DE2655550A1

DE2655550A1 - Vorrichtung zur umformung der frequenz einer impulsfolge in eine gleichspannung

Info

Publication number: DE2655550A1
Application number: DE19762655550
Authority: DE
Inventors: Walter Ing Grad Stroh
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-12-08
Filing date: 1976-12-08
Publication date: 1978-06-15

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Umformung der Frequenz einer Impulsfolge in einer Gleichspannung nach der Gattung des Hauptanspruches. Es sind bereits zahlreiche Frequenz-Spannungswandler bekannt geworden, bei denen die Impulse der Impuls folge in Impulse gleicher Impulsdauer umgewandelt und dann in einem Meßinstrument oder einem elektronischen Integrator integriert werden. Diese Schaltungen sind jedoch in der Regel recht aufwendig und eignen sich nur begrenzt für den Einsatz an Bord eines Kraftfahrzeuges mit den dort herrschenden Beanspruchungen. Außerdem ist es mit den bekannten Vorrichtungen nur begrenzt möglich, niedrige Frequenzen zu erfassen.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umformung der Frequenz einer Impulsfolge in einer Gleichspannung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, auch besonders niedrige Frequenzen zu erfassen. Sie eignet sich damit in besonderer Weise zur Bildung einer Gleichspannung aus der Drehzahl einer Brennkraftmaschine bei niedrigen Drehzahlen, beispielsweise zur Ansteuerung einer Getriebesteuerung aus der Abtriebsdrehzahl. Darüber hinaus ist die Vorrichtung besonders einfach aufgebaut und kann von einem Reedkontakt an der Getriebeabtriebswelle angesteuert werden, womit der induktive Geber und das Geberrad hinfallen.
Zeichnung Zwei Prinzipschaltbilder der erfindungsgemäßen Vorrichtung und einige Spannungsverläufe sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 das Prinzipschaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 2 das Prinzipschaltbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Figur 3 den zeitlichen Verlauf einiger Spannungen, die an bestimmten Punkten in den Prinzipschaltbildern der Figuren 1 und 2 auftreten.
Beschreibung der Erfindung In Figur 1 ist das Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Von einer Eingangsklemme 1, an der eine Spannung U1 anliegt, führt ein Koppelglied, bestehend aus einem Kondensator 2 und einem Widerstand 3 zu der Basis eines Transistors 4, die über einen Widerstand 5 mit Masse verbunden ist. Die Schaltstrecke des Transistors 4 liegt in Reihe mit der Erregerwicklung eines Relais 6 zwischen Betriebsspannung und Masse. Das Relais 6 weist einen Öffner-Kontakt 7 und einen Schließer-Kontakt 8 auf die in Wirkverbindung mit einem Integrator 9 stehen. Der Integrator 9 besteht aus einem Operationsverstärker 10, dessen Ausgang über einen Kondensator 11 auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt ist. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 10 liegt an der Anzapfung eines Spannungsteilers, gebildet aus den Widerständen 12 und 13, der zwischen Betriebsspannung und Masse. liegt. Der Eingang des Integrators ist über einen Widerstand 14 mit dem Öffner-Kontakt 7 und über diesen mit der Betriebsspannung verbunden, der Ausgang des Integrators, an den die Spannung U2 anliegt, ist an den Schließer-Kontakt 8 angeschlossen, der über ein RC-Glied, bestehend aus einem Widerstand 15 und einem Kondensator 16, an Masse führt. Von dem Verbindungspunkt des Widerstandes 15 und des Kondensators 16 führt eine Leitung an die Ausgangsklemme 17, an der die Spannung U3 am Kondensator 16 abgegriffen werden kann. Der Kollektor des Transistors 4 ist über ein Differenzierglied, bestehend aus einem Kondensator 19 und einem Widerstand 20 mit Masse verbunden. Der Verbindungspunkt des Kondensators 19 und des Widerstandes 20 führt zur Basis eines Schalttransistors 2, dessen Schaltstrecke zwischen dem Eingang des Integrators 9 und Masse liegt. Der Ausgang des Integrators 9 liegt über einen Widerstand 18 an der Betriebsspannung.
In Figur 2 ist das Prinzipschaltbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Eingangsklemme 1 ist über ein Differenzierglied, bestehend aus dem Kondensator 2 und dem Widerstand 22 und einem Widerstand 23 mit der Basis des Transistors 4 verbunden. Die Schaltstrecke des Transistors 4 liegt in Reihe mit einem Widerstand 24 zwischen Betriebsspannung und Masse. Der Kollektor des Transistors 44ist über eine Diode 25 und einen Widerstand 26 an den Eingang des Integrators 9 angeschlossen, der wie in dem in Figur 1 dargestellten Prinzipschaltbild aus dem Operationsverstärker 10, dem Kondensator 11 und den Widerständen 12 und 13 aufgebaut ist.
