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Dokumentenidentifikation DE102006017579B3 24.05.2007
Titel Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Sicherheitssystems
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Just, Olaf, 80637 München, DE;
Limmer, Josef, 85774 Unterföhring, DE;
Dittfeld, Timo, 81541 München, DE
Vertreter Westphal, Mussgnug & Partner, 80336 München
DE-Anmeldedatum 13.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006017579
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.05.2007
IPC-Hauptklasse B60R 21/017(2006.01)A, F, I, 20060413, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60R 21/0132(2006.01)A, L, I, 20060413, B, H, DE   F42C 19/12(2006.01)A, L, I, 20060413, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für ein Zündelement (30) eines Sicherheitssystems, die aufweist:
- wenigstens einen Zündelementanschluss (31, 32) zum Anschließen des Zündelements (30),
- eine steuerbare Strom- oder Spannungsquelle (10), die an den wenigstens einen Zündelementanschluss (31, 32) gekoppelt ist,
- eine Sensoranordnung mit wenigstens einem Detektorelement (20; 20A, 20B), das in einem Strompfad oder benachbart zu einem Strompfad zwischen der Strom- oder Spannungsquelle (10) und den wenigstens einen Zündelementanschluss (31, 32) angeordnet ist und das ein Sensormaterial aufweist, das dazu ausgebildet ist, seine Farbe mittelbar oder unmittelbar abhängig von einem zwischen der Strom- oder Spannungsquelle (10) und dem Zündelement (30) fließenden Strom (Iout) zu variieren.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Sicherheitssystems, insbesondere eines Insassenschutzsystems eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eines Airbags oder Gurtstraffers.

Derartige Ansteuerschaltungen sind beispielsweise aus der WO 97/32757 A1 Schmid), DE 199 34 559 C1 (Mayer), DE 101 09 620 C1 (Ulmer) oder der DE 103 44 841 A1 (Rothleitner) bekannt.

Die DE 198 19 124 A1 beschreibt ein Steuergerät zur Auslösung eines Zünders einer Insassenschutzeinrichtung. Bei diesem Steuergerät gibt ein Schaltmittel einen Zündstrom zur Auslösung des Zünders frei, wobei eine Detektorschaltung vorgesehen ist, die feststellt, ob das Schaltmittel geschlossen ist und/oder ein Zündstrom durch das Schaltmittel fließt. Abhängig von dieser Detektorschaltung wird bei diesem Steuergerät eine Zündinformation gespeichert.

Tritt ein Unfallereignis auf, das ein Auslösen des Schutzsystems, d.h. beispielsweise ein Öffnen des Airbags oder ein Straffen der Gurte, erfordert, steuert eine solche Ansteuerschaltung das Zündelement derart an, dass es für eine vorgegebene Zeitdauer mit einem Auslösestrom beaufschlagt wird. Diese Zeitdauer und die Amplitude des Stromes sind dabei so gewählt, dass möglichst sicher ein Zünden des Zündelements, und damit ein Auslösen des Schutzsystems erreicht wird.

Das Zündelement kann nur einmal verwendet werden und wird bei einem Auslösen des Schutzsystems zerstört. Um nach einem Unfallereignis eine Analyse des Unfallhergangs zu ermöglichen, ist es erforderlich, Informationen über einen das Zündelement durchflossenen Strom zu erhalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Insassenschutzsystems zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, eine Information über einen das Zündelement durchflossenen Strom dauerhaft zu speichern und die einfach und kostengünstig realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Ansteuerschaltung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Diese Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Sicherheitssystems umfasst wenigstens einen Zündelementanschluss zum Anschließen des Zündelements, eine steuerbare Strom- oder Spannungsquelle, die an den wenigstens einen Zündelementanschluss gekoppelt ist, und eine Sensoranordnung. Die Sensoranordnung weist wenigstens ein Detektorelement auf, das zwischen die Strom- oder Spannungsquelle und den wenigstens einen Zündelementanschluss geschaltet ist und das ein Sensormaterial aufweist, das dazu ausgebildet ist, seine Farbe mittelbar oder unmittelbar abhängig von einem zwischen dem wenigstens einen Zündelementanschluss und dem Zündelement fließenden Strom zu variieren.

