DE4322472B4

DE4322472B4 - Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Stellungsgebers

Info

Publication number: DE4322472B4
Application number: DE19934322472
Authority: DE
Inventors: Eberhard Mausner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2013-07-07
Also published as: DE4322472A1

Abstract

Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Stellungsgebers mit einem Potentiometer, dessen Widerstandsbahn eine Potentiometerspannung zuführbar ist und von dessen Schleifer eine der Stellung entsprechende Schleiferspannung entnehmbar ist, wobei die Widerstandsbahn und der Schleifer über Leitungen mit einem Steuergerät verbunden sind und ein im Steuergerät vorhandener Mikrocomputer die Schleiferspannung auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometerspannung gebildet wird, indem eine Spannungsstabilisierungsschaltung (9) eine stabilisierte Spannung erzeugt, die über einen Widerstand (10) und eine Leitung (5) zum Potentiometer (4) geleitet wird, daß die Spannung am leitungsseitigen Ende (12) des Widerstandes (10) und damit zwischen dem Widerstand (10) und dem Potentiometer (4) abgegriffen und dem Mikrocomputer (11) zugeführt wird und daß der Mikrocomputer (11) die Spannung am leitungsseitigen Ende (12) des Widerstandes (10) mit einem Sollwert vergleicht und bei Abweichungen, die größer als eine Toleranzschwelle sind, eine Fehlermeldung erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Stellungsgebers mit einem Potentiometer, dessen Widerstandsbahn eine Spannung (Potentiometerspannung) zuführbar ist und von dessen Schleifer eine der Stellung entsprechende Spannung (Schleiferspannung) entnehmbar ist, wobei die Widerstandsbahn und der Schleifer über Leitungen mit einem Steuergerät verbunden sind und ein im Steuergerät vorhandener Mikrocomputer die Schleiferspannung auswertet ( DE 38 26 937 A1 ).
In Anlagen zur elektrischen Betätigung von Stellgliedern, beispielsweise einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, werden zur Rückmeldung der jeweiligen Stellung Stellungsgeber verwendet, die häufig von einem Potentiometer gebildet werden, dessen Widerstandsbahn an einer konstanten Spannung liegt und dessen Schleiferspannung die jeweilige Stellung anzeigt. Derartige Stellungsgeber sind in der Regel über Leitungen mit einem Steuergerät verbunden. Beim Betrieb derartiger Anlagen können sich Fehler ergeben – beispielsweise durch Leitungsbruch oder durch ungenügende Kontaktgabe in Steckvorrichtungen. Außerdem sind Schlüsse gegen Masse und zu anderen spannungsführenden Teilen möglich.

Aus der DE 38 26 937 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur Überwachung eines als Stellungsgeber dienenden Potentiometers bekannt, bei der zum einen mit Hilfe eines Strommesswiderstandes der Strom durch das Potentiometer geprüft wird und zum anderen über einen am Schleifer kurzzeitig zugeschalteten Belastungswiderstand der Übergangswiderstand zwischen der Widerstandsbahn und dem darauf gleitenden Schleifer überwacht wird.

Die DE 38 12 760 C2 offenbart eine Anordnung zur Überwachung eines Sollwertgebers, beispielsweise eines Fahrpedals, wobei der Sollwertgeber eine von seiner aktuellen Stellung abhängige Ausgangsspannung erzeugt, deren Zusammenhang in einer Kennlinie abgelegt ist. Zur Überprüfung der Korrektheit der abgelegten Kennlinie wird der gesamte Stellbereich des Sollwertgebers in Teilbereiche unterteilt und den Grenzen jedes Stell-Teilbereichs ist ein Spannungswert als Grenzwert zugeordnet. Je nachdem, in welchem Stell-Teilbereich sich der Sollwertgeber gerade befindet, wird der Wert der Ausgangsspannung mit den zugehörigen oberen und unteren Grenzwerten verglichen und je nach Ergebnis auf eine korrekte oder fehlerhafte Kennlinie geschlossen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Stellungsgebers mit einem Potentiometer anzugeben, mit welcher Leitungsbrüche, mangelnde Kontaktgabe, Kurzschlüsse und Ableitwiderstände erkannt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Potentiometerspannung im Steuergerät über einen Widerstand einer der mit der Widerstandsbahn verbundenen Leitungen zuführbar ist, daß die Spannung am leitungsseitigen Ende des Widerstandes mit einem Sollwert verglichen wird und daß bei Abweichungen, die größer als eine Toleranzschwelle sind, eine Fehlermeldung erfolgt.

Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn die Potentiometerspannung dem Widerstand über eine Spannungsstabilisierungsschaltung zugeführt wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß eine weitreichende Überwachung des Stellungsgebers praktisch ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand möglich ist. Außer einem zusätzlichen Widerstand besteht der Schaltungsaufwand lediglich darin, daß das leitungsseitige Ende des Widerstandes mit einem Eingang für Analogsignale des Mikrocomputers verbunden ist.

Der Sollwert kann in einfacher Weise dadurch ermittelt werden, daß bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Steuergerätes und des Stellgliedes im Neuzustand am Montageband die Spannung am leitungsseitigen Ende des Widerstandes gemessen und im Mikrocomputer abgespeichert wird. Bei Änderung des von den Leitungen, den Kontakten, Ableitwiderständen und der Widerstandsbahn gebildeten Widerstandes beim späteren Betrieb wird dieses erkannt und führt zu einer Fehlermeldung.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß vom Mikrocomputer gesteuert die Potentiometerspannung wiederholt kurzzeitig unterbrochen wird, daß während der Unterbrechung die Schleiferspannung gemessen wird und daß bei einer Abweichung der Schleiferspannung von 0V eine Fehlermeldung erfolgt. Diese Weiterbildung ermöglicht in besonders einfacher Weise die Überprüfung auf einen elektrischen Schluß gegen andere spannungsführende Teile.

