DE1962563A1

DE1962563A1 - Auf Drehzahlaenderungen schnellansprechender Drehzahlgeber

Info

Publication number: DE1962563A1
Application number: DE19691962563
Authority: DE
Inventors: Herbert Lang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-12-13
Filing date: 1969-12-13
Publication date: 1971-06-16
Also published as: FR2070848A7; FR2070848B3

Description

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Gl/Ri 11.11.69

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH G-MBH, 7 Stuttgart 1, Breitscheidstraße 4 Auf Drehzahländerungen schnellansprechender Drehzahlgeber

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehzahlgeber, insbesondere für die elektronische Ausrüstung in Kraftfahrzeugen, der einen .von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Wechselstromgenerator enthält, dessen Ausgangsspannung über einen Gleichrichter an einen Ladekondensator angeschlossen ist, und bei dem die am Ladekondensator anstehende Spannung ein Maß für die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.

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Es sind Drehzahlgeber bekannt, bei denen die Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand auf. eine Spannung aufgeladen wird, die der zu messenden Drehzahl proportional ist und bei denen die am Kondensator anstehende Spannung abgegriffen und als Heßgröße für die Drehzahl verwendet wird. Der Meßwert derartiger Drehzahlgeber kann jedoch nur mit einer durch die Zeitkonstante des KC-Gliedes bedingten Geschwindigkeit Drehzahländerungen, insbesondere Drehzahländerungen, bei denen der Ladekondensator sich entladen muß, folgen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehzahlgeber zu schaffen, der auf Drehzahländerungen sehr schnell anspricht und auch bei extremen Drehzahlwerten, beispielsweise bei einer sehr niedrigen Drehzahl, einen genauen Keßwert liefert. Der erfindungsgemäße Drehzahlgeber soll insbesondere für die elektronische Ausrüstung in Kraftfahrzeugen geeignet sein; er soll daher keine Verschleißteile wie Schleifbürsten oder bewegliche Kontaktabnehmer aufweisen und muß. sehr storunanfällig aufgebaut sein.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einem Drehzahlgeber der eingangs genannten Art darin, daß der Ladekondensator kurz vor dem Maximum jeder Amplitude der von dem Gleichrichter abgegebenen Halbwellenspannung zumindest teilweise entladen wird. Mit dieser Maßnahme kann die Zeitkonstante, des aus dem Ladekondensator und einem parallel wirkenden Widerstand bestehenden RC-Gliedes sehr groß gewählt werden, ohne da sich die Anzeigegenauigkeit bei schnell veränderlichen Drehzahlen dadurch verschlechtert. Außerdem hält sich bei sehr langsamen Drehzahlen die am Kondensator anstehende Spannung zwischen zwei Entladungen fast unverändert, so daß sich auch für diesen Pail ein genauer Meßwert ergibt. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehzahlgebers ist zwischen dem Gleichrichter und dem Ladekondensator eine Induktivität eingeschaltet, in die kurz vor dem Maximum der Amplituden der vom Gleichrichter abgegebenen Halbwellenspannung ein Spannungsstoß mit zu der Kondensatorspannung entgegengesetzter

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Polarität induziert wird. Dieser Spannungsstoß löscht jeweils kurz vor dem !.'aximuia der neuen Amplitude der Ladesparmung die auf dem Kondensator befindliche Ladung teilweise. Bei einer v/eiteren Ausführungsform ist dem Gleichrichter oder Ladekondensator ein elektronischer Schalter in den Entladekreis geschaltet, über den sich für die Dauer einer gegenüber den Halbwellen der Ladespannung kurzer Einschaltzeit der Kondensator kurz vor dem Maximum jeder Amplitude der Halbwellenspannung zumindest teilweise entladen kann. Der elektronische Schalter wird dabei drehzahlsynchron mit einer entsprechenden Phasenvoreilung vor dem Maximum der Ladespannung angesteuert.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:

Pig. 1 einen Drehzahlmesser mit einer dem Ladekondensator vorgeschalteten Induktivität im Schaltbild,

Pig. 2 einige Diagramme zur Veranschaulichung der Punktion,

Pig. 3 eine Ausführungsform mit einem Schalttransistor, der von einer Induktivität angesteuert wird und

Pig. 4 eine Ausgestaltung, bei der der elektronische Schalter von einer Feldplatte angesteuert wird.

Ein Wechselstromgenerator 10 in Fig. 1 ist über einen Gleichrichter 11 und über eine Induktivität 12 an einen Ladekondensator V-J angeschlossen. Dem Ladekondensator 13 ist ein Entladewiderstand 14 parallelgeschaltet; der Entladewiderstand 14 enthält nlle dein Kondensator parallelwirkende 'widerstände, so auch den L'inr-an_t"ir.viderstand eines nachgeschalteten Anzeigeverstärkers 15, im dessen Au ng an·-; ein Anzeigeinstrument 16 angeschlossen ist. Die Feld.linien circa rr.it der Antriebsdrehzahl η rotierenden- '

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Magneten 17 schneiden die Induktivität 12, so daß bei jeder Umdrehung in der Induktivität ein Nadelimpuls 'erzeugt wird. .-._,-Die Winkellage des Magneten 17 ist dabei so justiert, daß die Nadelimpulse jeweils kurz vor dem Maximum der vom Gleichrichter 11 gelieferten Halbwellenspannung induziert werden. Der Magnet 17 und der Wechselstromgenerator 10 sind mit der gleichen Drehzahl angetrieben und die Drehwinkel ihrer Achsen stehen in fester Relation zueinander und können sich nicht relativ zueinander verändern.

