DE2441437A1

DE2441437A1 - Position of movable object detecting device - esp. suitable for disc connected to driving shaft of IC engine

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Publication number: DE2441437A1
Application number: DE2441437A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Bremer; Ulrich Dipl Ing Flaig; Wolfram Dr Ing Glauert; Frieder Dipl Ing Heintz; Uwe Dr Ing Kiencke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-08-29
Filing date: 1974-08-29
Publication date: 1976-03-18

Abstract

An impulse generator is simple in construction yet provides an exact positioning, and consequently also time pinpointing, signal. The disc carries at least two marks, and forms, together with a fixed sender, a pulse generator, followed by a pulse shaper. Two marks (21, 22) limit a certain zone on the movable disc. Each mark (21 or 22) of a pair generates in the sender a different pulse for further processing, and the pulse shaper has at least one threshold stage. The arrangement can also be used for position recognition in machines working with several cylinders. It is especially straightforward and cheap when the marking elements are made from permanent magnetic metal.

Description

Anlage zur Patentanmeldung Einrichtung zur Lage erkennung eines beweglichen Körpers Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Lageerkennung eines wenigstens zwei Markierungselemente enthaltenden beweglichen Körpers, insbesondere einer mit der Antriebswelle einer Brennkraftmaschine gekuppelten Scheibe, der in Verbindung mit einem ortsfesten Geber teil einen Impulsgeber bildet, sowie einer dem Impulsgeber nachgeschalteten Impulsformerstufe.Attachment to the patent application Device for the position detection of a movable Body The invention relates to a device for position detection of a Movable body containing at least two marking elements, in particular a disk coupled to the drive shaft of an internal combustion engine, which is shown in Connection with a stationary encoder part forms a pulse generator, as well as one the pulse generator stage downstream of the pulse generator.

Solche Einrichtungen finden beispielsweise bei Brennkraftmaschinen Verwendung, wo zur Erzielung einer maximalen Leistungsabgabe und minimaler Schadstoffemission ein optimaler Zündzeitpunkt zu wählen ist. Dieser optimale Zündzeitpunkt setzt Jedoch ein Referenzsignal voraus, bezüglich dessen der Zündzeitpunkt abhängig von Temperatur, Druck und Drehzahl berechenbar ist.Such devices can be found, for example, in internal combustion engines Use where to achieve maximum power output and minimum pollutant emissions an optimal ignition point is to be selected. However, this optimum ignition point is set a reference signal ahead of which the ignition point depends on the temperature, Pressure and speed can be calculated.

Ein bekanntes System sieht auf einer mit der Antriebswelle der Brennkraftmaschine verbundenen Scheibe z.B. einen einzelnen Zahn vor, der in Verbindung mit einem ortsfesten induktiven Geberteil einen Auslöseimpuls abgibt. Dem eine Auslösung bewirkenden Zahn folgt eine Zahnreihe, welche dann die für den Zündzeitpunkt massgeblichen Werte liefert.One known system looks at one with the drive shaft of the internal combustion engine connected disk e.g. a single tooth, which in connection with a stationary inductive sensor part emits a trigger pulse. The one causing a release Tooth is followed by a row of teeth, which then defines the values that are relevant for the ignition point supplies.

Nachteilig an diesem System ist die Mehrzahlvon Zähnen in einem bestimmten Bereich der mit der Antriebswelle gekuppelten Scheibe. Wird nämlich eine grosse Genauigkeit vorausgesetzt, dann ist die technische Herstellung solcher Scheiben besonders bei Mehrzylindermaschinen recht aufwendig und damit kostspielig.The disadvantage of this system is the plurality of teeth in a given one Area of the disk coupled to the drive shaft. That’s going to be a big one Assuming accuracy, then the technical production of such disks especially with multi-cylinder machines quite complex and therefore expensive.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines konstruktiv einfach gestalteten Impulsgebers, der ein örtlich und damit zeitlich sehr exaktes Signal abgeben soll. Darüberhinaus soll diese Einrichtung zur Lageerkennung auch im Prall mehrzylindriger Maschinen einfach sein.The object of the invention is therefore to create a structurally simple designed pulse generator, which provides a spatially and therefore temporally very precise signal should deliver. In addition, this device should also detect the position in the impact multi-cylinder machines.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass äe zwei Markierungselemente einen definierten Bereich auf dem beweglichen Körper begrenzen, jedes Markierungselement eines Paares im ortsfesten Geberteil für die weitere Impulsverarbeitung einen Impuls unterschiedlicher Form abgibt, und die Impulsformerstufe wenigstens eine SchwellWertstufe enthält.This problem is solved in that there are two marking elements delimit a defined area on the movable body, each marking element of a pair in the stationary encoder part for further pulse processing a pulse different shape, and the pulse shaper at least one threshold level contains.

Als besonders einfach und kostengünstig erweist es sich, wenn die Markierungs elemente aus permanentmagnetischem Material bestehen und jedes Markierungselement eines Paares auf der Seite des ortsfesten Geberteils eine unterschiedliche Polarität der Magnetisierung hat. It turns out to be particularly simple and inexpensive when the Marking elements consist of permanent magnetic material and each marking element of a pair on the side of the stationary encoder part have a different polarity which has magnetization.

