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Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Wandeln eines Digitalsignals in ein Analogsignal, eine Vorrichtung mit der Schaltung und einen Sensor zum Erfassen einer Position mit der Vorrichtung.
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Aus der
DE 37 247 95 A1 ist zum Wandeln eines Digitalsignals in ein Analogsignal eine Schaltung in Form eines R2R-Netzwerks bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die bekannte Schaltung zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Schaltung zum Wandeln eines durch eine Anzahl von Bits beschriebenen Digitalsignals in ein Analogsignal, umfassend eine Widerstandsreihe aus einem Massewiderstand und einem Querwiderstand, wobei aus Sicht des Massewiderstandes vor dem Querwiderstand und nach dem Querwiderstand ein elektrischer Verbindungspunkt ausgebildet ist, einen ersten Biteingang an jedem elektrischen Verbindungspunkt, wobei jedem ersten Biteingang ein Bit der Anzahl der Bits zugeordnet ist und wobei jeder erste Biteingang eingerichtet ist, ein elektrisches Potential in Abhängigkeit eines Zustandes seines ihm zugeordneten Bits zu empfangen, wenigstens einen zweiten Biteingang an wenigstens einem elektrischen Verbindungspunkte, dem ein verbleibendes Bit der Anzahl der Bits zugeordnet ist, wobei der zweite Biteingang eingerichtet ist, ein elektrisches Potential in Abhängigkeit eines Zustandes seines ihm zugeordneten Bits zu empfangen, und einen Analogausgang zum Abgreifen des von einem Strom durch die Widerstandsreihe abhängigen Analogsignals.
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Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass eine Schaltung zum Wandeln eines Digitalsignals in ein Analogsignal in Form eines R2R-Netzwerks der eingangs genannten Art letztenendes eine Aneinanderreihung von Stromteilern ist, wobei jeder Stromteiler einen Strom zwischen dem Querpfad mit der Widerstandsreihe aus dem Querwiderstand und dem Massewiderstand einerseits und dem angeschlossenen ersten Biteingang andererseits teilt. Hier greift die angegebene Schaltung mit der Überlegung an, dass sich der Strom in einem Stromteiler nicht nur zwischen dem Querpfad und einem einzelnen Biteingang sondern theoretisch zwischen dem Querpfad und beliebig vielen Biteingängen teilen lassen könnte. Je nachdem, wie viele Bits an den Biteingängen eines einzelnen derartigen Stromteilers wirksam wären, wäre der Strom durch den Querpfad dadurch mehr oder weniger groß.
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Der Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, das gängige R2R-Netzwerk zu erweitern und in jedem Stromteiler vom Querpfad nicht einen einzigen Biteingang abzweigen zu lassen, sondern mindestens zwei, wenn nicht sogar mehr. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl an Querwiderständen zum Wandeln der Bits des Digitalsignals in das Analogsignal deutlich reduzieren.
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Die angegebene Schaltung ist besonders effizient als Addiererschaltung einsetzbar. Während zum Addieren zweier Digitalwerte zu einem einzigen Analogsignal zwei R2R-Netzwerke über einen gemeinsamen Verbindungspunkt oder Knotenpunkt miteinander verbunden werden könnten und hier ein entsprechend hoher Aufwand an Querwiderständen vorhanden wäre, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Addiererschaltung mit dem Aufwand an Querwiderständen eines einzigen R2R-Netzwerks erreicht werden.
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In einer Weiterbildung umfasst die angegebene Schaltung einen zweiten Biteingang an jedem elektrischen Verbindungspunkt, wobei jedem zweiten Biteingang ein verbleibendes Bit der Anzahl der Bits zugeordnet ist und wobei jeder zweite Biteingang eingerichtet ist, ein elektrisches Potential in Abhängigkeit eines Zustandes seines ihm zugeordneten Bits zu empfangen. In dem R2R-Netzwerk sind zum Wandeln von N Bits N – 1 Querwiderstände notwendig. Wenn im Rahmen der angegebenen Weiterbildung an jeden Stromteiler nicht ein Biteingang sondern zwei Biteingänge angeschlossen werden, sind zum Wandeln von N Bits nur noch (N – 1)/2 Querwiderstände notwendig.
