Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PROTECTIVE CIRCUIT FOR ANALOG SENSORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/038882
Kind Code:
A1
Abstract:
The protective circuit for analog sensors has transistors (T1, T2) respectively located in a power supply voltage line (6) and in a ground line (8). The control electrode of said circuit is located between the supply voltage and the ground via a voltage divider (R1, R2; R3, R4). The sensor output line (7) is connected to the ground potential of the control device via a pull-down resistor (R5). During normal operation, both transistors (T1, T2) are connected. Both transistors switch off when the ground line (14) is disconnected. This prevents a current from flowing to the sensor output line via the power supply voltage line (11), the voltage divider or via the sensor. The sensor output line is, in fact, pulled to the ground potential by the pull-down resistor (R5). This prevents the appearance of a defective signal that could emulate a wanted signal.

Inventors:
FINK ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/011742
Publication Date:
May 06, 2004
Filing Date:
October 23, 2003
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KNORR BREMSE SYSTEME (DE)
FINK ALEXANDER (DE)
International Classes:
H02H5/10; (IPC1-7): H02H5/10
Foreign References:
US5508872A1996-04-16
Attorney, Agent or Firm:
Schönmann, Kurt (Knorr-Bremse AG, Patentabteilung- V/RG Moosacher Str. 80, München, 80809, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Sicherheitsschaltung für analoge Sensoren, die mit einer Versorgungsspan nungsleitung, einer Masseleitung und einer Sensorausgangsleitung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Versorgungsspannungsleitung (6) und der Masseleitung (8) je ein Transistor (T1 bzw. T2) zwischengeschaltet ist, deren Steueranschluß je an einen zwischen der Versorgüngsspannungsleitung (6) und der Masseleitung (8) liegenden Spannungsteiler (R1, R2 ; R3, R4) ange schlossen ist, wobei beide Transistoren (T1, T2) im Normalbetrieb durchge schaltet und zumindest bei Unterbrechung der masseleitung (M8) abgeschaltet sind und dass die Sensorausgangsleitung (7) über einen PulldownWiderstand (R5) mit einem von der Masseleitung (8) unabhängigen Massepotential verbun den ist.
2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pull downWiderstand (R5) in einem Steuergerät (10) außerhalb eines Gehäuses (1) des Sensors (2) angeordnet und zwischen einem Meßeingang und Massepoten tial des Steuergerätes angeordnet ist.
3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Transistoren (T1, T2) MOSFETTransistoren sind.
4. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Masseleitung (8) zwischengeschaltete Transistor (T2) invers betrieben wird.
5. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spannungsteiler (R1, R2), an den der Steueranschluß des in die Versorgungs spannungsleitung (6) geschalteten Transistors angeschlossen ist, noch zusätz lich eine von Versorgungsspannung zu Masse in Durchlaßrichtung geschaltete Diode (D) eingeschaltet ist.
Description:
Sicherheitsschaltung für analoge Sensoren Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltung für analoge Sensoren, die einen Versorgungsspannungsanschlu#, einen Masseanschlu# und einen Sensro- ausgangsanschluß haben. Solche Sensoren sind allgemein bekannt und werden bei- spielsweise als Drucksensoren in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Gerade in Kraftfahr- zeugen kann es durch Erschütterungen oder ähnliche Störeinflüsse vorkommen, dass eine der Leitungen zu dem Sensor unterbrochen wird, sei es durch Leitungs- bruch, Lösen einer Steckverbindung oder ähnliches. Kritisch ist besonders eine Un- terbrechung der Masseleitung, da an der Versorgungsspannungsleitung weiter Ver- sorgungsspannung anliegt und am Sensorausgang dadurch ein fehlerhaftes Signal auftreten kann, das nicht von gültigen Meßwerten zu unterscheiden ist. Dies kann dann beispielsweise dazu führen, dass bei unterbrochener Masseleitung im Steuer- gerät eines Kraftfahrzeuges ein normaler Betriebszustand (z. B. ausreichender Be- triebsdruck der Bremsanlage bei Nutzfahrzeugen) angezeigt wird, obwohl dieser gar nicht vorhanden ist. Dies stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar.

Die derzeit bekannten analogen Sensoren liefern also bei Unterbrechung der Mas- seleitung zum Sensor ein Meßsignal an das Steuergerät, das von Null verschieden ist. Die im Steuergerät erkannte Signalspannung hängt im Fehlerfall stark vom Last- widerstand ab. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Sicherheitsschaltung für analoge Sensoren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei Leitungs- unterbrechung, insbesondere bei Unterbrechung der Masseleitung ein klar von ei- nem Nutzsignal unterscheidbares Signal liefert.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteran- sprüchen zu entnehmen.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, im Sensor in die Masseleitung und die Versorgungsspannungsleitung je einen Transistor zwischenzuschalten, deren Steue- anschluß an Spannungsteiler, die zwischen Versorgungsleitung und Masseleitung liegen, angeschlossen ist, wobei beide Transistoren im Normalbetrieb durchge- schaltet sind und zumindest bei Unterbrechung der Masseleitung abgeschaltet sind.

Die Sensorausgangsleitung ist im Steuergerät über einen Pull-down-Widerstand be- lastet/abgeschlossen und zieht das Signal im Fehlerfall in einen sicheren Zustand (GND-Potential).

