DE10136182C1 - Signalhorn mit adaptiv abstimmbarer Betriebsgröße - Google Patents

Signalhorn mit adaptiv abstimmbarer Betriebsgröße

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Abstract

Das Signalhorn, bei dem sich äußere Einflüsse möglichst wenig auf das Betriebsverhalten auswirken, besitzt einen Regelkreis zum adaptiven Abstimmen einer Betriebsgröße auf einen vorgebbaren Sollwert. Dabei steuert ein von einem Pulsgenerator (6) gesteuerter Schalter (5) einen durch das Signalhorn (1) fließenden Erregerstrom (I) bezüglich seiner Pulsfrequenz und/oder seines Puls-Tastverhältnisses. Es sind Schaltungsmittel (11) vorhanden, welche ein oder mehrere charakteristische Größen des Erregerstroms (I) erfassen, und es sind weitere Schaltungsmittel (12) vorhanden, welche aus der Abweichung zwischen der (dem) aus dem Erregerstrom (I) abgeleiteten charakteristischen Größe(n) und ein oder mehreren Sollwerten ein oder mehrere Stellgrößen für den Pulsgenerator (6) bereitstellen.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Signalhorn mit einem Regelkreis zum adaptiven Abstimmen einer Betriebsgröße des Signalhorns auf einen vorgebbaren Sollwert, wobei ein von einem Pulsgenerator gesteuerter Schalter einen durch das Signalhorn fließenden Erregerstrom bezüglich seiner Pulsfrequenz und/oder seines Puls-Tastverhältnisses steuert und wobei der Regelkreis Schaltungsmittel aufweist, welche eine Betriebsgröße des Signalhorns erfassen und in Abhängigkeit davon den Pulsgenerator so steuern, dass die Betriebsgröße des Signalhorns den Sollwert annimmt.
Ein derartiges Signalhorn mit einem Regelkreis zum adaptiven Abstimmen seiner Resonanzfrequenz ist aus der US 5,414,406 bekannt. Dabei wird mittels eines akustischen Schallsensors (Mikrofon) die Ist-Schaltfrequenz des Signalhorns gemessen und die Phasenablage zwischen diesem gemessenen Ist-Signal und der das Signalhorn steuernden, von einem Pulsgenerator erzeugten Pulsfolge ermittelt. Die Pulsfrequenz des Pulsgenerators wird so nachgestimmt, dass die Phasenablage minimal wird. Bei dieser Ansteuerung des Signalshorns erreicht es seine optimale Arbeitsfrequenz, nämlich seine Resonanzfrequenz. Die Erfassung der Ist-Betriebsgröße des Signalhorns mittels eines akustischen Schallsensors ist technisch relativ aufwendig. Hinzu kommt, dass die Funktion eines akustischen Schallsensors sehr stark von Temperatur- und Alterungseinflüssen abhängig ist; d. h. aufgrund von Temperatur- und Alterungseinflüssen wird die von dem Schallsensor gemessene Schallfrequenz des Signalhorns verfälscht. Der Regelkreis wird dann das Signalhorn nicht mehr korrekt auf seine Resonanzfrequenz abstimmen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Signalhorn der eingangs genannten Art anzugeben, dass fertigungstechnisch möglichst einfach realisierbar ist und bei dem sich äußere Einflüsse möglichst wenig auf das Betriebsverhalten auswirken.
Vorteile der Erfindung
Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass Schaltungsmittel vorhanden sind, welche ein oder mehrere charakteristische Größen des durch das Signalhorn fließenden Erregerstroms erfassen und dass weitere Schaltungsmittel vorhanden sind, welche aus der Abweichung zwischen der (den) aus dem Erregerstrom abgeleiteten charakteristischen Größe(n) und ein oder mehreren Sollwerten ein oder mehrere Stellgrößen für einen Pulsgenerator bereitstellen, der einen Schalter ansteuert, welcher den Erregerstrom bezüglich seiner Pulsfrequenz und/oder seines Puls-Tastverhältnisses steuert. Dadurch dass in dem Regelkreis die Ist-Betriebsgröße des Signalhorns aus dem Erregerstrom ableitet wird, kann auf einen störanfälligen Schallsensor verzichtet werden, der die Schallfrequenz des Signalhorns misst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Es ist zweckmäßig, für den Regelprozess als Betriebsgröße des Signalhorns dessen Resonanzfrequenz oder eine dazu proportionale Größe - vorzugsweise den Erregerstrom - zu verwenden.
