DE2262241A1 - Naeherungsschalter mit einem hochfrequenzoszillator - Google Patents

Description

R. 1261

5.12.1972 Ve/ϊίη

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Näherungsschalter mit einem Hochfrequenzoszillator

Die Erfindung betrifft einen Mäherungsschalter mit einem Hochfrequenzoszillator, insbesondere für elektronische Kraftstoffeinspritzoder Zündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen, mit einem nachgeschalteten Schwellwertschalter und mit einem kontaktlösen Geber, durch den ein zum Oszillator gehörender Schwingkieis bedämpfbar ist„

Wird ein solcher Näherungsschalter beispielsweise für eine elektronische Zündeinrichtung verwendet, so benötigt man zur Auslösung des Zündvorgangs keinen mechanischen Unterbrecherschalter, so daß der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht durch Kontaktverschmutzung gefährdet werden kann.

Bei bekannten Näherungsschaltern dieser Art wird die im Oszillator erzeugte Spannung einer Demodulationsstufe zugeführt, die aus einer Diode zur Gleichrichtung der Hochfrequenzspannung, einem Widerstand und einem Kondensator besteht. Die Ausgangsspannung .der Demodulationsstufe wird einem Schwellwertschalter zugeführt, der die Aufgabe hat, Impulse zu einem bestimmten Zeitpunkt und mit einer bestimmten Länge abzugeben. Diese Impulse bestimmen dann beispielsweise den Zündzeitpunkt. Die bekannten Schaltungen sind größtenteils sehr aufwendig und störanfällig, und es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine einfache Schaltung mit weniger Bauelementen zu entwickeln, die weitgehend unempfindlich gegen Störungen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Oszillator-Transistor vorgesehen ist, dessen Basis durch einen Spannungsteiler auf ein so niedriges Potential gelegt ist, daß der Oszillator-Transisir gleichzeitig als Gleichrichter für die Hochfrequenζspannung wirkt und daß in Reihe zur Kollektor-Emitter-Strecke des Oszillator-Transistors ein Demodulationswiderstand mit einem dazu parallel geschalteten Demodulationskondensator vorgesehen ist.

Eine weitere Vereinfachung der Schaltung wird dadurch erreicht, daß in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Schwingkreis des Hochfrequenzoszillators über eine zur Rückkopplung und Vorspannungserz eugung dienende Kapazitätsdiode mit der Basis des Oszillator-Transistors verbunden ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Gleichrichterdiode in der Demodulationsstufe eingespart wird, indem der Oszillator-Transistor diese Funktion mit übernimmt. Wird außerdem an der oben beschriebenen Stelle eine Kapazitätsdiode verwendet, so weist der erfindungsgemäße Näherungsschalter erheblich weniger Bauteile auf als die bekannten

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Einrichtungen. Durch den niedriggelegten Arbeitspunkt des Oszillator-Transistors und die Temperaturkompensation durch vorzugsweise die Kapazitätsdiode wird ein wenig störanfälliger Näherungsschalter erreicht, der auch-weitgehend unabhängig von-Bauteiletoleranzen ist. Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines Hartley-Oszil'lators,

Fig. 2 das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, jedoch unter Verwendung einer Kapazitätsdiode.

Fig. 3 das dritte Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines . Colpitts-Oszillators.

In dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird der Schwingkreis eines Hartley-Oszillators, bestehend aus einem Schwingkondensator 1 und einer Schwingspule 2 mit Mittelanzapfung, durch eine rotierende Dämpfungsscheibe 3 aus vorzugsweise einem Metall mit großer Permeabilität periodisch bedämpft, indem diese Scheibe 3 mit sprungartig wechselndem Luftspalt an der Schwingspule 2 vbrbeigeführt wird. Das eine Wicklungsende der Schwingspule 2 ist sowohl über eine Diode 4 und einen Widerstand 5, als auch über einen Koppelkondensator 6 mit der Basis eines Oszillator-Transistors 7 verbunden. Die Basis ist über einen Widerstand 8 mit dem Kollektor des Transistors 7 und einer Spannungsquelle verbunden, die der Versorgung des Näherungsschalters dient. Der Emitter des Oszillator-Transistors 7 ist über einen einstellbaren Rückkoppelwiderstand 9 mit der Mittelanzapfung der Schwingspule 2 und über einen Widerstand 10 und einen Schalter mit dem zxireiten Wicklungsende der Schwingspule 2 verbunden» An ciesem Punkt 12, der über einen Demodulationswiderstand 13 und 'ii'nen dazu parallel geschalteten Demodulationskondensator 14 mit verbunden ist, kann die Ausgangsspannung abgegriffen werden«

