DE2722581A1

DE2722581A1 - Schaltungsanordnung zur signalaufbereitung von ausgangssignalen eines feldplattengebers bei raddrehzahlgebern von fahrzeugen

Info

Publication number: DE2722581A1
Application number: DE19772722581
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Ing Lamprecht
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1977-05-18
Filing date: 1977-05-18
Publication date: 1978-11-23
Also published as: DE2722581C3; DE2722581B2

Description

Schaltungsanordnung zur Signal aufbereitung von Ausgangssigna-
len eines Feldplattengebers bei Raddrehzahlgebern von Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Signal aufbereitung von Ausgangssignalen eines Feldplatten gebers bei Raddrehzahlgebern von Fahrzeugen, bei denen ein mit dem Fahrzeugrad drehendes gezahntes Meßrad an einem Feldplattengeber vorbei bewegt wird.
Derartige Raddrehzahlgeber an Fahrzeugen nutzen die Änderung eines meist durch einen Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes aus, die dadurch entsteht, daß ein Luftspalt zwischen einem gezahnten drehenden Meßrad und dem Magneten in Abhängigkeit von der Stellung der Zähne des Meßrades geändert wird.
Zur Umwandlung des sich ändernden magnetischen Flusses in ein elektrisches Signal werden induktive Meßfühler wie Spulen, Hallgeneratoren oder Feldplatten verwendet. Hierbei muß zur Erzielung eines präzisen Signales der Luftspalt möglichst eng sein und darf sich auch während des Betriebes nicht ändern.
Dies bedingt einen hohen Aufwand hinsichtlich der t-Btoleranzen von Lagern, Zahnrad, Geber- und Meßfühleranordnung sowie in der Auswerteschaltung einen hohen Aufwand hinsichtlich der Konstanz der Verso rnung sspannung und hinsichtlich der Temperaturunempfindlichkeit und Offsetströme der Bauelemente.
Hierzu sowie zur Weiterverarbeitung der Signale ist es angezeigt, mit einen digitalen Drehzahlsignal zu arbeiten. Dabei muß das annähernd sinusförmige Signal des Meßfühlers in ein digitales Signal umgewandelt werden, was mittels eines Schwellwertschalters erfolgt. Unterliegt nun das Ausgangssignal des Meßfiihlers durch die oben genannten Toleranzen und Fehler stärkeren Schwnnlaungen, so kommt es vor, daß dieses Signal nicht mit Sicherheit die eingestellte Schwelle des Schwellwert schalters erreicht und so Signale nicht verarbeitet werden. Legt man, um diesen Fehler zu vermeiden, den Schwellenwert möglichst niedrig, so treten Fehlimpulse durch Störspannungen und Offsetströme der Bauelemente auf.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei geringem Aufwand im mechanischen Teil des Gebers eine Schaltungsanordnung der oben angegebenen Art zu schaffen, bei der auch größere Toleranzen des Luftspaltes sowie größere Toleranzen in der Versorungsspannung, der Temperaturempfindlichkeit und den Offsetströmen keinen Einfluß auf die Genauigkeit des Drehzahlsignals haben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster Brückenzweig einer symmetrischen Brückenschaltung mit mindestens einer Feldplatte mit einem Differenzverstärker verbunden ist und daß der Differenzverstärker ausgangsseitig mit einem ersten Eingang und zusätzlich über einen Tiefpaß mit einem zweiten Eingang eines Schwellwertschalters verbunden ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Figur ausführlicher erläutert.
In einer symmetrischen Brückenschaltung,bestehend aus zwei Feldplatten 1,2 und zwei Widerständen 3,4 sind die als Meßfühler dienenden Feldplatten 1,2 angeordnet. Ein erster Brückenzweig 5,5' ist mit den Eingängen eines Differenzverstärkers 6 verbunden, wobei der Verbindungspunkt 5' der Feldplatten 1,2 mit dem positiven und der Verbindungspunkt 5 der Widerstände 3,4 mit dem negativen Eingang des Differenzverstärkers 6 verbunden ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers 6 ist über einen Widerstand 7 auf den negativen Eingang rückgekoppelt.
Der Ausgang des Differenzverstärkers 6 ist über einen Widerstand 8 mit dem positiven-Eingang eines Schwellwertschalters 9 und zusätzlich über eirnn Tiefpaß 10,11 mit dem negativen Eingang des Schwellwertschalters 9 verbunden.
Der Tiefpaß 10, 11 besteht nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung aus einem RC-Glied, dessen Widerstand 10 mit dem Eingang des Schwellwertschalters 9 und dem Ausgang des Differenzverstärkers 6 und dessen Kondensator 11 mit dem Eingang des Schwellwertschalters 9 und der Masse verbunden ist.
Der Ausgang des Schwellwertschalters 9 ist über einen Widerstand 12 auf den positiven Eingang rückgekoppelt. Der Schwellwert schalter besteht in dem Ausführungsbeispielaus einem im Sättigungsbereich betriebenen Verstärker.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein zweiter Brückenzweig 13,13' der Brückenschaltung 1,2,3,4 mit einem Verbindungspunkt 13 über einen Widerstand 14 mit Versogungsspann1mg und mit einem weiteren Verbindungspunkt 13' über eine in Sperrichtung geschaltete Zenerdiode 15 mit Masse verbunden, Parallel zu dem Brücenzweig 13, 13' ist eine Anordnung mehrerer Dioden 16,17,18,19,20 geschaltet, die in Durchlaßrichtung der Versorgungsspannung gepolt sind.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung be schriben.
Die Feldplatten 1 und 2 ändern unter Einwirkung eines periodisch durch die Zähne des Meßrades sich ändernden Magnetfeldes ihren ohmschen Widerstand, wodurch di Brückenschaltung 1,2, 3,4 verstimmt wird, so daß eine an den Punkten 13 und 13' eingespeiste Spannung entsprechend moduliert wird und an dem Brückenzweig 5,5' eine nahezu sinusförmige Spannung erscheint, deren Frequenz proportional der Umdrehungsgeschwindigkeit des Meßrades ist.
Die Amplitude dieser Spannung ist abhängig von der Stärke des magnetischen Flußes durch die Feldplatten und damit indirekt von der Größe des Luftspaltes zwischen dem Zahnrad und dem magnetischen Geber sowie von der Größe der in den Brückenzweig 13,13' eingespeisten Spannung.
Diese sinusförmige Spannung an dem Brückenzweig 5,5' wird in dem Differenzverstärker 6 verstärkt, so daß an dessen Ausgang weiterhin eine sinusförmige Spannung ansteht, die den beiden Eingängen des Schwellwertschalters 9 zugeführt wird.
Anstelle eines fest eingestellten Schwellwertes, bei dem der Schalter 9 durchschalten soll, wird ihm das sinusförmige Signal einmal direkt und zum anderen über den Tiefpaß 10,11 phasenverschoben zugeführt. An den Eingängen des Schaltverstärkers liegt somit jeweils die Spannungsifferenz zwisch-n direktem Signal und dem phasenverschobenen Signal an.
Dies hat zum Vorteil, daß Gleichspannungsanteile und niederfrequente Störanteile des Signales kein Durchschalten des Schalters 9 bewirken, so daß auch eine Schwankung der Versorgungsspannung oder eine durch Temperaturschwankungen an den Feldplatten 1,2 oder dem Differenzverstärker 3 verursachte Änderung der Amplitude keinen Einfluß auf das Schaltverhalten des Schwellwertschalters 9 ausübt, da dieser nicht in Abhängigkeit von dem absoluten Spannungswert des sinusförmigen Signals schaltet, sondern in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem sinusförmigen Signal und dem zu diesem phasenverschobenen Signal.
Auch sieht man, daß Toleranzen des Luftspaltes, die letztlich eine Änderung der Amplitude des Signals an dem Brückenzweig 5,5' bewirken, weitgehend ohne Einfluß auf das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 9 sind.
Die Spannungsdifferenz an den Eingängen des Schwellwertschalters 9 ist nun frequenzabhängig durch die Wirkung des Tiefpasses, so daß bei sehr niedrigen Frequenzen ein Durchschalten des Schwellwertschalters nicht; erfolgt. Dies ist insbesondere bei Gebern für Blockier- oder Schleuderschutzeinrichtungen von Vorteil, da bei sehr kleinen Geschwindigkeiten diese Einrichtungen nicht ansprechen sollen und somit aufwendige Einrichtungen zum Abschalten dieser Blockier- oder Schleuderschutzeinrichtungen eingespart werden, da bei sehr kleinen Geschwindigkeiten ohnehin am Ausgang des Schwellwertschalters 9 kein Drehzahlsignal erscheint.
Durch Dimensionierung des Tiefpasses sowie der Teilung des Zahnrades kann diese untere Ansprechfrequenz festgelegt werden.
Q Zur Eliminierung von Fehlern durch Schwankung der Versorgungspannung sind nach einer Weiterbildung der Erfindung die Dioden 15 bis 20 vorgesehen, durch welche der Arbeitspunkt der Feldplatten stabilisiert wird. Die Dioden 16 bis 20 begrenzen hierbei mit der Sunme ihrer Schwellenspannungen die Versorgungsspannung der zu ihnen parallel geschalteten Feldplatten 1,2.
Die Diode 15 stabilisiert den Arbeitspunkt des Differenzverstärkers 6. Die Kombination der Dioden 15 und 16 bis 20 ergibt somit einen stabilen Arbeitspunkt, so daß die Amplitude am Ausgang des Verstärkers 6 weitgehend unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung ist.