Die Funktion der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wird unter Zuhilfenahme der Diagramme a, b und c der Fig. 2 erläutert. Die Höhe der von dem Wechselstromgenerator 10 gelieferten Ausgangsspannung ist seiner Antriebsdrehzahl proportional. Über den Gleichrichter 11 kann sich der Ladekondensator 13 immer auf den Scheitelwert der Wechselspannung aufladen, und dieser Scheitelwert stellt somit ein Maß für die Drehzahl dar. Kurz vor dem Maximum jeder Amplitude, also kurz vor dem Scheitelwert^wird von dem rotierenden Magneten 17 in die Induktivität 12 ein Nadelimpuls induziert, der die in dem Kondensator 13 anstehende elektrische Ladung verringert. Diese Nadelimpulse sind in der Fig. 2a gezeigt. In der Fig. 2b sind drei Halbwellen der gleichgerichteten Generatorwechselspannung gezeigt, die unterschiedlichen Drehzahlen entsprechen. In der Fig. 2c ist die Y/irkung des vorherigen Teilentladens des Ladekondensators 13 skizziert. Kurz vor dem Maximum jeder Amplitude wird der Ladekondensator entladen. Er lädt sich anschließend auf den Scheitelwert jeder Amplitude auf und hält diesen Wert annähernd unverändert bis zum darauffolgenden Entladeimpuls. Über den Verstärker 15 ist eine rückwirkungsfreie Anzeige der Ladekondensatorspannung möglich. Dabei sind der Verstärker 15 und das Anzeigeinstrument 16 so ausgelegt, daß die Nadelimpulse keine Veränderung des angezeigten Meßwertes ergeben. Ein Wartungsfreier Betrieb des erfindungsgemäßen Drehzahlgebers ist insbesondere dadurch gewährleistet, daß ein keine Verschleißteile enthaltender Wechselstromgenerator an Stelle eines Gleichstromgenerators verwendet wird.

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Bei dem in Pig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der in eine Induktivität 12 induzierte Nadelimpuls nicht unmittelbar zum Entladen des Ladekondensators 13 verwendet, sondern er ist der Basis eines Schalttransistors 20 zugeführt, der dadurch kurzzeitig den Gleichrichter 11 leitend überbrückt. Ist der Schalttransistor 20 stromführend, so kann sich der Ladekondensator 13 über seine niederohmige Emitter-Kollektor-Strecke und den Wechselstromgenerator 10 entladen. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispieles besteht darin, daß der Ladekondensator 13 nur bis zum jeweiligen Maximum der Amplitude entladen wird und nicht wie bei Fig. 1 unterhalb des Maximums. Die Folge ist eine noch ruhige Ausgangsspannung. Bei Fig. 1 muß der Nadelimpuls mindestens so groß sein wie die größte zu erwartende Drehzahländerung. Diese Bedingung entfällt bei Fig. 3.

Der in Fig. 4 gezeigte Wechselstromgenerator ist eine mehrpolige Ausführung und die Entladeimpulse werden hier nicht von einer Induktivität, sondern mit Hilfe einer in den veränderlichen magnetischen Kreis des Wechselstromgenerators angeordneten Feldplatte 25 erzeugt. Der Wechselstromgenerator 10 enthält einen Rotor 26 und Feldwicklungen 27> an denen die Vfechsel3pannung abnehmbar ist, die zu einem Drehzahlsignal verarbeitet wird. Der Gleichrichter 11 ist' als Vollweg-Gleichrichter ausgebildet. Sein einer Ausgang ist über eine Diode 28 mit Masse verbunden und sein anderer Ausgang liegt an dem Ladekondensator 13. Die an dem Kondensator 13 anstehende Spannung ist rückwirkungsfrei über eine Emitterfolgerstufe abgreifbar. Die Emitterfolgerstufe enthält einen Transistor 29, dessen Basis an dem Ladekondensator 13 angeschlossen ist, dessen Kollektor mit der positiven Batteriespannung +Ub verbunden ist und dessen Emitter über einen Widerstand 30 an Masse liegt. An die Diode 28 ist der Kollektor eines Transistors 31 angeschlossen, dessen Emitter über einen Widerstand 32 an Masse liegt. Die Basis des Transistors 31 ist über einen Widerstand 33 an Masse gelegt und über eine Zenerdiode 34 an den Kollektor eines Transistors 35 angeschlossen. Die Basis

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des Transistors 35 liegt über einen Widerstand 36 an Masse und ist über die Feldplatte 25 mit einer Leitung 37, die positive Batterie spannung +Ub führt, verbunden. Der, Transistor 35 enthält also die Feldplatte 25 in seinem Basisspannungsteiler. Der Emitter des Transistors 35 ist über die Parallelschaltung eines Widerstandes 38 und eines Kondensators 39 mit der Leitung 37 verbunden, sein Kollektor liegt über einen Widerstand 40 an Masse.