Dieses Sensormaterial kann ein nicht reversibles thermochromes Material sein. Derartige thermochrome Materialien sind allgemein bekannt und beispielsweise in den Veröffentlichungen EP 044 750 A2, EP 277 032 A2, US 4,667,869 A der US 5,085,801 A beschrieben. Nicht reversible thermochrome Materialien besitzen eine Übergangstemperatur, bei der eine nicht reversible Farbänderung des Materials eintritt, wenn das Material auf diese Temperatur aufgeheizt wird.

Die Verwendung eines nicht reversiblen thermochromen Materials als Sensormaterial in der Ansteuerschaltung liefert nach einem Auslösen des Zündelements durch einen von der Strom- oder Spannungsquelle fließenden Strom mittelbar eine Information zu diesem Strom. Diese mittelbare Information besteht in einer durch diesen Strom verursachten Erwärmung der Umgebung des Sensormaterials.

Das thermochrome Sensormaterial des Detektorelements ist beispielsweise auf einen elektrisch leitenden Träger aufgebracht, der zwischen den wenigstens einen Zündelementanschluss und die steuerbare Strom- oder Spannungsquelle geschaltet ist und der unmittelbar durch den fließenden Zündstrom erwärmt wird. Die Erwärmung des Trägers, und damit des Sensormaterials ist hierbei abhängig von der in dem Träger in Wärme umgesetzten elektrischen Leistung. Diese Leistung ist wiederum von dem bekannten bzw. auf einfache Weise ermittelbaren elektrischen Widerstand des Trägers und dem fließenden Zündstrom abhängig.

Übliche thermochrome Materialien besitzen jeweils nur eine Übergangstemperatur, bei der ein Farbübergang von einer ersten Farbe auf eine zweite Farbe erfolgt, so dass bei einer weiteren Temperaturerhöhung über diese Übergangstemperatur hinaus kein weiterer Farbübergang stattfindet. Um eine differenziertere Information über die Temperatur bei Auslösen des Zündelements – und damit über den Zündstrom, zu erhalten – kann das Detektorelement mehrere thermochrome Sensormaterialien mit unterschiedlichen Übergangstemperaturen umfassen.

Anstatt eines thermochromen Materials, das auf einen elektrisch leitfähigen Träger aufgebracht ist, kann auch ein elektrisch leitfähiges thermochromes Polymer verwendet werden, das dann unmittelbar in eine Anschlussleitung des Zündelements zwischen die Strom- oder Spannungsquelle und das Zündelement geschaltet ist.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, als Sensormaterial des Detektorelements ein elektrochromes Material zu verwenden. Elektrochrome Materialien sind allgemein bekannt und beispielsweise in den Veröffentlichungen DE 44 32 427 A1 oder EP 1 577 875 A1 beschrieben. Elektrochrome Materialien haben die Eigenschaft, ihre Farbe abhängig von einem elektrischen Feld, dem sie ausgesetzt sind, zu ändern.

Das elektrochrome Sensormaterial ist beispielsweise Teil einer elektrochromen Zelle, die zwei Elektroden aufweist, zwischen denen das elektrochrome Sensormaterial angeordnet ist und die unter dem Einfluss einer auf den Elektroden gespeicherten elektrischen Ladung ein elektrisches Feld erzeugen, das die Farbe des Sensormaterials beeinflusst. Diese Zelle ist beispielsweise parallel zu einem zwischen die Strom- oder Spannungsquelle und das Zündelement geschalteten elektrischen Widerstand geschaltet, so dass die Elektroden bei einem fließenden Zündstrom aufgeladen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Sicherheitssystems, die ein zwischen eine Strom- oder Spannungsquelle und einen Zündelementanschluss geschaltetes Detektorelement aufweist.

2 zeigt schematisch ein Detektorelement mit einem auf einen elektrisch leitenden Träger aufgebrachten thermochromen Sensormaterial.

3 veranschaulicht eine mögliche Montage des Sensormaterials auf dem Träger bei einem Detektorelement gemäß 2.

4 zeigt einen elektrisch leitenden Träger, auf den mehrere thermochrome Sensormaterialien mit unterschiedlichen Übergangstemperaturen aufgebracht sind.

5 zeigt eine Ansteuerschaltung mit einem Detektorelement, das zwischen eine Strom- oder Spannungsquelle und ein Zündelement geschaltet ist, und mit einem Referenz-Detektorelement.

6 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild eines Detektorelements, das eine elektrochrome Zelle aufweist.

7 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer elektrochromen Zelle.

8 zeigt ein erste Beispiel einer Ansteuerschaltung mit zwei Detektorelementen.

