DE2546529B2 - Schaltungsanordnung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges

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    • H02P23/22—Controlling the speed digitally using a reference oscillator, a speed proportional pulse rate feedback and a digital comparator

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges mit einem Istwertgeber, einer einen Impulszähler aufweisenden Speichereinrichtung für ein der gewünschten Fahrgeschwindigkeit proportionales Sollwertsignal, das aus dem Istwertsignal abgeleitet und bei Betätigung eines Schalters in die Speichereinrichtung übertragbar ist und einem Regler zum Vergleich von Ist- und Sollwertsignal und zur Erzeugung eines von der Differenz dieser Signale abhängigen Stellsignales für ein die Fahrgeschwindigkeit beeinflussendes Stellglied.
Es ist schon ein digitales System nach der Gattung des Hauptanspruchs aus der DE-AS 21 00 747 bekannt bei dem die aus dem Tachogenerator abgeleiteten Recht-
i« eckdgnale pro Zeiteinheit in einem Zähler aufsummiert werden. Der Zählerstand ist dann ein Maß für die gewünschte Fahrgeschwindigkeit Nachteilig ist dabei, daß eventuell auftretende Störimpulse vom Zähler miterfaßt werden und somit den Sollwert verfälschen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung zum Regem der Fahrgeschwindigkeit eine Möglichkeit zu schaffen, den jeweils neuen Sollwert so einzuspeichern, daß sein Wert nicht durch Störimpulse beeinflußbar ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß dem Impulszähler ein Digital-Analog-Wandler zur Bildung des Sollwertsignales aus dem die Sollgeschwindigkeit repräsentierenden Zählerstand nachgeschaltet ist und daß der Zählvorgang im Impulszähler durch das
2^ Ausgangssignal eines Komparator zum Vergleich von Soll- und Istwertsignal gestoppt wird.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung wird bei Betätigung des Schalters der Zählerstand im Zähler so lange verändert bis die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers mit der als Istwertsignal dienenden Gleichspannung übereinstimmt Somit können Störimpulse nich« zu einer Verfälschung des Sollwertes führen, sondern allenfalls die Zeit bis zur Beendigung des Einspeichervorganges beeinflussen.
r> Aufgrund dieser Arbeitsweise ist ein Taktgenerator mit hoher Frequenzkonstanz entbehrlich. Vielmehr läßt sich jedes ohnehin bei der Regeleinrichtung verfügbare Rechtecksignal verwenden, beispielsweise auch das aus dem Tachogenerator abgeleitete Rechtecksignal. Dem Zähler wird dann ein Impulssignal zugeführt dessen Impulsfrequenz der Fahrgeschwindigkeit proportional ist so daß die Einspeicherzeit unabhängig von der Geschwindigkeit nahezu konstant ist.
Die Kosten für diese zum Teil digital, zum Teil analog
arbeitende Speichereinrichtung sind wesentlich geringer als die Kosten des bekannten Analogspeichers, weil das dort notwendige Halbleiterelement mit hohem Eingangswiderstand sehr teuer ist. Auch die Montage und Prüfung der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung ist vereinfacht und die Anzahl der Ausfälle bei der Fertigung ist geringer.
Im Interesse einer weiteren Kostensenkung wird der Komparator außerdem dazu ausgenutzt die Regeleinrichtung außer Betrieb zu setzen, wenn der Istwert um einen bestimmten Betrag vom Sollwert abweicht. Diese Sicherheitsfunktion ist notwendig, damit nicht beim gewollten Abbremsen des Fahrzeuges die Regeleinrichtung wieder das Fahrzeug zu beschleunigen versuchen würde. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird deshalb die Referenzspannung des Komparator mit Beendigung des Zählvorganges verändert. Der Komparator vergleicht also während des Einspeichervorganges das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers mit dem Istwertsignal, nach
6^ Beendigung des Speichervorganges aber mit einer Spannung, die eine geringere Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert
Ein Istwertgeber 10 liefert an seinem Ausgang 11 ein Impulssignal, dessen Frequenz proportional zur Fahrgeschwindigkeit ist, und am Ausgang 12 eine Gleichspannung, deren Höhe proportio.ial zur Fahrgeschwindigkeit ist Diese Gleichspannung am Ausgang 12 dient als Istwert für den Regler 13, dem außerdem über die Leitung 14 ein Sollwertsignal zugeführt wird. Der Regler beinhaltet einen Operationsverstärker 15, der mit einem entsprechenden Rückkopplungsnetzwerk 16 beschaltet ist. Am Ausgang dieses Operationsverstärkers 15 steht ein Signal an, welches von der Differenz zwischen Ist- und Sollwertsignal abhängt und über die Endstufe 17 als Stellsignal für das Stellglied 18 dient Dieses Stellglied verändert beispielsweise die Drosselklappe eines Kraftfahrzeuges 19, so daß die Geschwindigkeit dem gewünschten Wert angepaßt wird. Aufbau und Funktionsweise des Istwertgebers, des Reglers, der Endstufe und des Stellgliedes sind bekannt und werden deshalb hier nicht näher erläutert Einzelheiten sind beispielsweise in unserer Patentanmeldung P 25 37 415.6 beschrieben.
