DE3322242C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektronischen Gerät mit einem Mikroprozessor sowie einer Einrichtung zur Funktionsüberwachung nach Gattung des Hauptanspruchs.

Ein derartiges elektronisches Gerät mit einem Mikroprozessor sowie einer Einrichtung zur Funktionsüberwachung ist aus der DE-OS 30 35 896 bekannt. Dort wird vorgeschlagen, als Indiz für eine einwandfreie Funktion des Gerätes in regelmäßiger zeitlicher Folge Kontrollimpulse zu erzeugen, die beispielsweise im Programm des Mikroprozessors eingebaut sind. Die Kontrollimpulse bewirken dabei mittelbar das Auf- bzw. Entladen eines Kondensators, so daß ein Ausbleiben der Kontrollimpulse durch Überwachung der Kondensatorspannung erkannt wird. Bei Ausbleiben der Kontrollimpulse oberhalb eines vorbestimmten Maßes, was durch Überwachung des Kondensatorspannungspegels erkannt wird, wird ein Rücksetzsignal für den Mikroprozessor erzeugt, das den Mikroprozessor zurückstellt. An diese Rückstellphase schließt sich eine Freigabephase an, in der der Mikroprozessor wieder anlaufen kann.

Eine derartige Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, daß bei Auftreten eines Fehlers unter Ausfall der Steuerung des elektronischen Geräts durch die vorgesehenen Rücksetz- und Freigabephasen undefinierte Betriebsverhältnisse des Geräts auftreten können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät mit einem Mikroprozessor sowie einer Einrichtung zur Funktionsüberwachung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei Ausfall der Ansteuerung durch den Mikroprozessor ein Notbetrieb mit einfachen schaltungstechnischen Maßnahmen gewährleistet ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß durch definiertes Einstellen der Zeitdauer von Rücksetzphase und Freigabephase ein Notprogramm für das überwachte Gerät möglich ist. Wird nämlich eine gattungsgemäße Einrichtung in einem Kraftfahrzeug verwendet, beispielsweise zur Steuerung einer Einspritzanlage oder einer Leerlauffüllungsregelung, kann im Störungsfall bei der Einspritzanlage entweder keine Anreicherung oder eine volle Anreicherung eintreten und bei der Leerlauffüllungsregelung wird entweder der Motor abgewürgt oder geht auf volle Drehzahl. Stellt man hingegen entsprechend der erfindungsgemäßen Einrichtung ein vorgegebenes, vorzugsweise niedriges Tastverhältnis von Rücksetzphase und Freigabephase ein, beispielsweise ein Tastverhältnis von 5%, ergibt dieses einen Notlauf der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges, wodurch ein Manövrieren des Fahrzeuges noch möglich ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft und einfach ist dabei, mit den erzeugten Kontrollimpulsen einen Speicherkondensator unmittelbar aufzuladen, da dann nur wenig Bauelemente benötigt werden und die Störsicherheit weiter erhöht wird.

Definiert man das Tastverhältnis von Rücksetz- und Freigabephase durch die Standzeit einer monostabilen Kippstufe, ist durch an sich bekannte Schaltungsmaßnahmen ein weiter Bereich von Tastverhältnissen der Phasen einstellbar.

Weitere Bauelemente werden eingespart und die Betriebssicherheit dadurch erhöht, wenn man das Tastverhältnis unmittelbar durch eine spezielle Beschaltung einer Schwellwertstufe, die den Ladungszustand des Kondensators überwacht, vornimmt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schaltplan eines ersten Ausührungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 2 einen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 3a bis d Zeitdiagramme von Signalen zur Erläuterung der in Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltungen.

In Fig. 1 ist bei einem ersten Ausführungbeispiel eine elektronische Schaltung zwischen einer Betriebsspannung + U _b und Masse geschaltet. Ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Gerät wird über einen ebenfalls nicht dargestellten Mikroprozessor gesteuert. Der Mikroprozessor erzeugt dabei in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen Kontrollimpulse, deren Auftreten Zeichen für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Gerätesteuerung ist. Diese Kontrollimpulse sind in Fig. 3a dargestellt und werden mit U₁ bezeichnet. Die Kontrollimpulse U₁ werden der Schaltung gemäß Fig. 1 im Eingang zugeführt und steuern einen Transistor 10, der über einen Koppelkondensator 11 einen Kondensator (Speicherkondensator) 12 auflädt. Der Speicherkondensator 12 liegt an einem invertierenden Eingang einer Schwellwertstufe 13, die in an sich bekannter Weise von einem Operationsverstärker 14 mit entsprechender Beschaltung dargestellt wird. Dabei ist der mit 15 bezeichnete Ausgang des Operationsverstärkers 14 zum invertierenden Eingang mit einem Widerstand 16 gegengekoppelt. Am Ausgang 15 liegt ein mit U₂ bezeichnetes Ausgangssignal, dessen zeitlicher Verlauf in Fig. 3c dargestellt ist. Dieses Ausgangssignal U₂ wird über einen Kondensator 17 auf eine monostabile Kippstufe 18 geleitet, die ebenfalls in an sich bekannter Weise von einem weiteren Operationsverstärker 19 mit entsprechender Beschaltung dargestellt wird. Insbesondere ist der mit 21 bezeichnete Ausgang des weiteren Operationsverstärkers 19 über einen Kondensator 20 an den nichtinvertierenden Eingang mitgekoppelt. Das am Ausgang 21 anliegende Signal ist mit U₃ bezeichnet und sein zeitlicher Verlauf ist in Fig. 3d dargestellt. Schließlich ist der Ausgang 21 über eine Diode 23 noch mit einer Klemme 24 verbunden.

