DE19955513B4 - Configurable evaluation circuit for an inductively recorded signal - Google Patents

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Abstract

Auswerteschaltung, welche mit einem einen Geber (1) abtastenden induktiven Signalaufnehmer (4) verbunden ist, das eingehende Signal digitalisiert und mit einem Mikroprozessor (7) zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Auswerteschaltung (6) und dem Mikroprozessor (7) eine serielle Schnittstelle (6.3, 8, 9) vorgesehen ist, über die die Auswerteschaltung (6) durch den Mikroprozessor (7) programmierbar ist, und dass das digitalisierte Signal über eine separat vorgesehene Datenübertragungsleitung von einem Signalausgang (6.2) der Auswerteschaltung (6) an einen Digitalsignaleingang (11) des Mikroprozessors (7) übertragen wird.Evaluation circuit, which is connected to an encoder (1) scanning inductive Signalaufnehmer (4), the incoming signal digitized and cooperating with a microprocessor (7), characterized in that between the evaluation circuit (6) and the microprocessor (7) has a serial Interface (6.3, 8, 9) is provided, via which the evaluation circuit (6) by the microprocessor (7) is programmable, and that the digitized signal via a separately provided data transmission line from a signal output (6.2) of the evaluation circuit (6) to a Digital signal input (11) of the microprocessor (7) is transmitted.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Technisches Gebiet:Technical area:

Auf induktivem Wege erfaßte Signale, beispielsweise von einem Geberrad ausgesandte Impulse, werden üblicherweise für eine digitale Weiterverarbeitung digitalisiert, wobei dem induktiven Signal störende Signale ausgefiltert werden.Inductively detected signals, for example, pulses emitted by a transmitter wheel, are usually digitized for digital further processing, wherein the inductive signal interfering signals are filtered out.

Stand der Technik:State of the art:

Aus DE 31 27 220 C2 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Erzeugung einer drehzahlabhängigen Signalfolge bekannt geworden. Aus der periodischen Spannung einer induktiven Geberanordnung, insbesondere eines Induktivsegmentgebers zum Steuern von Zündanlagen einer Brennkraftmaschine, wird die Geberspannung einer Schwellenwertstufe zugeführt. Es sind Einrichtungen zum Verringern der Eigenverstellung vorgesehen, derart, daß der Schaltpunkt der Schwellenwertstufe unabhängig von der Drehzahl in Abhängigkeit vom Drehwinkel fest ist. Die Geberspannung wird vor Zuführung zur Schwellenwertstufe abhängig von der Amplitude der Geberspannung verschoben. Dazu wird ein Kondensator über eine Diode aufgeladen, die am Kondensator anliegende Spannung wird der Geberspannung überlagert, wobei vor der Schwellenwertstufe eine weitere Diode vorgesehen ist, die die überlagerte Spannung gleichrichtet. Für die negative und die positive Halbschwingung der Geberspannung ist jeweils ein getrennter Schaltzweig vorgesehen, der jeweils eine Diode, einen Kondensator sowie eine weitere Diode aufweist.Out DE 31 27 220 C2 For example, a device for generating a speed-dependent signal sequence has become known. From the periodic voltage of an inductive encoder arrangement, in particular a Induktivsegmentgebers for controlling ignition systems of an internal combustion engine, the encoder voltage is fed to a threshold level. There are provided means for reducing the self-adjustment, such that the switching point of the threshold level is fixed regardless of the rotational speed as a function of the angle of rotation. The encoder voltage is shifted before being fed to the threshold level depending on the amplitude of the encoder voltage. For this purpose, a capacitor is charged via a diode, the voltage applied to the capacitor voltage is superimposed on the encoder voltage, wherein before the threshold level, a further diode is provided which rectifies the superimposed voltage. For each of the negative and the positive half-wave of the encoder voltage, a separate switching branch is provided, each having a diode, a capacitor and a further diode.