Bei Verwendung mehrzylindriger Maschinen, z.B. vier oder sechs, benötigt das Zündsystem eine zusätzliche Information zur Festlegung der Zündfolge. Dies geschieht in vorteilhafter Weise dadurch, dass bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen mehrere Paare von Narkierungselementenvorgesehen sind, wobei sich zwischen einem Paar ein weiteres Markierungselement befindet.When using multi-cylinder machines, e.g. four or six, required the ignition system provides additional information to determine the firing order. this happens Advantageously, in the case of multi-cylinder internal combustion engines, several Pairs of marking elements are provided, between a pair a another marking element is located.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den übrigen Unteransprüchen aus den in der Zeichnung dargestellten Beispielen. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Scheibe mit einem Paar von Markierungselementen, Fig. 2 die Lage von Scheibe und ortsfesten Geberteil, Fig. 3 das ortsfeste Geberteil, Fig. 4 ein Gebersignal von der Scheibe von Fig. 1, Fig. 5 eine erste einfache Impulsformerschaltung Fig. 6 vier Diagramme zur Erläuterung der Impulsformerstufe von Fig. 5, Fig. 7 ein Schaltungsbeispiel für die Impulsformerstufe von Fig. 5, Fig. 8 eine zweite Impulsformerstufe mit einem eine Hysterese bewirkenden Schaltungsteil, Fig. 9 eine Schaltungsanordnung zur Impulsformerstufe von Fig. 8, Fig.1O eine zweite Scheibe mit zwei Paaren von Markierungselementen sowie einem dritten Markierungselement, Fig.11 eine Schaltungsanordnung zur Auswertung der von der Scheibe nach Fig. 10 erzeugten Impulse, Fig.12 ein zur Schaltungsanordnung von Fig. 11 gehörendes Impulsdiagramm und Fig.13 eine weitere Schaltungsanordnung zur Auswertung der Impulse, die durch die Scheibe nach Fig. 10 erzeugt werden.Further advantages of the invention emerge in connection with the other subclaims from the examples shown in the drawing. Show it: 1 shows a first disc with a pair of marking elements, FIG. 2 shows the position of the disk and the stationary encoder part, Fig. 3 the stationary encoder part, Fig. 4 a Encoder signal from the disk of Fig. 1, Fig. 5 a first simple pulse shaper circuit FIG. 6 four diagrams for explaining the pulse shaper stage of FIG. 5, Fig. 7 shows a circuit example for the pulse shaper stage from FIG. 5, FIG. 8 shows a second Pulse shaping stage with a circuit part causing a hysteresis, FIG. 9 a Circuit arrangement for the pulse shaper stage of FIG. 8, FIG. 10 a second disk with two pairs of marking elements and a third marking element, 11 shows a circuit arrangement for evaluating the data from the disk according to FIG generated pulses, FIG. 12 a pulse diagram belonging to the circuit arrangement of FIG and FIG. 13 shows a further circuit arrangement for evaluating the pulses generated by the disk according to FIG. 10 can be produced.

Das zusätzliche Markierungselement zwischen einem Paar von flarkierungselementen dient vorzugsweise der Kennzeichnung des oberen Totpunktes eines Kolbens. Bezüglich des hier ausgelösten Impulses kann dann die Zündfolge festgelegt werden.The additional marker element between a pair of marker elements is preferably used to identify the top dead center of a piston. In terms of of the impulse triggered here, the firing sequence can then be determined.

In Fig. 1 ist mit 20 eine Scheibe bezeichnet, die zwei Markierungselemente 21 und 22 achsenparallel mit gleichem Abstand zur Achse der Scheibe 20 trägt. Die Markierungselemente bestehen aus dauermagnetischem Material und weisen auf der Seite eines ortsfesten Geberteiles 23 eine unterschiedliche Magnetisierung auf. So liegt z.B. beim Markierungselement 21 der magnetische Nordpol aussen und beim Markierungselement 22 der magnetische Südpol. Die hier in Fig. 1 gezeichnete achsenparallele Anordnung der Markierungselemente schliesst nicht z.B. die Verwendung von entsprechenden Zähnen auf dem Scheiben1imfang aus.In Fig. 1, 20 denotes a disc, the two marking elements 21 and 22 axially parallel at the same distance from the axis of the disk 20. the Marking elements consist of permanent magnetic material and have a different magnetization on the side of a stationary transmitter part 23 on. For example, the magnetic north pole of the marking element 21 is on the outside and at the marking element 22, the magnetic south pole. The one drawn here in FIG Axis-parallel arrangement of the marking elements does not include e.g. the use from corresponding teeth on the rim of the disc.

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der Binrichtu-g von Fig. 1, wobei die einzelnen Teile die gleichen Bezugszeichen tragen wie in Fig. 1.FIG. 2 shows a side view of the assembly of FIG. 1, wherein the individual parts have the same reference numerals as in FIG. 1.

Fig. 3 zeigt das ortsfeste Geberteil 23, in dem eine Spule 25 einen Ferritkern 26 umfaßt. Zwei mit der Spule verbundene Kabel 24 und 25 dienen schliesslich der Signalauskopplung aus dem ortsfesten Geberteil 23.Fig. 3 shows the stationary transmitter part 23, in which a coil 25 a Ferrite core 26 includes. Finally, two cables 24 and 25 connected to the coil are used the signal extraction from the stationary transmitter part 23.