9 zeigt ein zweites Beispiel einer Ansteuerschaltung mit zwei Detektorelementen.

10 zeigt ein Beispiel einer Ansteuerschaltung, die ein induktiv an eine Verbindungsleitung gekoppeltes Hall-Element und ein durch das Hall-Element angesteuertes Detektorelement aufweist.

11 zeigt ein Beispiel einer gesteuerten Stromquelle.

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

1 zeigt schematisch ein Beispiel einer Ansteuerschaltung für ein Zündelement 30 eines Sicherheitssystems, beispielsweise eines Airbag-Systems oder eines Gurtstraffersystems in einem Kraftfahrzeug. Diese Ansteuerschaltung weist zwei Zündelementanschlüsse 31, 32 zum Anschließen des Zündelements 30 (gestrichelt dargestellt) und eine steuerbare Strom- oder Spannungsquelle 10 auf. Diese steuerbare Strom- oder Spannungsquelle ist über Anschlüsse 11, 12 an die Zündelementanschlüsse 31, 32 gekoppelt und ist dazu ausgebildet, nach Maßgabe eines über einen Steuereingang 13 zuführbaren Steuersignals Sin einen Zündstrom Iout für das Zündelement 30 zu erzeugen.

Die steuerbare Quelle 10 umfasst Bezug nehmend auf 11 beispielsweise eine Stromquelle 13, die in Reihe zwischen den ersten Ausgangsanschluss 11 und eine Klemme für ein erstes Versorgungspotential V1 geschaltet ist, und optional einen zweiten Schalter 15, der zwischen den zweiten Ausgangsanschluss 12 und ein zweites Versorgungspotential bzw. Bezugspotential GND geschaltet ist. Die beiden Schalter sind hierbei über das Steuersignal Sin angesteuert. Ein Zündstrom Iout fließt bei dieser steuerbaren Stromquelle 10 nur dann, wenn beide Schalter 14, 15 leitend angesteuert sind.

Ein übliches Zündelement eines Airbag-Systems zündet, wenn es für eine Zeitdauer zwischen 0,5 ms und 3 ms mit einem Strom zwischen 1 A und 2 A beaufschlagt wird.

Um nach einer Ansteuerung des Zündelements 30 durch einen von der gesteuerten Strom- oder Spannungsquelle 10 bereitgestellten Zündstrom nachträglich eine Information über Amplitude und/oder Dauer des geflossenen Zündstroms Iout zu erhalten, ist in der Ansteuerschaltung ein Detektorelement 20 vorgesehen. Dieses Detektorelement ist in dem Beispiel gemäß 1 zwischen der ersten Anschlussklemme 11 der Strom- oder Spannungsquelle 10 und den ersten Zündelementanschluss 31 in den Ansteuerstrompfad des Zündelements 30 geschaltet.

Das Detektorelement 20 weist ein Sensormaterial auf, das dazu ausgebildet ist, seine Farbe mittelbar oder unmittelbar abhängig von einem zwischen der Strom- oder Spannungsquelle 10 und dem Zündelement 30 fließenden Strom Iout zu variieren.

Dieses Detektorelement 20 umfasst Bezug nehmend auf die 2A und 2B beispielsweise einen elektrisch leitfähigen Träger 21 mit beabstandet zueinander angeordneten Anschlusskontakten 22, 23 und ein auf den Träger 21 aufgebrachtes nicht reversibles thermochromes Sensormaterial 24. Das in den 2A und 2B mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnete Sensormaterial kann neben einem seine Farbe abhängig von der Temperatur ändernden thermochromen Material ein geeignetes Klebe- oder Bindemittel enthalten, das auf dem elektrisch leitfähigen Träger 21 anhaftet. Geeignete thermochrome Materialien sind neben vielen anderen beispielsweise Ammoniumvanadad (NH4VO3), das bei einer Übergangstemperatur zwischen 140° C und 150° C seine Farbe von weiß nach braun wechselt, oder Kobaltammoniumphosphat (CoNH4PO4·H2O), das bei einer Übergangstemperatur zwischen 165° C und 175° C seine Farbe von violett zu blau ändert. Geeignete Klebe- oder Bindemittel sind zum Beispiel polymerische Bindemittel, wie Acrylharze.

