DE3732080C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltung für ein kontaktloses Schaltelement mit Steuerelektrode, das eine ODER-Verknüpfung mit zwei eine weitere ODER-Verknüpfung bildenden mechanischen Schaltgleidern bildet.

Aus der Literaturstelle "AEG-Telefunken-Handbücher", Band 6, 5. Auflage 1977, Seiten 67 und 83, ist eine ODER-Verknüpfung zweier elektromechanischer Stellglieder sowie die Verwendung kontaktloser Schaltelemente zur Bildung logischer Verknüpfungen bekannt.

Weiter ist aus der Literaturstelle "TEXAS-INSTRUMENTS: Pocket Guide", Band 1, November 1979, Seite 180 ein retriggerbares Monoflop mit Clear bekannt.

Steuerglieder, für die Beeinflussung kritischer Prozeßgrößen werden vielfach über Schaltglieder mit Betriebs- und Ansteuersignalen versorgt. Die Schaltglieder müssen in bestimmten Situationen aus Sicherheitsgründen die Energiezufuhr zu den Steuergliedern unterbrechen.

Andererseits können bestimmte Prozeßzustände die weitere Funktion des jeweiligen Steuerglieds erforderlich machen, auch wenn ein Schaltglied geöffnet wird. In einem solchen Fall werden mehrere Schaltglieder parallel in den Energieversorgungsleitungen für das Steuerglied angeordnet.

Beispielsweise werden in elektronisch gesteuerten Gemischversorgungsanlagen für Verbrennungsmotoren (E-Gasanlagen) mechanische Sicherheitskontakte im Sollwertgeber für die Drosselklappenstellung und im Stellglied für die Verstellung des Drosselklappenwinkels über ein ODER-Glied verknüpft, um das Ansteuersignal für ein Benzinpumpenrelais zu bilden DE 28 39 467 C3. Der Sollwertgeber entspricht dem Gaspedal, während das Stellglied z. B. der Antrieb für die Drosselklappe ist. Durch die mechanische Ausgestaltung dieser Sicherheitskontakte ist gewährleistet, daß bei Gaspedalbetätigung und entsprechender Stellgliedreaktion immer das Benzinpumpenrelais angesteuert wird. Ist eine der erwähnten Komponenten defekt, so liefert das ODER-Glied kein Signal und das Benzinpumpenrelais fällt ab. Bei bestimmten Betriebsbedingungen soll das Benzinpumpenrelais trotz geöffneter Sicherheitskontakte mit Energie versorgt werden. In elektronisch gesteuerten Gemischversorgungsanlagen soll nämlich manchmal mittels der Steuerung die Gemischzufuhr trotz nicht betätigtem Sollwertgeber aufrecht erhalten werden (Tempomat-Funktion). In diesem Fall wird ein kontaktloses Schaltelement, das eine Steuerelektrode enthält in ODER-Verknüpfung mit den mechanischen Sicherheits-Kontakten vorgesehen. Dieses Schaltelement übernimmt die Funktion des Sollwertgeber-Sicherheits- Kontakts, da bei der vorstehend angegebenen Betriebsweise der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nehmen kann. Durch das kontaktlose Schaltelement, dessen Steuereingang an eine Ansteuerelektronik angeschlossen ist, wird die Sicherheitsfunktion der anderen Sicherheits-Kontakte außer Kraft gesetzt.

Dies ist nicht nachteilig, wenn die elektronische Schaltung einwandfrei arbeitet, da dann eine Kontrolle der Gemischzufuhr in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Betriebsweise vorliegt. Bei Fehlern in der elektronischen Schaltung muß jedoch das kontaktlose Schaltelement nichtleitend gesteuert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsschaltung nach der Gattung des Hauptanspruchs derart auszubilden, daß im Falle eines Fehlers in einer vorgeschalteten Ansteuerelektronik die Steuerelektrode des Schaltelements nicht mit einem dem leitenden Zustand des Schaltelements hervorrufenden Pegel beaufschlagt wird.

Die Aufgabe wird gemäß den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen dadurch gelöst, daß die Steuerelektrode mit dem Ausgang eines flankengesteuerten, zeitlich begrenzten, Halteglieds verbunden ist, das während der Haltezeit einen das kontaktlose Schaltelement leitend steuernden Pegel ausgibt und dem eingangsseitig von einer Ansteuerelektronik eine Impulsreihe zuführbar ist, wobei die Pulsfolgeperiode kürzer als die Haltezeit des Halteglieds ist.