Die Funktion der in Fig. 1 dargestellten Schaltung soll nachstehend anhand der Diagramme von Fig. 3 beschrieben werden:

Im Ruhezustand der Schaltung gemäß Fig. 1 befindet sich der Ausgang 15 der Schwellwertstufe 13 im logischen Zustand L, der Ausgang 21 der monostabilen Kippstufe 18 hingegen im logischen Zustand H. Der Speicherkondensator 12, dessen Spannung U _c in Fig. 3b aufgetragen ist, wird nun über die Kontrollimpulse U₁ aufgeladen, wobei die durch die Kontrollimpulse U₁ zugeführte Ladung natürlich größer sein muß als die über den Widerstand 16 zum auf Massepotential liegenden Ausgang 15 abfließende Ladung. Wie man aus Fig. 3b im Zeitraum zwischen einer Anfangszeit t₀ und einem Zeitpunkt t₁ erkennt, wird der Speicherkondensator 12 langsam vollgeladen und verharrt dann bei weiter eintreffenden Kontrollimpulsen U₁ im vollgeladenen Zustand. Der letzte Kontrollimpuls U₁ trifft zum Zeitpunkt t₂ ein, da im Zeitpunkt t₃ eine Störung für eine Gesamtdauer (Störungszeit) T s eintritt. Nun entlädt sich der Speicherkondensator 12 über den Widerstand 16 zum Ausgang 15, bis die Umschaltbedingung des als Komparator wirkenden Operationsverstärkers 14 bei einem Spannungswert (untere Schwellwertspannung) U _C ₁ zum Zeitpunkt t₃ erreicht ist. Die Schwellwertstufe 13 schaltet nun insgesamt um, so daß der Ausgang 15 in den logischen Zustand H schaltet und entsprechend die monostabile Kippstufe 18 mit ihrem Ausgang in den logischen Zustand L gerät, wie man aus Fig. 3c und 3d erkennt. Es schließt sich nun eine Rücksetzphase mit der Zeitdauer an, wobei diese Zeitdauer T _R vom Kondensator 20 der monostabilen Kippstufe 18 bestimmt ist. Die Rücksetzphase dient dazu, den steuernden Mikroprozessor oder das ansonsten wirkende Steuerwerk zurückzusetzen. Nach Ablauf der Standzeit der monostabilen Kippstufe 18, die der Rücksetzzeit T _R entspricht, schaltet der Ausgang 21 der monostabilen Kippstufe 18 wieder auf logisch H, wie man zum Zeitpunkt t₄ aus Fig. 3d erkennt. Der Speicherkondensator 12 kann sich nun über den Widerstand 22 vom H-Potential des Ausganges 21 aufladen, wie man im Zeitbereich t₄ bis t₅ aus Fig. 3b erkennt. Überschreitet die Kondensatorspannung U _C nun eine obere Schwellwertspannung U _C ₂, was zum Zeitpunkt t₅ der Fall ist, schaltet die Schwellwertstufe 13 wieder um und ihr Ausgang 15 gerät in den logischen Zustand L, wie man aus Fig. 3c ersieht. Der Speicherkondensator 12 entlädt sich nun wieder über den Widerstand 16, bis zum Zeitpunkt t₆ wieder die untere Schwellwertspannung U _C ₁ erreicht ist, so daß sowohl die Schwellwertstufe 13 wie auch die monostabile Kippstufe 18 wieder umschalten. Dabei hat die monostabile Kippstufe 18 vom Zeitpunkt t₄ bis zum Zeitpunkt t₆ an ihrem Ausgang 21 ein logisches H-Signal abgegeben, das zur Wiederfreigabe des Mikro­ prozessors dient.