Die rotierende Scheibe 20 erzeugt mit ihren beiden Markierungselementen 21 und 22 im ortsfesten Geberteil 23 eine Spannung mit der Impulsform von Fig. 4. Kennzeichnend ist hier die unterschiedliche Reihenfolge von positiver und negativerwHalbwelle des induzierten Signales. Als Mass für den Winkelabstand der beiden MarkXierungselemente 21, 22 ergibt sich der zeitliche Abstand der beiden Nulldurchgänge der beiden in'Fig, 4 dargestellten Signale. Je nach Stärke der Induktion der beiden aus Dauermagneten bestehenden Markierungselementen 21 und 22 sowie der Bauform des ortsfesten Geberteils 23 ergeben sich unterschiedlich steile Flanken bei den Impulsen von Fig. 4. Aus Gründen eindeutiger Signale strebt man steile Flanken an.The rotating disk 20 generates with its two marking elements 21 and 22 in the stationary transmitter part 23 a voltage with the pulse shape of FIG. 4. The different order of positive and negative half-wave is characteristic here of the induced signal. As a measure of the angular distance between the two marking elements 21, 22 results in the time interval between the two zero crossings of the two in'Fig, 4 signals shown. Depending on the strength of the induction of both Marking elements 21 and 22 consisting of permanent magnets and the design of the Fixed encoder part 23 results in edges of different steepness for the pulses from Fig. 4. For reasons of unambiguous signals, one strives for steep edges.

Fig. 5 zeigt eine einfache Auswerteschaltung für die im ortsfesten Geberteil 23 entstandenen Signale. Ziel ist hier ein Gleichspannungssignal von der Zeitdauer, die analog der Zeit zwischen dem Vorbeistreichen der beiden Markierungselemente 21 und 22 am ortsfesten Geberteil 23 ist. Verwirklicht wird dies durch die hier dargestellte Impilsformerschaltung, wobei der Spule 25 des ortsfesten Geberteils 23 über einen Kondensator 28 ein Verstärker 29 nachgeschaltet ist, dessen Ausgang 30 einmal mit einer ersten Schwellwertstufe 31 verbunden ist und einmal mit einer zweiten Schwellwertstufe 32. Beide Schwellwertstufen 31 und 32 sprechen auf unterschiedliche Flanken an, so z.B. die erste Schwellwertstufe 31 auf eine positive und die zweite Schwellwertstufe 32 auf eine negative Flanke.Fig. 5 shows a simple evaluation circuit for the stationary Sensor part 23 resulting signals. The aim here is a DC voltage signal from the Duration, which is analogous to the time between the two marking elements swept past 21 and 22 on the stationary encoder part 23 is. This is made possible by this Impilsformer circuit shown, the coil 25 of the stationary encoder part 23 an amplifier 29 is connected downstream via a capacitor 28, the output of which 30 is connected once to a first threshold level 31 and once to a second threshold level 32. Both threshold levels 31 and 32 speak to different Edges, e.g. the first threshold level 31 to a positive and the second Threshold level 32 on a negative edge.

Der Ausgang 33 der ersten Schwellwertstufe 31 ist mit dem Setzeingang 35 eines RS-Flip-Flops 36 gekoppelt, 'dessen Rücksetzeingang 37 am Ausgang 38 der 'zweiten Schwellwertstufe 32 angeschlossen ist, und dessen nichtZinvertierender Ausgang 39 den Ausgang 40 der Impulsformerschaltung bildet. Die Verbindungsleitungen zwischen dem Ausgang 33 der ersten Schwellwertstufe 31 und dem Setzeingang 35, bzw.The output 33 of the first threshold value stage 31 is connected to the set input 35 of an RS flip-flop 36 coupled, 'whose reset input 37 at the output 38 of the 'second threshold level 32 is connected, and its non-inverting Output 39 forms the output 40 of the pulse shaper circuit. The connecting lines between output 33 the first threshold level 31 and the set input 35, or

zwischen dem Ausgang 38 der zweiten Schwellwertstufe 32 und dem Rücksetzeingang 37 seien mit 41 und 42 bezeichnet.between the output 38 of the second threshold level 32 and the reset input 37 are denoted by 41 and 42.

Auf diese beiden Leitungen 41 und 42 wird bei der Beschreibung von Fig. 11 noch einmal Bezug genommen werden.These two lines 41 and 42 are referred to in the description of FIG Fig. 11 can be referred to again.

Zur Erklärung der Wirkungsweise von Fig. 5 dient die Fig. 6, wobei Fig. 6.1 der Fig. 4 entspricht und das dargestellte Signal am Ausgang 30 des Verstärkers 29 auftritt. Die positiven Halb-Wellen des Signals von Fig. 6.1 erzeugen in der,, ersten Schwellwertstufe 31 ein Ausgangssignal nach 6.2. Entsprechend entsteht am Ausgang 38 der zweiten Schwellwertstufe 32 aus den negativen Halbwellen des Signals von 6.1 ein Impulspaar nach 6.3. Durch die dargestellte Verbindung von Setz-und Rücksetzeingang des RS-Flip-Flops 36 mit den Ausgängen 33 und 38 der beiden SchwellwertstuSen 31 und 32 ergibt sich am nicht-irwertierenden Ausgang 39 ein Ausgangssignal, wie es in 6.4 dargestellt ist. Bei genügend kleinen Schaltschwellen der beiden Schwellwertschalter 31 und 32 entspricht die Länge des Signals von 6.4 genau dem Abstand der beiden Null-Durchgänge im Signal von 6.1.To explain the mode of operation of FIG. 5, FIG. 6 is used, wherein 6.1 corresponds to FIG. 4 and the signal shown at the output 30 of the amplifier 29 occurs. The positive half-waves of the signal of Fig. 6.1 produce in the ,, first threshold stage 31 an output signal according to 6.2. Accordingly arises on Output 38 of the second threshold level 32 from the negative half-waves of the signal from 6.1 a pulse pair according to 6.3. Through the connection of setting and Reset input of the RS flip-flop 36 with the outputs 33 and 38 of the two threshold values 31 and 32 results at the non-irrational output 39, an output signal such as it is shown in 6.4. If the switching thresholds of the two threshold switches are sufficiently low 31 and 32, the length of the signal of 6.4 corresponds exactly to the distance between the two Zero crossings in the signal from 6.1.