Diese Weiterbildung kann derart ausgeführt sein, daß die Unterbrechung durch Ansteuerung einer Spannungsstabilisierungsschaltung oder daß die Unterbrechung durch Verbinden des leitungsseitigen Endes des Widerstandes mit Massepotential erfolgt.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sind schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist ein Steuergerät 1 einer sogenannten E-Gas-Anlage mit einem Stellglied 2 verbunden, bei welchem ein Motor nach einer vom Steuergerät erzeugten Stellgröße die Drosselklappe 3 verstellt. Dieses ist im einzelnen bekannt und braucht zur Erläuterung der Erfindung nicht dargestellt zu werden. Innerhalb des Stellgliedes 2 befindet sich ein Stellungsgeber in Form eines mit der Drosselklappe 3 gekoppelten Potentiometers 4, dessen Widerstandsbahn und dessen Schleifer über Leitungen 5, 6, 7 mit dem Steuergerät 1 verbunden sind. Dabei sind die Leitungen an ihren Enden jeweils mit einer Steckvorrichtung versehen. Zur Versorgung der Widerstandsbahn mit einer Spannung – im folgenden Potentiometerspannung genannt – wird aus der bei 8 zugeführten Batteriespannung mit Hilfe einer Spannungsstabilisierungsschaltung 9 eine stabilisierte Spannung erzeugt, die über einen Widerstand 10 und über die Leitung 5 zum Potentiometer geleitet wird. Die Leitung 7 ist im Steuergerät 1 mit Massepotential verbunden.
Die die Stellung der Drosselklappe 3 darstellende Schleiferspannung des Potentiometers 4 wird über die Leitung 6 einem Analogsignaleingang eines Mikrocomputers 11 zugeführt, der in an sich bekannter Weise einen Mikroprozessor, geeignete Datenspeicher und Analog/Digital-Wandler enthält. Außerdem wird einem weiteren Analogsignaleingang des Mikrocomputers 11 die Spannung am leitungsseitigen Ende 12 des Widerstandes 10 zugeführt. Die Spannung bei 12 ergibt sich aus der Ausgangsspannung der Spannungsstabilisierungsschaltung 9 und dem Verhältnis des Widerstandes 10 zum Gesamtwiderstand der Leitungen 5, 7, der Kontakte und der Widerstandsbahn des Potentiometers 4.
Zur Gewinnung eines Sollwertes für die Spannung bei 12 wird bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Steuergerätes 1 zusammen mit dem Stellglied 2 die Spannung vom Mikrocomputer gemessen und nicht-flüchtig abgespeichert. Bei einer späteren Änderung des Gesamtwiderstandes, beispielsweise durch Erhöhung der Übergangswiderstände der Kontakte, ändert sich die Spannung gegenüber dem gespeicherten Wert. Sobald diese Änderung eine vorgegebene Toleranzschwelle überschreitet, erfolgt eine Fehlermeldung in Form eines akustischen oder optischen Signals. Außer der Fehlermeldung kann auch ein Notlauf vorgenommen werden, der einen Betrieb der Brennkraftmaschine ohne die Rückmeldung der Drosselklappenstellung beinhaltet.
Um auch einen Fehler erkennen zu können, der sich durch einen elektrischen Schluß zu anderen spannungsführenden Teilen innerhalb des Stellgliedes 2 oder im Bereich der Leitungen 5, 6 ergibt, wird die Potentiometerspannung kurzzeitig abgeschaltet. Dieses erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 durch eine entsprechende Steuerung der Spannungsstabilisierungsschaltung 9 durch den Mikrocomputer 11. Ist die Spannung auf der Leitung 6 trotz des Abschaltens ungleich 0, kann auf einen Schluß mit anderen spannungsführenden Teilen geschlossen werden, der in den Figuren durch einen Widerstand 13, der an einer Spannung U liegt, gestrichelt dargestellt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 erfolgt das probehalber kurzzeitige Abschalten der Potentiometerspannung nicht durch die Spannungstabilisierungsschaltung 9, sondern durch einen Transistor 14, der den Kontakt 12 mit Masse verbindet. Der Transistor 14 wird über als Spannungsteiler geschaltete Widerstände 15, 16 vom Mikrocomputer 11 gesteuert.

Claims

Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Stellungsgebers mit einem Potentiometer, dessen Widerstandsbahn eine Potentiometerspannung zuführbar ist und von dessen Schleifer eine der Stellung entsprechende Schleiferspannung entnehmbar ist, wobei die Widerstandsbahn und der Schleifer über Leitungen mit einem Steuergerät verbunden sind und ein im Steuergerät vorhandener Mikrocomputer die Schleiferspannung auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometerspannung gebildet wird, indem eine Spannungsstabilisierungsschaltung (9) eine stabilisierte Spannung erzeugt, die über einen Widerstand (10) und eine Leitung (5) zum Potentiometer (4) geleitet wird, daß die Spannung am leitungsseitigen Ende (12) des Widerstandes (10) und damit zwischen dem Widerstand (10) und dem Potentiometer (4) abgegriffen und dem Mikrocomputer (11) zugeführt wird und daß der Mikrocomputer (11) die Spannung am leitungsseitigen Ende (12) des Widerstandes (10) mit einem Sollwert vergleicht und bei Abweichungen, die größer als eine Toleranzschwelle sind, eine Fehlermeldung erzeugt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitungsseitige Ende (12) des Widerstandes (10) mit einem Eingang für Analogsignale des Mikrocomputers (11) verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Mikrocomputer (11) gesteuert die Potentiometerspannung wiederholt kurzzeitig unterbrochen wird, daß während der Unterbrechung die Schleiferspannung gemessen wird und daß bei einer Abweichung der Schleiferspannung von 0V eine Fehlermeldung erfolgt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung durch Ansteuerung einer Spannungsstabilisierungsschaltung (9) erfolgt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung durch Verbinden des leitungsseitigen Endes (12) des Widerstandes (10) mit Massepotential erfolgt.