Der entscheidende Nachteil solcherart beschaffener Schaltungen besteht darin, daß sie ein fest verdrahtetes Schaltschema für einen genau spezifizierten Zweck darstellen und eine Anpassung an künftige, derzeit noch nicht bekannte Anforderungen schwierig zu bewerkstelligen ist.The major disadvantage of such circuits is that they represent a hard-wired circuit diagram for a specific purpose and that it is difficult to adapt to future, currently unknown requirements.

Des weiteren sind aus dem Stand der Technik Auswerteschaltungen für Motorsteuerungen der Typen CJ 920, CJ 911 sowie CY 03 bekannt, die eine Auswerteschaltung für potentialfreie Eingangssignale eines Induktivgebers aufweisen. Fest vorgegebene Beschaltungen enthalten eine Anzahl von Komperatoren, die ebenfalls optimal an eine zu lösende Aufgabenstellung angepaßt sind, dadurch jedoch eine universelle Einsetzbarkeit der Auswerteschaltung für andere Einsatzzwecke erheblich einschränken.Furthermore, evaluation circuits for motor controllers of types CJ 920, CJ 911 and CY 03 are known from the prior art, which have an evaluation circuit for potential-free input signals of a Induktivgebers. Hard-wired circuits contain a number of comparators, which are also optimally adapted to a problem to be solved, but thereby considerably limit a universal applicability of the evaluation circuit for other purposes.

Aus der US 5,450,008 ist eine Logikschaltung zur Dämpfung eines Spannungssignals eines Induktivsensors bekannt, wobei durch den Induktivsensor ein Spannungssignal in Antwort auf die Drehung eines Rades erzeugt wird. Ein ausgegebenes Spannungssignal wird weiterverarbeitet, um Informationen über die Drehgeschwindigkeit des Rades zu erhalten. Die US 5,293,137 offenbart eine Schaltung, welche die Frequenzsignale zweier induktiver Sensoren weiterverarbeitet und damit ungewünschte Resonanzfrequenzen des Systems eliminiert. Durch den Eingriff eines Mikrocontrollers können temperaturbedingte Fehler im System vermieden werden.From the US 5,450,008 a logic circuit for attenuating a voltage signal of an inductive sensor is known, wherein a voltage signal is generated in response to the rotation of a wheel by the inductive sensor. An output voltage signal is further processed to obtain information about the rotational speed of the wheel. The US 5,293,137 discloses a circuit which further processes the frequency signals of two inductive sensors and thus eliminates unwanted resonant frequencies of the system. The intervention of a microcontroller can avoid temperature-induced errors in the system.

Darstellung der Erfindung:Presentation of the invention:

Mittels der vorgeschlagenen Lösung, eine Auswertschaltung mit einem Mikroprozessor über eine serielle Schnittstelle zu verbinden und eine Programmierung bzw. eine Konfiguration der Auswerteschaltung durch den Mikroprozessor zu ermöglichen, läßt sich eine solcherart beschaffene Auswerteschaltung universell einsetzen. Für unterschiedliche Anwendungsfälle ist der Einsatz speziell an den jeweiligen Einsatzzweck angepaßter Auswerteschaltungskonfigurationen, sowie der damit einhergehende Entwicklungsaufwand obsolet. Anpassungen an den jeweiligen Einsatzzweck der Auswerteschaltung erfolgen über Softwareanpassungen, die einfach am Mikroprozessor implementierbar sind und eine Verwendung der erfindungsgemäßen Auswerteschaltung/Mikroprozessor-Einheit erlaubt, welche über eine serielle Schnittstelle untereinander verbunden ist. Neben einer extrem hohen Datenübertragungsgeschwindigkeit gestattet die serielle Schnittstelle eine Anpassung der Auswerteschaltung einer nicht bekannten und schwer vorhersehbare Anforderung über Software.By means of the proposed solution, to connect an evaluation circuit with a microprocessor via a serial interface and to enable programming or configuration of the evaluation by the microprocessor, such an evaluation circuit can be used universally. For different applications, the use of specially adapted to the particular application evaluation circuitry configurations, and the associated development effort is obsolete. Adjustments to the respective intended use of the evaluation circuit via software adjustments that are easy to implement on the microprocessor and allows use of the evaluation circuit according to the invention / microprocessor unit, which is interconnected via a serial interface. In addition to an extremely high data transmission speed, the serial interface allows an adaptation of the evaluation circuit of a not known and difficult to predict via software.

