DE2314017C2

DE2314017C2 - Schaltungsanordnung zur Erhöhung der Drehzahlgeberfrequenz eines Antiblockierregelsystems für druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsen

Info

Publication number: DE2314017C2
Application number: DE19732314017
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 7141 Schwieberdingen Maisch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-03-21
Filing date: 1973-03-21
Publication date: 1984-08-23
Also published as: DE2314017A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erhöhung der Drehzahlgcberfrequenz eines Antiblockierregelsystems für druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Bei bekannten Anliblockierregelsystemen wird vorder Digital-Analog-Wandlung des Impulsdrchzahlgcbersignals eine Frequcnzverdopplung vorgenommen, um auch bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten mit der daduich gegebenen niedrigen Frequenz eine schnelle Reaktion des Regelsystems zu erhalten. Naturgemäß erlaubt das Ausgangssignal eines Digital-Analog-Wandlers erst dann einen Rückschluß auf den Abstand zweier Impulse, wenn beide an seinem Eingang angekommen sind. Daraus erfolgt eine unerwünschte und frequenzabhängige Verzögerung des Ausgangssignals des Digital-Analog-Wandlers. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in gewissen Fällen auch bei Frequenzverdopplung die Ansprechzeit des Regelsystems zu gioß ist.

Als Beispiel soll hier ein Bremsvorgang auf vereister Straße erwähnt werden, bei dem ein Blockierschutz auch bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten gewährleistet sein muß.

Ls ist auch schon aus der I)Ii-AS 11 21 N5^l) eine Schaltungsanordnung /ur Erhöhung der Frequenz eines Drehzahlgeber-Signals bekannt, bei der bei jedem Nulldurchgang der Alisgangsspannung des Drehzahlgebers ein Impuls erzeugt wird und bei der weiterhin Schalimitlel (ungesättigte Drosselspule) vorgesehen sind, durch die das Drehzahlgebersignal zur Erzeugung weiterer Nulldurchgängc in der Phasenlage verschiebbar ist.

Aus der DE-OS 1673447 ist eine Schallung bekannt, bei der aus einer Rcchleckspannung ein Zug von Impulsen der doppelten Frequenz erzeugt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die weitgehend frequenzunabhängig arbeitet und damit auch bei niedrigen Frequenzen, wie sie bei ι» Antiblockierrcglcrn auftreten, einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Schaltungsanordnung gemäß dem Anspruch I gelöst.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der

Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines Frequenzvervierfachers näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 - ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung und

3) Fig. 2-die Schaltungsanordnung des Frequenzvervierfachers selbst.

Nach Fig. 1 liegt dem Impulsdrehzahlgeber 10 ein Widerstand 11 parallel, der auf einer Seite an Masse liegt und auf der anderen Seite an einem Knotenpunkt 12 angeschlossen ist. Zwischen diesem Knotenpunkt 12 und einem Ausgang 80 liegt einmal eine Frequcnzverdopplerstufc 2b und parallel dazu eine Reihenschaltung aus einem Verzögerungsglied erster Ordnung 40 und einer wei-

v) tcren Frequenzverdopplerstufe 60.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 speist eine nicht dargestellte Spannungsquelle eine Plusleitung 15. An ihr liegt gegen Masse ein aus den Widerständen 22 und 23 bestehender Spannungsteiler, an dessen Verbin-

.'5 dungspunkt 24 ein Kondensator 25 angeschlossen ist, der mit dem Knotenpunkt 12 in Verbindung steht. Ein Impulsdrehzahlgeber IO und parallel dazu ein Widerstand 11 liegt zwischen diesem Knotenpunkt 12 und Masse. Außerdem ist der Verbindungspunkt 24 über einen Wi-

4(i dcrstand26mitdem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 21 verbunden. Dessen nichtinvertierendcr Eingang ist an einem aus den Widerständen 28 und 29 bestehenden Spannungsteiler angeschlossen, der ebenfalls zwischen der Pluslcitung 15 und Masse liegt. Dar-

•15 über hinaus ist der nichtinvcrticrendc Eingang noch über einen Widerstand 27 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 21 verbunden. Die so gebildete Schallung stellt einen ersten Schmitt-Trigger dar. Außerdem steht dessen Ausgang einmal über einen Kondensator 30 mit

5(i der Kathode einer Diode 32 und gleichzeitig mit einem Widerstand 31 in Verbindung, der an der anderen Seite an Masse liegt. Der Kondensator 30 und der Widerstand 31 bilden ein Differenzicrglied. Zum anderen führt ein Widerstand 33 zur Basis eines Transistors 34, dessen Emitter direkt an Masse liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand 35 an der Plusleitung 15 angeschlossen ist; dieser Transistor 34 stellt einen ersten Inverter dar. Zusätzlich ist der Kollektor dieses Transistors 34 über einen Kondensator 36 mit der Kathode einer Diode 38

wi und gleichzeitig mit einem Widerstand 37 verbunden, der am anderen Ende an Masse liegt. Auch dieser Kondensator 36 und der Widerstand 37 bilden ein DilVcrcn/icrglied.

