DE1917201A1

DE1917201A1 - Umwandlungsschaltung fuer einen Radgeschwindigkeits-Wandler

Info

Publication number: DE1917201A1
Application number: DE19691917201
Authority: DE
Inventors: Ruof Edgar J
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1968-04-04
Filing date: 1969-04-03
Publication date: 1970-09-24
Also published as: GB1204284A; SE351047B; US3543110A; FR2005515A1

Description

Umwandlung^schaltung für einen Radgeschwindigkeits-Wandler

Häufig ist es erforderlich^ ein elektrisches Analog-Signal einer WinkeIgeschwindigkeit zu erzeugen. .Insbesondere ist es in vielen Fällen zweckmässig, eine Gleichstromspannung zur Verfügung zu haben, die der Drehgeschwindigkeit eines Rades direkt proportional ist. Diese Gleichspannung kann unter Verwendung eines Gleichstrom-Tachogenerators oder durch die Umwandlung einer Wechselspannung in eine Gleichspannung erhalten. ' . .

Viele Verfahren sind bekannt,, um die erforderliche Wechselspannung zwecks Umwandlung in die erforderliche Gleichspannung zu erhalten. Zu diesen Verfahren gehören:

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(1) Zahnradartige.Zähne, die sich jüber die Pole eines magnie-

tischen Wandlers bewegen und qiuf diese Weise eine BMK <in

einer Spule induzieren, die ein Seil des Wandlers ist und 009839/1177 " .'

ORlGlNALlNSPECtED

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(2) fotoelektrisch« Einrichtungen^ die durch, miteinander ^y ' - ■ " -ft -

abwechselnde 3ereiclie hoher und geringer Lichtintensität auf einem sich, drehenden Glied-wirksam gemacht Γ werden, so dass Pulsationen erzeugt werden,, deren Frequenz der Drehgeschwindigkeit proportional ist.

Welches Verfahren auch zum Erzeugen der Wechselspannung Anwendung findet und welches imzier die Gestalt der elektri-P sehen Wellen iot, bei den meisten gegenwärtig verwendeten" . , .Umwandlungsverfahren wird ein elektrischer Kondensator'abwechselnd aufgeladen und entladen, und zwar in solcher Weise,

dass die jeweilige Ladung durch die Entladung während eines elektrischen Arbeitszyklus bei konstanter Eingangsfrequenz genau aufgehoben wird. ' _r

Die Aufgabe der verbesserten Schaltung nach dieser Erfindung ι liegt allgemein darin, zwei Ladeimpulse für Jeden Zyklus des jv Wandlersignals zu schaffen, so dass halb so viel Zyklen des Wandlers einen gleichwertigen Gleichstromausgang ergebene Beim obigen Beispiel (1) führt dies zu einer Reduzierung in ? der Anzahl der Zähne im Erregerring und beim Beispiel (2) : führt dies zu einer Verringerung der Anzahl der Lichtintensität sbereiche; beides bedeutet, dass die mechanische Struktur^"" des Abgreifers nicht von solcher Präzision und so teuer sein . ;^:· muss,-wie dies bislang der Pail ist. '- . ' [

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Diese Aufgabe ebenso wie auch andere Aufgaben der Erfindung, die sich aus der weiteren Beschreibung ergeben, werden bei einer Umwandlungssehaltung für einen Radgesehwindigkeits-Ttfandler, die eine Gleichspannung erzeugt, deren Amplitude die Radgeschwindigkeit anzeigt, gelöst, indem gemäss der Erfindung ein Kondensator vorgesehen ist, der durch das vergrösserte und in eine Rechteckschwingung umgewandelte Ausgangssignal des handlers aufladbar ist und indem weiter Mittel vorgesehen sind, die den positiven Teil des Signals vom negativen Teil trennen und die Ladung des Kondensators bei jedem Wechsel der Polarität der abwechselnden Signale vergrössern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben, und swar stellen dar:

Figur 1 ein echeniatisches Schaltungsdiagrainm der elektrischen Schaltung zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben,

F;Lgur 2 ein s'chematisches Blockdiagramin, das das Verhältnis der Schaltung nach Figur 1 mit einer Antigleit-Bin-

heit (z.B. Reifen prüfvorrichtung) zeigt, die aera- sich drehenden Rad zugeordnet ist unu

Figur 3 eine graphische Darstellung der Wellengestalt des elektrischen Signals an kritischen Punkten in der Schaltung nach Figur 1.

