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Title:
SYSTEM FOR CONTROLLING AND DIAGNOSING ELECTRONIC COMPONENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/127978
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system for controlling and diagnosing a plurality of electronic components, to a method for operating a system for controlling and diagnosing a plurality of electronic components, and to a light-emitting diode assembly. The system (1) for controlling and diagnosing a plurality of electronic components (2) according to the invention comprises: a. a control unit (3), which is designed and configured to receive control data and to control electronic components (2) on the basis of the control data; b. a diagnostic unit (4), which is designed and configured to capture and output diagnostic data of electronic components (2); c. a communication connection (5) which interconnects the control unit (3) and the diagnostic unit (4), comprising a shift register (6) which is designed and configured to carry out the following in a work cycle: receiving diagnostic data of at least one electronic component (2) output by the diagnostic unit (4) and outputting control data for at least one electronic component (2) to the control unit (3).

Inventors:
MASLOWSKI JOHANNES (DE)
VILLA ALEIX BAYE (DE)
Application Number:
PCT/DE2021/100942
Publication Date:
June 23, 2022
Filing Date:
November 29, 2021
Export Citation:
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Assignee:
FEV GROUP GMBH (DE)
International Classes:
H05B45/56; H05B45/12; H05B45/14; H05B45/18; H05B45/325
Foreign References:
US9918367B12018-03-13
US20170070133A12017-03-09
CN201191496Y2009-02-04
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Claims:
6

Patentansprüche:

1. System (1 ) zur Ansteuerung und Diagnose einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente (2), umfassend a. eine Ansteuereinheit (3), welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, Ansteuerdaten zu empfangen und elektronische Bauelemente (2) anhand der Ansteuerdaten anzusteuern, b. eine Diagnoseeinheit (4), welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, Diagnosedaten von elektronischen Bauelementen (2) zu erfassen und auszugeben, c. eine Kommunikationsverbindung (5), welche die Ansteuereinheit (3) und die Diagnoseeinheit (4) miteinander verbindet, umfassend ein Schieberegister (6), welches dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in einem Arbeitstakt von der Diagnoseeinheit (4) ausgegebene Diagnosedaten von mindestens einem elektronischen Bauelement (2) aufzunehmen und Ansteuerdaten für mindestens ein elektronisches Bauelement (2) an die Ansteuereinheit (3) auszugeben.

2. System (1 ) gemäß Anspruch 1 , umfassend einen Pulsweitenmodulationsgenerator (7), der dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein Tastverhältnis zum Ansteuern der elektronischen Bauelemente (2) in Abhängigkeit der Ansteuerdaten aus dem Schieberegister (6) einzustellen.

3. System (1 ) gemäß einem Anspruch 1 oder 2, wobei die Ansteuereinheit (3) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, einen Stromfluss durch die elektronischen Bauelemente (2) und/oder eine Spannung an den elektronischen Bauelementen (2) diagnoseinformationsabhängig zu steuern.

4. System (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen zweiten Regelkreis (9), welcher die Diagnoseeinheit (4) unmittelbar mit der Ansteuereinheit (3) verbindet.

5. System (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Rückfallebene (8) mit Ansteuerbefehlen für elektronische Bauelemente (2), welche aktiviert wird, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne keine Ansteuerdaten an die Ansteuereinheit (3) übertragen werden. 7 System (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Diagnosedaten einen elektrischen Strom durch ein elektronisches Bauelement (2) und/oder eine elektrische Spannung an einem elektronischen Bauelement (2) und/oder eine Temperatur eines elektronischen Bauelements (2) und/oder ein elektromagnetisches Verhalten eines elektronischen Bauelements (2) umfassen. System (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsverbindung (5) mit der Ansteuereinheit (3) und der Diagnoseeinheit (4) in Reihe geschaltet ist. Leuchtdiodenanordnung, umfassend a. ein System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und b. eine Vielzahl von Leuchtdioden (2), welche mit dem Schieberegister (6) verbunden sind, wobei das Schieberegister (6) in einem Arbeitstakt Diagnosedaten von mindestens einer Leuchtdiode (2) empfängt und Ansteuerdaten zum Ansteuern mindestens einer Leuchtdiode (2) ausgibt. Verfahren zum Betreiben eines Systems (1 ) zur Ansteuerung und Diagnose einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente (2), umfassend die Schritte:

S1 : Aufnehmen von Diagnosedaten mindestens eines elektronischen Bauelementes (2) in ein Schieberegister (6);

S2: Ausgeben von Ansteuerdaten aus dem Schieberegister (6) zum Ansteuern des mindestens einen elektronischen Bauelements (2), wobei die Schritte S1 und S2 in einem Arbeitstakt des Schieberegisters (6) erfolgen.

Description:
System zur Ansteuerung und Diagnose elektronischer Bauelemente

Die Erfindung betrifft ein System zur Ansteuerung und Diagnose einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente, ein Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Ansteuerung und Diagnose einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente und eine Leuchtdiodenanordnung.

Aus der CN201191496 Y ist ein LED-Treiberchip, mit einem Schieberegister und einer Unterbrechungs- und Kurzschlussfehlerdiagnose bekannt.

Das erfindungsgemäße System zur Ansteuerung und Diagnose einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente umfasst a. eine Ansteuereinheit, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, Ansteuerdaten zu empfangen und elektronische Bauelemente anhand der Ansteuerdaten anzusteuern, b. eine Diagnoseeinheit, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, Diagnosedaten von elektronischen Bauelementen zu erfassen und auszugeben, c. eine Kommunikationsverbindung, welche die Ansteuereinheit und die Diagnoseeinheit miteinander verbindet, umfassend ein Schieberegister, welches dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in einem Arbeitstakt von der Diagnoseeinheit ausgegebene Diagnosedaten von mindestens einem elektronischen Bauelement aufzunehmen und Ansteuerdaten für mindestens ein elektronisches Bauelement an die Ansteuereinheit auszugeben.

Das erfindungsgemäße System zur Ansteuerung und Diagnose einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente ist insbesondere zur Ansteuerung und Diagnose einer Vielzahl von Leuchtdioden (LEDs) in LED-Anordnungen geeignet.

Dadurch, dass das Schieberegister dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in einem Arbeitstakt Diagnosedaten von mindestens einem elektronischen Bauelement aufzunehmen und Ansteuerdaten für mindestens ein elektronisches Bauelement auszugeben, ermöglicht das erfindungsgemäße System eine gleichzeitige Ansteuerung und Diag- nose einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente mit einem im Vergleich zu konventionellen Systemen geringerem Hardware- und Softwareaufwand. So kann bei einem Betrieb einer LED-Anordnungen mittels des erfindungsgemäßen Systems beispielsweise eine Anzahl von Verbindungsleitungen zwischen einer Steuer- und Diagnoseelektronik und einzelnen LEDs der LED-Anordnung verringert werden.

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße System einen Pulsweitenmodulationsgenerator, der dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein Tastverhältnis zum Ansteuern der elektronischen Bauelemente in Abhängigkeit der Ansteuerdaten aus dem Schieberegister einzustellen. Dies ermöglicht eine digitale Regelung von an den elektronischen Bauelementen anliegenden Spannungen anhand von über die Kommunikationsverbindung vorgegebenen Befehlen.

Bevorzugt ist die Ansteuereinheit dazu ausgebildet und eingerichtet, einen Stromfluss durch die elektronischen Bauelemente und/oder eine Spannung an den elektronischen Bauelementen diagnoseinformationsabhängig zu steuern. Dadurch kann eine an den elektronischen Bauelementen anliegende Spannung und/oder ein durch die elektronischen Bauelemente fließender Strom an Diagnoseinformationen, wie beispielsweise eine Bauelementtemperatur, angepasst und eine Betriebssicherheit und/oder Langlebigkeit der elektronischen Bauelementen erhöht werden.