Die serielle Schnittstelle, mit einem bidirektionalen Datenbus versehen, umfaßt Ein/Ausgänge sowohl auf seiten der Auswertschaltung also auch auf Seiten des Mikroprozessors; die bidirektionale Auslegung des seriellen Datenbusses gestattet sowohl einen Datentransfer vom Mikroprozessor – der Recheneinheit – an die zu konfigurierende Auswerteschaltung, als auch einen Datentransfer von der Auswerteschaltung an den Mikroprozessor. Mittels der als serielle Schnittstelle ausgelegten Verbindung zwischen der Auswerteschaltung und dem Mikroprozessor, programmiert sich der Mikroprozessor die jeweils adäquate Auswerteschaltung, die die der Erfüllung der Anforderungen im Einzelfalle jeweils in optimaler Weise entspricht.The serial interface, provided with a bidirectional data bus, includes inputs / outputs both on the side of the evaluation circuit and also on the part of the microprocessor; The bidirectional design of the serial data bus allows both a data transfer from the microprocessor - the arithmetic unit - to the evaluation circuit to be configured, as well as a data transfer from the evaluation circuit to the microprocessor. By means of designed as a serial interface connection between the evaluation circuit and the microprocessor, the microprocessor programs the respective appropriate evaluation circuit, which corresponds to the fulfillment of the requirements in each case in an optimal manner.

Da auf induktivem Wege erhaltene Signale durchweg von Störgrößen überlagert sind, enthält die Auswerteschaltung einen Signalfilter, der das auf induktivem Wege ermittelte Signal überlagernde Störgrößen vor der Umwandlung des induktiv ermittelten Signales in ein digitales Signal ausfiltert. Somit ist sichergestellt, daß ein weitgehend störungsfrei gehaltenes induktiv aufgenommenes Signal digitalisiert wird. Am Ausgang für das digitalisierte Signal an der Auswerteschaltung steht eine separate Signalleitung zur Verfügung, auf der das digitalisierte Signal an den Mikroprozessor übermittelt wird. Das digitale Signal wird nicht auf den bidirektional gerichteten seriellen Datenbus gegeben, sondern via separater Übertragungsleitung an den Mikroprozessor übermittelt. Der bidirektional gerichtete Bus der seriellen Schnittstelle dient der Konfiguration und der Programmierung der Auswerteschaltung durch den Mikroprozessor, die Übertragung des digitalisierten Signales erfolgt hiervon getrennt.Since signals obtained inductively are superimposed by disturbance variables, the evaluation circuit contains a signal filter which filters out the disturbance variables superimposed on the inductive pathway before converting the inductively determined signal into a digital signal. This ensures that a largely interference-free inductively recorded signal is digitized. At the output for the digitized signal at the evaluation circuit is a separate signal line available on the digitized signal the microprocessor is transmitted. The digital signal is not given to the bidirectionally directed serial data bus, but transmitted via a separate transmission line to the microprocessor. The bidirectionally directed bus of the serial interface is used for the configuration and programming of the evaluation circuit by the microprocessor, the transmission of the digitized signal is carried out separately.

Zeichnung:Drawing:

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend erläutert.With reference to the drawing, the invention will be explained below.

1 zeigt das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Auswerteschaltungs-Mikroprozessorkombination. 1 shows the block diagram of the evaluation circuit microprocessor combination according to the invention.