Die übrigen in der Zeichnung dargestellten Bausteine mit Ausnahme der Batterie 20 und des Schalters 21 sind Elemente der Speichereinrichtung 30, in der ein der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechender Wert sehr exakt über einen langen Zeitraum h'n gespeichert werden soll. Die Speichereinrichtung weist einen Impulszähler 31 mit einem Rücksetzeingang 32, einem Zähleingang 33 und mehreren Ausgängen 34 auf, an die ein Digital-Analog-Wandler 35 angeschlossen ist. Dieutr Digital-Analog-Wandler kann im einfachsten Fall durch ein Widerstandsnetzwerk realisiert werden, wobei die unmittelbar an die Ausgänge des Impulszählers angeschlossenen Widerstände Werte im Verhältnis 1:2:4 usw. aufweisen. Am Ausgang 36 des Digitai-Analog-Wandlers steht dann eine Gleichspannung an, die proportional der im Zähler 31 gespeicherten Zahl ist
Dem Zähleingang wird das Impulssignal des Istwertgeber 10 über ein durch ein NOR-Gatter realisiertes Tor 40 zugeführt. Dieses Tor wird geöffnet, sobald am Steuereingang 41 ein OSignal (X-Signa! sperrt), also nahezu Bezugspotential ansteht
Zur Speichereinrichtung 30 gehört weiterhin ein Komparator 50, der das über die Leitung 51 zugeführte Istwertsignal mit einem Signal vergleicht, das dem Ausgangssignal des Digital-A.nalog-Wandlers proportional aber durch die Widerstände 52, 53 geteilt ist. Wenn dieses am Abgriff 54 des Spannungsteilers anstehende Signal die Höhe des Istwertsignales erreicht schaltet der Komparator 50 um und an seinem Ausgang entsteht ein L-Signal.
Zu der Speichereinrichtung gehört weiterhin eine Steuerstufe 60, die eine aus den NOR-Gattern 61 und 62 realisierte bistabile Kippstufe aufweist Die beiden Eingänge dieser Kippstufe sind mit 63 und 64 bezeichnet der Ausgang S5 ist an den Steuereingang 41 des Tors 40 angeschlossen und der Ausgang 66 ist über eine Schalterdiode 67 und einen Widerstand 68 mit dem Abgriff 54 des Spannungsteilers verbunden. Den Eingängen der Steuerstufe 60 wird einmal über den Kondensator 69 das Ausgangssignal des !Comparators und zum anderen über den Kondensator 70 ein durch den Schalter 21 ausgelösten Signal zugeführt.
Die Speichereinrichtung funktioniert in der beschriebenen Regeleinrichtung wie folgt:
Im Ruhezustand liegt air« Ausgang 65 der Steuerstufe
60 ein L-Signal, so daß das Tor 40 gesperrt ist Damit können keine Impulse des Istwertgebers 10 in den Zähler 31 übernommen werden. Die beiden Eingänge 63 und 64 der Steuerstuie liegen nahezu auf BezugspotentiaL
Wird nun der Schalter 21 geschlossen und danach wieder geöffnet springt die Spannung am Eingang 64 der Steuerstufe 60 auf einen positiven Wert Dieser Spannungssprung steht auch am Rücksetzeingang 32
;o des Impulszählers 31 an, so daß dieser auf einen bestimmten Zählerstand, vorzugsweise den Zählerstand Null zurückgesetzt wird. Außerdem wird durch diesen Spannungssprung die Steuerstufe 60 in die andere stabile Lage gekippt so daß am Ausgang 65 die Spannung auf nahezu Bezugspotential fällt Das Tor 40 wird damit geöffnet und die Impulse des Istwertgebers ί 1 in dem Impulszähler 31 aufsummiert Dadurch steigt am Ausgang 36 des Digital-Analog-Wandlers die Spannung treppenförmig an und erreicht schließlich einen solchen Wert daß am Abgriff 54 des Spannungsteilers aus den Widerständen 52 und 53 eine Spannung ansteht, die der vom Istwertgeber gelieferten, geschwindigkeitsproportionalen Gleichspannung entspricht In diesem Moment schaltet der Komparator 50 um und triggert über den Kondensator 69 die bistabile Kippstufe 60. Am Ausgang 65 springt die Spannung wieder auf annähernd positive Betriebsspannung und das Tor 40 wird damit gesperrt Auf diese Weise wird also in dem Impulszähler eine Zahl gespeichert die nach Umwandlung mittels des Digital-Analog-Wandlers genau proportional zum jeweiligen Istwert ist Es ist leicht einzusehen, daß Störungen, seien es nun zusätzliche Störimpulse oder Impulsunterdrückungen, allenfalls die Einspeicherzeit, nicht aber die Genauigkeit
i"> der Speicherung beeinflussen, weil der Zählerstand im
Zähler 31 fortlaufend so lange erhöht wird, bis ein die
tatsächliche Fahrgeschwindigkeit repräsentierender
Wert als Sollwert gespeichert ist Durch die Linie 80 zwischen dem Ausgang des