Vorzugswese umfasst das erfindungsgemäße System eine Rückfallebene mit Ansteuerbefehlen für elektronische Bauelemente, welche aktiviert wird, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne keine Ansteuerdaten an die Ansteuereinheit übertragen werden. Dadurch wird beispielsweise im Falle einer Störung der Kommunikationsverbindung und/oder des Schieberegisters ein Weiterbetrieb der elektronischen Bauelemente ermöglicht.

Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße System dabei einen zweiten Regelkreis, welcher die Diagnoseeinheit unmittelbar mit der Ansteuereinheit verbindet. Als „unmittelbar“ wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass zwischen der Diagnoseeinheit und der Ansteuereinheit eine direkte vom Schieberegister sowie externen Verbindungen und Signalen unabhängige Kommunikation möglich ist. Dadurch wird bei einem Weiterbetrieb der elektronischen Bauelemente in einem Störfall eine Betriebssicherheit der Bauelemente, beispielsweise gegen Überhitzung, sichergestellt. Die erfindungsgemäße Leuchtdiodenanordnung umfasst a. ein erfindungsgemäßes System zur Ansteuerung und Diagnose einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente und b. eine Vielzahl von Leuchtdioden, welche mit dem Schieberegister verbunden sind, wobei das Schieberegister in einem Arbeitstakt Diagnosedaten von mindestens einer Leuchtdiode empfängt und Ansteuerdaten zum Ansteuern mindestens einer Leuchtdiode ausgibt.

Dies ermöglicht eine gleichzeitige Ansteuerung und Diagnose der einzelnen Leuchtdioden mit einem im Vergleich zu konventionellen LED-Chips geringerem Hardware- und Softwareaufwand.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Ansteuerung und Diagnose einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente umfasst die Schritte:

S1: Aufnehmen von Diagnosedaten mindestens eines elektronischen Bauelementes in ein Schieberegister;

S2: Ausgeben von Ansteuerdaten aus dem Schieberegister zum Ansteuern des mindestens einen elektronischen Bauelements, wobei die Schritte S1 und S2 in einem Arbeitstakt des Schieberegisters erfolgen.

Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchtdiodenanordnung, umfassend ein erfindungsgemäßes System zur Ansteuerung und Diagnose einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente und

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des in Figur 1 gezeigten Systems.

Die in Figur 1 gezeigte Leuchtdiodenanordnung umfasst eine Vielzahl von in ein einer Matrix angeordneten, als Leuchtdioden (LEDs) ausgebildeten elektronischen Bauelementen 2 und ein System 1 zu deren Ansteuerung und Diagnose. Das System 1 umfasst eine Ansteuereinheit 3, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, Ansteuerdaten zu empfangen und die LEDs 2 anhand der Ansteuerdaten anzusteuern. Die Ansteuerdaten sind im Ausführungsbeispiel über eine Kommunikationsverbindung 5 empfangene elektrische Signale.

Zur Ansteuerung der LEDs 2 umfasst die Ansteuereinheit 3 einen Pulsweitenmodulationsgenerator 7, der dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein Tastverhältnis in Abhängigkeit der Ansteuerdaten einzustellen. Dies ermöglicht eine digitale Regelung von an den LEDs 2 anliegenden Spannungen anhand der Ansteuerdaten.

Weiterhin umfasst die Ansteuereinheit 3 eine Konstantstromquelle 10, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, eine Stromstärke eines durch die LEDs 2 fließenden Stroms anhand der Ansteuerdaten einzustellen.

Des Weiteren umfasst das System 1 eine Diagnoseeinheit 4, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, Diagnosedaten von LEDs 2 zu erfassen und als digitale Signale auszugeben. Im Ausführungsbeispiel umfassen die Diagnosedaten durch die LEDs 2 fließende elektrische Ströme, an den LEDs 2 anliegende elektrische Spannung, LED- Temperaturen und eine optisch bestimmte Intensität eines von den LEDs 2 ausgesendeten Lichtes.