Ein ausführlicheres Beispiel der Impulsformerstufe von Fig. 5 zeigt Fig. 7. Dem Kondensator 28 ist hier ein Wechselspannungsverstärker 45 (oder ein auf konstante Ausgangsspannung regelnder Verstärker 45 zur erhöhten Störunterdrückung) nachgeschaltet, dessen Ausgang 46 einmal mit dem Plus-Eingang eines Verstärkers 48 in Verbindung steht, und einmal mit dem Minuseingang eines weiteren Verstärkers 49. Beide Ausgänge der Verstärker 48 und 49 sind mit jenen von Fig. 5 identisch und stehen ebenso mit dem RS-Flip-Flop 36 in Verbindung.A more detailed example of the pulse shaper stage of FIG. 5 is shown Fig. 7. The capacitor 28 is here an AC voltage amplifier 45 (or a amplifier 45 regulating to constant output voltage for increased interference suppression) downstream, its output 46 once with the plus input of an amplifier 48 is connected, and once with the negative input of another Amplifier 49. Both outputs of amplifiers 48 and 49 are identical to those of Fig. 5 are identical and are also connected to the RS flip-flop 36.

Fig. 8 zeigt eine Impulsformerschaltung mit einer Hysterese-Charakteristik. An den Ausgang 30 der Verstärkerstufe 29 ist hier eine Anordnung angeschlossen, die auf einen ersten Null-Durchgang reagiert, und dann erst wieder auf ein umgekehrtes Durchlaufen eines weiteren Null-Durchg. Das Ausgangssignal dieser Schaltungsanordnung von Fig. 8 entspricht dann dem von Fig. 6.4 und ist damit dem Ausgangssignal der Schaltungsanordnung von Fig. 5 identisch.Fig. 8 shows a pulse shaper circuit having a hysteresis characteristic. An arrangement is connected to the output 30 of the amplifier stage 29, which reacts to a first zero crossing, and only then again to an opposite one Passing through another zero pass. The output signal of this circuit arrangement of FIG. 8 then corresponds to that of FIG. 6.4 and is therefore the output signal of The circuit arrangement of FIG. 5 is identical.

Fig. 9 stellt eine Schaltungsanordnung mit HystereseCharakteristik 50 von Fig. 8 ausführlich dar. Ihre wesentlichsten Merkmale sind ein invertierender Verstärker 51 mit einer Gegenkopplung sowie ein weiterer invertierender Verstärker 52 mit einer Mitkopplung (sogenannter Schmitt-Trigger).Fig. 9 shows a circuit arrangement having a hysteresis characteristic 50 of Fig. 8. Its most significant feature is an inverting one Amplifier 51 with negative feedback and a further inverting amplifier 52 with positive feedback (so-called Schmitt trigger).

Der Kondensator 28 ist über einen Widerstand 53 mit dem invertierenden Eingang der Verstärkerstufe 51 gekoppelt, an dem auch ein Gegenkopplungswiderst'and 54 angeschlossen ist. Ein fester Spannungswert,liegt am nicht invertierenden Eingang dieser Verstärkerstufe 51 an, da dieser Eingang über einen Widerstand 55 mit einer Plusleitung 56 verbunden ist. Vom Ausgang 57 der Verstärkerstufe 51 führt ein Widerstand 59 zum invertierenden Eingang der zweiten Verstärkerstufe 52. Dessen nichtwinvertierender Eingang ist einmal über einen Widerstand 60 mit der Plusleitung 56 gekoppelt und einmal über den Widerstand 61 mit dem Ausgang 62 der Verstärkerstufe 52. Dieser Ausgang 62 entspricht dem Ausgang 40 der Impulsformerstufe.The capacitor 28 is connected via a resistor 53 to the inverting Coupled to the input of the amplifier stage 51, at which there is also a negative feedback resistor 54 is connected. A fixed voltage value is applied to the non-inverting input this amplifier stage 51 because this input about a resistor 55 is connected to a positive line 56. From the output 57 of the amplifier stage 51 a resistor 59 leads to the inverting input of the second amplifier stage 52. Its non-inverting input is once via a resistor 60 with the Plus line 56 coupled and once via the resistor 61 to the output 62 of the Amplifier stage 52. This output 62 corresponds to the output 40 of the pulse shaper stage.

