁₀=100 kΩ, R₁₁=300 Ω
und RP/RS=10. Der Widerstandswert R₅ des Widerstandes 52
beträgt annahmegemäß:
R₁₀ » R₅ (=R₃) » R₄.
Dann gilt
V₁ - VC = V₁/2 = 10 V.
Die Gleichung (21) kann deshalb auf die folgende Weise umgeschrieben
werden:
ΔEo = 3ΔR₄/R₄* = ΔR₄.
Für die Widerstandsabweichung von ΔR₄ = 0,1 Ω ergibt sich die
Spannungsdifferenz von ΔEo=0,1 V, und bei diesem Ausführungsbei
spiel ist es möglich, den Fehler im Zündwiderstand mit derselben
Empfindlichkeit zu entdecken, wie jene beim ersten Ausführungsbei
spiel.
Auf diese Weise wird die Spannungsdifferez ΔEo zwischen der Aus
gangsspannung Eo2, die der Spannung VB bei der Verbindungsstel
le B auf der Bezugsseite zugeordnet ist, und der Ausgangsspannung
Eo1, die der Spannung VA an der Verbindungsstelle A auf der
Meßseite zugeordnet ist, verwendet, um die Änderung im Widerstands
wert des Zündwiderstandes 4 zu bestimmen. Dieses Verfahren ermög
licht die genaue Bestimmung eines Fehlers, ohne betroffen zu sein
von irgendeiner der charakteristischen Änderungen im Meßsystem.
In Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel führt jedoch jede
Änderung in der Speisespannung V1 außer für das Meßsystem zu ei
ner Änderung in der Spannung VBC (= VB-VC) auf der Bezugs
seite, die gegeben ist durch die Gleichung (10). Diese Änderung in
der Spannung VBC auf der Bezugsseite wird auch verursacht durch
eine Änderung in der Spannung VC an der Verbindungsstelle C, die
stattfinden kann, wenn sich die Charakteristik des Widerstands 52
des G-Fühlers 5 ändert. Die Spannungsänderung bei VBC veranlaßt
wiederum die Ausgangsspannung Eo2, von dem Mittelwert (2,5 V) des
Eingangsspannungsbereiches (0-5 V) der Entscheidungsschaltung 18
abzuweichen und somit zu einer Möglichkeit ungenauer Messung der
Ausgangsspannung Eo1 zu führen, die der Verbindungsstelle A zuge
ordnet ist, wo gerade die Überwachung stattfindet.
Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung be
schrieben, bei dem die Ausgangsspannung Eo selbst dann stabil
bleibt, wenn Änderungen in der Speisespannung V1 außer für das
Meßsystem oder in einem Zustand des Widerstands 52 des G-Fühlers 5
auftreten.
Fig. 4 zeigt ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der
Erfindung. Die Bezugszeichen 1 bis 18 stellen Komponenten ähnlich
jenen der Fig. 3 dar, mit der Ausnahme, daß der Eingangsanschluß
des Verstärkers 14A an die Verbindungsstelle B auf der Bezugsseite
angeschlossen ist.
Die Schaltung 20 ist eine Spannungs-Regulierschaltung, deren Aus
gang in die Gleichstrom-Verstärkerschaltung 15B rückgekoppelt wird,
um die Ausgangsspannung Eo der Gleichstrom-Verstärkerschaltung 15B
zu regulieren. Die Spannungs-Regulierschaltung 20 besteht aus einem
Operationsverstärker 21 und einen Kondensator 22, der zwischen dem
Eingangs- und Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 21 einge
setzt ist.
Die Schaltung 23 ist ein dritter Schaltkreis, der zwischen der
Spannungs-Regulierschaltung 20 und der Gleichstrom-Verstärkerschal
tung 15B eingefügt ist. Der dritte Schaltkreis 23 wird synchron zum
zweiten Schaltkreis 13 durch ein Steuersignal F3 aus der Ent
scheidungsschaltung 18 betätigt.