Eine vom System 1 umfasste Kommunikationsverbindung 5 verbindet die Ansteuereinheit 3 und die Diagnoseeinheit 4 über ein Schieberegister 6, welches eine Mehrzahl bistabiler Kippstufen umfasst, in Reihe. Im Ausführungsbeispiel wird ein über die Kommunikationsverbindung 5 vorgegebener Ansteuerbefehl in einem ersten Arbeitstakt in eine erste bistabile Kippstufe des Schieberegisters 6 geschoben und von dieser gespeichert. In weiteren Arbeitstakten werden weitere Ansteuerbefehle über die Kommunikationsverbindung 5 in die erste bistabile Kippstufe hineingeschoben und gespeichert. Bei jedem hineinschieben neuer Ansteuerbefehle werden dabei bereits gespeicherte Ansteuerbefehle in eine nächste bistabile Kippstufe des Schieberegisters 6 weitergeschoben. Im Ausführungsbeispiel umfasset jede bistabile Kippstufen einen mit einer LED 2 verbundenen Ausgang, überweichen der in der jeweiligen bistabilen Kippstufe abgespeicherte Ansteuerbefehl auslesbar ist. Das Auslesen erfolgt dabei anhand eines Auslesebefehls. Weiterhin verfügt jede bistabilen Kippstufe des Schieberegisters 6 über einen Eingang zum Empfangen von Diagnosedaten. Im Ausführungsbeispiel ist jeder Eingang dabei mit jeweils einer LED 2 der LED-Anordnung verbunden. Das Schieberegister 6 ist dazu ausgebildet und eingerichtet, in einem Arbeitstakt von der Diagnoseeinheit 4 ausgegebene Diagnosedaten von mindestens einer LED 2 aufzunehmen und Ansteuerdaten für mindestens eine LED 2 an die Ansteuereinheit 3 auszugeben. Dadurch ermöglicht das beschriebene System 1 eine gleichzeitige Ansteuerung und Diagnose der LEDs 2 mit geringem Hardware- und Softwareaufwand.

Im Ausführungsbeispiel ist die Ansteuereinheit 3 dazu ausgebildet und eingerichtet, den Stromfluss durch die LEDs 2 sowie die Spannung an den LEDs 2 diagnoseinformationsabhängig zu steuern. So kann beispielsweise bei einer mittels der Diagnoseeinheit 4 erfassten erhöhten LED-Temperatur ein durch die LEDs 2 fließender Strom reduziert werden, um die LEDs 2 sowie umliegende Bauteile zu schützen. Um diesen Schutz auch bei einer Störung der Kommunikationsverbindung 5 nicht zu verlieren, umfasst das System 1 einen zweiten Regelkreis 9, welcher die Diagnoseeinheit 4 unmittelbar mit der Ansteuereinheit 3 verbindet, sowie eine Rückfallebene 8 mit Ansteuerbefehlen für die LEDs 2. Im Ausführungsbeispiel steuert die Ansteuereinheit 3 die LEDs 2 mit den Ansteuerbefehlen aus der Rückfallebene 8 an, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne keine Ansteuerdaten an die Ansteuereinheit 3 übertragen werden. Dies ermöglicht einen Weiterbetrieb der LED-Anordnung auch bei Störungen der Kommunikationsverbindung 5.

Das von der in Figur 1 gezeigten LED-Anordnung umfasste System 1 zur Ansteuerung und Diagnose der LEDs 2 wird mittels des in Figur 2 gezeigten Verfahrens betrieben. In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens nimmt das Schieberegister s von der Diagnoseeinheit 4 erfasste Diagnosedaten mindestens einer LED 2 auf. In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens gibt das Schieberegister 6 Ansteuerdaten zum Ansteuern mindestens einer LED 2 an die Ansteuereinheit 3 aus. Die Schritte S1 und S2 erfolgen dabei in einem Arbeitstakt des Schieberegisters 6.