Vom Kollektor des Transistors 4 führt ferner eine Leitung an die Basis eines Feldeffekttransistors 27, dessen Schaltstrecke zwischen dem Ausgang des Integrators 9 und einem RC-Glied, bestehend aus dem Widerstand 15 und dem Kondensator 16, liegt, das an Masse angeschlossen ist. Vom Verbindungspunkt des Widerstandes 15 und des Kondensators 16 führt eine Leitung zur Ausgangsklemme 17. Der Kollektor des Transistors 4 ist weiterhin über das Differenzierglied, bestehend aus dem Kondensator 19 und dem Widerstand 20 an Masse angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 19 und dem Widerstand 20 ist mit der Basis des Schalttransistors 21 verbunden, dessen Schaltstrecke zwischen dem Eingang des Integrators 9 und Masse liegt.
In Figur 3 sind die Verläufe der Spannungen U1, U2 und U3 in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die Spannung U1 stellt die Spannung an der Eingangsklemme 1, die Spannung U2 stellt die Spannung am Ausgang des Integrators 9 und die Spannung stellt die Spannung der Augsgangsklemme 17 dar.
Die Impulsfolge gelangt in der Schaltung nach Figur 1 von der Eingangsklemme 1 über den Kondensator 2 und den Widerstand 3 auf die Basis des Transistors 4 und steuert damit den Strom durch die Erregerwicklung des Relais 6. Ist der Transistor 4 gesperrt und das Relais 6 nicht erregt, ist der Öffner-Kontakt 7 geschlossen und der Schließer-Kontakt 8 geöffnet. Damit liegt der Eingang des Integrators an der Betriebsspannung und der Ausgang des Integrators ist nicht mit dem Speicherelement, bestehend aus dem Widerstand 15 und dem Kondensator 16 verbunden. Ist der Transistor 4 durchgeschaltet und das Relais 6 damit erregt, wird der Öffner-Kontakt 7 geöffnet und der Schließer-Kontakt 8 geschlossen. Damit ist der Eingang des Integrators 9 von der Betriebsspannung getrennt und die am Ausgang des Integrators 9 anliegende Spannung U2 wird in das Speicherelement übertragen. Bei einer negativen Flanke der Impulsfolge, beispielsweise zum Zeitpunkt t1 oder t3 der Spannung U1 in Figur 3 wird der Transistor 4 gesperrt, wodurch die Spannung an dem Kollektor sprunghaft ansteigt. Damit wird der Schalttransistor 21 über das Differenzierglied, bestehend aus dem Kondensator 19 und dem Widerstand 20 für eine kurze Zeit durchgeschaltet, wodurch der Eingang des Integrators 9 kurzzeitig an Masse liegt.
Dadurch wird die Spannung U2 am Ausgang des Integrators 9 auf den positiven Maximalwert gesetzt. Da der Eingang des Integrators 9 nunmehr an der Betriebsspannung liegt und die Integration über den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 10 erfolgt, fällt die Spannung U2 von diesem Maximalwert nunmehr linear mit der Zeit ab. Erst bei Eintreffen einer positiven Impulsflanke, beispielsweise zum Zeitpunkt t2 der Spannung U1 an der Eingangsklemme l, wie wiein Figur 3 dargestellt, wird der Transistor 4 durchgesteuert und der Eingang des Integrators 9 von der Betriebsspannung abgetrennt. Der Integrationsvorgang ist damit für diesen Zyklus beendet und die Spannung U2 am Ausgang des Integrators 9 bleibt konstant. Gleichzeitig wird der Schließer-Kontakt 8 geschlossen und der nunmehr am Ausgang des Integrators 9 anliegende Spannungswert auf den Kondensator 16 übertragen. Damit ergibt sich an der Ausgangsklemme 17 ein Verlauf der Spannung U3, wie in Figur 3 dargestellt, der treppenartigen Charakter hat, wobei die Höhe der Treppenstufen von dem jeweiligen Zustand der Spannung U2 am Ausgang des Integrators 9 bei Ende des Integrationsvorganges abhängt Damit ist die Spannung U3 ein Maß für die Frequenz der an der Eingangsklemme 1 anliegenden Impulsfolge.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Prinzipschaltbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Relais 6 mit dem Öffner-Kontakt 7 und dem Schließer-Kontakt 8 durch die Diode 25 und den Feldeffekttransistor 27 ersetzt.
Ist der Transistor 4 gesperrt, liegt der Eingang des Integrators 9 über die Diode 25 an der Betriebsspannung und der Feldeffekttransistor 27 ist gesperrt, ist der Transistor 4 durchgeschaltet, entkoppelt die Diode 25 den Eingang des Integrators 9 und der Feldeffekttransistor 27 leitet. Damit ergeben sich für die Spannungen U2 und U3 ebenfalls zeitliche Verläufe, wie sie in Figur 3 dargestellt sind.
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Claims