Die Ausgangsspannung Eo der Gleichstrom-Verstärkerschaltung 15B
wird in den invertierten Eingang (-) des Operationsverstärkers 21
durch den dritten Schaltkreis 23 eingegeben. Die Bezugsspannung
VR der Bezugs-Stromverstorgung 14B wird an den nicht-invertierten
Eingang (+) des Operationsverstärkers 21 angelegt.
Die Rückkopplungsspannung VF, die vom Operationsverstärker 21 in
der Spannungs-Regulierschaltung 20 abgegeben wird, wird in seinen
eigenen invertierten Eingang (-) durch den Kondensator 22 einge
geben und auch in den nicht-invertierten Eingang (+) des Operati
onsverstärkers 17B durch den Widerstand 19F der Gleichstrom-Ver
stärkerschaltung 15B eingegeben.
Nun wird auf ein Flußdiagramm der Fig. 5 und ein Wellenform-Zeit
ablaufdiagramm der Fig. 6 Bezug genommen, wobei eine Erläuterung
über die Wirkungsweise des dritten Ausführungsbeispiels vorgetragen
wird, das in Fig. 4 eingeführt ist.
Die Spannungen, die in die Gleichstrom-Verstärkerschaltung 15B ein
gespeist werden, sind die Spannung VD an der Anschlußstelle D und
die Ausgangsspannung VE (= VB) des Pufferverstärkers 14A. Somit
wird die Ausgangsspannung Eo aus der Gleichstrom-Verstärkerschal
tung 15B ausgedrückt als:
Eo = {RB/(RA + RB)}{(RC + RD)/RC}{RF/(RE + RF)}
×{(RG + RH)/RG}(VD - VE)
+ {(RFRG - RERH)/RG(RE + RF)}VE
+ {RC/(RC + RD)}{(RE + RF)/RE}VF + VOF (22).
×{(RG + RH)/RG}(VD - VE)
+ {(RFRG - RERH)/RG(RE + RF)}VE
+ {RC/(RC + RD)}{(RE + RF)/RE}VF + VOF (22).
Da die Widerstandswerte RA bis RH den Gleichungen (13) und (14)
genügen, kann die Gleichung (22) umgeschrieben werden wie folgt:
Eo = (RP/RS)²(VD - VE) + VF + VOF (23).
Wie in Fig. 6 gezeigt, gibt die Entscheidungsschaltung 18 Steuer
signale F1 bis F3 ab, und die Schaltkreise 12, 13 und 23 sind
so gesteuert, daß sie eine der beiden Betriebsarten aufgreifen:
- I) Bezugsspannungsbetrieb (Eo2):
Der erste Schaltkreis 12 ist ausgeschaltet, und der zweite und der dritte Schaltkreis 13 und 23 sind angeschaltet. - II) Meßspannungsbetrieb (Eo1):
Der erste Schaltkreis 12 ist angeschaltet, und der zweite und dritte Schaltkreis 13 und 24 sind ausgeschaltet.
In einer Zeitdauer von t0 bis t1 schaltet, wenn das Steuersig
nal F1 den niedrigen Wert aufweist und die Steuersignale F2 und
F3 den hohen Wert einnehmen, der erste Schaltkreis 12 ab und der
zweite und dritte Schaltkreis 13 und 23 schalten an (beim Schritt
S1 in Fig. 5).
Die Betriebsart zu diesem Zeitpunkt ist der Bezugsspannungsbetrieb
(I), so daß die Ausgangsspanung Eo den Wert von Eo2 annimmt, der
der Anschlußstelle B an der Bezugsseite zugeordnet ist (Schritt
S2).
Da der zweite Schaltkreis 13 geschlossen ist, gilt:
VD = VE = VB.
Aus der Gleichung (23) ist die Ausgangsspannung Eo2 gegeben
durch:
Eo₂ = VF + VOF (24).
Das Schließen des dritten Schaltkreises 23 ermöglicht es der Aus
gangsspannung Eo2, an die Spannungs-Regulierschaltung 20 angelegt
zu werden. Der Operationsverstärker 21 stellt nun die Rückkopp
lungsspannung VF so nach, daß die Gleichung (24) der nachfolgen
den Zuordnung genügt:
VF + VOF = VR.
