DE2606574C2 - Drehzahlmeßeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung der Drehzahl eines umlaufenden Gegenstandes, insbesondere eines Zahnrades eines Kraftfahrzeugs, mit einem Oszillator, von dem zumindest ein Teil der schwingungsbestimmenden Kapazität ein aus zwei im Abstand zueinander angeordneten Elektroden bestehender Kondensator ist, dessen sich zwischen den Elektroden aufbauendes elektrisches Feld durch den Gegenstand beeinflußbar ist und Mitteln zum Auswerten des vom Oszillator abgegebenen Ausgangssignals.

Es ist bereits eine gattungsgemäße Einrichtung zur Messung der Drehzahl eines umlaufenden Gegenstandes bekannt (US-PS 24 55 345), bei der der umlaufende Gegenstand mit einer Ausnehmung oder einem nockenartigen Ansatz versehen ist und die Elektroden des Kondensators gegen den Außenumfang des umlaufenden Gegenstandes gerichtet sind. Ein derartiger Aufbau hat zur Folge, daß sich ein umfangreiches Streufeld ausbilden kann, in das Störfelder einkoppeln und das Meßergebnis verfälschen können. Der Umfang dieses Störfeldes ist im übrigen abhängig davon, ob sich zwischen den Elektroden ein elektrisch leitender oder nicht leitender Gegenstand befindet, was bedeutet, daß das Material des Gegenstandes in die Messung eingeht und infolgedessen eine Eichung der Einrichtung auf das verwendete Material des Gegenstandes vorgenommen werden muß.

Da der Oszillator der bekannten Einrichtung aus Bauelementen, wie Transistoren, Widerständen und Kondensatoren aufgebaut ist, ist sein Bauvolumen derart, daß nur Teile von ihm zusammen mit den Elektroden eine Gebereinheit bilden könnten. Der andere Teil des Oszillators und gegebenenfalls die Mittel zum Auswerten des vom Oszillator abgegebenen Ausgangssignals müssen daher in einer anderen Einheit zusammengefaßt werden. Beide Einheiten stehen entweder drahtlos oder über ein Kabel in Verbindung, so daß elektrische Störfelder die Übertragung und damit das Meßergebiis beeinflussen und verfälschen können. Letzteres gilt in gleicher Weise auch für eine andere bekannte kapazitive

ίο Meßeinrichtung nach der DE-AS ί 2 17 084.

Des weiteren sind Einrichtungen zur Messung der Drehzahl eines umlaufenden Zahnrades oder dergleichen bekannt, die einen Oszillator aufweisen, dessen Schwingkreisspule als Fühler ausgebildet ist. Bei diesen Einrichtungen erfolgt bei jedem Umlauf des Rades eine der Zahl der Zähne entsprechende Anzahl von Be- und Entdämpfungen der Oszillatorschwingungen. Das am Oszillatorausgang erscheinende Signal, das aus einzelnen, mit zeitlichem Abstand nacheinander auftretenden Schwingungspaketen besteht, wird dann beispielsweise einem Integrator zugeführt, dem ein Anzeigeinstrument nachgeschaltet ist, oder durch andere geeignete Mittel aufbereitet und ausgewertet

Diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß die Gegenstände, deren Drehzahl gemessen werden soll, aus einem ferromagnetiscnen Material bestehen müssen und infolgedessen ihr Anwendungsbereich beschränkt ist. Hinzu kommt, daß die als Geber dienende Schwingkreisspule ein relativ großes Bauvolumen besitzt und verhältnismäßig bauteilaufwendig und teuer in der Herstellung ist. Zum Anschluß des Fühlers an die elektronische Schaltung ist zudem häufig die Verwendung einer abgeschirmten Leitung unumgänglich.
Zur Erzielung drehzahlabhängiger Signale sind schließlich auch durch einen umlaufenden Magneten betätigte Magnetschaltkontakte oder fotoelektrische Geber, die nach Art von Lichtschranken arbeiten, bekannt. Diese Einrichtungen besitzen jedoch en ι weder eine verhältnismäßig geringe Lebensdauer oder sie sind äußerst empfindlich gegen Verschmutzung und Erschütterungen, so daß sie nicht für den Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignet sind.

Diese Nachteile der bekannten Einrichtungen sollen durch die Erfindung beseitigt werden. Es ist daher Aufgäbe der Erfindung, eine Einrichtung zur Drehzahlmessung zu schaffen, die unabhängig vom Material des umlaufenden Teils verwendbar ist, einen robusten, störunanfälligen Aufbau geringen Bauvolumens und Gewichts besitzt und möglichst billig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Elektroden plattenförmig ausgebildet und parallel zueinander, einen schmalen Spalt zur Aufnahme des Gegenstandes mit seinen Stirnseiten bildend angeordnet sind, daß der Oszillator aus zwei hintereinander geschalteten Konjunktionsgliedern in einer die Erzeugung hochohmiger Eingangsimpedanzen gestattenden integrierten Bauweise besteht, die über eine RC-Kombination rückgekoppelt sind und daß die beiden Elektroden und der Oszillator sowie gegebenenfalls die Mittel zum Auswerten des vom Oszillator abgegebenen Ausgangssignals zu einer Gebereinheit zusammengefaßt sind.

