DE2601800B2

DE2601800B2 - Schaltungsanordnung zur gewinnung einer digitalen groesse, die der winkelgeschwindigkeit eines rades entspricht

Info

Publication number: DE2601800B2
Application number: DE19762601800
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 3000 Hannover Gudat
Original assignee: Wabco Westinghouse GmbH Germany
Current assignee: Wabco Westinghouse GmbH Germany
Priority date: 1976-01-20
Filing date: 1976-01-20
Publication date: 1978-01-05
Also published as: JPS5926900B2; JPS5290979A; US4056287A; GB1567953A; DE2601800C3; DE2601800A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer digitalen Größe, die der Winkelgeschwindigkeit eines Rades entspricht, insbesondere eines Rades eines mit einer Blockierschutzeinrichtung ausgerüsteten Kraftfahrzeuges, mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Wechselspannung mit einer Frequenz, die der Winkelgeschwindigkeit eines Rades direkt proportional ist, mit einem Sinus-Rechteck-Wandler (SRW) zum Umwandeln dieser Wechselspannung in Rechtecksignale, mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Impulsen konstanter höherer Frequenz, mit einem Zähler, in den die Impulse konstanter höherer Frequenz während einer von der Periodendauer der Wechselspannung abhängigen Zeit über eine Torschaltung eingezählt werden, sowie einer Steuerschaltung, die in Abhängigkeit von der Zahl der in den Impulszähler eingegangenen Impulse den Kehrwert der Periodendauer bildet.

Es sind verschiedene Schaltungsanordnungen bekannt, mit denen die Winkelgeschwindigkeit und auch Änderungen der Winkelgeschwindigkeit eines sich drehenden Bauteiles, z. B. eines Rades, in digitaler Form dargestellt werden können.

In der DT-OS 22 33 202 z. B. wird eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer digitalen Größe, die der Winkelgeschwindigkeit eines Rades entspricht, gezeigt und beschrieben, welche im wesentlichen derart arbeitet, daß von einem Generator, der einem gebremsten Rad zugeordnet ist, Impulse einem Zähler zugeführt werden, der eine Zählung beginnt und beendet in Abhängigkeit von der Dauer des Impulses einer Zeitsteuereinrichtung. Der Generator erzeugt ein elektrisches Signal mit einer Frequenz, die der gewünschten Exponentialfunktion oder deren Nachbildung veränderbaren Frequenz sowie eine den Endzählerstand des Zählers (13) erkennende und die Zählung in den Zählern (13; 16) beendende Erkennungsschaltung (34).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (I; II) zum Erzeugen von in die Zähler (13; 16) einzuzählenden, in Abhängigkeit von den Zählerständen veränderbare Frequenzen aufweisenden Impulsen aus je einem Impulsgeber (19; 27), einem diesem nachgeschalteten Teiler (21; 29) sowie einem zwischen den Zähler (13) bzw. den Zähler (16) und den Teiler (21) bzw. den Teiler (29) geschalteten Dekodierwerk (22; 31) bestehen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (I) derart mit dem SRW (2) verbunden ist, daß durch die abfallende Flanke des MeDzeitsignals, z. B. des »High«-Ausgangssignals des SRW (2), also bei Beendigung der Zählung der während der von der Periodendauer der Wechselspannung abhängigen Zeit auftretenden Impulse höherer Frequenz, aktiviert wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (II) über eine Vergleichseinrichtung (25) mit dem Zähler (13) und einem die während einer Halbwelle der Wechselspannung auftretenden Impulse höherer Frequenz zählenden Zähler (10) verbunden ist, und daß die Einrichtung (II) bei Gleichheit der Zählerstände in den Zählern (10; 13) von der Vergleichseinrichtung (25) aktiviert wird.

J5 Winkelgeschwindigkeit des gebremsten Rades direkt proportional ist. So ist es möglich, durch Zählen der Anzahl der von dem Generator gelieferten Impulse innerhalb des durch die Zeitsteuereinrichtung festgelegten Zeitintervalls ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit des zugeordneten Rades zu erhalten. Durch Vergleichen dieser Zählung mit der Zählung für ein vorhergesehenes Zeitintervall wird ein Maß für die Größe der Änderung der Winkelgeschwindigkeit des Rades erhalten.

Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß — bedingt durch den stets gleichbleibenden Zeitraum, über den eine veränderliche Menge Impulse gezählt wird — eine schnelle Auswertung des Raddrehverhaltens und somit auch eine feinfühlige Bremskraftregelung, besonders bei niedrigen Radgeschwindigkeiten, nicht möglich ist.

