DIGITALER DREHSCHALTER |
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申请号 | EP01962560.7 | 申请日 | 2001-07-13 | 公开(公告)号 | EP1230659B2 | 公开(公告)日 | 2016-04-06 |
申请人 | ROBERT BOSCH GMBH; | 发明人 | BRAUNEGGER, Frank; GRIMM, Andreas; STEUER, Peter; SPINNER, Klaus; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | Fremdbetätigte Fensterflächen wie Seitenfenster, Schiebedächer und dergleichen an Kraftfahrzeugen werden heute zunehmend über elektrisch betätigbare Stellmotoren bewegt. Als Sollwertgeber für einen nachgeschaltete Auswerte-Elektronik dienen bei bisherigen Ausführungsvarianten analoge Drehschalter. Diese sind in der Regel als Potentiometer beschaffen, die eine Vielzahlfein unterteilter Rastpositionen aufweisen. Jede dieser Rastpositionen ist eine Stellposition der zu betätigenden Fensterfläche zugeordnet. Die fremdbetätigbaren Fensterflächen sind der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges zugeordnet und befinden sich daher in bezug auf die Fahrgastzelle in deren äußerem Bereich, so daß sie Witterungseinflüssen wie der Umgebungsfeuchte bzw. eindringendem Regenwasser in verstärklem Maße ausgesetzt sind. Als Potentiometer in Dachflächen beispielsweise eingelassene analoge Drehschalter sind neben der Feuchtigkeitsempfindlichkeit auch kritisch hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit. Ferner ist der Einbauort eines analogen Drehschalters nicht ohne Einfluß auf den Betrieb desselben. Die Kabellänge beeinflußt den in den Leitungen sich einstellenden Widerstand nicht unerheblich, so daß je nach Einbauort des analogen Drehschalters ein Verstärker zusätzlich vorgehalten werden muß. Der Einbau eines Verstärkungselements stellt zusätzlichen Montageaufwand und Aufwand hinsichtlich der Bevorratung eines zusätzlichen Bauteils bei der Montage dar. Bei analogen Drehschaltern fließen in den Leitungen geringe Ströme, was kritisch hinsichtlich der Übergangswiderstände zu nachgeordneten Baukomponenten ist. Im ungünstigsten Falle kann an den Übergangsstellen kein oder ein nur schwer aus einem Überlagerungsspektrum ausfilterbarer, verwertbarer Signalimpuls anstehen. Da die Signalverarbeitung heute meist auf digitalem Wege erfolgt, wird hinter einem analogen Drehschalter in der Regel ein A/D-Wandler geschaltet, welcher wiederum ein zusätzliches Bauteil darstellt, um die Signale eines analogen Drehschalters einer digitalen Weiterverarbeitung zugänglich zu machen. Alles in allem betrachtet, ist ein analoger Drehschalter zum Betrieb einer über einen Stellantrieb fremdbetätigbaren Fläche ungeeignet, weist er doch eine Vielzahl von Nachteilen auf, die einen reibungsfrelen Betrieb nicht unter allen Betriebsumständen gewährleisten. Das Dokument Digitale Drehschalter liefern vom Einbauort jeweils unabhängige Signale, so daß die Verkabelung im Hinblick auf die bei analogen Drehschalteranordnungen relevanten Übergangsstände als unkritisch einzustufen ist. Die elektromagnetische Verträglichkeit bei Digitalschaltern ist aufgrund des wesentlich niedrigeren an diesen Bauteilen anstehenden Spannungsniveau nicht als kritischer Parameter einzustufen. Beibisherigen Analog-Drehschalter-Konfigurationen vorzusehende A/D-Wandler können ebenso eingespart werden, wie bei längeren Leitungssträngen vorzusehende Verstärkeranordnungen, um die Signale so zu verstärken, daß in der Auswerteelektronik weiterverarbeitbare Signale vorliegen. Dadurch ist sichergestellt, daß die Ausgangsimpulse eines digitalen Drehschalters nicht im Grundrauschen des Systems untergehen und es keiner Ausfilterung der digital zu verarbeitenden Signale aus dem Grundrauschen bedarf. Je nach gewünschtem Auflösungsvermögen durch die Feinabstufung des digitalen Drehschalters lassen sich die Raststellungen durch die Anzahl der Schalter bestimmen; jede der Schalter-Schleiferbahn-Kombinationen am digitalen Drehschalter liefert in jeder Raststellung ein digitales Bitmuster in Form eines Gray-Codes, so daß die