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Diese Ausgangsspannung wird einem in Fig. 1 nicht dargestellten Schwellwertschalter zugeführt, der sie beispielsweise einer Zündimpulserzeugerstufe weiterleitet.

Die Wirkungsweise des Oszillators des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels entspricht derjenigen eine,s an sich bekannten Hartley-Oszillators. Der Oszillator-Transistor 7 wird in Kollektorschaltung betrieben, um eine niederohmige, toleranzunempfindliche Schaltung zu erreichen. Es sind natürlich auch andere Schaltungsarten des Transistors möglich. Durch den einstellbaren Rückkoppelwiderstand 9 wird der Oszillator bei unbedämpfter Sonde so abgeglichen, daß die Schwingbedingung erfüllt ist. Der Spannungsteiler, bestehend aus den beiden Widerständen 8, 5 und der Diode 4, legt den Arbeitspunkt des Oszillator-Transistors 7 fest. Dieser Arbeitspunkt wird so niedrig gelegt, daß eine Halbwelle der Wechselspannung teilweise abgeschnitten wird und somit durch den Transistor 7 ©in pulsierender Gleichstrom fließt. Dieser pulsierende Gleichstrom wird der aus dem Demodulatxonswiderstand 15 und dem Demodulationskondensator 14 bestehenden Demodulationsstufe zugeführt und demoduliert. Wie schon ausgeführt, wird diese demodulierte Spannung einem in Fig. 1 nicht dargestellten Schwellwertschalter zugeführt, der als Schmitt-Trigger ausgebildet sein kann. Durch Schließen des Schalters 11 kann ein Teil der pulsierenden Gleichspannung über den Widerstand 10 direkt dem Ausgang der Demodulationsstufe 12 zugeführt werden. Dies bewirkt eine höhere Ausgangsspannung am Demodulator.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Ausschnitt der in Fig. 1 dargestellten Schaltung, was durch gleiche Bezugszeichen verdeutlicht ist. Der Unterschied der Schaltung nach Fig. 2 gegenüber Fig. 1 besteht darin, daß der Widerstand 5 und die Diode 4 sowie der Koppelkondensator 6, der den Schwingkreis an die Basis des Oszillator-Transistor 7 koppelt, durch eine Kapazitätsdiode 20 ersetzt ist. Durch den kleinen ohmschen

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Widerstand der Kapazitätsdiode 20 muß der Widerstandswert des Widerstandes 8 entsprechend heruntergesetzt werden, um das gleiche Spannungsteilerverhältnis zu erreichen.

Das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem Ausführungs"beispiel nach Pig. 1, jedoch ist gegenüber Fig. 1 statt eines Hartley-Schwingkreises ein aus einer Schwingspule 30 und zwei Schwingkondensatoren 311 32 bestehender, an sich bekannter Colpitts-Schwingkreis vorgesehen. Die Kopplung an den Oszillator-Transistor 7 erfolgt mit denselben Bauteilen wie in Fig. 1. Für die Steuerung und den Abgleich des Oszillators ist neben dem Widerstand 9 ein zweiter, parallel zum Schwingungskondensator 32 geschalteter Widerstand 33 vorgesehen, da ein Colpitts-Oszillator spannungsgesteuert ist, im Gegensatz zum stromgesteuerten Hartley-Oszillator. Der Kollektor des Oszillator-Transistors 7 ist sowohl mit dem bereits beschriebenen Demodulator 13? 14- wie auch mit der Basis eines als Schwellwertschalter verwendeten Schalttransistors 34- verbunden. Die gegenüberliegenden AnscHußpunkte des Demodulationswiderstandes 13 und des Demodulationskondensators 14- sind über eine Diode 35 miteinander verbunden, die anodenseitig an dem Demodulationskondensator 14 und der Speisespannung des Näherungsschalters liegt. Diese Speisespannungsquelle ist auch über die Reihenschaltung eines Widerstandes 36, der Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 34- und einen Widerstand 37 mit Masse verbunden. Der Emitter des Schalttransistors 35 ist zusätzlich über einen Widerstand 38 mit Masse verbunden. Die Ausgangsspannung des ITäherungsschalters wird am Kollektor des Schalttransistors 34- abgegriffen.