Das nicht reversible thermochrome Sensormaterial 24 liefert nach einem Auslösen der Ansteuerschaltung, d. h. nach Erzeugen eines Zündstrom Iout für das Zündelement 30, mittelbar eine Information über den an das Zündelement Iout geflossenen Strom bzw. die Zeitdauer, während der dieser Strom geflossen ist. Das Detektorelement 20 ermöglicht eine Aussage darüber, ob die Temperatur des Detektorelements 20 bedingt durch den das Detektorelement 20 durchfließenden Zündstrom Iout einen vorgegebenen Schwellenwert, der bestimmt ist durch die Übergangstemperatur des verwendeten thermochromen Materials, überschritten hat. Das thermochrome Sensormaterial 24 sollte hierbei so gewählt sein, dass dessen Übergangstemperatur sehr hoch ist im Vergleich zu üblichen Betriebstemperaturen, denen die Ansteuerschaltung während des üblichen Betriebs ausgesetzt ist. In diesem Fall ist bei einem Überschreiten der Übergangstemperatur des Sensormaterials, was durch einen Farbwechsel des Sensormaterials erkennbar ist, davon auszugehen, dass dieses Überschreiten der Übergangstemperatur maßgeblich durch die in dem Detektorelement 20 in Wärme umgesetzte elektrische Leistung bedingt ist. Die in dem Detektorelement in Wärme umgesetzte elektrische Leistung ist hierbei gegeben durch: Pw = Iout2·R21(1).

Pw bezeichnet hierbei die in Wärme umgesetzte elektrische Leistung, Iout bezeichnet den Zündstrom und R21 bezeichnet den elektrischen Widerstand des Trägerelements 21. In Kenntnis der Wärmekapazität des elektrisch leitfähigen Trägerelements 21 und in Kenntnis der Übergangstemperatur lässt sich nach einem Farbwechsel des Sensormaterials 24 eine Aussage über die in dem Träger 21 in Wärme umgesetzte elektrische Leistung und damit über den zuvor geflossenen Zündstrom Iout treffen.

Eine Realisierungsmöglichkeit für das Detektorelement 20 ist in 3 im Detail dargestellt. Bei diesem Detektorelement 20 ist der elektrisch leitfähige Träger 21 auf ein nicht leitendes Substrat 25, beispielsweise aus einer Keramik, aufgebracht und durch Lötverbindungen 42 elektrisch leitend mit einer Verbindungsleitung 41, die zwischen einem der Anschlüsse der Strom- oder Spannungsquelle (10 in 1) und einem der Zündelementanschlüsse (31, 32 in 1) geschaltet ist, verbunden. Die Form des elektrisch leitfähigen Trägers 21 ist an die Form des Substrats 25 angepasst, dass eine Ausnehmung 251 zur Aufnahme des thermochromen Sensormaterials 24 aufweist.

Um zu verhindern, dass die Übergangstemperatur des thermochromen Sensormaterials 24 während der Herstellung der Lötverbindungen 42 überschritten wird, werden bei der Herstellung des in 3 dargestellten Detektorelements 20 zunächst die Lötverbindungen 42 zwischen dem elektrisch leitfähigen Träger 21 und der Leitungsverbindung 41 hergestellt, und erst danach wird das thermochrome Sensormaterial 24 in die Ausnehmung des Substrats 25, und die entsprechende Ausnehmung des elektrisch leitfähigen Trägers 21 eingebracht.

Um eine differenziertere Aussage über die Erwärmung des Detektorelements 20 bedingt durch einen von der Strom- oder Spannungsquelle 10 an das Zündelement 30 fließenden Zündstrom Iout zu ermöglichen, sind auf den Träger 21 vorzugsweise mehrere unterschiedliche thermochrome Sensormaterialien 24A-24C mit unterschiedlichen Übergangstemperaturen aufgebracht. Ordnet man die Übergangstemperaturen der einzelnen Sensormaterialien 24A-24C der Größe nach, so bilden jeweils zwei benachbarte Übergangstemperaturen einen Temperaturbereich. Verfärbt sich das Sensormaterial mit der niedrigeren dieser beiden Übergangstemperaturen, während das Sensormaterial mit der höheren Übergangstemperatur unverfärbt bleibt, so kann hieraus die Information abgeleitet werden, dass die Temperatur bis in diesen Temperaturbereich, jedoch nicht darüber hinaus angestiegen ist.