Wenn die Rückkopplungsspannung VF auf diese Weise eingestellt
ist, dann wird die Ausgangsspannung Eo2 genau auf die Bezugsspan
nung VR eingestellt, was die Mitte des Eingangsspannungsbereichs
für die Entscheidungsschaltung 18 ist.
Als nächstes werden in einer Zeitdauer von t1 bis t2 die Steu
ersignale F1 bis F3 in der Polarität umgekehrt, um den ersten
Schaltkreis 12 anzuschalten und den zweiten und dritten Schaltkreis
13 und 23 abzuschalten (Schritt S3), wobei sie die Betriebsart auf
den Meßspannungsbetrieb (II) umstellen. Im Meßspannungsbetrieb
nimmt die Ausgangsspannung Eo den Wert Eo1 an, der der
Verbindungsstelle A auf der Meßseite zugeordnet ist (Schritt S4).
Weil der erste Schaltkreis 12 angeschaltet ist, gilt:
VD = VA
VE = VB.
VE = VB.
Aus der Gleichung (23) wird die Ausgangsspannung Eo:
Eo₁ = (RP/RS)²(VA - VB) + VF + VOF (25).
Zu diesem Zeitpunkt wird der Eingang zum Operationsverstärker 21
durch das Abschalten des dritten Schaltkreises 23 unterbrochen. Die
Rückkopplungsspannung VF, die während des Bezugsspannungsbetriebs
(I) erzeugt wurde, wird jedoch vom Kondensator 22 zurückgehalten.
Aus der Gleichung (24) kann sie ausgedrückt werden wie folgt:
VF = Eo₂ - VOF = VR - VOF (26).
Somit wird unter Benutzung der Gleichungen (25) und (26) die Aus
gangsspannung Eo1 gegeben durch:
Eo₁ = (RP/RS)²(VA - VB) + VR (27).
Die Gleichung (27) zeigt an, daß die Ausgangsspannung Eo1 während
des Meßspannungsbetriebes stets einen Wert annimmt, der abgeleitet
ist von der Bezugsspannung VR, und zwar durch die verstärkte
Spannungsdifferenz (VA-VB) zwischen den Anschlußstellen A und
B in der Wheatstone-Brücke. Deshalb macht es das Festsetzen der Be
zugsspannung VR am Mittelwert des Eingangsspannungsbereiches der
Entscheidungsschaltung 18 es möglich, die Spannungsdifferenz (VA
VB) zu messen, ohne durch Schwankungen entweder in der Speise
spannung V1 oder im Widerstandsverhältnis zwischen den G-Fühlern
3 und 5 beeinflußt zu werden. Dies ermöglicht es einem Fehler-Spür
gerät, eine Änderung im Widerstandswert des Zündwiderstandes 4 auf
dieselbe Weise aufzuspüren, wie jene, die in Fig. 3 gezeigt ist.
Es wird, in anderen Worten, überprüft, ob die Spannungsdifferenz
Δ Eo (= Eo1-Eo2) innerhalb eines vorbestimmten, zulässigen
Änderungsbereiches ΔE (Schritt S5) liegt, und wenn sie den zuläs
sigen Bereich überschreitet, d. h.
|Eo₁ - Eo₂| ≧ E.
wird ein Antriebs- bzw. Betriebssignal H durch die Entscheidungs
schaltung 18 erzeugt, um die Warnlampe 9 aufleuchten zu lassen
(Schritt S6).
Andererseits kehrt am Schritt S5 der Vorgang, wenn herausgefunden
wurde, daß die Spannungsdifferenz ΔEo innerhalb des zulässigen Ver
änderungsbereiches ΔE liegt, auf den Schritt S1 zurück, um diesel
ben Operationen zu wiederholen.
Fig. 6 zeigt einen Fall, in dem in einer Zeitspanne von t3 bis
t5 herausgefunden wurde, daß die Ausgangsspannung Eo1 einen
Wert aufweist, der über dem zulässigen Veränderungsbereich ΔE
liegt, was das Betätigungssignal H veranlaßt, zum Zeipunkt t4 mit
einer bestimmten, zeitlichen Verarbeitungsverzögerung nach t3
einen hohen Wert einzunehmen.