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Wie aus den Zeichnungen zu-ersehen, weist eine elektrische Schaltung 10 nach der Erfindung einen Wandlereingang· 12 auf, der einem Punkt A in der Schaltung ein Eingangssignal in form einer abwechselnden Sinusschwingung"zuführt. Für den Uormalfall wird bei der Erfindung davon ausgegangen, dass das · Wandlereingangssignal von einem positiven zu einem negativen Signal in Form einer Sinusschwingung wechseln wird, wie dies durch die Kurve A in Figur 3 dargestellt ist. Eine Möglichkeit,·

* ■ dieses Signal zu erhalten, besteht darin, dass Vörsprünge oder' Zähne auf dem sich drehenden Glied durch ein elektromagnetisches Feld des T.andlers laufen und die Strömungslinien darin unterbrechen und die periodische Änderung des Ausgarigssignals' des Wandlers bewirken. Die Frequenz der Änderung ist dabei der Drehgeschwindigkeit des Rades direkt proportional. Bei dieser konstruktiven Ausbildung wird eine grössere Anzahl von Zähnen oder Vorsprüngen, die während einer gegebenen Drehung des Rades das Wandlerfeld durchlaufen, eine genauere Wiedergabe der Drehgeschwindigkeit des Rades ergeben, da plötzliche

" Änderungen in der Drehgeschwindigkeit nach oben oder unten schneller vermerkt werden. Wäre z.B. nur ein Zahn vorhanden, so würde der Wandler notwendigerweise verhältnismMssig langsam ansprechen, wenn das Rad seine Drehung verlangsamte oder plötzlich anhielte. Jedoch ist es kostenaufwendig und mechanisch schwierig, die richtigen Toleranzen und genauen Abstände der . Zähne oder Vorsprünge zu erzeugen, wenn eine grosse Anzahl derselben verwendet wird, und zwar einfach wegen der begrenzten physischen Abmessungen des Rades. Diese technische-Schwierigkeitwix-d durch jedes elektrische Verfahren verringert, das eine

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'bessere Wiedergabe oder mehr Signale Je Radumdrehung er- ">. gibt., lach der Erfindung soll daher ein konventioneller Wandler oder ein anderer geeigneter Eingang verwendet werden, der keine übermässige Anzahl von Zähnen oder Yorsprüngen oder Streifen zu haben braucht und daher keine engen Toleranzen erfordert.

Der Wandlereingang 12 am Punkt A wird einem mit stabilisiertem ß-leichstrompotential arbeitenden Stromkreis entlang der Leitung 14 aufgegeben,· Im wesentlichen weist der konventionelle Teil des Stromkreises einen Kondensator 16 auf, der das Wechselstromein gangs sign al 12 mit der Basis eines Transistors 20 koppelt.

Der Emitter des Transistors 20 ist über einen Gitter-Yorwiderstand 70 geerdet und sein Kollektor ist über einen Widerstand 22 mit der■Spannungsquelle der Leitung 14 verbunden. Der Transistor 20 erzeugt durch Abschneiden und Begrenzen in wirksamer Weise eine Rechteckschwingung, so wie in Figur 3 bei B dargestellt, die übergangsios von einem spezifisch positiven Pegel auf einen anderen spezifischen Pegel wechselt bei dem Übergang von Plus zu Minus oder von Minus zu Plus des wechselnden Sinussignals A. Diese Rechteckschwingung gelangt vom Punkt B :dann in die Basis eines Transistors 24, dessen Emitter mit einem Punkt D verbunden und über einen Widerstand 26 geerdet ist und dessen Kollektor, mit einem Punkt G und über einen Widerstand 28 mit der Leitung 14 von der stabilisierten

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Spannungsquelle verbunden ist. Die Widerstände 26 und. 28 sinff'"■· von gleicliem Wert, so dass die Schwingungen an den Punkten O und D die gleiche Amplitude aufweisen, aberuin 180° in der > Phas·- versetzt sind. Der Transistor 24 wirkt als «Verstärker, und Phasenumkehrer. Die Rechteckschwingung.am Punkt B wird so verstärkt, dass die Punkte G und D infolge des Verhältnisses des Transistors 24- zum Stromkreis und infolge der Balance der Widerstände 26 und 28 eine gleiche Amplitude aulweisen, aber ^ um 180° versetzt.