Eine weitere Differenzierung der Temperaturverhältnisse nach Fließen eines Zündstromes ermöglicht Bezug nehmend auf 5 ein weiteres Detektorelement 20', das entsprechend des in den Strompfad geschalteten Detektorelements 20 aufgebaut sein kann, das jedoch nicht in den Strompfad geschaltet ist und das somit lediglich zur Erfassung der Umgebungstemperatur dient. Dieses weitere Detektorelement 20' ist vorteilhafterweise thermisch gegenüber der Leitungsverbindung zwischen der Strom- oder Spannungsquelle 10 und dem Zündelement 30 bzw. gegenüber dem Detektorelement 20 isoliert, um eine Erwärmung des weiteren Detektorelements 20' bedingt durch den in dem Strompfad fließenden Zündstrom Iout weitgehend zu vermeiden. Vorteilhafterweise ist das weitere Detektorelement 20' entsprechend des in 4 dargestellten Detektorelements aufgebaut und umfasst mehrere thermochrome Sensormaterialien 24A-24C mit verschiedenen Übergangstemperaturen.

Die Erwärmung des weiteren Detektorelements 20' erfolgt ausschließlich über die Umgebungstemperatur. Ergibt nun die Auswertung der Farbe des weiteren Detektorelements 20', dass die Umgebungstemperatur bei Auslösen des Zündelements innerhalb eines ersten Temperaturbereichs und die Temperatur des zweiten Detektorelements 20 innerhalb eines zweiten Temperaturbereichs lag, so ergibt sich hieraus die Information, dass die Temperaturdifferenz zwischen diesen beiden Temperaturbereichen durch den Zündstrom Iout bedingt ist, der das in den Strompfad geschaltete Detektorelement 20 gegenüber der Umgebungstemperatur weiter erwärmt.

6 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild eines weiteren Detektorelements 20, das in der in 1 dargestellten Ansteuerschaltung einsetzbar ist. Dieses Detektorelement 20 umfasst eine elektrochrome Zelle 28, deren elektrische Eigenschaften mit einem Kondensator vergleichbar sind. Eine solche elektrochrome Zelle 28 umfasst Bezug nehmend auf 7 erste und zweite Elektroden 281, 283, zwischen denen ein elektrochromes Sensormaterial 282 angeordnet ist. Ein elektrochromes Sensormaterial besitzt die Eigenschaft, seine Farbe abhängig von einem elektrischen Feld, dem es ausgesetzt ist, zu variieren. Um eine solche Farbvariation erkennen zu können, ist eine der beiden Elektroden 281, 283 vorzugsweise als transparente Elektrode ausgebildet.

Das elektrische Feld, dem das elektrochrome Sensormaterial 282 ausgesetzt ist, ist bedingt durch eine auf den Elektroden 281, 283 gespeicherte elektrische Ladung.

Die elektrochrome Zelle 28 ist in dem Detektorelement 20 parallel zu einem Widerstandselement 26 geschaltet, an dem der Zündstrom Iout einen Spannungsabfall V26 hervorruft. Der elektrochromen Zelle ist optional ein weiterer Widerstand 284 vor- oder nachgeschaltet, der sehr groß im Vergleich zu dem Widerstand 26 ist und der bewirkt, dass ein Stromfluss durch die elektrochrome Zelle 28 sehr klein ist im Vergleich zu dem Zündstrom Iout.

Bei diesem Detektorelement gemäß 6 wird bei Fließen eines Zündstroms Iout von der Strom- oder Spannungsquelle 10 an das Zündelement 30 elektrische Ladung in der elektrochromen Zelle 28 gespeichert. Diese elektrische Ladung ist unmittelbar abhängig von dem Zündstrom Iout und der Dauer, während der dieser Zündstrom fließt. Die Farbe des elektrochromen Sensormaterials 282 der elektrochromen Zelle 28 liefert eine Information über das zwischen den Elektroden 281, 283 herrschende elektrische Feld bzw. die zwischen diesen Elektroden anliegende elektrische Spannung, da das elektrochrome Sensormaterial seine Farbe abhängig von diesem elektrischen Feld bzw. dieser Spannung ändert.

Der Vorgang der Farbänderung ist bei üblichen elektrochromen Sensormaterialien reversibel. Um auch nach einem Abschalten des Zündstroms Iout noch eine Aussage über den zuvor geflossenen Zündstrom Iout zu ermöglichen, ist es erforderlich, die elektrische Ladung in der elektrochromen Zelle 28 dauerhaft zu speichern. Unter der Annahme niedriger Leckströme wird dies durch ein Gleichrichterelement, beispielsweise eine Diode 27, erreicht, die der elektrochromen Zelle 28 vor- oder nachgeschaltet ist und die ein Laden der elektrochromen Zelle 28 ermöglicht, deren Entladen jedoch verhindert.