Vorzugsweise ist (sind) die charakteristische(n) Größe(n) des Erregerstroms die relative Phasenlage von harmonischen Spektralanteilen des Erregerstroms und/oder die Spektralverteilung des Erregerstroms. Dabei können diese charakteristischen Größen des Erregerstroms von einem Frequenzanalysator erfasst werden.
Eine vorteilhafte Anordnung besteht darin, dass ein Strom- Spannungs-Wandler vorhanden ist, der den Erregerstrom in eine Spannung konvertiert, dass ein Analog-Digital-Umsetzer vorhanden ist, der die Spannung digitalisiert, und dass ein digitaler Frequenzanalysator vorhanden ist, der ein oder mehrere charakteristische Größen des aus dem Erregerstrom abgeleiteten digitalisierten Spannungsverlaufs ermittelt. Zweckmäßiger Weise wird ein Signalprozessor verwendet, der die vom Frequenzanalysator ermittelte(n) charakteristische(n) Größe(n) des Erregerstroms bzw. der daraus abgeleiteten Spannung mit ein oder mehreren Sollwerten vergleicht und aus den Abweichungen zwischen der (den) charakteristischen Größe(n) und dem (den) Sollwert(en) ein oder mehrere Stellgrößen für den Pulsgenerator bereitstellt. Dabei kann der Signalprozessor den Sollwert- Vergleich in periodisch sich wiederholenden Zeitabständen durchführen.
Im Signalprozessor können ein oder mehrere Sollwerte, die einer festen Betriebsgröße des Signalhorns entsprechen, abgespeichert sein, oder es können dem Signalprozessor ein oder mehrere veränderbare Sollwerte zugeführt werden. Mit dieser zuletzt genannten Ausführung kann das Signalhorn in seinem Klang variiert werden.
Zeichnung
Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Regelkreises zum adaptiven Abstimmen einer Betriebsgröße eines Signalhorns, wobei der Regelkreis auf eine feste Resonanzfrequenz des Signalhorns eingestellt ist, und
Fig. 2 einen Regelkreis zum adaptiven Abstimmen einer Betriebsgröße eines Signalhorns, wobei der Klang des Signalhorns variierbar ist.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In der Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Regelkreises zur adaptiven Abstimmung einer Betriebsgröße eines Signalhorns dargestellt. Das Signalhorn 1 hat einen z. B. in der US 5,414,406 beschriebenen Aufbau, von dem in der Fig. 1 lediglich eine Erregerspule 2 dargestellt ist, die bei Stromdurchfluss eine Membran des Signalhorns in Schwingung versetzt. Gespeist wird die Erregerspule 2 des Signalhorns 1 von einer Energiequelle 3, z. B. einer Fahrzeugbatterie. In der Zuleitung zwischen der Energiequelle 3 und der Erregerspule 2 befindet sich ein Schalter 4, durch dessen Betätigung das Signalhorn aktiviert wird.
Der die Erregerspule 2 durchfließende Strom I wird durch einen in den Stromkreislauf der Erregerspule 2 eingesetzten elektrisch steuerbaren Schalter 5 gesteuert. Das Steuersignal für den elektrisch steuerbaren Schalter 5 kommt von einem Pulsgenerator 6, der eine Pulsfolge mit einer bestimmten Pulsfolgefrequenz und mit einem bestimmten Puls- Tastverhältnis abgibt. Ein zwischen den Pulsgenerator 6 und den elektrisch steuerbaren Schalter 5 geschalteter Treiber 7 bringt die vom Pulsgenerator 6 abgegebene Pulsfolge auf einen für den elektrisch steuerbaren Schalter 5 geeigneten Pegel. Der elektrisch steuerbare Schalter 5 ist vorzugsweise ein Halbleiterschalter, z. B. ein Feldeffekttransistor. Der elektrisch steuerbare Schalter 5 wird also entsprechend der vom Pulsgenerator 6 erzeugten Pulsfolge ein- und ausgeschaltet, und in Folge dessen hat der die Erregerspule 2 durchfließende Erregerstrom I die Form einer Pulsfolge mit der vom Pulsgenerator 6 vorgegebenen Pulsfrequenz und Puls- Tastverhältnis.
Aufgabe des nachfolgend beschriebenen Regelkreises ist es, das Signalhorn unabhängig von Alterungserscheinungen oder Temperatureinflüssen oder sonstigen äußeren Einwirkungen konstant bei seiner Resonanzfrequenz zu betreiben, die vom gesamten Aufbau des Signalhorns, der Erregerspule, einem Magnetkern, einer Membran, dem Gehäuse und weiteren Teilen des Horns, abhängt. Als Regelgröße wird eine Betriebsgröße des Signalhorns 1 erfasst. Die Betriebsgröße des Signalhorns 1 ist vorteilhafter Weise dessen Resonanzfrequenz bzw. eine dazu proportionale Größe, nämlich der die Erregerspule 2 und den elektrisch steuerbaren Schalter 5 durchfließende Erregerstrom I.
In dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird nicht der Erregerstrom I selbst als Regelgröße dem Regelkreis zugeführt, sondern eine aus dem Erregerstrom I abgeleitete Spannung U. die Konvertierung des Erregerstroms I in die Spannung U erfolgt mittels eines Strom-Spannungs- Wandlers, der im einfachsten Fall ein ohmscher Widerstand 8 ist.
In einem auf den Strom-Spannungs-Wandler 8 folgenden Schaltungsteil 9 wird die Spannung U auf einen für einen nachfolgenden Analog-Digital-Umsetzer 10 geeigneten Signalpegel gebracht. Der Analog-Digital-Umsetzer 10 ist dann erforderlich, wenn die weitere Signalverarbeitung in dem Regelkreis digital erfolgen soll. Bei analoger Signalverarbeitung kann auf den Analog-Digital-Umsetzer 10 verzichtet werden. Die digitalisierte Regelgröße, nämlich die Spannung U, wird einem digitalen Frequenzanalysator 11 zugeführt. Der Frequenzanalysator 11 bestimmt ein oder mehrere charakteristische Größen des Spannungssignals U. charakteristische Größen können beispielsweise relative Phasenlagen von bestimmten harmonischen Spektralanteilen und/oder die Spektralverteilung des Signals U sein.
Die vom Frequenzanalysator 11 ermittelten ein oder mehreren charakteristischen Größen des Signals U werden einem Signalprozessor 12 zugeführt. In dem Signalprozessor 12 sind Sollwerte dieser charakteristischen Größen abgespeichert, die einer gewünschten Betriebsgröße, nämlich einem gewünschten Erregerstromverlauf I des Signalhorns 1 entsprechen. Der Signalprozessor 12 ermittelt Abweichungen zwischen der (den) vom Frequenzanalysator 11 bestimmten Größe(n) und dem (den) im Signalprozessor 12 abgespeicherten Sollwert(en). Der Signalprozessor 12 stellt ein oder mehrere zu diesen ermittelten Abweichungen proportionale Stellgrößen für den Pulsgenerator 6 bereit. Die eine oder mehreren Stellgrößen dienen dazu, die Pulsfrequenz und/oder das Puls- Tastverhältnis des Pulsgenerators 6 zu steuern. Durch den Regelprozess werden die Pulsfrequenz und/oder das Puls- Tastverhältnis des Pulsgenerators 6 so abgestimmt, dass die im Signalprozessor 12 ermittelten Abweichungen zwischen Ist- Größen und Sollwerten minimal werden und somit das Signalhorn 1 bei seiner optimalen Frequenz, nämlich der Resonanzfrequenz, betrieben wird.
Der Signalprozessor 12 erhält ein Startsignal S. wenn der Schalter 4 betätigt wird, um das Signalhorn zu aktivieren. Vorzugsweise führt der Signalprozessor 12 den Vergleich zwischen ein oder mehreren abgespeicherten Sollwerten und einem oder mehreren vom Frequenzanalysator 11 gelieferten Ist-Größen durch; d. h. der Regelprozess wird nicht dauerhaft sondern in bestimmten sich wiederholenden Zeitabständen in Gang gesetzt. Jedes Mal, wenn ein Regelprozess vom Signalprozessor 12 eingeleitet wird, gibt dieser an den Analog-Digital-Umsetzer 10 ein Startsignal A ab, worauf der Analog-Digital-Umsetzer das analoge Eingangssignal U in ein digitales Signal für den Frequenzanalysator 11 konvertiert. Der Analog-Digital-Umsetzer 10 muss nicht unbedingt nur in den Zeiten des vom Signalprozessor 12 initiierten Regelprozesses aktiviert werden, sondern kann die Analog- Digital-Umsetzung laufend durchführen.
Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Regelkreis die gleichen Schaltungsteile wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fig. 1. Deshalb besitzen alle Schaltblöcke in Fig. 2 auch die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 unterscheidet sich gegenüber dem in Fig. 1 lediglich dadurch, dass der Signalprozessor 12 einen getrennten Signaleingang 13 aufweist. Bei der Beschreibung des in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels ist erwähnt worden, dass im Signalprozessor 12 ein oder mehrere fest vorgegebene Sollwerte abgespeichert sind. Der in der Fig. 2 angedeutete Signaleingang 13 für den Signalprozessor 12 ermöglicht es nun, von außen Sollwerte zuzuführen, die es erlauben, die Frequenz das Signalhorn 1 abweichend von seiner Resonanzfrequenz zu verändern. Somit kann der vom Signalhorn 1 erzeugte Ton in seiner Frequenz und auch in seiner Lautstärke variiert werden. Die auf den Signaleingang 13 des Signalprozessors 12 gegebenen veränderbaren Sollwerte können beispielsweise aus einer zentralen Steuereinheit im Kraftfahrzeug kommen. In diesem Fall entfällt auch der beim Ausführungsbeispiel in Fig. 1 eingezeichnete Schalter 4. Denn über den Signaleingang 13 erhält der Signalprozessor 12 auch ein Startsignal für die Aktivierung des Signalhorns 1. Die Einschaltung des Signalhorn 1 erfolgt in diesem Fall ausgehend vom Signalprozessor 12 über den Pulsgenerator 6 und den elektrisch steuerbaren Schalter 5, der den Stromkreis der Erregerspule 2 schließt.
Die zuvor beschriebenen Schaltungsblöcke 5, 6, 7 und 8, 9, 10, 11, 12 müssen keine voneinander getrennte Schaltungen sein, sondern sie können auch in geeigneter Weise miteinander integriert werden.

Claims (9)

1. Signalhorn mit einem Regelkreis zum adaptiven Abstimmen einer Betriebsgröße des Signalhorns (1) auf einen vorgebbaren Sollwert, wobei ein von einem Pulsgenerator (6) gesteuerter Schalter (5) einen durch das Signalhorn (1) fließenden Erregerstrom (I) bezüglich seiner Pulsfrequenz und/oder seines Puls-Tastverhältnisses steuert und wobei der Regelkreis Schaltungsmittel (8, 9, 10, 11, 12) aufweist, welche eine Betriebsgröße des Signalhorns (1) erfassen und in Abhängigkeit davon den Pulsgenerator (6) so steuern, dass die Betriebsgröße des Signalhorns (1) den Sollwert annimmt, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltungsmittel (11) vorhanden sind, welche ein oder mehrere charakteristische Größen des Erregerstroms (I) erfassen, und dass weitere Schaltungsmittel (12) vorhanden sind, welche aus der Abweichung zwischen der (den) aus dem Erregerstrom (I) abgeleiteten karakteristischen Größe(n) und ein oder mehreren Sollwerten ein oder mehrere Stellgrößen für den Pulsgenerator (6) bereitstellen.
2. Signalhorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsgröße des Signalhorns (1) dessen Resonanzfrequenz oder eine dazu proportionale Größe - vorzugsweise der Erregerstrom (I) - ist.
3. Signalhorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristische(n) Größe(n) des Erregerstroms (I) die relative Phasenlage von harmonischen Spektalanteilen des Erregerstroms (I) oder einer daraus abgeleiteten Spannung (U) und/oder die Spektralverteilung des Erregerstroms (I) oder einer daraus abgeleiteten Spannung (U) ist (sind).
4. Signalhorn nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Frequenzanalysator (11) die charakteristische(n) Größe(n) des Erregerstroms (I) oder einer daraus abgeleiteten Spannung (U) erfasst.
5. Signalhorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom-Spannungs-Wandler (8) vorhanden ist, der den Erregerstrom (I) in eine Spannung (U) konvertiert, dass ein Analog-Digital-Umsetzer (10) vorhanden ist, der die Spannung (U) digitalisiert, und das ein digitaler Frequenzanalysator (11) vorhanden ist, der ein oder mehrere karakteristische Größen - vorzugsweise die relative Phasenlage von harmonischen Spektalanteilen und/oder die Spektalverteilung - des aus dem Erregerstrom (I) abgeleiteten digitalen Spannungsverlaufs (U) ermittelt.
6. Signalhorn nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signalprozessor (12) vorhanden ist, der die vom Frequenzanalysator (11) ermittelte(n) charakteristische(n) Größe(n) der Erregerstroms (I) bzw. der daraus abgeleiteten Spannung (U) mit ein oder mehreren Sollwerten vergleicht und aus den Abweichungen zwischen der (den) charakteristischen Größe(n) und dem (den) Sollwert(en) ein oder mehrere Stellgrößen für den Pulsgenerator (6) bereitstellt.
7. Signalhorn nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor (12) den Sollwert-Vergleich in periodisch sich wiederholenden Zeitabständen durchführt.
8. Signalhorn nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Signalprozessor (12) ein oder mehrere Sollwerte, die einer festen Betriebsgröße des Signalhorns (1) entsprechen, abgespeichert sind.
9. Signalhorn nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Signalprozessor (12) ein oder mehrere veränderbare Sollwerte zuführbar sind.
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