!Comparators 50 und der Endstufe 17 soll angedeutet sein, daß die Endstufe 17 oder auch die gesamte Regeleinrichtung abgeschaltet wird, wenn am Ausgang des Komparator über einen kurzen Zeitraum ein L-Signal ansteht Damit soll auf schaltungstechnisch einfache Weise sichergestellt werden, daß beim willkürlichen Bremsen der Regler abgeschaltet wird, spätestens wenn die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit um einen bestimmten Betrag unter dem voreingestellten Sollwert liegt. Zur Wirkungsweise wird auf folgendes hingewiesen:
Am Abgriff 54 steht eine Referenzspannung des Komparator 50 an, deren Wert abhängt von der Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers und dem Verhältnis der Widerstände 52 und 53. Dieser Abgriff 54 ist aber über den Widerstand 68 und die Diode 67 mit dem Ausgang der Steuerstufe 66 elektrisch leitend verbunden. Die Diode 67 ist dabei so geschaltet daß sie leitet sobald der Ausgang 66 der Steuerstufe auf Bezugspotential springt Dann liegt der Widerstand 68 parallel zum Widerstand 53 und die Referenzspannung am Abgriff 54 wird verkleinert Wenn dagegen am Ausgang 66 der Steuerstufe nahezu positives Potential anliegt ist die Diode 67 gesperrt so daß das Teilerverhältnis zwischen den Widerständen 52 und 53
b5 nicht beeinflußt wird.
Da der Ausgang 66 komplementär zum Ausgang 65 umgeschaltet wird, wird die Referenzspannung unmittelbar mit Beendigung des Zählvorganges herabgesetzt.
Das am Ausgang des (Comparators bei Beendigung des Zählvorganges anstehende L-Signal, welches die Steuerstufe 60 dynamisch triggert, verschwindet also sofort wieder, weil die Referenzspannung am Abgriff 54 erniedrigt wird. Dieser Vorgang läuft so schnell ab, daß die Endstufe 17 noch nicht abgeschaltet hat Am Ausgang des !Comparators 50 erscheint nun erst wieder ein L-Signal, wenn die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit
bzw. die Spannung an der Leitung 51 unter die aufgrund des umgeschalteten Spannungsteilers niedrigere Spannung am Abgriff 54 abfällt Wesentlich ist dabei, daß trotz dieser Umschaltung des Spannungsteilers die im Zähler 31 gespeicherte Zahl, welche die Sollgeschwindigkeit repräsentiert, nicht verändert wird, bis über den Handschalter 21 ein neuer Speichervorgang ausgelöst wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges mit einem Istwertgeber, einer einen Impulszähler aufweisenden Speichereinrichtung für ein der gewünschten Fahrgeschwindigkeit proportionales Sollwertsignal, das aus dem Istwertsignal abgeleitet und bei Betätigung eines Schalters in die Speichereinrichtung übertragbar ist, und einem Regler zum Vergleich von Ist- und Sollwertsigna] und zur Erzeugung eines von der Differenz dieser Signale abhängigen Stellsignales für ein die Fahrgeschwindigkeit beeinflussendes Stellglied, dadurch gekennzeichnet, daß dem Impulszähler (31) ein Digital-Analog-Wandler (35) zur Bildung des Sollwertsignales aus dem die Sollgeschwindigkeit repräsentierenden Zählerstand nachgeschaltet ist, und daß der Zählvorgang im Impulszähler durch das Ausgangssignal eines !Comparators (50) zum Vergleich von Soll- und Istwertsignal gestoppt wird
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein bei Betätigung des Schalters ausgelöstes Triggersignal der Impulszähler (31) gesetzt und der Zählvorgang gestartet wird.
3. Anordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Impulszähler (31) ein Impulssignal zugeführt wird, dessen Impulsfrequenz der Fahrgeschwindigkeit proportional ist
4. Anordnung nach Anspruch 3, bei der der Istwertgeber einen Tachogenerator aufweist, aus dessen Ausgangssignal ein Impulssignal mit der Fahrgeschwindigkeit proportionaler Frequenz abgeleitet wird, aus der durch Mittelwertbildung das Istwertsignal entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Ausgangssignal des Tachogenerators abgeleitete Impuissignal dem Impulszähler (31) zugeführt wird.
5. Anordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerstufe (60) mit einer bistabilen Kippstufe mit zwei dynamischen Eingängen (63,64), denen ein vom Schalter (21) ausgelöstes Triggersignal bzw. das Ausgangssignal des Komparator (50) zugeführt werden, und einem ersten Ausgang (65), der an den Steuereingang (41) eines Tores (40) angeschlossen ist, das vor den Zähleingang (33) des Impulszählers (31) geschaltet ist.
6. Anordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung des Komparator (50) mit Beendigung des Zählvorganges veränderbar ist
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung durch einen umschaltbaren Spannungsteiler (52, 53, 68, 67) festgelegt ist.
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