Bekannt ist es auch, daß der Generator, der dem gebremsten Rad zugeordnet ist, eine Zählung startet und beendet, wobei während einer von der Periodendauer abhängigen Zeit Takte einer höheren konstanten Frequenz in einem Zähler gezählt werden. Nach Beendigung der Zählung steht im Zähler ein der Radgeschwindigkeit umgekehrt proportionaler Periodenwert. Zur Gewinnung der Radgeschwindigkeit

bu wird dann von diesem Periodenwert der Reziprokwert genommen.

In der DT-OS 22 33 202 wird die Möglichkeit der Reziprokwertbildung aufgezeigt, die Division auf eine stellenweise arithmetische Subtraktion zurückzuführen.

πι Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit welcher auf einfache Art und Weise aus dem Periodenwert durch Reziprokwertbildung aus der Periodendauer eine der

Radgeschwindigkeit proportionale Größe gewonnen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine mit dem SRW verbundene Einrichtung zum Erzeugen von in einen mit dieser Einrichtung verbundenen Zähler einzuzählenden Impulsen m:t einer vom Zählerstand des Zählers gemäß der Steigung einer gewünschten Exponentialfunktion, z. B. W = 10" oder einer Nachbildung der Exponentialfunktion veränderbaren Frequenz, eine weitere Einrichtung zum Erzeigen von in einen weiteren Zähler, der mit dieser Einrichtung verknüpft ht, einzuzahlenden Impulsen mit einer vom Zählerstand des Zählers gemäß der Steigung einer gewünschten Exponentialfunktion oder deren Nachbildung veränderbaren Frequenz sowie eine den Endzählerstand des Zählers erkennende und die Zählung in den Zählern beendende Erkennungsschakung.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erfolgt die Bildung des Kehrwertes der Periodendauer durch eine Nachbildung des Logarithmus der Periodendauer, Subtraktion dieses Logarithmus von dem Logarithmus einer Konstanten und nachfolgende Delogarithmierung.

Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird der Vorteil erzielt, bei irn Gegensatz zu den bekannten Schaltungsanodnungen geringem Hardware-Aufwand eine schnellere Signalgewinnung zu erreichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes werden durch die Ansprüche 2 bis 4 aufgezeigt.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend anhand der Abbildungen näher erläutert. Es zeigt

A b b. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer digitalen Größe,

A b b. 2 ein Blockschaltbild des Steuerwerkes.

In der Abb. 1 ist mit 1 ein Impulsgeber bezeichnet, der Bestandteil einer nicht vollständig dargestellten Sensoreinrichtung ist, welche im allgemeinen aus einer an der Nabe eines Fahrzeugrades befestigten, einen Rotor bildenden gezahnten Scheibe und einem im bestimmten Abstand zum Rotor fest angeordneten Stator besteht, der die Aufgabe hat, immer dann einen Impuls abzugeben, wenn ein Zahn des Rotors seinen Polschuh passiert. Vom Impulsgeber 1 und einem Sinus-Rechteck-Wandler (SRW) 2 führt eine Leitung 3 zu einem ersten Eingang eines Steuerwerkes 4. Eine Leitung 5 zweigt von der Leitung 3 ab und stellt eine Verbindung zwischen einem ersten Eingang eines UND-Gatters 6 und dem Ausgang des SRW 2 her. Der zweite Eingang des UND-Gatters 6 ist über eine Leitung 7 mit einem zweiten Impulsgeber 8 verbunden, dessen Taktzahl einstellbar ist. Eine Leitung 9 verbindet den Ausgang des UND-Gatters 6 mit einem ersten Zähler 10, in den während einer von der Periodendauer der Wechselspannung des Impulsgebers 1 atmängigen Zeit vom Impulsgeber 8 Impulse konstanter höherer Frequenz eingezählt werden. Vom Ausgang des Zählers 10 führt eine Leitung 11 zu einem zweiten Eingang des Steuerwerkes 4, welches die Aufgabe hat, einen zweiten Zähler 13, der über eine Leitung 12 mit einem ersten Ausgang des Steuerwerkes 4 verbunden ist, zum Zwecke einer Zählung zu starten. Der Ausgang des Zählers 13 ist mittels einer Leitung 14 mit einem dritten Eingang des Steuerwerkes 4 direkt verbunden. Über eine einen zweiten Ausgang des Steuerwerkes 4 mit dem Eingang eines dritten Zählers 16 verbindende Leitung 15 kann das Steuerwerk 4 den dritten Zähler 16 starten, der über eine Leitline 17 einen der errechneten Winkelgeschwindigkeit des Rades entsprechenden digitalen Wert auf einen Speicher 18 gibt. Dieser Wert gelangt in Form eines Digitalsignala auf eine Vergleicherschaltung, welche die Aufgabe hat, bei Über-5 oder Unterschreiten des Wertes eines vorgegebenen Signals durch das vom Speicher 18 eingegebene Signal über eine Logikschaltung eine den Radbremsdruck beeinflussende Regelventileinrichtung zu schalten. Das Steuerwerk 4 weist im wesentlichen eine erste Einrichtung I zum Erzeugen von in den Zähler 13 einzuzählenden Impulsen mit einer vom Zählerstand des Zählers 13 gemäß der Steigung einer gewünschten Exponentialfunktion oder einer Nachbildung der Exponentialfunktion veränderbaren Frequenz und eine zweite Einrichtung II zum Erzeugen von in den Zähler 16 einzuzählenden Impulsen mit einer vom Zählerstand des Zählers 16 gemäß der Steigung einer gewünschten Exponentialfunktion oder deren Nachbildung veränderbaren Frequenz auf. Anhand der Abb.2 wird das Steuerwerk später noch näher erläutert.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird nachstehend näher erläutert.