Während in den vorangehenden Ausführungsbeispielen das Aufspüren
lediglich für die Widerstandsänderung in nur einem einzigen Zünd
widerstand 4 für ein Airbag-System mit einem einzigen Airbag vorge
nommen wurde, ist es auch möglich, Widerstandsänderungen in mehre
ren Zündwiderständen gleichzeitig aufzuspüren.
Fig. 7 ist ein Schaltbild, das ein viertes Ausführungsbeispiel der
Erfindung zeigt, das beim Aufspüren von Fehlern in einem Zwei-Air
bag-System angewandt wird.
Ein zweites Airbag-System, das aus G-Fühlern 3′ und 5′ sowie einem
Überwachungswiderstand 4′ besteht, wird parallel zum ersten Airbag-
System eingebaut, das aus ähnlichen Komponenten 3 bis 5 besteht.
Zu den Bestandteilen, die in der Fehler-Spürschaltung 6D neu aufge
nommen sind, zählen: Widerstände 10′ und 11′, die gemeinsam mit dem
Widerstand im G-Fühler 3′ und dem Zündwiderstand 4′ eine zweite
Wheatstone-Brücke bilden, ein erster und zweiter Schaltkreis 12′
und 13′, die der zweiten Wheatstone-Brücke zugeordnet sind, und
vierte Schaltkreise 24 und 24′, um entweder eine Verbindungsstelle
B der ersten Wheatstone-Brücke oder eine Verbindungsstelle B′ der
zweiten Wheatstone-Brücke an den Verstärker 14A anzuschließen.
Die Entscheidungsschaltung 18 gibt deshalb Steuersignale F1 bis
F4, F1′, F2′ und F4′ an die zugeordneten Schaltkreise ab,
um die beiden Wheatstone-Brücken in einer der beiden Betriebsarten,
jedoch nur mit einer einzigen Brücke zur jeweils gleichen Zeit, zu
versetzen.
In anderen Worten, wenn ein Zündwiderstand 4 überprüft werden soll,
dann wird der vierte Schaltkreis 24 dadurch betätigt, daß man das
Steuersignal F4 anschaltet und die Steuersignale F1′, F2′ und
F4′ abschaltet, um die erste Wheatstone-Brücke auszuwählen.
Gleichzeitig schalten die Steuersignale F1 bis F3 die Betriebs
art zwischen (I) und (II) um, wie in Fig. 6 gezeigt.
In gleicher Weise wird, wenn der andere Zündwiderstand 4′ überprüft
werden soll, der vierte Schaltkreis 24′ dadurch aktiviert, daß man
das Steuersignal F4′ anschaltet und die Steuersignale F1, F2
und F4 abschaltet, um die zweite Wheatstone-Brücke zu wählen.
Die Steuersignale F1′, F2′ und F3′ wirken auf dieselbe Weise
wie F1 bis F3, um die Betriebsart zwischen den beiden Betriebs
arten (I′) und (II′) umzuschalten.
Welche Wheatstone-Brücke auch gewählt ist, der Bezugsspannungsbe
trieb (I) oder (I′) erzeugt die Ausgangsspannung Eo2, die der
Verbindungsstelle B oder B′ zugeordnet ist, und der Meßspannungs
betrieb (II) oder (II′) liefert die Ausgangsspannung Eo1, die der
Verbindungsstelle A oder A′ zugeordnet ist.
Selbst wenn das Widerstandsverhältnis der G-Fühler 3 und 5 oder der
Widerstände 32 und 52 sich unterscheidet von jenem der G-Fühler 3′
und 5′, und diese Spannungen an den beiden Enden oder den Verbin
dungsstellen A und B der ersten Wheatstone-Brücke sich unterschei
den von den Spannungen an den beiden Enden oder Verbindungsstellen
A′ und B′ der zweiten Wheatstone-Brücke, wird dennoch kein Problem
erzeugt, weil die Ausgangsspannung Eo1 sich gegenüber der Bezugs
spannung VR verändern kann, wenn man sie in die Mitte der Verände
rung legt.