Bei langandauernder Störung, d. h. bei ständig ausbleibenden Kontrollimpulsen U₁, wiederholt sich das vorstehend beschriebene Spiel nun periodisch, so daß sich Rücksetzphasen der Zeitdauer T _R mit Freigabephasen der Zeitdauer T _F abwechseln. Hierdurch stellt sich ein Tastverhältnis dar, bei dem während der einen Phase (Zeitdauer T _R ) die Funktion des gesteuerten Gerätes gesperrt ist und in der anderen Phase (Zeitdauer T _F ) das gesteuerte Gerät jeweils freigegeben, d. h. zunächst probeweise aktiviert wird. Damit stellt sich effektiv ein Testverhältnis des gesteuerten Gerätes ein, das so bemessen werden kann, daß wenigstens ein Notlauf des Gerätes möglich ist.

Wird die erfindungsgemäße Einrichtung beispielsweise zum Steuern einer Einspritzanlage oder einer Leerlauf­ füllungsregelung in einem Kraftfahrzeug verwendet, dreht die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges bei einem vorgewählten Tastverhältnis von beispielsweise 5% in einem Bereich, in dem sich eine für einen Notlaufbetrieb ausreichende Drehzahl einstellt.

Wie man schließlich aus Fig. 3 ab dem Zeitpunkt t₇ nach Ablauf der Störungszeit T _S erkennt, geht die Schaltung von selbst wieder in den Normalbetrieb über, wenn die Störung nicht mehr vorliegt. Dies gilt insbesondere dann, wenn während der Freigabephase (Zeitdauer T _F ) das Gerät wieder anläuft und sich dabei herausstellt, daß die Störung nicht mehr vorhanden ist.

Beim weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 besteht der wesentliche Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 darin, daß die Funktion der monostabilen Kippstufe 18 aus Fig. 1 durch zusätzliche Schaltungsmaßnahmen mit in die vorgeordnete Schwellwertstufe einbezogen ist. Die übrigen Bauelemente entsprechen einander vollkommen.

In Abweichung von Fig. 1 weist die Schwellwertstufe 13 a im Gegenkopplungszweig lediglich parallel zum Widerstand 16 noch die Reihenschaltung eines Widerstandes 30 und einer Diode 31 auf. Damit wird der Speicherkondensator 12 bei logischem L-Pegel am Ausgang 15 über den Widerstand 16 entladen und bei logischem H-Pegel am Ausgang 15 über die Parallelschaltung der Widerstände 16 und 30 geladen. Die Schaltzeiten und damit das Tastverhältnis kann damit über die Wahl der Widerstände 16 und 30 in weiten Bereichen frei eingestellt werden.

Claims (6)

1. Elektronisches Gerät mit einem Mikroprozessor sowie einer Einrichtung zur Funktionsüberwachung, in der das regelmäßige Auftreten von Kontrollimpulsen (U₁) überwacht wird und bei Ausbleiben der Kontrollimpulse (U₁) abwechselnd ein Rücksetzsignal und ein Freigabesignal für den Mikroprozessor erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalfolge von Rücksetzsignal und Freigabesignal auch zur Ansteuerung für eine Endstufe (25) des Geräts verwendet wird, um ein Notprogramm für das überwachte Gerät zu ermöglichen, wobei die Zeitdauer des Rücksetzsignals (T _R ) und die Zeitdauer des Freigabesignals (T _F ) frei wählbar sind.

2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer des Freigabesignals (T _F ) kürzer als die Zeitdauer des Rücksetzsignals (T _R ) ist.

3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, wobei die Kontrollimpulse (U₁) zum Aufladen eines Kondensators (12) dienen, der in einem rückgekoppelten Eingang einer Schwellwertstufe (13; 13 a) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertstufe (13) eine monostabile Kippstufe (18) steuert, deren Standzeit die Zeitdauer des Rücksetzsignals (T _R ) bestimmt.

4. Elektronisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der monostabilen Kippstufe (18) so geschaltet ist, daß nach Ablauf der Standzeit ein Wiederaufladen des Kondensators (12) ermöglicht ist.

5. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, wobei die Kontrollimpulse (U₁) zum Aufladen eines Kondensators (12) dienen, der in einem rückgekoppelten Eingang einer Schwellwertstufe (13; 13 a) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung einen Ladezweig (16, 30, 31) und einen Entladezweig (16) unterschiedlicher Zeitkonstante aufweist.

6. Elektronisches Gerät nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der monostabilen Kippstufe (18) oder der Schwellwertstufe (13 a) unmittelbar an die vom Mikroprozessor gesteuerte Endstufe (25) geschaltet sind.