Es wird angenommen, daß bei einem sich auf homogener Fahrbahn fortbewegenden Fahrzeug ein Bremsvorgang eingeleitet wird und demzufolge der Impulsgeber 1 eine Wechselspannung erzeugt, die je nach Drehgeschwindigkeit des gebremsten Rades unterschiedliche Periodendauer hat. Über den SRW 2 und die Leitung 3 wird die Wechselspannung auf den

to ersten Eingang des Steuerwerkes 4 gegeben. Gleichzeitig gelangt die Wechselspannung über die von der Leitung 3 abzweigende Leitung 5 auf das UN D-Gatter 6 und löst dadurch eine im Zähler 10 erfolgende Zählung der Impulse aus, die vom Impulsgeber 8 über die Leitung 7, das UN D-Gatter 6 und die Leitung 9 auf den Zähler 10 gelangen. In den Zähler 10 werden so lange die vom Impulsgeber 8 erzeugten Impulse eingezählt, bis eine von der Periodendauer abhängige Zeit, z. B. eine Halbwelle der vom Impulsgeber 1 über den SRW 2 auf das UND-Gatter 6 gegebenen Wechselspannung endet. Im Zähler 10 steht nun eine binäre Zahl, die proportional zur Periodendauer der Wechselspannung des Impulsgebers 1 ist. In dem Augenblick, in dem das UND-Gatter 6 schließt und die Zählung im Zähler 10 beendet ist, erkennt das Steuerwerk 4 diesen Vorgang über Leitung 3 und startet Zähler 13. Der Zähler 13 zählt die vom Steuerwerk 4 kommenden Impulse. Die Frequenz, mit deren Hilfe diese Impulse erzeugt werden, wird stufenweise nach einem festen Schema so

so erhöht, daß der Zählerstand nicht linear, sondern progressiv mit der Zeit zunimmt, so daß sich der Zählerstand gemäß der Steigung einer Exponentialfunktion, z. B. der Funktion W= 10", ändert. Wenn der Zähler 13 den gleichen Stand wie der Zähler 10 erreicht hat, wird vom Steuerwerk 4 der dritte Zähler 16 gestartet, der seinen Zählerstand in gleicher Weise, jedoch zeitlich versetzt, wie Zähler 13 ändert und so lange zählt, bis der Zähler 13 einen fest vorgegebenen Endwert erreicht hat. Über die Leitung 17 wird vom

W) Zähler 16 ein der augenblicklichen Winkelgeschwindigkeit entsprechender Wert auf den Speicher 18 gegeben. Vom Speicher 18 gelangt dieser Wert an Punkt A in Form eines Digitalsignals auf eine nicht dargestellte Blckierschutzelektronik, welche mit ihrem Ausgangs-

ιή signal über eine Regelventileinrichtung den Radbremsdruck beeinflußt.

In der A b b. 2 wird schematisch der Aufbau des Steuerwerkes 4 gezeigt.