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In einer anderen Weiterbildung umfasst die angegebene Schaltung einen in Reihe zu jedem Biteingang geschalteten Eingangswiderstand. Über diesen Eingangswiderstand kann das Übertragungsverhalten der angegebenen Schaltung zwischen dem Digitalsignal und dem Analogsignal eingestellt werden. Dabei weisen die Eingangswiderstände alle einen gleichen Eingangswiderstandswert auf.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der angegebenen Schaltung ist ein Eingangswiderstandswert eines der Eingangswiderstände viermal so groß, wie ein Querwiderstandswert des Querwiderstands. Ferner könnte ein Massewiderstandswert des Massewiderstandes zweimal so groß sein, wie ein Querwiderstandswert des Querwiderstands. Dabei sollen nachstehend unter dem Eingangswiderstandswert, dem Querwiderstandswert und dem Massewiderstandswert entsprechend ein Widerstandswert eines Eingangswiderstandes, des Querwiderstandes und des Massewiderstandes verstanden werden. Auf diese Weise kann mit der angegebenen Schaltung bei der Addition zweier Digitalsignale genau das gleiche Übertragungsverhalten zwischen den zu addierenden Digitalsignalen und dem Analogsignal erreicht werden, wie mit zwei der oben genannten, herkömmlichen R2R-Netzwerke.
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Die einzelnen Biteingänge können, je nach Zustand des ihnen zugeordneten Bits mit einer eigenen Spannung beaufschlagt werden. Alternativ kann auch jeder Biteingang mit einem Schalter verbunden sein, der eingerichtet ist, den entsprechenden Biteingang basierend auf einem Zustand dem Biteingang zu geordneten Bits auf ein Referenzpotential zu legen.
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Das Analogsignal könnte prinzipiell unmittelbar am Analogausgang abgegriffen werden. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der Ausgang durch eine nachgelagerte Schaltung nicht belastet wird. In einer anderen Weiterbildung der angegebenen Schaltung kann an den Analoganschluss jedoch ein Verstärker angeschlossen sein, der das Analogsignal vor der Ausgabe verstärkt. Ein derartiger Verstärker kann als Impedanzwandler verwendet werden, um den Ausgangswiderstand der angegebenen Schaltung zu senken. Das kann für nachgelagerte Schaltungen notwendig werden, weil der Ausgangswiderstand am Analoganschluss durch die Vielzahl an verwendeten Quer-, Masse- und Eingangswiderständen vergleichsweise hoch ausfallen kann. Schließlich kann durch den Verstärker die Spannung am Analogausgang verändert und an die Anforderung der nachgelagerten Schaltung angepasst werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, basierend auf einem Digitalsignal eine physikalische Größe auszugeben, einen Aktor zum Ausgeben der physikalischen Größe basierend auf einem Analogsignal und eine der angegebenen Schaltungen, zum Empfangen des Digitalsignals und zum Ausgeben des Analogsignals an den Aktor.
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In einer Weiterbildung der angegebenen Vorrichtung ist der der Aktor eine Primärinduktivität eines Transformators.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Sensor zum Erfassen einer Position, eine zuvor genannte Vorrichtung, eine Sekundärinduktivität, an die ein von der zu erfassenden Position abhängiges Signal abgreifbar ist und ein in der zu erfassenden Position veränderlich gelagertes Geberelement zum Beeinflussen eines Übertragungsverhaltens zwischen der Primärinduktivität und der Sekundärinduktivität.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
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1 in einer schematischen Ansicht ein Fahrzeug mit einem eine Betriebsbremse ansteuernden Tandemhauptzylinder,
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2 in einer perspektivischen Ansicht einen Tandemhauptzylinder mit einem Wegsensor zeigen,
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3 in einer seitlichen Schnittansicht den Wegsensor aus 2,
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4 in einer perspektivischen Ansicht einen Teil des Wegsensors aus 3,
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5 einen Schaltplan des Wegsensors der 3,
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6 einen Schaltplan einer gesteuerten Spannungsquelle in dem Wegsensor der 5, und
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7 einen Schaltplan eines Digital-Analog-Umsetzers in dem Schaltplan der 6
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8 einen Schaltplan eines alternativen Digital-Analog-Umsetzers in dem Schaltplan der 6 zeigen.