Patentansprüche 1 Vorrichtung zur Umformung der Frequenz einer Impulsfolge mit Impulszyklen von näherungsweise gleicher Impulsdauer und Impulspause in eine Gleichspannung, insbesondere zur Erfassung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingang der Vorrichtung Schaltmittel (4, 6, 25, 27) angeschlossen sind, die mit dem Eingang und dem Ausgang eines Integrators (9) in Wirkverbindung stehen, daß der Eingang des Integrators (9) wechselweise an ein festes Bezugspotential und Masse schaltbar ist und der Ausgang des Integrators (9) mit einem elektrischen Speicherelement verbindbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (9) als Operationsverstärker (10) ausgebildet ist, dessen Ausgang auf den invertierenden Eingang mit einem Kondensator (11) rückgekoppelt ist und dessen nichtinvertierender Eingang an einer festen Bezugsspannung liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Integrators (9) über einen Schalttransistor (21) mit Masse verbindbar ist und die Basis des Schalttransistors (21) über ein Differenzierglied (19, 20) von den Impulsen der Impulsfolge steuerbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Speicherelement ein RC-Glied (15, 16) ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolge einer Eingangsklemme (1) zugeführt wird, daß die Eingangsklemme (1) über ein Koppelglied (2, 3) mit der Basis eines Transistors (4) verbunden ist, daß die Schaltstrecke des Transistors (4) in Reihe mit einem Relais (6) zwischen Betriebsspannung und Masse geschaltet ist, daß das Relais (6) einen Öffner-Kontakt (7) aufweist über den der Eingang des Integrators (9) an die Betriebsspannung schaltbar ist und ferner einen Schließer-Kontakt (8) auf weist, über den der Ausgang des Integrators (9) mit dem elektrischen Speicherelement (15, 16) verbindbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolge einer Eingangsklemme (1) zugeführt wird, daß die Eingangsklemme (1) über ein Koppelglied (2, 23) mit der Basis eines Transistors (4) verbunden ist, daß die Schaltstrecke des Transistors (4) in Reihe mit einem Widerstand (24) zwischen Betriebsspannung und Masse geschalte ist, daß der Kollektor des Transistors (4) über eine Diode (25) und einen Widerstand (26) an den Eingang des Integrators angeschlossen ist und ferner mit der Basis eines Feldeffekttransistors (27) verbunden ist, dessen Schaltstrecke zwischen dem Ausgang des Integrators und dem elektrischen Speicherelement liegt.