Die Wirkungsweise des Oszillators und der Demodulationsstufe. 13i 14- entspricht der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig." 1. Auch die Funktion des als Schwellwertschalter verwendeten Schalttransistors 34-, für den auch ein Schmitt-Trigger vorgesehen wer-

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den kann, ist dort angegeben. Die Diode 35 und die beiden Widerstände 36 > 38 dienen der Temperaturkompensation. Der Widerstand 37 dient als Ausgangswiderstand, an dem die Ausgangsspannung abgegriffen wird.

Die gewünschte Impulsfolge, -länge und -form wird durch entsprechende Formung der Dämpfungsscheibe 3 erzielt, indem beispielsweise Einbuchtungen eingefräst werden. Für die Zeitdauer die eine solche Einbuchtung benötigt, um die Schwingspule 2, 30 zu passieren, ist der Oszillator unbedämpft und am Ausgang des Näherungsschalters tritt ein Signal auf, im anderen Falle tritt kein Signal auf. Somit entsteht am Ausgang eine annähernd als Rechteckspannung geformte Signalfolge, die beispielsweise den Zündzeitpunkt oder den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdauer für die Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine festlegt.

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Claims (1)

1. Ansprüche

   (^./Näherungsschalter mit einem Hochfrequenzoszillator, insbesondere für elektronische Kraftstoffeinspritz- oder
   Zündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen, mit einem nachgeschalteten Schwellwertschalter und mit einem kontaktlosen Geber, durch den ein zum Oszillator gehörender Schwingkreis "bedämpfbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator-Transistor (7) vorgesehen ist, dessen Basis durch einen Spannungsteiler (5, 8) auf ein so niedriges Potential gelegt ist, daß der Oszillator-Transistor (7) gleichzeitig als Gleichrichter für die Hochfrequenzspannung wirkt und
   daß in Reihe zur Kollektor-Emitter-Strecke des Oszillator-Transistors (7) ein Demodulationswiderstand (13) mit einem dazu parallel geschalteten Demodulationskondensator (14-)
   vorgesehen ist.

   2. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator als Hartley-Oszillator ausgebildet ist.

   3. Näherungsschalter nach Anspruch 1, .dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator als Colpitts-Oszillator ausgebildet ist.

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   A-. Näherungsschalter nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zum niedörohmigeren Widerstand (5) des Spannungsteilers (5, 8) eine Diode (4) zur Temperaturkompensation für die Basis-Emitter-Strecke des Oszillator-Transistor (7) geschaltet ist..

   5. Näherungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Reihenschaltung des Widerstandes (5) mit der Diode (4) ein Koppelkondensator (6) vorgesehen ü.

   6. Näherungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (1, 2 bzw. 30 bis 32) des Hochfrequenzoszillators über eine zur Rückkopplung und Vorspannungserzeugung dienende Kapazitätsdiode (20) mit der Basis des Oszillator-Transistors (7) verbunden ist.

   7· Näherungsschalter nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Spannung am Demodulationskondensator (14) ein Teil des durch den Oszillator-Transistor (7) fließenden Stroms über einen Widerstand (10) direkt dem Ausgang der Demodulationsstufe (13, 14) zuführbar ist.

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