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In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
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In den 7 und 8 gezeigte Ausführungsbeispiele einer Schaltung 1 gemäß der Erfindung sollen nachstehend anhand eines praktischen Einsatzes in einem Fahrzeug 2 näher erläutert werden. Der praktische Einsatz der Schaltungen 1 ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine Prinzipdarstellung des Fahrzeuges 2 mit einer Betriebsbremse 4 zeigt.
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Das Fahrzeug 2 weist ein Chassis 8 auf, das auf einer nicht weiter dargestellten Straße auf vier Rädern 10 über einen nicht weiter dargestellten Motor angetrieben rollen kann. An den einzelnen Rädern 10 sind in der vorliegenden Ausführung Bremsscheiben 12 drehfest befestigt, an denen drehfest zum Chassis 8 befestigte Bremseffektoren 14 angreifen können, um die Räder 10 in einer an sich bekannten Weise zu blockieren und das Fahrzeug 2 aus der Fahrt heraus abzubremsen oder im Stillstand festzuhalten.
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In der vorliegenden Ausführung weist die Betriebsbremse 4 je einen Bremseffektor 14, wie beispielsweise eine Bremsbacke, an jedem Rad 10 auf. Diese Bremseffektoren 14 werden von einem Tandemhauptzylinder 16 über hydraulische Leitungen 18 basierend auf einer mit einem Bremspedal 20 vorgebbaren Betriebsbremsanforderung 22 in einer an sich bekannten Weise angesteuert.
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Die oben genannten Schaltungen 1 der 7 und 8 kommen in einem Wegsensor 24 zum Erfassen der über das Bremspedal 20 vorgegebenen Betriebsbremsanforderung 22 zum Einsatz. Dazu wird auf 2 Bezug genommen, die den Tandemhauptzylinder 16 mit dem Wegsensor 24 zeigt.
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Der Tandemhauptzylinder 16 weist einen Druckkolben 26 auf, der zum Vorgeben der Betriebsbremsanforderung 22 in einem Gehäuse 28 beweglich angeordnet ist, wobei der Druckkolben 26 mit dem Bremspedal 20 aus 1 in nicht weiter dargestellter Weise verbunden ist. Der Druckkolben 26 selbst ist in einen Primärkolben 30 und einen Sekundärkolben 32 unterteilt, wobei der Primärkolben 30 einen Eingang des Gehäuses 28 verschließt und der Sekundärkolben 32 den Innenraum des Gehäuses 28 in eine Primärkammer 34 und eine Sekundärkammer 36 unterteilt. Im Bereich des Eingangs des Gehäuses 28 ist am Primärkolben 30 eine Sekundärmanschette 38 angeordnet, die den Innenraum des Gehäuses 28 von der Umgebungsluft isoliert. In den Innenraum des Gehäuses 28 hinein gesehen folgt nach der Sekundärmanschette 38 eine Primärmanschette 40, die einen Spalt zwischen dem Primärkolben 30 und einer Wand des Gehäuses 28 abdichtet. Eine Druckmanschette 42 am Sekundärkolben 32 isoliert den Druck der Primärkammer 34 vom Druck der Sekundärkammer 36. Ferner dichtet eine weitere Primärmanschette 40 am Sekundärkolben 32 einen Spalt zwischen dem Sekundärkolben 32 und der Wand des Gehäuses 28 ab. Der Primärkolben 30 ist gegen den Sekundärkolben 32 über eine erste Feder 44 abgestützt, während der Sekundärkolben 32 gegen einen Gehäuseboden über eine zweite Feder 46 abgestützt ist. Über einen ersten und zweiten Anschluss 48, 50 können entsprechend die Primärkammer 34 und die Sekundärkammer 36 mit nicht gezeigter Hydraulikflüssigkeit versorgt werden.