Bei einem positiven Spamnungssignal am-invertierenden Eingang der Verstärkerstufe 51 ergibt sich eine Absenkung des Ausgangspotentials dieser Verstärkerstufe. Die nachfolgende invertierende Verstärkerstufe 52 bewirkt an ihrem Ausgang 62 und damit am Ausgang 40 einen Spannungsanstieg, der infolge der Mitkopplung übe-r den Widerstand 61 auf den nicht invertierenden Eingang noch verstärkt wird. Infolge der Mitkopplung hält sich dieser positive Spannungswert am Ausgang 62 und sinkt erst dann wieder ab, wenn am invertierenden Eingang ein positives Signal anliegt. Ein positives Signal an diesem invertierenden Eingang setzt jedoch ein negatives Potential am invertierenden Eingang der ersten Verstärkerstufe 51 voraus. Die Einstellung der Hysterese erfolgt mit den Widerständen 60 und 61. Die Dimensionierung dieser Hysterese richtet sich nach der Minimaldrehzahl, bei der die Lageerkennung beginnen soll. (Die vom Geber abgegebene Spannung ist proportional zur Drehzahl. Es gehen die Parameter Luftspalt, Scheibendurchmesser und Dauermagneteigenschaften bei definiertem Geber ein.) Werden pro Umdrehung der mit der Kurbelwelle gekuppelten Scheibe mehrere Impulse entsprechend Fig. 6.4 benötigt, so sind mehrere Paare von Markierungselemente vorzusehen.If there is a positive spam signal at the inverting input of the Amplifier stage 51 results in a lowering of the output potential of this amplifier stage. The subsequent inverting amplifier stage 52 effects at its output 62 and thus a voltage increase at output 40, which is overturned as a result of the positive feedback Resistor 61 on the non-inverting input is further amplified. As a result this positive voltage value at the output 62 is maintained and decreases due to the positive feedback only decreases again when a positive signal is present at the inverting input. However, a positive signal at this inverting input sets a negative one Potential at the inverting input of the first amplifier stage 51 ahead. The setting the hysteresis takes place with the resistors 60 and 61. The dimensioning of these Hysteresis is based on the minimum speed at which position detection begins target. (The voltage delivered by the encoder is proportional to the speed. It works the parameters air gap, disk diameter and permanent magnet properties with a defined Encoder.) Are per revolution of the coupled to the crankshaft Disc requires several pulses as shown in Fig. 6.4, there are several pairs of Provide marking elements.

Um jedoch auch ein Unterscheidungsmerkmal der einzelnen Paare von Narkierungselementen zu haben, bedient man sich eines zusätzlichen Narkierungselementes. Fig. 10 zeigt eine mit zwei Paaren 66 und 67 sowie 68 und 69 bestückte Scheibe 65, wobei zwischen den mit 68 und 69 gekennzeichneten Narkierungselementen sich ein weiteres, bezeichnet mit 70, befindet. Bei dieser Anordnung von drei Markierungselementen weisen dann zwei die gleiche Magnetisierung auf, die in einer anschliessenden Erkennungsstufe ein entsprechendes Ausgangssignal auslösen. Als Geber kann hier der gleiche Geber 23 wie in den Fig. 1 - 3 verwendet werden Fig. 11 zeigt eine Impulsformerstufe für den Einsatz bei mehrzylindrigen Maschinen, wobei die mit der Kurbelwelle gekuppelte Scheibe 65 nach Fig. 10 ein weiteres Markierungselement besitzt. Dieses weitere Markierungselement 70 löst in der ebenfalls in Fig. 11 dargestellten Erkennungsstufe einen weiteren Impuls aus. Im einzelnen ist die Schaltungsanordnung von Fig.11 wie folgt aufgebaut. Die Spule 25 des Gebers 23 ist über den Kondensator 28 mit dem Eingang der Verstärkerstufe 29 gekoppelt, deren Ausgang 30 mit den Eingängen der beiden Schwellwertstufen 31 und 32 verbunden ist. Von der Schwellwertstufe 31 führt eine Leitung 41 zu einem ersten Differenzierer 70. Inhalt dieses Differenzierers 70 ist ein UND-Gatter 71 sowie ein Inverter 72, wobei der Eingang 73 des Differenzierers 70 einmal direkt mit einem ersten Eingang des UN))-Gatters 71 verbunden ist und einmal über den Inverter 72 mit dem zweiten Eingang. Der Ausgang des UI)-Gatters 71 stellt zugleich den Ausgang 74 des Differenzierers 70 dar. Der Differenzierer 70 hat nun die Eigenschaft, nur bei einer Anstiegsflanke einen Ausgangsimpuls abzugeben, der sich in seiner Länge nach der Laufzeit im Inverter 72 richtet.However, to also be a distinguishing feature of the individual pairs of Having marking elements makes use of an additional marking element. 10 shows a disk 65 equipped with two pairs 66 and 67 and 68 and 69, whereby between the marking elements marked 68 and 69 there is a another, labeled 70, is located. With this arrangement of three marking elements then two have the same magnetization in a subsequent detection stage trigger a corresponding output signal. The same encoder can act as the encoder here 23 as used in FIGS. 1-3. FIG. 11 shows a pulse shaper stage for use in multi-cylinder machines, with those coupled to the crankshaft Disk 65 according to FIG. 10 has a further marking element. This further Marking element 70 triggers in the recognition stage also shown in FIG. 11 a another impulse. In detail, the circuit arrangement of FIG. 11 is as follows built up. The coil 25 of the transmitter 23 is connected to the input via the capacitor 28 the amplifier stage 29 is coupled, the output 30 of which is connected to the inputs of the two Threshold levels 31 and 32 is connected. From the threshold level 31 one leads Line 41 to a first differentiator 70. The content of this differentiator 70 is an AND gate 71 and an inverter 72, the input 73 of the differentiator 70 is connected once directly to a first input of the UN)) gate 71 and once via the inverter 72 with the second input. The output of the UI) gate 71 at the same time represents the output 74 of the differentiator 70. The differentiator 70 now has the property of only emitting an output pulse on a rising edge, the length of which depends on the running time in the inverter 72.