Ausgehend vom Knotenpunkt 12 lührt eine Reihen-

<<*■ schaltung aus einem Kondensator 42 und einem Widersland 43 zu dem invertierenden l-.ingang eines Operationsverstärkers 41. der selbsl wieder über eine Parallelschaltung aus einem Widersland 44 urul einem Koiulen-

su(or45mit dem AusgangdiesesOpcration.sverslärkers4l verbunden ist. Die Bauelemente 41—45 stellen einen Phasenschieber dar. Der zweite Eingang des Operationsverstärker 41 ist an einen Spannungsteiler aus zwei Widersländen 47 und 48 angeschlossen, der zwischen der Plusleitung 15 und Masse liegt.* Vom Ausgang des Operationsverstärkers 41 fuhrt ein Widerstand 65 an den nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 61. Der entsprechende invertierende Eingang liegi hier an einem Spannungsteiler, der aus den Widerständen 67 und

68 besteht und parallel zur Spannungsquelle liegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 61 steht über einen Widerstand 66 mit seinem nichtinvenierenden Eingang in Verbindung. Hierdurch wird ein zweiter Schmitt-Trigger gebildet. Sein Ausgang führt einerseits über einen Kondensator 69 zur Kathode einer Diode 71 und zu einem an Masse liegenden Widerstand 70. Kondensator

69 und Widerstand 70 bilden einen dritten Differenzierer. Zum anderen ist er über einen Widerstand 72 an der Basis eines als zweiter Inverter dienenden Transistors 73 angeschlossen. Dessen Emitter ist mit Masse verbunden, während sein Kollektor über einen Widerstand 74 an der Plusleitung liegt und über einen Kondensator 75 mit der Kathode einer Diode 77 in Verbindung steht, von der ein Widerstand 76 zur Masse führt. Kondensator 75 und Widerstand 76 bilden ein viertes Differcnzierglied. Den Ausgang 80 des Frequenzvervierfachers bilden die miteinander verbundenen Anoden der Dioden 32,38,71 und 77, die ein ODER-Glied darstellen.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung wird im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 erläutert.

Nach Fig. 1 steht das Signal des Impulsdrehzahlgebers 10 als Spannungsabfall über dem Widerstand Il am Knotenpunkt 12 zur Verfugung. Von hier aus wird es zum einen der Frequcnzverdopplerstufe 20 zugeführt, die einen übersteuerten Verstärker, oder allgemein einen Schwellwertschalter, einen Transistor zur Phasenumkehr und zwei Differenzierglieder enthält, und parallel dazu einer Reihenschaltung aus einem Verzögerungsglied erster Ordnung 40 und einer zweiten Frequenzverdopplerstufe 20 entspricht. Dadurch lösen einmal die Null-Durchgänge des Impulsdrehzahlsignales bei den Phasenwinkeln 0 und 180° in der Frequenzverdopplerstufe 20 Impulse aus, und außerdem entstehen Ausgangsimpulse in der Frequenzverdoppler'stufe 60 bei den Phasen winkein 90° und 270°, da im Verzögerungsglied 40 das Signal um 90° verschoben wird. Die Ausgangsimpulse der beiden Frequenzvcrdopplerstufen 20 und 60 werden am Ausgang 80 zusammengefaßt.

Im einzelnen verhält sich diese Schaltungsanordnung wie folgt:

Das am Widerstund 11 als Spannungsabfall gegebene Signal des Impulsdrchzahlgebcrs gelangt über den Kondensator 25 und den Widerstand 26 an den Eingang des als Schmitt-Trigger arbeitenden Operationsverstärkers 21. Die Widerslände 22,23,26,28,29 dienen der Arbeilspunktcinstcllung. Wegen der Übersteuerung des Operationsverstärkers 21 erscheint ein rechteckförmiges Signal am Ausgang. Das Rcchtccksignal wird durch die DiITcrenzicrstufe aus dem Kondensator 30 und dem Widerstand 31 differenziert. Dabei läßt die Diode 32 nur die negativen Nadelimpulse 80 dufch. Positive Impulse werden von der Diode 32 nicht übertragen. Die Rechteckanstiegsflanke wird über die Phasenumkehrung durch den als Phasenschieber arbeitenden Transistor 34 in eine Abfallflanke verwandelt und gelangt in analoger Weise als negativer Spannungsimpuls ebenfalls an den Ausgang 80. Die Frcquenzverdopplcrstufe 20 markiert daher die Phasenwinkel 0 und IKO". Weiterhin wird das Inipulsdrchzahlgebersignal über den Kondensator 42 und den Widerstand 43 dein invertierenden Eingang des als zweiter Schmitt-Trigger arbeitenden Operationsverstärkers 41

