Schaltungsdesign

Das Herz der Schaltung ist ein Infineon Smart High-side power switch (PROFET). Das ist ein elektronischer Schalter, der einen Stromspiegel zur Verfügung stellt, ohne einen Shunt mit den damit verbundenen Verlusten zu verwenden. Die Verwendung eines PROFET in Verbindung mit einem Umpolrelais hat einen weiteren Vorteil: das Relais kann vor dem Umschalten stromlos gemacht werden, was Funkenbildung im Relais verhindert und die Lebensdauer deutlich verlängern sollte. Außerdem ist der PROFET so ziemlich gegen alles geschützt, was in einem verseuchten Auto-Bordnetz auftreten kann. Zusätzlich besitzt der PROFET einen Diagnoseausgang, mit dem der Prozessor den Betrieb überwachen, und Fehlerzustände wie z.B. Überspannung oder Kurzschluss erkennen kann.

Schaltbild

Funktionsweise

Der Prozessor (ein Atmel AT89C2051) besitzt einen Analog-Komparator, der verwendet wird, um das Überschreiten einer mit einem Poti einstellbaren Stromschwelle zu erkennen. Für jedes Volt am Komparatoreingang fließen ca. 5 Ampere durch die Last. Verschiedene Fensterhebermotoren streuten bei Spannungen von unter 12 Volt bis 13.8 Volt im Betrieb von 4-6 Ampere. Dieser Wert steigt sprunghaft auf 12.5-15 Ampere wenn der Motor blockiert. Ich habe daher die Schwelle auf 9-10 Ampere eingestellt (entsprechend 1.8-2 Volt am Komparator). Wird dieser Schwellwert beim Schließen des Fensters überschritten, läuft der Motor ca. eine halbe Sekunde weiter, um sicher zu stellen, dass das Fenster gut geschlossen ist. Wird das Fenster geöffnet, stoppt der Motor nach Überschreiten der Schwelle unmittelbar. Die Zeit, die ein intakter Motor für das Öffnen oder Schließen der Scheibe benötigt liegt bei 3-4 Sekunden. Daher schaltet der Prozessor nach 8 Sekunden den Motor im Automatikbetrieb selbsttätig ab. Damit wird verhindert, daß der Motor nicht aufhört zu laufen, wenn z.B. ein mechanischer Defekt auftritt.

Die folgenden Zeitkonstanten sind in der Software implementinert:

ZeitkonstanteWert
Schalter Entprellzeit 50ms
Zeitschwelle für Automatik-Modus 500ms
Motorabschaltverzögerung im Automatik Modus (abwärts) 0ms
Motorabschaltverzögerung im Automatik Modus (aufwärts) 500ms
Max. Motorlaufzeit im Automatik Modus 8s
Max. Motorstromüberschreitung im Manuellen Modus 3s
Abschaltzeit nach Motorstromüberschreitung 10s

Diagnostic Trouble Codes

Wenn die LED leuchtet, hat das Modul einen Fehler festgestellt. Wird dann der der Diagnosejumper gesetzt, kann man am Blinken der LED die Fehlerursache ablesen.

CodeBeschreibung
12 Systemstart erfolgreich abgeschlossen. Achtung: dies ist kein Fehler!
13 Eingangsschaltung defekt. Dieser Fehler weist auf ein Problem mit dem LM2903 hin.
14 Eingang Kurzschluss nach Masse. Ursache ist entweder ein Verdrahtungsproblem oder die Schaltung um den LM2903.
15 Eingang Kurzschluss nach Batterieplus. Ursache ist entweder ein Verdrahtungsproblem oder die Schaltung um den LM2903.
21 Überstromfehler. Der Leistungsschalter BTS640 hat abgeschaltet, weil der Strom 24 Ampere überschritten hat.
22 Ausgang Kurzschluss nach Masse oder Übertemperatur. Dieses Problem wurde vom BTS640 Leistungsschalter detektiert.
23 Ansgang Kurzschluss zur Batterie. Am Ausgang des Leistungsschalters liegt dauerhaft Spannung
24 Über-/Unterspannung. Dieses Problem wurde vom Leistungsschalter detektiert.
25 Manuelle Stromschwelle überschritten. Werden die Fenster im manuellen Modus betrieben und der eingestelle Strom wird zu lange überschritten, schaltet das Modul den Motor für 10 Sekunden ab und bis der Schalter wieder losgelassen wird.
31 ROM Fehler. Die Prüfsumme des internen ROMs stimmt nicht. In diesem Fall deaktiviert das Modul den Fensterhebermotor. Das Problem kann temporär sein und z.B. durch zu hohe oder zu niedrige Temperatur verursacht werden. Ist der Fehler permanent, ist der Prozessor defekt.