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Da dem Fachmann die Funktionsweise eines Tandemhauptzylinders bekannt ist, soll auf eine detaillierte Darstellung dieser verzichtet werden.
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Der Wegsensor 24 weist einen Probekörper in Form eines Schiebers 52 mit einem Geberelement in Form eines Gebermagneten 54 an seinem Kopfende auf, der in die Bildebene hinein betrachtet unter einen noch zu beschreibenden Sensorschaltkreis 56 geschoben werden kann. Zum Schieben des Schiebers 52 weist der Primärkolben 30 einen Flansch 58 auf, an dem der Schieber 52 gegengelagert ist. Der Flansch 58 und der Primärkolben 30 bilden damit gemeinsam ein Messobjekt, dessen Position durch den noch zu beschreibenden Sensorschaltkreis 56 des Wegsensors 24 ermittelt wird. Der Sensorschaltkreis 56 ist aus mehreren Leiterbahnen auf einem Verdrahtungsträger 58, wie einem Leadframe, einer Leiterplatte 58 oder einem anderen Substrat gebildet. Auf die Leiterplatte 58 mit dem Sensorschaltkreis 56 kann zum Schutz beispielsweise vor Schmutz ein Deckel 60 aufgelegt sein.
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Es wird auf 3 Bezug genommen, die den Wegsensor 24 aus 2 zeigt.
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Der Sensorschaltkreis 56 des Wegsensors umfasst einen Transformator 62. Der Transformator 62 erfasst ein magnetisches Feld 64 des Gebermagneten 54 und gibt darauf basierend ein nicht näher referenziertes elektrisches Gebersignal an den Sensorschaltkreis 56 aus. Dieses Gebersignal wird von einem ersten Signalverarbeitungschip 66 und einem zweiten Signalverarbeitungschip 68 in ein nicht näher referenziertes Messsignal umgewandelt, aus dem die Lage des Schiebers 52 und damit die Lage des Flansches 58 und des Primärkolbens 30 hervorgeht. Das so erzeugte Messsignal kann abschließend an einer Sendeschnittstelle 70 des Wegsensors 24 über ein nicht weiter dargestelltes Kabel abgegriffen und zu einer nicht weiter dargestellten höheren Signalverarbeitungseinheit wie beispielsweise einer Motorsteuerung in einem nicht weiter dargestellten Fahrzeug weitergeleitet werden.
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Der Sensorschaltkreis 56 kann Schutzelemente 72 zum Schutz der beiden Signalverarbeitungschips 66, 68 beispielsweise vor einer Überspannung umfassen. Ferner kann zwischen dem Sensorschaltkreis 56 und dem Transformator 62 eine Abschirmplatte 74 angeordnet sein, die elektromagnetische Felder zwischen dem Sensorschaltkreis 56 und dem Transformator 62 abschirmt und so einen Einfluss des Schaltkreises 56 auf den Transformator 62 vermeidet.
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In der vorliegenden Ausführung ist der Transformator 62 über einen Formschluss 76 in einer definierten Lage auf dem Verdrahtungsträger 58 angeordnet. Dabei umgibt den Verdrahtungsträger 58 und den Transformator 62 eine Schutzmasse 78.
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In 4 ist eine perspektivische Ansicht des Transformators 62 dargestellt. Der Transformator 62 umfasst einen Spulenträger 80 mit einem Wicklungsraum, der über sechs Stege 82 in einen Mittelabschnitt 84 und vier Seitenabschnitte 86 gegliedert ist. Der Spulenträger 80 trägt eine sich entlang eines in 4 nicht weiter sichtbare Kerns erstreckende Primärspule 88, welche im vorliegenden Fall als einlagig angenommen werden soll. An den beiden gegenüberliegenden Randzonen der Primärspule 88 trägt der Spulenträger 80 dicht gewickelte erste Sekundärspulen 90 und zweite Sekundärspulen 92 zur Messung einer Induktionsspannung, wobei an den beiden Enden der Primärspule 88 paarweise je eine erste Sekundärspule 90 und eine zweite Sekundärspule 92 angeordnet ist.