Ausführungsvariante:Variant:

Gemäß des in 1 dargestellten Ausführungsbeispieles tastet ein Induktivaufnehmer ein Geberrad 1 ab. Dieses kann entlang seines Umfanges 2 mit einer oder mehreren Gebermarken 3 versehen sein. Bei der Passage der Flanken der Gebermarken 3 entlang des Kopfes des induktiven Aufnehmers 4, nimmt der Aufnehmer 4 ein entsprechendes Signal auf und übermittelt dies via Übertragungsleitung 5 an den Signaleingang 6.1 der Auswerteschaltung 6.According to the in 1 In the embodiment shown, an inductive pickup scans a sender wheel 1 from. This can be along its circumference 2 with one or more donor brands 3 be provided. At the passage of the flanks of the donor stamps 3 along the head of the inductive pickup 4 , picks up the pickup 4 a corresponding signal and transmits this via transmission line 5 to the signal input 6.1 the evaluation circuit 6 ,

Die Auswerteschaltung 6 enthält an der Eingangsseite 6.1 einen Wandler 6.4, der das induktiv aufgenommene Signal in ein digitales Signal umwandelt, ferner einen Signalfilter 6.5, der der Übertragungsleitung für ein digitales Drehzahlsignal 10 an den Mikroprozessor 7 vorgeschaltet ist. Das digitalisierte Signal 10 wird an den Digitalsignaleingang 11 des Mikroprozessors 7 geleitet. Aufgrund des digitalen Drehzahlsignales 10 erfolgt eine Weiterverarbeitung der Drehzahlinformation durch den Mikroprozessor 7.The evaluation circuit 6 contains at the entrance side 6.1 a converter 6.4 which converts the inductively received signal into a digital signal, further a signal filter 6.5 , which is the transmission line for a digital speed signal 10 to the microprocessor 7 upstream. The digitized signal 10 gets to the digital signal input 11 of the microprocessor 7 directed. Due to the digital speed signal 10 Further processing of the speed information by the microprocessor 7 ,

Zwischen dem Mikroprozessor 7 und der Auswerteschaltung 6 ist ein bidirektionaler serieller Datenbus 9 vorgesehen, der die seriellen Schnittstellen 6.3 an der Auswerteschaltung 6 mit derjenigen 8 am Mikroprozessor 7 verbindet. Da die Schnittstelle bevorzugt als SPI-serielle Schnittstelle ausgelegt ist, erfolgt die Datenübertragung mit extrem hoher Geschwindigkeit. Abhängig von dem jeweiligen Einsatzzweck, den die Auswerteschaltung 6 unterworfen wird, läßt sich die Auswerteschaltung 6 mittels des seriellen Busses 9 so konfiugieren und programmieren, daß sie dem individuellen Einsatzzwecke jeweils angepaßt werden kann. Dies ist deshalb so bedeutsam, weil sich die Auswerteschaltung 6 dann lediglich mit Standardbauteilen und Bauelementen ausstatten läßt, und individuelle Anforderungen an die Auswerteschaltung 6 über die serielle Schnittstelle 6.3, 8 via Mikroprozessor 7 übermittelt werden. Die Programmierbarkeit der Auswerteschaltung 6 über den Mikroprozessor 7 via SPI-serieller Schnittstelle 6.3, 8 gestattet die universelle Einsetzbarkeit einer solchen Auswerteschaltungs/Recheneinheit 6.7. Es wird vermieden, für unterschiedliche Projekte unterschiedlich konfigurierte Auswerteschaltungen einzusetzen, zu entwickeln und vorzuhalten. Je nach Einsatzzweck übernimmt der Mikroprozessor 7 die Programmierung der Auswerteschaltung 6 für den jeweiligen Einsatzzweck, wodurch die Variantenanzahl von Auswerteschaltungen 6 auf ein unabdingbares Minimum begrenzt werden kann. Später erforderlich werdende zusätzliche Funktionen an der Auswerteschaltung 6, lassen sich durch Softwareimplementierungen einfach und flexibel darstellen. Dies gilt ebenfalls für zukünftige, heute noch nicht bekannte Anforderungen an die Auswerteschaltung 6.Between the microprocessor 7 and the evaluation circuit 6 is a bidirectional serial data bus 9 provided that the serial interfaces 6.3 at the evaluation circuit 6 with that 8th at the microprocessor 7 combines. Since the interface is preferably designed as an SPI serial interface, the data transmission takes place at extremely high speed. Depending on the respective application, the evaluation circuit 6 is subjected, the evaluation can be 6 by means of the serial bus 9 confiug and program so that it can be adapted to individual purposes. This is so important because the evaluation circuit 6 then only equip with standard components and components, and individual requirements for the evaluation circuit 6 via the serial interface 6.3 . 8th via microprocessor 7 be transmitted. The programmability of the evaluation circuit 6 via the microprocessor 7 via SPI serial interface 6.3 . 8th allows the universal applicability of such an evaluation circuit / arithmetic unit 6.7 , This avoids using, developing and maintaining differently configured evaluation circuits for different projects. Depending on the application, the microprocessor takes over 7 the programming of the evaluation circuit 6 for the respective application, whereby the number of variants of evaluation circuits 6 can be limited to an indispensable minimum. Later required additional functions on the evaluation circuit 6 , can be easily and flexibly represented by software implementations. This also applies to future, not yet known requirements for the evaluation circuit 6 ,