Während in den vorangehenden Ausführungsbeispielen die Steuersig
nale zum Betreiben der Schaltkreise durch die Entscheidungsschal
tung 18 erzeugt wurden, können sie auch durch eine getrennte Zeit
geberschaltung (nicht gezeigt) gebildet werden.
Obwohl der Zündwiderstand 4 gemäß der Darstellung als Trigger-Heiz
einrichtung in Fahrzeug-Airbag-Systemen angewandt ist, kann er auch
für andere Arten von Widerständen verwendet werden, die einen ver
hältnismäßig geringen Widerstandswert aufweisen, und noch immer
ähnliche Wirkung erzielen.
Die Erfindung kann auf die folgende Weise zusammengefaßt werden:
Das Fehler-Spürgerät gemäß der Erfindung umfaßt eine erste Reihen
schaltung, die aus einem Überwachungswiderstand und einem Wider
stand besteht, der an einer ersten Verbindungsstelle mit dem Über
wachungswiderstand verbunden ist, eine zweite Reihenschaltung, die
aus einem Paar Widerständen besteht, die miteinander an einer zwei
ten Verbindungsstelle verbunden sind, wobei die zweite Reihenschal
tung dasselbe Widerstandsverhältnis aufweist wie jenes der ersten
Reihenschaltung und parallel zur ersten Reihenschaltung angeordnet
ist, um eine ausgeglichene Wheatstone-Brücke zu bilden, und der er
ste und zweite Schaltkreis jeweils mit der ersten bzw. zweiten Ver
bindungsstelle verbunden ist, um alternierend betrieben zu werden,
eine Gleichstromquelle zum Speisen der Wheatstone-Brücke, einen er
sten und zweiten Schaltkreis, der mit der ersten bzw. zweiten Ver
bindungsstelle verbunden ist, um wechselweise betrieben zu werden,
eine Gleichstrom-Verstärkungsschaltung, die mit einem gemeinsamen
Ausgangsanschluß der beiden Schaltkreise verbunden ist, und eine
Entscheidungsschaltung, um zu entscheiden, ob ein Fehler im Überwa
chungswiderstand vorliegt oder nicht, und zwar gemäß der Differenz
zwischen den Ausgangsspannungen der Gleichstrom-Verstärkerschal
tung, wobei die Ausgangsspannungen der Gleichstrom-Verstärker
schaltung wechselweise durch eine Entscheidungsschaltung synchron
zur Wirkungsweise des ersten und zweiten Schaltkreises aufgegriffen
wird.
Wegen dieser Anordnung wird das Fehler-Spürgerät nicht durch Ände
rungen in der Offset-Eingangsspannung der Gleichstrom-Verstärker
schaltung oder in den Schaltungskonstanten und Charakteristiken der
Schaltungsvorrichtung im Meßsystem beeinträchtigt. Diese Ausbildung
vermeidet auch die Feineinstellung, die sonst bei dem Herstellungs
schritt erforderlich wären, so daß ein höchst verläßliches, kosten
günstige Fehler-Spürgerät vorgesehen wird.
Ferner umfaßt ein Fehler-Spürgerät dieser Erfindung auch eine Span
nungs-Regulierschaltung, deren Ausgang in die Gleichstrom-Verstär
kerschaltung rückgekoppelt wird, um eine Ausgangsspannung der
Gleichstrom-Verstärkerschaltung einzustellen, und einen dritten
Schaltkreis, der zwischen der Spannungs-Regulierschaltung und dem
Gleichstrom-Verstärkerkreis eingefügt ist, um synchron mit dem
zweiten Schaltkreis betätigt zu werden. Wenn der zweite Schaltkreis
geschlossen wird, dann wird der Ausgang der spannungsregulierenden
Schaltung zum Gleichstrom-Verstärkerkreis rückgekoppelt, um die
Ausgangsspannung des Gleichstrom-Verstärkerkreises auf den Mittel
wert des Eingangsspannungsbereiches der Entscheidungsschaltung ein
zustellen. Wenn der erste Schaltkreis geöffnet ist, dann ist die
Spannungs-Regulierschaltung von der Gleichstrom-Verstärkerschaltung
gelöst, während sie die Rückkopplungsspannung beibehält. Diese An
ordnung stellt sicher, daß die Ausgangsspannung der Gleichstrom-
Verstärkerschaltung frei davon ist, nachteilig von den charakteri
stischen Änderungen von Einrichtungen betroffen zu werden, die jene
umfassen, die auch anderswo als im Meßsystem angebracht sind. Das
Fehler-Spürgerät ist deshalb in Genauigkeit und Zuverlässigkeit
verbessert.