> zugeführt, dessen Ausgangspegei durch die Signalspannung und die Widerslandskombination 47, 48 bestimmt ist. Mit der gegebenen Parallelschaltung des Widerstandes 44 mit dem Kondensator 45 zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers 41 und dem

ίο Widerstand 43 an seinem invertierenden Eingang arbeitet dieser Operationsverstärker als Verzögerungsglied erster Ordnung und damit als Phasenschieber. Durch geeignete Dimensionierung seiner Beschattung erhält man eine Phasenverschiebung des Eingangssignales im interessierenden Frequenzbereich um 90°, das nur der Frequenzvcrdopplerstufe 60 zugeführt wird, wodurch die Phasenwinkel 90° und 270° des Ausgangssignals des Impulsdrehzahlgebers markiert werden. Am Ausgang 80 erhält man daher negative Impulse bei den Phasen winkeln 0,90,180

2(! und 270°.

Die durch die Widerstände 27 und 66 bedingte Mitkopplung der Operationsverstärker 21 und 61 (Schmitt-Trigger) ergibt eine Schalthysterese; dadurch wird die Schaltung gegen Störungen auf der Eingangsleitung unempfindlicher.

Als Alternative zu der angegebenen Lösung ist bei einem sinusförmigen Ausgangssignal des Impulsdrehzahigcbers anstelle des Verzögerungsgliedes erster Ordnung sowohl ein Diflerenzierer als auch ein Integrator

.ίο möglich, da beide Schaltungsanordnungen theoretisch eine Verschiebung des Signales um 90° ermöglichen. Bei Verwendung des Differenzierers ist es jedoch notwendig, höherfrequcnte Störspannungen wegzufiltern. Sie kann also keine ideale Übertragungsfunktion

aufweisen, sondern erhält zur Berücksichtigung der ho-⁴⁽¹ hen Frequenzen die Übertragungsfunktion

+ pK'

Der Integrator kann wegen seines Drift Verhaltens ebenfalls nicht ideal ausgeführt werden, sondern wird zur Erzielung eines besseren Frequenzganges als Verzögerungsglied erster Ordnung geschaltet.

K
+ p't

statt

Der durch die Übertragungsfunktion gegebene Winkel ₅, der Phasenverschiebung ist über die Frequenz enthaltenden Faktor ρ frequenzabhängig.

Bei entsprechender Dimensionierung des Verzögcrungsglicdes kann eine Winkcländerung im interessierenden Frequenzbereich zwischen 100H^ und 3 kHz jedoch _m minimal gehalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erhöhung der Frequenz eines Drchzahlgcber-Signales eines Antiblockierregelsystems für druckmiltclbetätigtc Fahrzeugbremsen, mit einem Drehzahlgeber, der Impulse mit einer zur Drehzahl eines Fahrzeugrades proportionalen Folgefrequenz abgibt, mit einer Frequcnzverdopplerstufe. die bei jedem Nulldurchgang der Ausgangsspannung des Drehzahlgebers einen impuls abgibt und mit Schaltmitteln, durch die das Drehzahlgeber-Signal zur Erzeugung weiterer Nulldurchgänge in der Phasenlage verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlgeber-Signal einem ersten Schmitt-Trigger (21, 27) mit nachgeschaltetem ersten Inverter (34) und über einen Phasenschieber (41 bis 45) einem zweiten Schmitt-Trigger (61, 66) mit nachgeschaltetem zweiten Inverter (73) zugeführt wird und daß die Schmitt-Trigger (21, 27: 61, 66) und die Inverter (34; 73) an Differenzierglieder (30,31; 36,37; 69,70; 75,76) angeschlossen sind, die über ein als Diodengatter (32.38,71,77) ausgebildetes ODER-Glied aufeincn gemeinsamen Ausgang (80) geführt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch), dadurch gekennzeichnet, daß zur Phasenverschiebung ein Verzögerungsglied erster Ordnung (41 -45) vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Phasenverschiebung ein Differenzierer vorgesehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Phasenverschiebung ein Integrator vorgesehen ist.