Die vergrÖBserten oder verstärkten Schwingungen C und I) ge=· langen zu Kondensatoren 30 bzw. 32 und von dort zu Dioden 34 bzw. 36· Die Ausgänge der Dioden 34 und 36 werden an einem, ge-^ meinsamen Punkt 33 zusammengeführt und dieses Signal wird der Basis eines stromverstärkenden Transistors 40 und einen: Speicherkondensator 58 zugeführt. Der Kollektor des Transistors 40 ist mit der Gleichstromkraftquelle vexbunaea, wobei der Emitter den verstärkten Gleichstromausgang vom Kondensator 58 zum Punkt E führt.

Auf diese Weise ist die Schwingung am Punkt B ein Gleichstrom-" ausgang, der durch Schwingungsüberl^pOTig. sägezahnartig ausgebildet ist. Die Gleichspannung gibt unmittelbar die Dreh- /-geschwindigkeit des Rades an« Weil weiterhin beide Schwingungen C und D zum Erzeugen der Schwingung if verwendet worden sind_?- _: stellen die Sägezahnspitzen jeden Punkt eines Wechsels des ·' Sinussignals A vom negativen zum Positiven oder umgekehrt dary

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BAD ORIGINAL

wodurch, sich ein Sägezahn von der doppelten Frequenz und daher der zweifachen Genauigkeit der Wiedergabe des Wandlereingangs ergibt, der "bislang nur die positiven Spitzen des Sinuseingangssignals verwendete, um einen Kondensator, wie den Kondensator 58 aufzuladen« Bei dieser Schaltung wird daher die Gleichspannung am Punkt E zum Messen der Beschleunigung oder Verlangsamung der Raddrehung verwendet, um die Hydraulikzufuhr zu Bremsen für das Rad zu steuern, wie dies in de» USA-Patenten 3 026 148 und 2 980 369 der gleichen Anmelderin gezeigt ist.

Um die linearität der Gleichspannung in der Schwingung S zu gewährleisten, enthält die Schaltung ferner Dioden 42 und 44, die an einem gemein samen Punkt 46 angeschlossen sind, um die Balance der Kondensatoren 30 aad 32 während des Seitraumes zwischen Änderungen der Polarität dee weeiiselnden Signals A aufrechtzuerhalten. Diese Art des Bückkopplungsausgleichs ist bekannt« Es sei darauf hingewiesen, dass die Dioden 42 und 44 in umgekehrter Richtung zu den Diodea 34 und 2-6 angeordnet Binji. Die Gleichstrom-Schwingung E wird verwendet, um einen Kondensator 68 aufzuladen, der einen Teil eines Antigleit-Stroakreises 82 in üblicher Weise bildet.

üia einige Flexibilität in der Schaltung naoh Figur 1 zu eriuöglichen zwecks Ausgleichs möglicher KomponentenSchwankungen und zwecks Stabilisierung der Schaltung im Hinblick auf die Temperatur, sind ein entsprechend variabler Widerstand 50 und

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Dioden 51 und 52 vorgesehen. Die stabilisierte Spannung an " der Leitung 14 erhält man mittels eines Kondensators 54 und einer Silikon-Spannuhgssteuerdiode 56 sowie eines Widerstand r des 71. Diese Art der Stabilisierung lind Abstimmung wird bei J den meisten Iransistorschaltungcn verwendet. ■

Der Grundgedanke' und die Verwendung der Umwandlungsscliaitung nach Figur 1 ist im Blockdiagramm nach Figur 2 dargestellt.

»Die Uniwandlungsschaltung, die durch, den Block 10 angedeutet ist, empfängt ein Eingangssignal 12 .von einem Wandler 72, der mit einem drehbaren Rad 74 verbunden ist. Auf dem Rad 74 ist ein Betätigungsring 76 montiert, der erhabene Nasen oder Zähne aufweist, die mit dem Wandler 72 zusammenwirken und das Signal 12 erzeugen. Die Umwandlungsschaltung 10 erzeugt ein Gleichspannungs-Ausgangssignal 80, das in einen bekannten Antigleit-Kreiß 82 eingeleitet wird. Der Ausgang 84 des Antigleit-Kreises 82 betätigt eine hydraulische Druckzufuhr 86 in beliebiger Weise, wodurch die hydraulische Druckquelle. ™ ein Betätigungssignal 88 abgibt, das den Flüssigkeitsdruck an einer dem Rad 74 zugeordneten Bremseinheit 90 steuert. Dies ist die konventionelle Beziehung in einem Antigleit-Kreis und die erfindungsgemässe Schaltung vergrössert lediglich das Ansprechen, ohne die strukturelle Ausbildung des Wandlers und des Betätigerringes zu ändern.