Voraussetzung für den leitenden Zustand des kontaktlosen Schaltelements ist also eine Folge von periodischen Impulsen, die von der vorgeschalteten Ansteuerelektronik erzeugt werden. Im Störungsfalle der Ansteuerelektronik entfällt diese Folge von Impulsen, was dazu führt, daß kein Ansteuersignal mit einem für den leitenden Zustand des Schaltelements notwendigen Pegel verfügbar ist. Die Steuerelektrode des Schaltelements wird bei Wegfall dieses Pegels von einem Pegel beaufschlagt, der es nichtleitend steuert. Das oben beschriebene Verfahren verhindert also, daß die Sicherheitsfunktion der mechanischen Kontakte bei einem Fehler in der Ansteuerelektronik aufgehoben wird.

Wenn das Halteglied nicht mit Impulsen angesteuert wird, fällt der Pegel am Ausgang auf einen Wert ab, bei dem das kontaktlose Schaltelement sperrt. Bei Fehlern in der Ansteuerelektronik entfallen die Impulse, wodurch auf relativ einfache Weise erreicht wird, daß die Funktion der mechanischen Sicherheitskontakte nicht durch einen Fehler in der Ansteuer-Elektronik außer Kraft gesetzt wird.

Vorzugsweise ist das flankengesteuerte, zeitlich begrenzte Halteglied eine retriggerbare monostabile Kippschaltung. Derartige auch als Monoflops bezeichnete Schaltungen sind in integrierter Form kommerziell kostengünstiger, so daß sich die Anordnung besonders wirtschaftlich herstellen läßt.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Ansteuer- Elektronik ein Mikrocomputer oder ein Mikroprozessor. Mit einer derartigen Vorrichtung kann an einem Ausgang bei zyklischer Betriebsweise eine periodische Impulsfolge erzeugt werden die den Mikrocomputer oder Mikroprozessor nicht zeitlich beansprucht. Daher steht der Mikroprozessor oder Mikrocomputer auch noch für andere Aufgaben zur Verfügung.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das kontaktlose Schaltelement ein Transistor, dessen Emitter- Kollektor-Strecke in Reihe mit einer Diode parallel zu zwei parallelen Reihenschaltungen aus je einem mechanischen Schaltglied und einer Diode angeordnet ist, wobei die Basis des Transistors einerseits mit dem Ausgang des Halteglieds und andererseits über einen Widerstand mit dem Emitter verbunden ist. Wird das Halteglied nicht durch Impulse angeregt, dann nimmt die Basis des Transistors in etwa das Potential des Emitters an, so daß der Transistor sperrt.

Die beiden mechanischen Schaltglieder sind jeweils vorzugsweise ein Arbeitsstromkontakt eines Sollwertgebers und ein Ruhestromkontakt eines Stellglieds einer Gemischversorgungsanlage für einen Verbrennungsmotor (E- Gas-Anlage).

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Die Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem ersten mechanischen Schaltglied (1), das als Arbeitsstromkontakt ausgebildet ist und zu einem Sollwertgeber für ein elektronisches Gemischversorgungssystem eines Verbrennungsmotors gehört. Dieser Sollwertgeber ist ein Stellhebel, z. B. das Gaspedal. Das Schaltglied (1) ist in Reihe mit einer Diode (2) angeordnet. Ein weiteres mechanisches Schaltglied (3), das in Reihe mit einer Diode (4) angeordnet ist, ist als Ruhestromkontakt ausgebildet. Das Schaltglied (3) gehört zu einem Stellglied des elektronischen Gemischversorgungssystems. Die beiden Reihenschaltungen aus je einem Schaltglied (1) bzw. (3) und einer Diode (2) bzw. (4) sind zueinander parallel gelegt. Eingangsseitig werden die beiden Reihenschaltungen von einer positiven Betriebsspannung gespeist. Ausgangsseitig sind die beiden Reihenschaltungen mit einem Stellglied z. B. mit der Spule eines Benzinpumpenrelais verbunden.