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen: Der Ladekondensator 13 wxrd auf die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 über die Reihenschaltung der Dioden 28 mit dem Gleichrichter 11 auf eine positive Spannung aufgeladen, wenn der Transistor 31 gesperrt ist. Ist dagegen der Transistor 31 stromführend, also niederohmig, so kann sich der Ladekondensator 13 auf den jeweiligen Scheitelwert der Generatorspannung entladen, sofern dieser Scheitelwert niedriger als die im Ladekondensator 13 anstehende Spannung ist. Das Entladen kann über den Gleichrichter 11 deswegen erfolgen, weil ständig zwei seiner Dioden Strom führen, da sie von der Ausgangsspannung des 7/echselstromgenerators in ihren leitfähigen Zustand geschaltet sind. Der Ladekondensator 13 wird also nicht um einen beliebigen konstanten Betrag entladen, sondern immer auf die augenblickliche Generatorausgangsspannung. Der Entladeweg besteht dabei aus dem Widerstand 32, der niederohmigen Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 31 den stromführenden Dioden des Gleichrichters 11 und der Wicklung des Wechselstromgenerators 10. Die Ansteuerimpulse für den Transistor 31 werden von dem Transistor 35 erzeugt, in dessen Basisspannungsteiler die Feldplatte 25 angeordnet ist. Durch Drehen des Rotors 26 ändert sich der Widerstand der Feldplatte und damit auch der Arbeitspunkt des Transistors 35. Der an seinem Ausgang über eine Zenerdiode 34 abgenommene Impuls steuert den Transistor 31 niederohmig. Die Zenerdiode 34 dient dabei zur Potentialanpasoung zwischen dem Kollektor des Transistors 35 und der Basiö des Transistors 31 , so daß der Transistor

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31 bei hochohmiger Feldplatte 25 sicher gesperrt ist. Der wesentliche Vorteil eines Drehzahlgebers, der eine Feldplatte zur Erzeugung der Entladeimpulse für den ladekondensator 13 verwendet, gegenüber induktiv oder kapazitiv wirkendem Drehzahlgeber besteht vor allein darin, daß auch sehr langsame Drehzahlen noch gemessen werden können, weil der Widerstand der Feldplatte direkt auf die Größe des magnetischen Feldes und nicht auf dessen Änderungsgeschwindigkeit anspricht.

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Claims

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Ansprüche . . .-;-:...

./Drehzahlgeber, insbesondere für die elektronische Ausrü-.stung in Kraftfahrzeugen, 'der.einen von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Wechselstromgenerator enthält, dessen Ausgangsspannung über einen Gleichrichter an einen Ladekondensator angeschlossen ist und bei dem die am Ladekondensator anstehende Spannung ein Maß für die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator (13) kurz vor dem Maximum jeder Amplitude der vom Gleichrichter (11) abgegebenen Halbwellenspannung zumindest teilweise entladen wird.
2. Drehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gleichrichter (11) und Ladekondensator (13) eine Induktivität (12) eingeschaltet ist, in die kurz vor dem Maximum der Amplituden der vom Gleichrichter (11) abgegebenen Spannung ein Spannungsstoß mit zu der Kondensatorspannung entgegengesetzter Polarität induziert wird.
3. Drehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichrichter (11) oder Ladekondensator (13) ein elektronischer Schalter in den Entladekreis geschaltet ist, über den sich für die Dauer einer gegenüber den Halbwellen der Ladespannung kurzen Einschaltzeit der Ladekondensator (13) kurz

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vor dem Maximum jeder Amplitude der Halbwellenspannung zumindest teilweise entladen kann und daß der elektronische Schalter drehzahlsynchron mit entsprechender Phasenverschiebung angesteuert wird.
4. Drehzahlgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter einen Schalttransistor (20) enthält, in dessen Basisstromkreis eine Induktivität (12¹) angeordnet ist, in die kurz vor dem Maximum der Amplituden der vom Gleichrichter (11) abgegebenen Halbwellenspannung ein
Spannungsstoß zum Durchsteuern des Schalttransistors induziert wird.
5. Drehzahlgeber nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter von einer Feldplatte (25) angesteuert wird, die in einem synchron mit der Brennkraftmaschine angetriebenen veränderlichen magnetischen Kreis angeordnet ist.
6. Drehzahlgeber nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Feldplatte (25) in den veränderlichen magnetischen Kreis des Wechselstromgenerators (10) eingebaut ist.
7» Drehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wechselstromgenerator (10) ein Mehrphasengenerator verr wendet wird.
8. Drehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch £ekennzeic?mot, daß der Gleichrichter (11) als Vollweggleichrichter ausgebildet ist.
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