.Die Aufgaben der Erfindung werden also unter Beibehalten der herkömmlichen Arbeitsweise bei der Umwandlung einer Frequenz in eine Gleichspannung mittels eines radangetriebenen Wandler· ". - ^! : . 009839/1177

•gelöst, wenn ein Erregerring verwendet wird, der nur mit der Hälfte der normalen Zahnzahl .versehen ist oder aber es wird die doppelte Genauigkeit der Wiedergabe bei der Umwandlung einer Frequenz in eine Gleichspannung erzielt, wenn ein Erregerring mit der üblichen Zahnzahl verwendet wird. Die Erfindung ergibt auch eine grössere Sigaalamplitucie vom Wandler, da die Zähne grosser sind, insbesondere wenn nur die Hälfte der normalen Zähnezahl verwendet wird? ferner ermöglicht die Erfindung einen vergrösserten Abstand zwischen dem Erregerring und dem Wandler; die Arbeitstoleranzen sind also bei weitem nicht mehr so kritisch..Mit der Erfindung lässt sich also ein Ausgangssignal erreichen, das entweder von gleicher Qualität oder besser ist als man es selbst mit einem Erregerring von gleichem !Durchmesser aber doppelter Zähnezahl erhalten kann.

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Claims

Patentansprüche

1.jUmwandlungaschaltung für einen Rageschwindigkeits-Vandler,

der ein Signal erzeugt, das zwischen Plus und Minus wechselt und dessen Frequenz die Radgeschwixidigkeit anzeigt, gekennzeichnet durch einen Kondensator (58), der durch das Signal (12) vom Wandler (72) aufladbar ist, und durch Mittel (20, 24, 40), die den positiven Teil des Signals (12) von dessen fc negativem Teil trennen und den Kondensator (58) bei jeder Änderung der Polarität des Signals (12) aufladen.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (10) einen Transistor-Verstärker (20) aufweist, der das Signal (12) verstärkt, abschneidet und begrenzt und so ein wechselndes Rechteck-Signal (B) erzeugt, einen Transistor (24)> der das Rechteck-Signal'(B) an seiner Basis empfangt und es in zwei entsprechend.verstärkte, in ihrer Phase um 180° versetzte Rechteck-Signa.le (C, D) unterteilt, und einen zweiten Transistor-Verstärker (40), der, von den verstärkten Rechteck-Signalen (C, D) getrieben, die in der Phase versetzten Signale .(C, D) zu einer einzigen pulsierenden Gleichspannungsschwingung vereint, die dem Kondensator (58) zugeführt wird. : j'

3., Schaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Rück- i

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kopplungsdiodenkreis (42, 44), der die linearität im Ausgang I

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vom zweiten Transistorverstärker (40) während jedes positiven

Teils des Signals aufrechterhält, so dass das Ausgangssignal (E) vom zweiten Transistorverstärker ein Gleichspannungssignal ist, das die Drehgeschwindigkeit des Rades anzeigt.

4t Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des Transistors (24), der das in der Phase versetzte Recktecksignai (G, D) erzeugt, von dem wechselnden llechtecksignal (B) getrieben wird, dass ein Gleichspannungspotential über einen ersten Widerstand (28) dem Kollektor zugeführt · wird und dass der Emitter über einen zweiten Widerstand (26) geerdet 1st, wobei die Widerstandswerte des ersten .(28) und des zweiten (26) Widerstandes annähernd gleich sind.

5. Schaltung nach .Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter und der Kollektor des Transistors (24) mit getrennten Kondensatoren (30, 32) verbunden sind, deren Ausgänge vereint einen geerdeten Speicherkondensator (58) treiben, und daas das Potential am Speicherkondensator (58) eine-sägezahnförmige Spannungsfolge (S) erzeugt, die durch den zweiten Transistor-Verstärker (40) verstärkt wird.

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