Durch die serielle Schnittstelle 6.3, 8 zwischen der Auswerteschaltung 6 und dem Mikroprozessor 7 kann die Einsatzweise der Auswerteschaltung 6 wesentlich flexibler gehandhabt werden. Die Konfigurierbarkeit der Auswerteschaltung 6 durch den Mikroprozessor 7 vermeidet eine zu starke Einengung der Einsatzmöglichkeiten einer Auswerteschaltung 6, wenn diese, wie gemeinhin üblich, fest verdrahtet wird. Fest verdrahtete Schaltungsanordnungen, wie die aus dem Stand der Technik bekannt gewordenen, sind nur für bestimmte Anwendungsfälle einsetzbar und lassen sich nicht wie via Mikroprozessor 7 rekonfiguieren und entsprechend des Einsatzzweckes neu programmieren.Through the serial interface 6.3 . 8th between the evaluation circuit 6 and the microprocessor 7 can the mode of operation of the evaluation circuit 6 be handled much more flexible. The configurability of the evaluation circuit 6 through the microprocessor 7 avoids an excessive restriction of the possible uses of an evaluation circuit 6 when hardwired, as is common practice. Hard-wired circuit arrangements, such as those known from the prior art, can only be used for certain applications and can not be used as via a microprocessor 7 reconfigure and reprogram according to the intended use.