Claims

Patentansprüche Schaltungsanordnung zur Signalaufbereitungvon Ausgangssignalen eines Feldplattengebers bei Raddrehzahlgebern von Fahrzeugen, bei denen ein mit dem Fahrzeugrad drehendes gezahntes Meßrad an einem Feldplattenmeßfühler vorbei bewegt; wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Brakkenzweig einer symmetrischen Brückenschaltung (1,2,3,4) mit mindestens einer Feldplatte (1,2) mit einem Differenzverstärker (6) verbunden ist und daß der Differenzverstärker (6) ausgangsseitig mit einem ersten Eingang und zusätzlich über einen Tiefpaß (10,11) mit einem zweiten Eingang eines Schwellwertschalters (9) verbunden ist.
2. Schaltungsanordung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Brückenzweig der Brückenschaltung einerseits über einen Widerstand mit Versorungsspannung und andererseits über eine in Sperrichtung geschaltete Zenerdiode (15) mit Masse verbunden ist, wobei parallel mit dem zweiten Brückenzweig eine Serienschaltung aus einer oder mehreren in Durchlaßrichtung geschalteten Dioden (16,17,18,19,20) verbunden ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Eingang des Schaltverstärkers (9) ein Vorwiderstand (8) vorgeschaltet ist und daß der Ausgang des Schaltverstärkers (9) über einen Rückkopplungswider stand (12) mit dem ersten Eingang verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaß (10,11) ein RC-Glied i-t.