Auswertung der Raststellungen in einer nachgeschalteten Auswerteelektronik ohne Zwischenschaltung eines A/D-Wandlers erfolgen kann. Bei einer Vielzahl zu realisierender Raststellungen an der mittels eines Stellantriebs betätigbaren Fensterfläche kann eine Beschleunigung der Signalauswertung dadurch erreicht werden, daß eine serielle Schnittstelle vorgesehen wird. Bei Vorsehen von weniger Raststellungen als einzelne Bits zu vergeben sind, können die überschüssigen Bits nunmehr zur Überprüfung des Sollwertgebers auf Fehlfunktionen hin eingesetzt werden. Bei der Verwendung eines digitalen Drehschalters, bei dem eine Vielzahl unterschiedlicher Raststellungen generiert werden kann, kann in vorteilhafter Weise von Raststellung zu Raststellung nur ein Bit verändert werden. Dadurch läßt sich erreichen, daß die bewegte Fensterfläche lediglich einer der beiden benachbarten Raststellungen und nicht einer komplett anderen Raststellung zugeordnet werden kann. Durch diese Auslegungsmöglichkeit bei digitalen Drehschaltern ist einewesentlich einfachere und zudem schnellere Signalverarbeitung möglich. Daneben können sich, wenn weniger Raststellungen als Bitmuster belegt sind, die überschüssigen Bitmuster zur Fehlerüberprüfung des Sollwertgeber bzw. des gesamten Betätigungssystem für die fremdbetätigbare Fläche nutzen lassen. Bei der Verwendung eines digitalen Sollwertgebers im Rahmen einer Betätigungseinheit für eine fremdkraftbeträtigte Fläche an Kraftfahrzeugen kann der für die Übertragung der Signale notwendige Leitungsaufwand zwischen der Auswerteelektronik und dem digitallen Sollwertgeber durch eine serielle Schnittstelle signifikant reduziert werden. Dies bietet höhere Freiheitsgrade hinsichtlich der Positionierung sowie geringeren Aufwand bei der Verkabelung der Fahrgastzelle an einem Kraftfahrzeug. Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter beschrieben. Es zeigt:
Aus der Darstellung gemäß Der digitale Drehschalter besteht im wesentlichen aus einem digitalen Sollwertgeber 12 sowie einer diesem nachgeschalteten Auswerteelektronik 1, die an einer Schnittstelle 10, 11 miteinander verbunden sind. Im digital arbeitenden Sollwertgeber 12 sind eine Anzahl von Schaltern vorgesehen, die jeweils über eine Signalleitung mit einem Stecker 11, der als Schnittstelle 10 fungiert, verbunden sind. Im in Der Sollwertgeber 12 in Gestalt eines digitalen Drehschalters umfaßt mehrere Schalter-Schleiferbahnen, die bei jeder Raststellung ein digitales Bitmuster liefern (vergl. In vorteilhafter Ausgestaltung des digitalen Drehschalters werden die Ausgangsleitungen 13 der vier eingesetzten Schalter 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 am Sollwertgeber 12 auf die Eingänge einer Schnittstelle 10,11 gelegt, die in vorteilhafter Weise als eine serielle Schnittstelle beschaffen sein kann. Von dieser als seriellen Schnittstelle ausgelegten Steckerverbindung 10, 11 verzweigen die Eingänge in eine digitale Auswerteelektronik 1, in derverschiedene Widerstände 3, 4, 5 und 6 von den über die Schnittstelle 10, 11 fortgesetzten Signalleitungen 13 des digitalen Sollwertgebers 12 abzweigen. Mit Bezugszeichen 7 ist das ausgangsseitige Spannungsniveau der Auswerteelektronik 1 gekennzeichnet, welches einer Offen-Stellung eines der Schalter 13.1, 13.2, 13.3 oder 13.4 entspricht. Die in die Auswerteelektronik 1 einlaufenden Signalleitungen 13 ausgehend von der Stekkerverbindung 10, 11 erstrecken sich zum Micro-Controller, dessen Zufuhrleitungen mit Bezugszeichen 8 innerhalb der Auswerteelektronik 1 gekennzeichnet sind. Mit Bezugszeichen 2 ist die Masseverwendung der Auswerteelektronik 1 gekennzeichnet, die ebenfalls eingangsseitig am Auswerteelektronikbaustein vorgesehen ist und über den Stecker 10,11 mit der Masseleitung am Sollwertgeber 12 verbunden, so daß zwischen den beiden Baukomponenten 12 und 1 ein Potentialausgleich stattfinden kann. Aus der Darstellung gemäß Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung können auch zusätzliche Schaltsignale zum Beispiel zusätzliche Taster im digital arbeitenden Sollwertgeber 12 integriert werden. Wenn weniger Raststellungen benötigt werden als Bits zur Verfügung stehen, kann mit den restlichen Bit der digital arbeitende Sollwertgeber 12 auf Fehlfunktionen überprüft werden. So läßt sich beispielsweise einfach feststellen, ob bei maximal 15 Raststellungen der Sollwertgeber 12 angeschlossen ist oder nicht, wenn die Diagnose über das verbleibende freie Bit (alle Schalter offen) des Sollwertgebers 12 erfolgen kann. Bei dem in Ein "offener" Schalter 13.1, 13.2, 13.3 und 13.4 entspricht damit dem gleichen Potential wie ein nicht angeschlossener Sollwertgeber 12. Aus der Darstellung gemäß Bei der digitalen Weiterverarbeitung von digitaler Information, die aus dem digital arbeitenden Sollwertgeber 12 stammt, kann nur erkannt werden, ob der jeweilige Schalter 13.1, 13.2, 13.3 oder 13.4 geschlossen ist oder nicht. Bei einer gemäß der Darstellung in Zur Übertragung derzwischen den beiden Baukomponenten 12 bzw. 1 zu übertragenden Signale sind die Signalleitungen 13 vom digitalen Sollwertgeber 12 mit den entsprechenden Eingängen 9 an der Auswerteelektronik 1 über die Steckerklemmen 19, d.h. die Stekker 19.1,19.2, 19.3 und 19.4 für die jeweiligen Leitungen der einzelnen Schalter 13.1, 13.2, 13.3 und 13.4 miteinander verbunden. Der bei einer hoch auflösenden Rastung, d.h. vielen einstellbaren bzw. darstellbaren Rastpositionen erforderliche Leitungsaufwand kann durch die Konfiguration der Schnittstelle 10,11 als seriell wirkende Schnittstelle drastisch verringert werden. Der digitale Bitcode eines jeden Bitmusters 12 kann über eine serielle Schnittstelle wesentlich einfacher, schneller und mit weniger Leitungsaufwand einhergehend zwischen den Baukomponenten 12 und 1 übertragen werden. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lassen sich bei Anwendungen in Kraftfahrzeugen analoge Drehschalter durch digitale Drehschalter ersetzen, die mit dem Vorteil einhergehen, daß deren Verkabelung wesentlich einfacher ist. Eine Verminderung des Verkabelungsaufwändes ist bei der Montage von beispielsweise dem Dachhimmel in die Fahrgastzellen von Kraftfahrzeugen höchst erwünscht, dadas Verlegen von Leitungsbäumen bzw. von der Verkabelung im Kraftfahrzeug heute während der Endmontage meistens noch manuell erfolgt. Ferner ist bei der Verwendung von digitalen Drehschaltern die Kabellänge hinsichtlich des sich ausbildenden und mit der Leitungslänge zunehmenden Leitungswiderstand von untergeordneter Bedeutung. Auch die kritische Übertragungsstelle der Übergangswiderstände zwischen den Drehschaltern und den nachgeordneten Baukomponenten kann bei Verwendung eines digital arbeitenden Drehschalters in den Hintergrund treten. Ferner ist eine Umwandlung von analog mittels eines Potentiometers aufgenommener Signale über die Zwischenschaltung eines A/D-Wandlers bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführungsform nicht mehrerforderlich. Fernerbestehtbei der Auflösungeines Drehschalters in einzelne Raststufen keine Restriktion hinsichtlich des Auflösungsvermögens durch die sich einstellenden Ausgangssignale an einem Potentiometer. Vielmehr ist allein die Anzahl der zu verwendenden Schalter 13.1, 13.2, 13.3 und 13.4 innerhalb eines digital arbeitenden Sollwertgebers maßgeblich für das Auflösungsvermögen hinsichtlich der Anzahl dereinzustellenden Rastpositionen 15. Bei Verwendung von fünf binären Schaltelementen 13.1, 13.2, 13.3 und 13.4 lassen sich 25, d.h. 32 Raststellungen realisieren, was sowohl für die Auflösung der Schiebeposition eines Schiebedaches als ausreichend anzusehen ist, als auch genügend Kapazität bereitstellt, um mittels der nicht benötigten Bits im Bitmuster 14 den digital arbeitenden Sollwertgeber 12 hinsichtlich des Vorliegens auf Fehlfunktionen zu überprüfen.
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