Gemäß der Erfindung wird somit insgesamt ein Fehler eines Schalt
widerstandes oder Zündwiderstandes eines Airbag-Systems gemeinsam
mit anderen Widerständen durch Benutzung einer ausgeglichenen
Wheatstone-Brücke überwacht, um ein billiges und höchst zuverlässi
ges Fehler-Spürgerät vorzusehen, worin die erste und zweite Verbin
dungsstelle der Wheatstone-Brücke wechselweise mit einer Gleich
strom-Verstärkerschaltung verbunden sind, unter Verwendung eines
ersten und zweiten Schaltkreises, um eine Spannung über den Zünd
widerstand hinweg und eine Bezugsspannung wechselweise an einem
Eingangsanschluß der Gleichstrom-Verstärkerschaltung anzulegen, wo
bei die verstärkten Spannungen aus der Gleichstrom-Verstärkerschal
tung in eine Entscheidungsschaltung eingegeben werden, um zu Ober
prüfen, ob die Spannung über den Zündwiderstand hinweg innerhalb
einer zulässigen Grenze gegenüber der Bezugsspannung liegt oder
nicht. Die verstärkte Bezugsspannung wird aus der Gleichstrom-Ver
stärkerschaltung in eine Spannungs-Regulierschaltung eingegeben,
die eine Rückkopplungsschaltung zur Gleichstrom-Verstärkerschaltung
aufweist, und zwar unter Nutzung eines dritten Schaltkreises, um
den Ausgang des Spannungsregulierers auf den Mittelwert des Ein
gangs-Spannungsbereiches der Entscheidungsschaltung einzustellen
und es hierbei zu ermöglichen, die Spannungsdifferenz an der ersten
und zweiten Verbindungsstelle zu messen, ohne durch eine Schwankung
der Speisespannung oder eine Änderung im Widerstandsverhältnis der
Beschleunigungsfühler beeinflußt zu werden.
Claims (11)
1. Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System, gekennzeichnet
durch die folgenden Merkmale:
- - eine erste Reihenschaltung mit einem zu überwachenden Widerstand (4) und einem Widerstand (32), der an einer ersten Verbindungs stelle (A) hiermit verbunden ist,
- - eine zweite Reihenschaltung mit einem Paar Widerständen (10, 11), die an einer zweiten Verbindungsstelle (B) miteinander ver bunden sind, wobei die zweite Reihenschaltung das gleiche Ver hältnis im Widerstandswert aufweist wie jenes der ersten Reihen schaltung, zur Bildung einer ausgeglichenen Wheatstone-Brücke, wobei die erste Reihenschaltung parallel hierzu geschaltet ist,
- - eine Gleichstromquelle (1) zum Zuführen von elektrischem Strom zur Wheatstone-Brücke,
- - ein erster und zweiter Schaltkreis (12, 13), die getrennt mit der ersten und zweiten Verbindungsstelle (A, B) zum wechselwei sen Schaltvorgang verbunden sind,
- - eine Gleichstrom-Verstärkerschaltung (15), die an einen gemein samen Ausgangsanschluß (D) des ersten und zweiten Schaltkreises (12, 13) angeschlossen ist,
- - eine Spannungs-Regulierschaltung (20) mit einer Rückkopplungs schaltung, um ihren Ausgang zur Gleichstrom-Verstärkerschaltung (15) zurückzuführen, um die Ausgangsspannung der Gleichstrom- Verstärkerschaltung einzustellen,
- - ein dritter Schaltkreis (23), der zwischen der Spannungs-Regu lieschaltung (20) und der Gleichstrom-Verstärkerschaltung (15) angeordnet ist, um synchron mit dem zweiten Schaltkreis (13) betrieben zu werden, und
- - eine Entscheidungsschaltung (18), um zu entscheiden, ob ein Fehler in dem zu überwachenden Widerstand (4) vorliegt oder nicht, und zwar auf der Grundlage einer Differenz in den Aus gangsspannungen der Gleichstrom-Verstärkereinheit (15), deren Ausgangsspannungen alternierend der Entscheidungsschaltung (18) synchron zum alternierenden Schaltvorgang des ersten und zweiten Schaltkreises (12, 13) zugeführt werden.
2. Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-Verstärkerschaltung (15B) zwei
Operationsverstärker (17A, 17B) und Widerstände (19D, 19H) auf
weist.
3. Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System nach einem der Ansprüche
1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Verstärker (14A), der zwischen
der zweiten Anschlußstelle (B) und einer ersten Stufe (17A) der
Gleichstrom-Verstärkerschaltung (15B) angeordnet ist, um dieser ei
ne Bezugsspannung zuzuführen.
4. Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungs-Regulierschal
tung (20) einen Operationsverstärrker (21) und einen Kondensator
(22) aufweist, der zwischen dessen Eingangs- und Ausgangsanschluß
angeschlossen ist.
5. Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang der Spannungs-Re
gulierschaltung (20) zur Gleichstrom-Verstärkerschaltung (15B) zu
rückgekoppelt ist.
6. Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (12), zweite (13)
und dritte (23) Schaltkreis von Signalen geschaltet wird, die von
der Entscheidungsschaltung (18) erzeugt werden.
7. Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System nach Anspruch 1 bis 6,
ferner gekennzeichnet durch eine Warnlampe (9), die betrieblich mit
der Entscheidungsschaltung (18) verbunden ist.
8. Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System nach Anspruch 1 bis 7,
ferner gekennzeichnet durch eine zweite Wheatstone-Brücke, die aus
einer dritten Reihenschaltung mit einem zu überwachenden Widerstand
(4′) und einem hiermit an einer dritten Verbindungsstelle (A′)
verbundenen Widerstand und einer vierten Reihenschaltung besteht,
die ein Paar Widerstände (10′, 11′) aufweist, die an einer vierten
Verbindungsstelle (B′) miteinander verbunden sind.
9. Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System nach Anspruch 8, ferner
gekennzeichnet durch ein Paar vierter Schaltkreise (24, 24′) zum
wahlweisen Anschließen der zweiten Verbindungsstelle (B) der ersten
Wheatstone-Brücke oder der vierten Verbindungsstelle (B′) der
zweiten Wheatstone-Brücke an die Gleichstrom-Verstärkerschaltung
(15B) durch einen Verstärker (14A), der zwischen diesen angeordnet
ist, um eine Bezugsspannung zu liefern.
10. Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System nach Anspruch 9, ferner
gekennzeichnet durch ein Paar Schaltkreise (12′, 13′), die wahlwei
se mit der dritten und vierten Verbindungsstelle (A′, B′) für den
wechselweisen Schaltvorgang verbunden sind,
wobei die dritte und vierte Verbindungsstelle (A′, B′) mit der
Gleichstrom-Verstärkerschaltung (15B) durch das Paar Schaltkreise
(24, 24′) anstelle der ersten und zweiten Verbindungsstelle (A, B)
verbunden sind, wenn die vierte Verbindungsstelle (B′) mit der
Gleichstrom-Verstärkerschaltung (15B) durch den zwischengeschalte
ten Verstärker (14A) verbunden ist.
11. Fehler-Spürgerät für ein Airbag-System nach Anspruch 10, da
durch gekennzeichnet, daß der erste (11), zweite (12), dritte (23)
und vierte (24, 24′) Schaltkreis sowie das Paar Schaltkreise (11′,
12′), die der dritten und vierten Verbindungsstelle (A′, B′) zuge
ordnet sind, von Signalen geschaltet werden, die von der Entschei
dungsschaltung (18) geliefert werden.
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