Die vom Impulsgeber 1 abgegebenen Signale gelangen über den SRW 2 und die Leitung 3 zu einem Impulsgeber 19. Die vom Impulsgeber 1 über den SRW 2 und die Leitung 3 abgegebenen Signale stehen während der Dauer einer Halbwelle der sinusförmigen Sensorausgangsspannung am Impulsgeber 19 an. Wenn die Halbwelle beendet ist und somit das Signal des lrnpulsgebers 1 endet, beginnt der Impulsgeber 19 damit, über eine Leitung 20, einen steuerbaren Teiler 21 und die Leitung 12 Impulse in den Zähler 13 einzuzählen. Der Zähler 13 ist mit dem Eingang eines Dekodierwerkes 22 über die Leitung 14 und eine Leitung 23 verbunden. Eine Leitung 24 führt vom Ausgang des Dekodierwerkes 22 zu einem Eingang des Teilers 21. Das Dekodierwerk 22 hat die Aufgabe, den jeweiligen Zählerstand des Zählers (3 zu dekodieren und den Teiler 21 so zu beeinflussen, daß die Frequenz der Impulse, welche auf die Leitung 12 geführt werden, sich im Laufe der Rechenzeit so erhöht, daß der Zählerstand im Zähler 13 gemäß der gewünschten Exponentialfunktion geändert wird. Zwischen die Leitung 14 und die Leitung 11 ist ein Vergleicher 25 geschaltet, der den Zeitpunkt ermittelt, zu welchem der über die Leitung 11 dem Vergleicher 25 zugeführte Wert des Zählers 10 und der über die Leitung 14 auf den Vergleicher 25 gegebene Wert des Zählers 13 gleich sind. Der Ausgang des Vergleichers 25 ist mittels einer Leitung 26 mit dem Eingang eines Impulsgebers 27 verbunden. Bei Gleichheit der Zählerstände in den Zählern 10 und 13 wird vom Vergleicher 25 über die Leitung 26 ein Signal abgegeben, das den Impulsgeber 27 veranlaßt, Impulse zu erzeugen. Ein Ausgang des Impulsgebers 27 ist über eine Leitung 28 mit einem Eingang eines steuerbaren Teilers 29 verbunden. Die vom Impulsgeber 27 erzeugten Impulse gelangen über den steuerbaren Teiler 29 und die Leitung 15 zum Zähler 16. Ein Ausgang des Zählers 16 ist durch eine Leitung 30 mit dem Eingang eines Dekodierwerkes 31 verbunden. Vorr Ausgang des Dekodierwerkes 31 führt eine Leitung 3; zu einem weiteren Eingang des Teilers 29. Der Zähler K zählt die vom Impulsgeber 27 erzeugten Impulse. Das ar einem Ausgang des Zählers 16 erscheinende, derr

ίο jeweiligen Zählerstand entsprechende Signal gelang über die Leitung 30 zum Dekodierwerk 31, desser Ausgangssignale über die Leitung 32 den steuerbarer Teiler 29 in der Form beeinflussen, daß auch de Zählerstand des Zählers 16 gemäß der gewünschter

is Exponentialfunktion geändert wird. Von der Leitung 1 zweigt eine Leitung 33 ab, die zum Eingang einer der Endzählerstand des Zählers 13 erkennenden Erken nungsschaltung 34 führt. Eine Leitung 35 verbindet der Ausgang der Erkennungsschaltung 34 mit einen weiteren Eingang des Impulsgebers 27. Ein Eingang de! Impulsgebers 19 ist über eine Leitung 36 und die Leitung 35 ebenfalls mit dem Ausgang der Erkennungsschaltunf 34 verbunden. Wenn die Erkennungsschaltung 3' feststellt, daß der Zählerstand im Zähler 13 seiner Endwert erreicht hat, gibt sie einen Steuerimpuls auf dit Impulsgeber 19 und 27 und stoppt diese. Somit wire auch die Zählung im Zähler 16 beendet und von diesen ein der momentanen Radgeschwindigkeit proportiona ler Wert in Form eines Digitalsignals auf den Speiche 18 gegeben, dessen Ausgang A mit einer nich dargestellten Auswerteschaltung der Blockierschutzre geleinrichtung verbunden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer digitalen Größe, die der Winkelgeschwindigkeit eines Rades entspricht, insbesondere eines Rades eines mit einer Blockierschutzeinrichtung ausgerüsteten Kraftfahrzeuges, mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Wechselspannung mit einer Frequenz, die der Winkelgeschwindigkeit eines Rades direkt proportional ist, mit einem Sinus-Rechteck- iu Wandler (SRW) zum Umwandeln dieser Wechselspannung in Rechtecksignale, mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Impulsen konstanter höherer Frequenzen, mit einem Zähler, in den die Impulse konstanter höherer Frequenz während einer von der Periodendauer der Wechselspannung abhängigen Zeit über eine Torschaltung eingezählt werden sowie einer Steuerschaltung, die in Abhängigkeit von der Zahl der in den Impulszähler eingegangenen Impulse den Kehrwert der Periodendauer bildet, gekennzeichnetdurch eine mit dem SRW (2) verbundene Einrichtung (I) zum Erzeugen von in einen mit dieser Einrichtung (I) verbundenen Zähler (13) einzuzählenden Impulsen mit einer vom Zählerstand des Zählers (13) gemäß der Steigung einer gewünschten Exponentialfunktion, z. B. W — 10^x oder einer Nachbildung der Exponentialfunktion veränderbaren Frequenz, eine weitere Einrichtung (II) zum Erzeugen von in einen weiteren Zähler (16), der mit dieser Einrichtung (II) verknüpft jo ist, einzuzählenden Impulsen mit einer vom Zählerstand des Zählers (16) gemäß der Steigung einer