Aus diesem Grui lässt sich dieser Differenzierer 70 auch als eine Erkennungsschaltung für ansteigende Flanken verwenden. Dem Ausgang 74 folgt einmal ein aus NOR-Gattern bestehendes Flip-Flop 75 und einmal ein UND-Gatter 76.For this reason, this differentiator 70 can also be used as a Use detection circuit for rising edges. The exit 74 follows once a flip-flop 75 consisting of NOR gates and an AND gate 76 once.

Das Flip-Flop 75 besitzt zwei Eingänge 77 und 78, zwei Ausgänge 79 und 80, sowie zwei NOR-Gatter 81 und 82. Wesentlichstes Kennzeichen dieses Flip-Flops 75 ist die jeweilige Kopplung zwischen den beiden NOR-Gattern 81 und 82 in der Weise, dass der Ausgang des NOR-Gatters 81 mit einem ersten Eingang des NOR-Gatters 82 verbunden ist, und in entsprechender Weise der Ausgang des NOR-Gatters 83 mit einem Eingang des NOR-Gatters 81. Der jeweils übrige Eingang der beiden NOR-Gatter 81 und 82 ist mit den Eingängen 77 und 78 gekoppelt. Ausserdem entsprechen die Ausgänge der NOR-Gatter 81 und 82 den Ausgängen 79 und 80 des Flip-Flops 75.The flip-flop 75 has two inputs 77 and 78, two outputs 79 and 80, as well as two NOR gates 81 and 82. The most important characteristic of this flip-flop 75 is the respective coupling between the two NOR gates 81 and 82 in such a way that that the output of the NOR gate 81 is connected to a first input of the NOR gate 82 connected, and in correspondingly the output of the NOR gate 83 with one input of the NOR gate 81. The remaining input of the two NOR gates 81 and 82 are coupled to inputs 77 and 78. In addition, the outputs correspond the NOR gates 81 and 82 to the outputs 79 and 80 of the flip-flop 75.

Mit dem Ausgang 80 des Flip-Flops 75 gekoppelt ist ein zweiter Eingang des UND-Gatters 76, dessen Ausgang 85 mit einem Eingang 86 eines weiteren Flip-Flops 87 gekoppelt ist.A second input is coupled to the output 80 of the flip-flop 75 of the AND gate 76, the output 85 of which is connected to an input 86 of a further flip-flop 87 is coupled.

Die am Ausgang der zweiten Schwellwertstufe 32 angeschlossene Leitung 42 führt über einen zweiten Differenzierer 92, -er besitzt den gleichen Aufbau wie der Differenzierer 70, zu einem Knotenpunkt 93. Von hier führt eine Beizung 94 zu einem zweiten Eingang 88 des Flip-Flops 87 mit den Ausgängen 89 und 90. Während der Ausgang 89 mit einem Eingang 96 eines UND-Gatters 97 mit zwei weiteren Eingängen 98 und 99 sowie einem Ausgang 100 verbunden ist, steht der Ausgang 90 mit einem Eingang 101 eines UND-Gatters 102 in Verbindung, dessen zweiter Eingang 103 mit dem Knotenpunkt 93 verbunden ist und dessen Ausgang 104 am Eingang 78 des Flip-Flops 75 angeschlossen ist. Schliesslich steht der Knotenpunkt 93 mit dem Eingang 98 des UND-Gatters 97 in Verbindung und der Ausgang 80 des Flip-Flops 75 neben dem Eingang 99 dieses UND-Gatters 97 mit einem Ausgang 1;0 der Schaltungsanordnung. Ein weiteres Flip-Flop 105 mit zwei Eingängen 106 und 107 sowie zwei Ausgängen 108 und 109 ist vorgesehen, wobei der Eingang 106 mit dem Ausgang 90 des Flip-Flops 87 in Verbindung steht, der Eingang 107 mit dem Ausgang 100 des UND-Gatters 97, und der Ausgang 108 direkt den Ausgang 111 bildet.The line connected to the output of the second threshold value stage 32 42 leads via a second differentiator 92; it has the same structure as the differentiator 70, to a node 93. From here a pickling 94 leads a second input 88 of the flip-flop 87 with the outputs 89 and 90. During the output 89 with an input 96 of an AND gate 97 with two further inputs 98 and 99 and an output 100 is connected, the output 90 is connected to a Input 101 of an AND gate 102 in connection, the second input 103 with the node 93 is connected and its output 104 at the input 78 of the flip-flop 75 is connected. Finally, there is the junction 93 with the input 98 of the AND gate 97 in connection and the output 80 of the Flip flops 75 next to the input 99 of this AND gate 97 with an output 1; 0 of the circuit arrangement. Another flip-flop 105 with two inputs 106 and 107 and two outputs 108 and 109 is provided, the input 106 being connected to the output 90 of the flip-flop 87 is connected, the input 107 with the output 100 of the AND gate 97, and the output 108 forms the output 111 directly.

Sämtliche drei Flip-Flops 75, 87 und 105 weisen den gleichen Aufbau auf, jedoch werden in der vorliegenden Schaltungsanordnung die Ausgänge 79 des Flip-Flops 75 und 109 des Flip-Flops 105 nicht benötigt.All three flip-flops 75, 87 and 105 have the same structure on, however, in the present circuit arrangement, the outputs 79 of the flip-flop 75 and 109 of the flip-flop 105 are not required.