Durch die Ausbildung und Anordnung der beiden Elektroden parallel zueinander und lediglich durch einen schmalen Spalt getrennt, wird erreicht, daß zwischen den beiden Elektroden nur ein geringes Streufeld entsteht. Dies hat zur Folge, daß sich das Material des umlaufenden Gegenstandes nur unwesentlich auf die

Arbeitsweise der Einrichtung auswirkt. Darüber hinaus haben elektromagnetische Störfelder, wie sie insbesondere in Kraftfahrzeugen häufig auftreten, dadurch einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Arbeitsweise der Einrichtung. Dies wird noch dadurch begünstigt, daß die Elektroden, der Oszillator und gegebenenfalls die Mittel zum Auswerten des vom Oszillator abgegebener. Ausgangssignals zu einer Gebereinheit zusammengefaßt sind, was dadurch ermöglicht wird, daß der Oszillator aus zwei hintereinander geschalteten Konjunktionsgliedem in einer die Erzeugung hochohmiger Eingangsimpedanzen gestattenden integrierten Bauweise besteht Ein derartiger Geber besitzt daher auch ein geringes Bauvolumen und ein wesentlich geringeres Gewicht als ein induktiver Geber und ist zudem einfacher und kostengünstiger herstellbar als ein induktiver Geber.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, Elektroden mit einer Fläche zwischen 1 und 3 Quadratzentimetem vorzusehen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der die Elektroden tragende Teil der Einrichtung aufgrund seiner Kompaktheit insbesondere auch in bereits vorhandene Öffnungen in Getriebegehät-sen von iCraftfahrzeugen eingesetzt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedes Konjunktionsglied als NAND-Gatter aufgebaut. Derartige NAND-Gatter sind Bauteile, die äußerst preiswert im Handel erhältlich sind.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel enthält, näher erläutert.

Die Einrichtung enthält einen Oszillator 1, der aus zwei hintereinander geschalteten, in CMOS-Technik ausgeführten NAND-Gattern 2 und 3 aufgebaut ist, deren Eingänge über jeweils einen Widerstand 4 bzw. 5 und einen Kondensator 6 mit dem Oszillatorausgang rückgekoppelt sind. Der schwingungsbestimmende Kondensator 6 besteht aus zwei plattenförmigen Elektroden 7 und 8, die beidseitig eines Sternrades 9 angeordnet sind, dessen Drehzahl gemessen werden soll. Durch diese \nordnung tritt eine besonders starke Änderung des elektrischen Feldes zwischen den Platten und damit der Kapazität des Kondensators auf.

Das Ausgangssignal des Oszillators 1 besteht, wenn sich das Sternrad 9 dreht, aus einzelnen Schwingungspaketen. Dieses Ausgangssignal wird in einer Demodulationsstufe 10 in Impulse umgewandelt, deren Anzahl pro Zeiteinheit proportional der Drehzahl des Sternrades 9 ist. Die Demodulationsstufe 10 ist ebenfalls aus NAND-Gattern aufgebaut.

In einer realisierten Acsführungsform besitzt der Widerstand 4 einen Wert von 47 kOhm, der Widerstand 5 einen solchen von 10 kOhm und der Kondensator einen solchen von 03 pF. Der Oszillator hat eine Schwingfrequenz von 0,88 MHz. Der zulässige Temperaturbereich geht von —55°C bs3 +125°C. In diesem Temperaturbereich ist die Temperaturdrift des Oszillators kleiner als 1%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Messung der Drehzahl eines umlaufenden Gegenstandes, insbesondere eines Zahnrades eines Kraftfahrzeugs, mit einem Oszillator von dem zumindest ein Teil der schwingungsbestimmenden Kapazität ein aus zwei im Abstand zueinander angeordneten Elektroden bestehender Kondensator ist, dessen sich zwischen den Elektroden aufbauendes elektrisches Feld durch den Gegenstand beeinflußbar ist, und Mitteln zum Auswerten des vom Oszillator abgegebenen Ausgangssignals, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden (7,8) plattenförmig ausgebildet und parallel zueinander, einen schmalen Spalt zur Aufnahme des Gegenstandes (9) mit seinen Stirnseiten bildend angeordnet sind, daß der Oszillator (1) aus zwei hintereinander geschalteten Konjunktionsgliedern (2, 3) in einer die Erzeugung hochohmiger Eingangsimpedanzen gestattenden integrierten Bauweise besteht, die über eine RC-Kombination (4,5,6) rückgekoppelt sind, und daß die beiden Elektroden (7, 8) und der Oszillator (1) sowie gegebenenfalls die Mittel (10) zum Auswerten des vom Oszillator (t) abgegebenen Ausgangssignals zu einer Gebereinheit zusammengefaßt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden (7,8) mit einer Fläche zwischen 1 und 3 Quadratzentimetern vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedps Konjunktionsglied als NAND-Gatter(2,3) aufgebaut ist