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Die Spulen 88, 90, 92 sind über Anschlusspins 94 mit dem Sensorschaltkreis 56 auf dem Verdrahtungsträger 58 elektrisch kontaktierbar, von denen in 4 der Übersichtlichkeit halber nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind.
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Der Wegsensor
24 mit einem Transformator, wie der Transformator
62 wird normalerweise als Differenztrafowegsensor bezeichnet. Alternativ kann der Wegsensor
24 aber auch nur mit je einer Sekundärspule an den Enden der Primärspule aufgebaut werden, wozu beispielsweise auf die Druckschriften
DE 44 259 03 C3 und der
EP 238 922 B1 verwiesen wird.
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Anhand des in 5 dargestellten Schaltbildes soll zunächst die Funktion des Wegsensors 24 erläutert werden.
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Zum Betrieb des Wegsensors 24 an die Primärspule des Transformators 62 eine elektrische Eingangswechselspannungsquelle 96 angeschlossen. Dabei wird eine Wechselspannung 98 der Eingangswechselspannungsquelle 96 in dem Transformator 62 des Wegsensors 24 von der Primärspule 88 auf die Sekundärspulen 90, 92 übertragen.
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In dem Transformator 62 des Wegsensors 24 ist die Primärspule 88 mit den ersten Sekundärspulen 90 gleichgekoppelt, was heißt, dass die Wicklungen der Primärspule 88 und der ersten Sekundärspulen 90 gleichsinnig gewickelt sind. Demgegenüber ist die Primärspule 88 mit den zweiten Sekundärspulen 92 gegengekoppelt, was heißt, dass die Wicklungen der Primärspule 88 und der zweiten Sekundärspulen 92 gegensinnig gewickelt sind.
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Im Betrieb des Wegesensors 62 wird der in 2 und 3 gezeigte Gebermagnet 54 durch den Schieber 52 entlang der Spulen 88, 90, 92 bewegt, wodurch sich in an sich bekannter Weise ein Kopplungsfaktor zwischen den Spulen 88, 90, 92 verändert. Bei einer vorbestimmten, aus der Eingangswechselspannungsquelle 96 abgegebenen Wechselspannung 98 verändert sich auf diese Weise die übertragene Wechselspannung 98 an den Anschlusspins 94, so dass basierend auf der Veränderung der übertragenen Wechselspannung 98 eine Positionsänderung des Gebermagneten 54 und damit des Schiebers 52 erfasst werden kann. Einzelheiten zur Funktionsweise von linearen Positionssensoren können beispielsweise den oben genannten Druckschriften entnommen werden.
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Im Rahmen der vorliegenden Ausführung wird nachstehend anhand der 6 ein Ausführungsbeispiel für die Eingangswechselspannungsquelle 96 beschrieben, die die Wechselspannung 98 ausgibt. In dieser Eingangswechselspannungsquelle 96 kommt schließlich auch die Schaltung 1 zum Einsatz.
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Im Rahmen der vorliegenden Ausführung wird die Wechselspannung 98 aus den Komponenten zweier verschiedener Wechselspannungen mit zwei verschiedenen Frequenzen generiert. Auf diese Weise lässt sich die Position des Bremspedals 20 und damit die Betriebsbremsanforderung 22 redundant auswerten und somit die Systemsicherheit der Bremse erhöhen.
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Um die analoge Wechselspannung 98 aus den Komponenten zweier verschiedener Wechselspannungen mit zwei verschiedenen Frequenzen zu erzeugen werden von einem Mikrocontroller 102 erste, sich mit der ersten Frequenz verändernde Datenwörter, die ein erstes digitales Wechselsignal 100 beschreiben und zweite, sich mit der zweiten Frequenz verändernde Datenwörter, die ein zweites digitales Wechselsignal 101 beschreiben erzeugt und über die Schaltung 1 in ein Analogsignal 104 umgewandelt, in dem dann das erste digitale Wechselsignal 100 und das zweite digitale Wechselsignal 101 überlagert sind. Das Analogsignal 104 wird dann in einem Verstärker 106 verstärkt und als die analoge Wechselspannung 98 an die Primärspule 88 in der oben genannten Weise an den Transformator 62 angelegt.