Der Erklärung der Wirkungsweise von Fig. 11 dienen die Impulsdiagramme von Fig. 12. 12.1 zeigt dabei das Ausgangssignal der Verstärkerstufe 29, 12.2 das Ausgangssignal des Differenzierers 70 und entsprechend 12.3 das Ausgangssignal des Differenzierers 92. Diese Impulse von 12.2 und 12.3 treten zu Beginn der jeweiligen Flanke auf, ausgehend von der Null-Linie, und richten sich in ihrer Länge nach der Laufzeit der in den Differenzierern 70 und 92 verwendeten Invertern 72. Das Diagramm 12.4 gibt das Ausgangssignal am Ausgang 80 des Flip-Flops 75 wieder und diese Signale entsprechen in ihrer Länge den jeweiligen Abständen von zwei, zu einem Paar gehörenden Harkierungselementen.The timing diagrams are used to explain the operation of FIG. 11 of Fig. 12. 12.1 shows the output signal of the amplifier stage 29, 12.2 the Output signal of the differentiator 70 and correspondingly 12.3 the output signal of the Differentiator 92. These pulses from 12.2 and 12.3 occur at the beginning of the respective Edge on, starting from the zero line, and are based on the length of the Running time of the inverters 72 used in the differentiators 70 and 92. The diagram 12.4 reproduces the output signal at the output 80 of the flip-flop 75 and these signals correspond in length to the respective distances of two, to a pair belonging to the marking elements.

Dieses Ausgangssignal lässt sich am Ausgang 110 abnehmen.This output signal can be picked up at output 110.

Zur Erkennung der jeweiligen Markierungspaare dient das dritte Harkierungselem6nt, und dessen Erkennungssignal erscheint am Ausgang 111 in Form des Signales von 12.6.The third marking element is used to identify the respective pairs of marks. and its detection signal appears at output 111 in the form of the signal from 12.6.

Ein weiteres Beispiel für die Impulsformung sowie eine Impulserkennung zeigt Fig. 13. In dieser Fig. ist der Spule 25 und dem Kondensator 28 eine Integrierstufe 121 nachgeschaltet, die einen Ausgang 122 sowie einen Rückstelleingang 123 besitzt. Zwei Schwellwertstufen 31 und 32 sind hier mit dem Ausgang 122 verbunden. Ein erstes Flip-Flop 125 mit zwei Ausgängen 126 und 127 ist mit seinen Eingängen 128 und 129 an den Ausgängen der beiden Schwellwertstufen 31 und 32 angeschlossen. Während den Ausgang 127 mit dem Ausgang 130 der Schaltungsaziordnung gekoppelt ist,,führt der Ausgang 126 zu einem Eingang 135 eines UND-Gatters 136, dessen zweiter Eingang 137 mit dem Ausgang der Schwellwertstufe 32 in Verbindung steht. I)er Ausgang ff8 dieses UND-Gatters 136 ist direkt mit dem Rückstelleingang 123 des Integrators 121 gekoppelt, Vom AusYgang, der Schwellwertstufe 31 führt eine Leitung 140 zu einem Eingang 141 eines NBND-Gatters 142 mit einem weiteren Eingang 143 und einem Ausgang 144. Diesem Ausgang 144 ist ein weiteres Flip-Flop 146 nachgeschaltet, dessen erster Eingang 147 mit dem Ausgang 144 des NAND-Gatters 142 verbunden ist, dessen zweiter Eingang 148 mit dem Ausgang der Schwellwertstufe 32 in Verbindung steht, und dessen Ausgang 149 zum Ausgang 150 führt. Hier liegen dann die jeweiligen Erkennungssignale durch das zusätzliche Markierungselement 70 auf der Scheibe 67 an.Another example of pulse shaping and pulse detection 13 shows. In this FIG., the coil 25 and the capacitor 28 are an integrating stage 121 connected downstream, which has an output 122 and a reset input 123. Two threshold levels 31 and 32 are connected to output 122 here. A first Flip-flop 125 with two outputs 126 and 127 is with its inputs 128 and 129 connected to the outputs of the two threshold levels 31 and 32. During the Output 127 is coupled to output 130 of the circuit arrangement, the leads Output 126 to an input 135 of an AND gate 136, the second input 137 of which is connected to the output of the threshold value stage 32. I) he output ff8 this AND gate 136 is coupled directly to the reset input 123 of the integrator 121, A line 140 leads from the output of the threshold stage 31 to an input 141 an NBND gate 142 with a further input 143 and an output 144. This Exit 144 is another flip-flop 146 connected downstream, whose first input 147 is connected to the output 144 of the NAND gate 142, whose second input 148 is connected to the output of threshold level 32, and whose output 149 leads to output 150. The respective detection signals are then located here by the additional marking element 70 on the disk 67.