8 zeigt eine Abwandlung der in 1 dargestellten Ansteuerschaltung, bei der zwei Detektorelemente 20A, 20B vorhanden sind, von denen das eine zwischen den ersten Anschluss 11 der Strom- oder Spannungsquelle 10 und den ersten Zündelementanschluss 31 und das andere zwischen den zweiten Anschluss 12 der Strom- oder Spannungsquelle und den zweiten Zündelementanschluss 32 geschaltet ist. Die beiden Detektorelemente 20A, 20B können entsprechend eines der zuvor erläuterten Detektorelemente realisiert sein. Das Vorsehen dieser zwei Detektorelemente 20A, 20B ermöglicht nach einem Auslösen des Zündelements 30 eine Aussage darüber, ob der von der Strom- oder Spannungsquelle 10 zu dem Zündelement 30 geflossene Strom dem Rückstrom von dem Zündelement 30 zu der Strom- oder Spannungsquelle 10 entspricht. Diese Ströme sind beispielsweise dann nicht gleich, wenn ein Nebenschluss vorhanden wäre, durch den das Zündelement 30 unter Umgehung der Strom- oder Spannungsquelle 10 auf Bezugspotential (GND in 11) liegt. Der zur Sicherheit vorhandene zweite Schalter (15) in 11 der Strom- oder Spannungsquelle 10 wäre dann wirkungslos.

Bezug nehmend auf 9 besteht auch die Möglichkeit, zwei Detektorelemente 20A, 20B unmittelbar in Reihe in den Strompfad des Zündelements 30 zu schalten. Eine solche Verwendung von zwei in Reihe geschalteten Detektorelementen 20A, 20B kann aus Redundanzgründen sinnvoll sein.

Bei den bislang erläuterten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung ist das wenigstens eine vorhandene Detektorelement 20 unmittelbar in den Strompfad zwischen der Strom- oder Spannungsquelle 10 und dem Zündelement 30 geschaltet. Bei Vorsehen einer thermochromen Zelle in dem Detektorelement wird ein Teil des Zündstromes hierbei zum Laden der elektrochromen Zelle abgezweigt. Bei Vorsehen eines Detektorelements mit einem thermochromen Sensormaterial erhöht sich der elektrische Widerstand des Strompfades bedingt durch den sich erwärmenden elektrisch leitfähigen Träger 21.

Eine Realisierungsmöglichkeit, bei der eine unmittelbare Belastung des Strompfades zwischen der Strom- oder Spannungsquelle und dem Zündelement 30 vermieden wird, ist in 10 dargestellt. Bei dieser Realisierung ist das Detektorelement 20, das entsprechend eines der zuvor erläuterten Detektorelemente realisiert sein kann, zwischen Anschlüsse eines Hall-Elements 43 geschaltet. Dieses Hall-Element ist induktiv an eine Leitungsverbindung 41 gekoppelt, die zwischen die Strom- oder Spannungsquelle und das Zündelement 30 geschaltet ist. Ein in dieser Leitungsverbindung 41 fließender Zündstrom Iout erzeugt ein Magnetfeld, welches das Hall-Element 43 durchdringt. Das Hall-Element 43 erzeugt dabei nach Überschreiten einer definierten Feldstärke dieses Magnetfeldes eine konstante Spannung, welche einen Detektorstrom I34 durch das Detektorelement 20 treibt und der somit zu einer Verfärbung des in dem Detektorelement 20 vorhandenen thermochromen oder elektrochromen Sensormaterials führt.

10
steuerbare Strom- oder Spannungsquelle
11, 12
Anschlüsse der Strom- oder Spannungsquelle
13
Steueranschluss der Strom- oder Spannungsquelle
13
Stromquelle
14, 15
Schalter
20
Detektorelement
20'
Detektorelement
20A, 20B
Detektorelemente
21
elektrisch leitfähiger Träger
22, 23
Anschlusskontakte
24
thermochromes Sensormaterial
25
Substrat
26
Widerstand
27
Diode
28
elektrochrome Zelle
30
Zündelement
31, 32
Zündelementanschlüsse
41
elektrisch leitende Verbindung
42
Lötverbindungen
43
Hall-Element
281, 283
Elektroden der elektrochromen Zelle
282
elektrochromes Sensormaterial
GND
zweites Versorgungspotential, Bezugspotential
I43
Detektorstrom
Iout
Ausgangsstrom, Zündstrom
V1
erstes Versorgungspotential