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Der Mikrocontroller 102 umfasst einen Mikroprozessor 108 sowie einen Speicher 110 und eine Datenschnittstelle 112, die an den Mikroprozessor 108 angeschlossen sind. In dem Speicher 110 können Speicherwerte 114 hinterlegt sein, die den zeitlichen Verlauf der zu erzeugenden Wechselspannung 98 mit den beiden Frequenzen beschreiben. Der Mikroprozessor 108 ruft diese Speicherwerte 114 ab und erzeugt basierend auf diesen das erste digitale Wechselsignal 100 und das zweite digitale Wechselsignal 101, die schließlich über die Datenschnittstelle 112 an die Schaltung 1 ausgegeben werden.
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Das erste digitale Wechselsignal 100 umfasst in der vorliegenden Ausführung vier Bits 116 bis 122, wobei in 6 das most significant Bit, nachstehend MSB genannt, zur Beschreibung der Werte des ersten digitalen Wechselsignals 100 mit dem niedrigsten Bezugszeichen 116 und das least significant Bit, nachstehend LSB genannt, zur Beschreibung der Werte des ersten digitalen Wechselsignals mit dem höchsten Bezugszeichen 122 versehen wurde. Zwischen dem MSB 116 und dem LSB 122 wurden die Bits 116 bis 122 entsprechend ihrer Bitwertigkeit in absteigender Reihenfolge mit einem Bezugszeichen versehen. In entsprechender Weise umfasst auch das zweite digitale Wechselsignal 101 vier Bits 124 bis 130, die ebenfalls entsprechend ihrer Bitwertigkeit in absteigender Reihenfolge mit einem Bezugszeichen versehen sind.
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Die derartig erzeugten, digitalen Wechselsignale 100 und 101 werden dann von der Schaltung 1 gleichzeitig addiert, in das Analogsignal 104 gewandelt und an den Verstärker 106 angelegt, der das verstärkte Analogsignal 104 als die Wechselspannung 98 an den Transformator 62 ausgibt. Der Verstärker 106 ist im Rahmen der vorliegenden Ausführung besonders günstig, da ein Ausgangswiderstand der Schaltung 1 durch den nachstehend beschriebenen Aufbau prinzipbedingt sehr hoch ist. Belastet wird die Schaltung 1 ausgangsseitig jedoch nur mit der Primärspule 88. Hier wirkt der Verstärker 106 als Impedanzwandler und passt den Ausgangswiderstand der Schaltung 1 an die Impedanz der Primärspule 88 an.
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Es wird auf 7 Bezug genommen, in der die Schaltung 1 in einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist.
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Die Schaltung 1 umfasst in der vorliegenden Ausführung eine Widerstandsreihe 132 aus vier Widerständen, von denen drei Widerstände als Querwiderstände 134 und ein Widerstand als Massewiderstand 136 ausgebildet ist. Ferner umfasst die Schaltung 1 erste Biteingänge 138, an die die Bits 116, 118, 120 und 122 in der in 7 gezeigten Weise angelegt werden können, sowie zweite Biteingänge 139, an die die Bits 124, 126, 128 und 130 in der in 7 gezeigten Weise angelegt werden können. Dabei sind zwischen den Biteingängen 138, 139 elektrischen Verbindungspunkten 140 der Widerstandsreihe 132, an denen die Widerstände 134, 136 der Widerstandsreihe 132 miteinander verbunden sind, Eingangswiderstände 142 verschaltet.