Hierdurch wird erreicht, dass im Fall der Unterbrechung einer der Anschlußleitungen des analogen Sensors sichergestellt ist, dass die (z. B. in einem Steuergerät) gemes- sene Signalspannung, also die Spannung an der Sensorausgangsleitung exakt zu Null wird, womit sich leicht eine Fehlfunktion des Sensors erkennen läßt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusam- menhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Überwachungsschaltung nach der Erfindung.

In einem Sensorgehäuse 1 sind ein Sensor 2 und die nachfolgend beschriebene Überwachungsschaltung ange-ordnet. Der Sensor ist im dargestellten Ausführungs- beispiel ein analoger Sensor, dessen Ausgang im Steuergerät durch den Pull-down- Lastwiderstand belastet wird, wie in Fig. 1 schematisch durch den Widerstand R5 dargestellt ist. Am Sensorgehäuse sind drei Eingänge vorhanden, nämlich ein Ein- gang 3 für Versorgungsspannung (VCC), ein Anschluß 4 für ein Sensorausgangs- signal (OUT) und ein Anschluß 5 für Masse (GND), die mit zugeordneten Anschlüs- sen eines Steuergerätes 10 verbunden sind, was über Leitungen 11. 12 und 13 er-

folgt. Die drei Anschlüsse 3,4 und 5 sind über Leitungen 6,7 bzw. 8 mit dem Sen- sor 2 verbunden. In der Spannungsversorgungsleitung 6 ist ein Transistor T1 ge- schaltet, der ein MOSFET-Transistor des p-Typs ist. In entsprechender Weise ist in die Masseleitung 8 ein zweiter Transistor T2 geschaltet, der ein MOSFET-Transistor des n-Typs ist, wobei letzterer invers betrieben wird.

Zwischen der Versorgungsspannungsleitung 6 und der Masseleitung 8 liegt ein Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung eines ersten Widerstandes R1, einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diode D und eines zweiten Widerstandes R2. Der Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand R1 und der Diode D ist mit der GATE-Elektrode des ersten Transistors T1 verbunden.

Weiter liegt zwischen der Versorgungsspannungsleitung 6 und der Masseleitung 8 ein Spannungsteiler einer Reihenschaltung aus einem dritten Widerstand R3 und einem vierten Widerstand R4, wobei der Verbindungspunkt zwischen den Widerstän- den R3 und R4 mit der GATE-Elektrode des zweiten Transistors T2 verbunden ist.

Die Widerstandspaare R1/R2 bzw. R3/R4 wirken als Spannungsteiler, die im Nor- malzustand der GATE-Elektrode der Transistoren T1 bzw. T2 eine Spannung zufüh- ren, die zum Durchschalten der Transistoren führt. Im Normalbetrieb wird der Tran- sistor T2 invers betrieben. Die parasitäre Diode zwischen DRAIN-und SOURCE- Anschluß sorgt dafür, dass im Einschaltmoment ein Strom fließen kann. Anschlie- ßend wird der Transistor über die GATE-Spannung niederohmig geschaltet.

Im Falle einer Unterbrechung 14 der Masseleitung 13 zum Sensor 2 wird das Mas- sepotential im Sensor über R1, D und R2 angehoben. Darauf schalten die Transisto- ren T1 und T2 ab. R1 und R2 müssen dabei relativ niederohmig dimensioniert sein, um im Fehlerfall das GND-Potential gegen den Widerstand des Pull-down- Widerstande R5 so stark anheben zu können, bis T1 abschaltet. Der Transistor T2 erfüllt dabei die Aufgabe, einen Stromfluß von Versorgungsspannung (VCC) über R1, D, R2 und den Sensor 2 zum Ausgangsanschluß 4 zu verhindern. Damit zieht der dem Sensor zugeordnete Pull-down-Widerstand R5 den Ausgangsanschluß 4 des

Sensors auf Massepotential. Dieser Pull-down-Widerstand R5 ist unabhängig vom Masseanschluß 8 mit dem Massepotential der Spannungsversorgung im Steuerge- rät 10 verbunden.

Ein Bruch der Versorgungsspannungsleitung 6 ist unkritisch, da dann ohnehin keine Gefahr besteht, dass über den Sensor ein falsches Signal zum Ausgangsanschluß 4 gelangt. Im übrigen würden bei Bruch der Versorgungsspannungsleitung die beiden Transistoren T1 und T2 ebenfalls abschalten, so dass der Pull-down-Widerstand R5 den Ausgangsanschlu# 4 des Sensors 2 ebenfalls auf Massepotential zieht.

Ein Bruch der Sensorausgangsleitung 12 (bzw. 7) ist ebenfalls unkritisch, da der Pull-down-Widerstand R5 dann das Potential auf GND zieht. Da die Sensorspannung immer über R5 gemessen wird, ist es zweckmäßig, diesen Pull-down-Widerstand im Steuergerät 10 unterzubringen. Es wäre allerdings auch möglich, ihn im Sensor- gehäuse 1 an der Leitung 7 unterzubringen. In diesem Falle müßte aber der andere Anschluß des Widerstands R5 mit dem GND-Potential des Steuergerätes 10 verbun- den sein und zwar derart, dass auch bei Bruch der Masseleitung 13 das GND- Potential dort anliegt, was eine weitere Leitung erfordern würde, weshalb die oben beschriebene Anordnung im Steuergerät 10 bevorzugt ist.