Ein bipolarer Transistor (5) ist mit seiner Emitter- Kollektor-Strecke in Reihe mit einer Diode (6) angeordnet. Der Emitter des Transistors (5) ist an die positive Betriebsspannung zusammen mit entsprechenden Anschlüssen der Schaltglieder (1, 3) gelegt. Die Diode (5) bildet mit ihrer Kathode zusammen mit den Kathoden der beiden Dioden (2, 4) den Ausgang der Schaltungsanordnung. Zwischen der Basis des Transistors (5) und dem Emitter ist ein Widerstand (7) angeordnet. Die Basis des Transistors (5) ist mit dem nichtinvertierenden Ausgang einer flankengesteuerten, retriggerbaren monostabilen Kippschaltung (8) verbunden, deren Eingang (9) an eine Ansteuerelektronik (10) angeschlossesn ist, die bei einem Einschaltbefehl für den Transistor (5) eine Folge periodischer Impulse dem Eingang (9) zuführt. Diese Impulse regen die monostabile Kippschaltung (8) zur Ausgabe einer Reihe von Rechteckimpulsen an, deren Pegel den Transistor (5) leitend steuert. Die Periode dieser Trigger-Impulse ist kürzer als die Einschaltzeit der monostabilen Kippstufe, so daß bei einer von der Ansteuerelektronik erzeugten Impulsfolge ein ständiges Ansteuersignal der Basis des Transistors (5) zugeführt wird.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung wird also der Eingang (9) der monostabilen Kippschaltung (8) innerhalb einer festliegenden Zeit immer wieder neu mit einer Schaltflanke beaufschlagt, wenn der Transistor (9) die mechanischen Schaltglieder (1, 3) überbrücken soll. Damit ist sichergestellt, daß im Fall eines Fehlers in der Ansteuerelektronik (10) eben diese Schaltflankenfolge ausbleibt und der Transistor (5) damit zwangsweise nach Ablauf einer von der Einschaltzeit der Kippstufe (8) bestimmten Haltephase öffnet. Deshalb ist die Funktion der mechanischen Sicherheitskontakte selbst dann gewährleistet, wenn die Ansteuerelektronik (10) für den Transistor (5) fehlerhafte Zustände annimmt. Die Ansteuerelektronik (10), die vorzugsweise durch einen Mikrocomputer gebildet wird, erzeugt keine festen Pegel (statisch) für den Transistor (5), sondern eine Impulsfolge, die mit dem Halteglied in einen Pegel umgesetzt wird, der den leitenden Zustand des Transistors (5) bewirkt. Wird das Halteglied eingangsseitig mit der Impulsfolge beaufschlagt, dann gibt es ausgangsseitig den Pegel als Einschaltsignal für den Transistor (5) ab.

Anstelle eines bipolaren Transistors kann auch ein Feldeffekttransistor verwendet werden, dessen Source- Drain-Strecke in Reihe mit der Diode (6) angeordnet ist.

Claims (5)

1. Sicherheitsschaltung für ein kontaktloses Schaltelement mit Steuerelektrode, das eine ODER-Verknüpfung mit zwei eine weitere ODER-Verknüpfung bildenden mechanischen Schaltgliedern (1, 3) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode mit dem Ausgang eines flankengesteuerten, zeitlich begrenzten, Halteglieds verbunden ist, das während der Haltezeit einen das kontaktlose Schaltelement leitend steuernden Pegel ausgibt und dem eingangsseitig von einer Ansteuerelektronik (10) eine Impulsreihe zuführbar ist, wobei die Pulsfolgeperiode kürzer als die Haltezeit des Halteglieds ist.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das das flankengesteuerte, zeitlich begrenzte Halteglied eine retriggerbare monostabile Kippstufe (8) ist.

3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelektronik (10) ein Mikrocomputer oder Mikroprozessor ist.

4. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ein Transistor (5) ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe mit einer Diode (6) parallel zu zwei parallelen Reihenschaltungen aus je einem mechanischen Schaltglied (1, 3) und einer Diode (2, 4) angeordnet ist, und daß die Basis des Transistors einerseits mit dem Ausgang des Halteglieds und andererseits über einen Widerstand (7) mit dem Emitter verbunden ist.

5. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine mechanische Schaltglied (1) ein Arbeitsstromkontakt eines Sollwertgebers und das andere mechanische Schaltglied (3) ein Ruhestromkontakt eines Stellglieds einer Gemischversorgungsanlage für einen Verbrennungsmotor ist.