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Die einzelnen Bits 116 bis 130 werden im Rahmen der vorliegenden Ausführung durch je ein elektrisches Potential 144 gegenüber einem Bezugspotential 146 definiert, das durch den Mikrocontroller 102 an den entsprechenden Biteingang 138, 139 des jeweiligen Bits 116 bis 130 angelegt wird. Das elektrische Potential 144 eines Bits 116 bis 130 ruft durch den entsprechenden Eingangswiderstand 142 einen Bitstrom 148 hervor, der sich am elektrischen Verbindungspunkt 140 mit dem Bitstrom 148 des jeweilig anderen, an den elektrischen Verbindungspunkt 140 angeschlossenen Biteingangs 138, 139 zu einem Querstrom 150 durch die Widerstandsreihe 132 vereinigt. Dieser Querstrom 150 definiert letztendlich das Analogsignal 104, dass dann verstärkt als Wechselspannung 98 vom Transformator 62 abgegriffen werden kann.
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Die Schaltung 1 basiert auf einem sogenannten R2R-Netzwerk. In einem R2R-Netzwerk schließt sich an einen Verbindungspunkt 140 jeweils immer nur ein erster Biteingang 138 mit einem Eingangswiderstand 142 an. Der Verbindungspunkt 140 wirkt dabei als Stromteiler, an dem ein Bitstrom 148 in den Querstrom 150 eingespeist wird. Je nachdem, welche der Bits 116 bis 130 wirksam sind, wird der Querstrom 150 in seiner Größe verändert.
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Im Rahmen des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird jedoch erkannt, dass in einen einzigen Verbindungspunkt 140 nicht unbedingt nur der Bitstrom 148 eines einzigen Bits 116 bis 130 eingespeist werden braucht, sondern, dass an einen einzigen Verbindungspunkt 140 beliebig viele Bitströme 148 eingespeist werden können, und dass der Querstrom 150 dann immer in der gleichen Weise basierend auf den Zuständen der Bits 116 bis 130 verändert wird. Daher wird an einen Verbindungspunkt neben einem ersten Biteingang 138 ein zweiter Biteingang 139 angeschlossen.
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Dabei können die Widerstände 134, 136 und 142 wie auch in einem, dem R2R-Netzwerk zugrundeliegenden Widerstandsteiler prinzipiell beliebig gewählt werden. Um mit der Schaltung 1 die gleiche Funktion, wie mit einem R2R-Netzwerk zu erreichen und gleichzeitig die beiden digitalen Wechselsignale 100, 101 addieren zu können, sollten die Eingangswiderstände 142 viermal so groß gewählt werden, wie die Querwiderstände 134. Der Massewiderstand 136 sollte zweimal so groß gewählt sein, wie die Querwiderstände. Dann entspricht das Übertragungsverhalten der Schaltung 1 zwischen dem Digitalsignal 100 und dem Analogsignal 104 genau dem Übertragungsverhalten zweier miteinander verbundener R2R-Netzwerke, die an einem Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, wobei an dem Verbindungspunkt das Analogsignal 104 abgreifbar ist, das die Summe aus den beiden zu addierenden Digitalsignalen 100, 101 beschreibt. Dabei sind jedoch nur halb so viele Querwiderstände 134 notwendig.
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Es wird auf 8 Bezug genommen, in der die Schaltung 1 in einem alternativen Ausführungsbeispiel gezeigt ist.
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Im Ausführungsbeispiel der 8 ist der Mikrocontroller 102 eingerichtet, die Zustände der Bits 116 bis 130 mit Schaltern 152 vorzugeben. Dabei ist an die Widerstandsreihe 132 eine Referenzstromquelle 154 angeschlossen, die an die Widerstandsreihe 132 einen Referenzstrom 156 einprägt. In 8 wurde der Übersichtlichkeit halber auf eine extra Darstellung der Biteingänge 138, 139 verzichtet.
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Der Querstrom 150 ruft dann einen Spannungsabfall ab der Widerstandsreihe 132 hervor, der von der Stellung der Schalter 152 abhängig ist, die wiederum in Abhängigkeit des Digitalsignals 100 gesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3724795 A1 [0002]
- DE 4425903 C3 [0041]
- EP 238922 B1 [0041]