Das digitalisierte Signal 10 wird jedoch nicht über den bidirektionalen Bus 9 zwischen der Auswerteschaltung 6 und dem Mikroprozessor 7 ausgetauscht, sondern über eine separat vorgesehene Datenübertragungsleitung. Der einseitig von der Auswerteschaltung 6 zum Mikroprozessor 7 verlaufende Datenfluß in Bezug auf das digitale Drehzahlsignal 10, ist vom bidirektionalen seriellen Bus 9 zwischen der Auswerteschaltung 6 und dem Mikroprozessor 7 entkoppelt. Die serielle Schnittstelle 6.3, 8 an der Auswerteschaltung 6 und dem Mikroprozessor 7 gestattet eine zur Konfiguration und Programmierung notwendigerweise in beide Richtung verlaufende Datenübermittlung zwischen der Auswerteschaltung 6 und dem Mikroprozessor 7. Neben einer Anwendung in Bezug Drehzahlsignale können ebensogut Zündsignale sowie Steuersignale, die beispielsweise von Zündsignalanteilen überlagert werden, durch die Auswerteschaltung 6 nach entsprechender Rekonfiguration in digitale Signale umgewandelt und gefiltert werden. Durch Umprogrammieren der Auswerteschaltung 6 auf die Verarbeitung von Zündsignalen durch den Mikroprozessor 7, läßt sich die Auswerteschaltung 6 an neue Einsatzzwecke ohne Hardwaremodifikationen anpassen; lediglich die Softwareimplemtierung ändert sich und läßt sich via serieller SPI Schnittstelle 6.3, 8, 9 entsprechend der neuen Anmeldung an die Auswerteschaltung 6 übermitteln.The digitized signal 10 but not over the bidirectional bus 9 between the evaluation circuit 6 and the microprocessor 7 but via a separately provided data transmission line. The one-sided from the evaluation circuit 6 to the microprocessor 7 running data flow with respect to the digital speed signal 10 , is from the bidirectional serial bus 9 between the evaluation circuit 6 and the microprocessor 7 decoupled. The serial interface 6.3 . 8th at the evaluation circuit 6 and the microprocessor 7 allows for configuration and programming necessarily in both directions data transmission between the evaluation circuit 6 and the microprocessor 7 , In addition to an application in terms of speed signals as well as ignition signals and control signals, which are superimposed, for example, of Zündsignalanteilen, by the evaluation circuit 6 after appropriate reconfiguration converted into digital signals and filtered. By reprogramming the evaluation circuit 6 on the processing of ignition signals by the microprocessor 7 , can the evaluation circuit 6 adapt to new uses without hardware modifications; only the software implementation changes and can be via serial SPI interface 6.3 . 8th . 9 according to the new application to the evaluation circuit 6 to transfer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Geberradsensor wheel
22
Umfangscope
33
GeberradmarkeGeberradmarke
44
InduktivaufnehmerInductive
55
Übertragungsleitungtransmission line
66
Auswerteschaltungevaluation
6.16.1
Signaleingangsignal input
6.26.2
Signalausgang (digital)Signal output (digital)
6.36.3
SchnittstellenausgangInterface output
6.46.4
Signalwandlersignal converter
6.56.5
Signalfiltersignal filter
77
Mikroprozessormicroprocessor
88th
SchnittstelleneingangInterface input
99
serieller Bus (bidirektional)serial bus (bidirectional)
1010
digitales Drehzahlsignaldigital speed signal
1111
digitaler Signaleingangdigital signal input

Claims (4)

Auswerteschaltung, welche mit einem einen Geber (1) abtastenden induktiven Signalaufnehmer (4) verbunden ist, das eingehende Signal digitalisiert und mit einem Mikroprozessor (7) zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Auswerteschaltung (6) und dem Mikroprozessor (7) eine serielle Schnittstelle (6.3, 8, 9) vorgesehen ist, über die die Auswerteschaltung (6) durch den Mikroprozessor (7) programmierbar ist, und dass das digitalisierte Signal über eine separat vorgesehene Datenübertragungsleitung von einem Signalausgang (6.2) der Auswerteschaltung (6) an einen Digitalsignaleingang (11) des Mikroprozessors (7) übertragen wird.Evaluation circuit, which has one encoder ( 1 ) sensing inductive signal pickup ( 4 ), the incoming signal is digitized and connected to a microprocessor ( 7 ), characterized in that between the evaluation circuit ( 6 ) and the microprocessor ( 7 ) a serial interface ( 6.3 . 8th . 9 ) is provided, via which the evaluation circuit ( 6 ) by the microprocessor ( 7 ) is programmable, and that the digitized signal is provided via a separately provided data transmission line from a signal output ( 6.2 ) of the evaluation circuit ( 6 ) to a digital signal input ( 11 ) of the microprocessor ( 7 ) is transmitted. Auswerteschaltung (6) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die serielle Schnittstelle einen bidirektionalen Datenbus (9) umfasst.Evaluation circuit ( 6 ) according to claim 1, characterized in that the serial interface a bidirectional data bus ( 9 ). Auswerteschaltung (6) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (6) einen das induktive Signal des Gebers (4) filternden Signalfilter (6.5) enthält.Evaluation circuit ( 6 ) according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit ( 6 ) one the inductive signal of the encoder ( 4 ) filtering signal filters ( 6.5 ) contains. Auswerteschaltung (6) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die serielle Schnittstelle (6.3, 8, 9) eine SPI-Schnittstelle darstellt.Evaluation circuit ( 6 ) according to claim 1, characterized in that the serial interface ( 6.3 . 8th . 9 ) represents an SPI interface.
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