Grundgedanke dieser Schaltungsanordnung von Fig. 13 ist die Integration des von der Geberspule 25 ankommenden Signales. Da diese Signale infolge der kapazitiven ttbertragung oberhalb und unterhalb der Null-Linie die gleiche Fläche aufweisen, verhält sich das Ausgangssignal des Integrators in seiner Polarität entsprechend dem zuerstanliegenden Signal eines durch ein Markierungselement ausgelösten Impulses. Die nachfolgenden Schwellwertstufen 31 und 32 geben entsprechend ihrer Ansprechschwelle einen Impuls auf das nachfolgende Flip-Flop 125 ab und bewirken hier entsprechend ein Setzen oder Rücksetzen. Da zu einem Paar von Markierungselementen je ein Ausgangssignal der Schwellwertstufen 31 und 32 gehört, erscheint am Ausgang 130 innerhalb eines Paares von Markierungselementen ein Signal. Erscheinen am Geber 23 zwei Markierungselemente 68 und 70 gleicher Polarität in der Magnetisierung, dann gibt z.B. die Schwellwertstufe 31 zwei Signale ab, wobei dann über das Flip-Flop 146 am Ausgang 150 ein entsprechendes Signal anliegt. Rückgestellt wird der Integrator 121 jeweils bei gleichzeitigem Auftreten eines Signals am Ausgang 126 des Flip-Flops 125 und eines Signals am Ausgang der Schwellwertstufe 32. Man vermeidet dadurch alle Driftprobleme des Integrators bei von Null abweichenden Eingangsspannungen.The basic idea behind this circuit arrangement of FIG. 13 is integration of the incoming signal from the transmitter coil 25. Since these signals are due to the capacitive the transmission above and below the zero line have the same area, the output signal of the integrator behaves accordingly in terms of its polarity the first signal of a pulse triggered by a marker element. The following threshold levels 31 and 32 give according to their response threshold a pulse on the following flip-flop 125 and cause here accordingly a setting or a reset. There is an output signal for each pair of marking elements of the threshold levels 31 and 32, appears at output 130 within a Pair of marking elements a signal. Two marking elements appear on the encoder 23 68 and 70 of the same polarity in the magnetization, then e.g. the threshold level 31 two Signals from, then via the flip-flop 146 at the output 150 a corresponding signal is present. The integrator 121 is reset in each case with the simultaneous occurrence of a signal at the output 126 of the flip-flop 125 and of a signal at the output of the threshold value stage 32. This avoids all drift problems of the integrator for input voltages other than zero.

Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist das einfach und damit kostengünstig aufgebaute Gebersystem, welches rein auf der Unterscheidung der einzelnen Magnetisierungen von Dauermagneten basiert. Die dem Gebersystem nachgeschalteten Impulsformerstufen dienen mit der Erkennung eines einzelnen Narkierungselementes der Auswertung der jeweils durch diese Markierungselemente ausgelösten Impulse. Je nach Grösse der auf die Scheibe aufgebrachten Dauermagnete und deren Lage lassen sich verschiedene, z.B. zum Kurbelwellenwinkel proportionale Zeitpunkte festlegen. Gedacht ist hier einmal an die Festlegung von Intervallen für eine Zündauslösung sowie an die Abgabe eines Signales, wenn einer der Kolben der Brennkraftmaschine zum Beispiel seinen oberen Totpunkt durchläuft.The main feature of the present invention is that simple and thus cost-effective encoder system, which is based purely on the differentiation of the individual Magnetizations based on permanent magnets. The downstream of the encoder system Pulse shaping stages are used to identify a single marking element the evaluation of the pulses triggered by these marking elements. Leave depending on the size of the permanent magnets attached to the disc and their position different points in time, e.g. proportional to the crankshaft angle, can be set. It is thought of the definition of intervals for an ignition release as well as the output of a signal when one of the pistons of the internal combustion engine for example passes through its top dead center.

Neben den Dauermagneten als Markierungselementen lässt sich auch ein optisches System verwenden, bei dem an die Stelle der unterschiedlichen Polarität der Magnetisierung eine unterschiedliche Polarisierung des Lichtes tritt.In addition to the permanent magnets as marking elements, a use optical system in which the Place of different Polarity of the magnetization a different polarization of the light occurs.

Claims

Expectations

WJ device for detecting the position of at least two marking elements containing movable body, in particular one with the drive shaft of a Internal combustion engine coupled disc, which is in connection with a stationary encoder part forms a pulse generator, as well as a pulse shaper stage connected downstream of the pulse generator, characterized in that two marking elements (21, 22, 66, 67, 68 and 69) delimit a defined area on the movable body (20, 65), each Marking element of a pair (21 and 22, 66 and 67, 68 and 69) in the stationary Transmitter part (23) for the further pulse processing a pulse of different Form outputs and the pulse shaper stage at least one threshold value stage C31 ,. 32) contains.

2 device for position detection according to claim 1, characterized in that that the marking elements (21, 22, 66, 67, 68, 69) made of permanent magnetic material consist and each marker element of a pair on the side of the stationary Encoder part (23) has a different polarity of magnetization.

3. Device for position detection according to claim 1, characterized in that that with multi-cylinder internal combustion engines several pairs (66 and 67, 68 and 69) of marking elements are provided and are within at least one pair (68 and 69) a further marking element (70) is located.

4. Device for position detection according to claims 1-3, characterized characterized in that the distance between each pair of marker elements (21 and 22, 66 and 67, 68 and 69) in connection with the possible ignition range is in at least one cylinder of the internal combustion engine.

5. Device z position detection according to claim 1, characterized in that that the pulse shaper stage has at least two responsive to different pulse edges Contains threshold levels (31, 32), the outputs of which have at least a set and reset input a flip-flop (75, 105, 125) are coupled.

6. Device for position detection according to claim 1, characterized in that that the pulse shaper stage is a series connection of amplifier (29) and circuit arrangement with hysteresis characteristic (50).

7. ' Device according to Claims 1 and 3, characterized in that that the pulse shaping stage has a logic for recognizing the additional marking element (70) follows.

8. Device according to claims 3 and 5, characterized in that that the two threshold levels (31 and 32) are preceded by an integrator (121) is.