Anspruch[de]
Ansteuerschaltung für ein Zündelement (30) eines Sicherheitssystems, die aufweist:

– wenigstens einen Zündelementanschluss (31, 32) zum Anschließen des Zündelements (30),

– eine steuerbare Strom- oder Spannungsquelle (10), die an den wenigstens einen Zündelementanschluss (31, 32) gekoppelt ist,

– eine Sensoranordnung mit wenigstens einem Detektorelement (20; 20A, 20B), das in einem Strompfad oder benachbart zu einem Strompfad zwischen der Strom- oder Spannungsquelle (10) und den wenigstens einen Zündelementanschluss (31, 32) angeordnet ist und das ein Sensormaterial aufweist, das dazu ausgebildet ist, seine Farbe mittelbar oder unmittelbar abhängig von einem zwischen der Strom- oder Spannungsquelle (10) und dem Zündelement (30) fließenden Strom (Iout) zu variieren.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, bei der das Sensormaterial ein nicht reversibles thermochromes Material ist. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, bei dem das Detektorelement (20) einen elektrisch leitenden Träger (21) und ein auf den Träger (21) aufgebrachtes nicht reversibles thermochromes Material (24) aufweist, wobei der Träger (21) zwischen den wenigstens einen Zündelementanschluss (31) und die steuerbare Strom- oder Spannungsquelle (10) geschaltet ist. Ansteuerschaltung nach Anspruch 3, bei dem der Träger (21) plattenförmig ausgebildet ist und zwei beabstandet zueinander angeordnete Anschlusskontakte (22, 23) aufweist. Ansteuerschaltung nach Anspruch 3 oder 4, bei wenigstens zwei unterschiedliche thermochrome Materialien (24A, 24B, 24C) nebeneinander auf den Träger (21) aufgebracht sind. Ansteuerschaltung nach Anspruch 5, bei dem die wenigstens zwei unterschiedlichen thermochromen Materialien (24A, 24B, 24C) unterschiedliche Übergangstemperaturen aufweisen. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, bei dem das Detektorelement (20) aus einem elektrisch leitfähigen thermochromen Polymer besteht. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem wenigstens zwei Detektorelemente (20A, 20B) in Reihe zwischen den wenigstens einen Zündelementanschluss (31) und die Strom- oder Spannungsquelle (10) geschaltet sind. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Ansteuerschaltung einen ersten und einen zweiten Zündelementanschluss (31, 32) aufweist, an die die Strom- oder Spannungsquelle (10) angeschlossen ist, und bei dem wenigstens ein erstes Detektorelement (20A) zwischen den ersten Zündelementanschluss (31) und die Strom- oder Spannungsquelle (10) geschaltet ist und bei dem wenigstens ein zweites Detektorelement (20B) zwischen den zweiten Zündelementanschluss (32) und die Strom- oder Spannungsquelle (10) geschaltet ist. Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei dem die Sensoranordnung ein weiteres Detektorelement (20') mit einem thermochromen Material aufweist, das elektrisch isoliert gegenüber der Strom- oder Spannungsquelle (10) und dem Zündelement (30) angeordnet ist. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, bei der das Sensormaterial ein elektrochromes Material aufweist. Ansteuerschaltung nach Anspruch 11, bei der das Detektorelement aufweist:

– ein Widerstandselement (26), das zwischen die Strom- oder Spannungsquelle (10) und das Zündelement (30) geschaltet ist,

– eine parallel zu dem Widerstandselement (26) geschaltete elektrochrome Zelle (28).
Ansteuerschaltung nach Anspruch 12, bei dem die elektrochrome Zelle (28) eine erste und zweite Elektrode (281, 283) und ein zwischen den Elektroden (281, 283) angeordnetes elektrochromes Material (282) aufweist. Ansteuerschaltung nach Anspruch 12 oder 13, bei dem der elektrochromen Zelle ein Gleichrichterelement (27) vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Detektorelement (20) an ein Hall-Element (43) angeschlossen ist, das induktiv an eine Leitungsverbindung zwischen der Strom- oder Spannungsquelle (10) und dem Zündelement (30) gekoppelt ist.






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