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Einrichtung zur Erkennung wenistens eines Grenzwerts
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eines in Form einer Impulsfolge vorliegenden Parameters mit Hilfe
einer programmgesteuerten Vorrichtung Stand der Technik Die Erfindung geht aus von
einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche
Einrichtung zur Erkennung einer bestimmten Drehzahl aus der DE-OS 2 836 614 bekannt,
wobei die Zählvorgänge und die Auswertung des Zählergebnisses zum Teil in diskreten
Bauelementen und zum Teil in einem eigens dafür vorgesehenen Rechner ablaufen. Dieser
Rechner wertet die Zählergebnisse zur Steuerung der Zündung einer Brennkraftmaschine
aus. Soll lediglich ein Signal zur Erkennung des Erreichens oder Überschreitens
eines Grenzwerts-,
einer Grenzdrehzahl, erreicht werden, so ist
dennoch ei Rechner eigens fur diesen Zweck erforderlich.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden
Werkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, ein bereits vorhandener
Rechner zur Ermittlung des ~-3rlz*!erts eines Parameters herangezogen werden kann,
wooei die Vorgänge zur Ermittlung dieses Grenzwerts periov sch in den Programmpausen
ablaufen. Es kann somit ein bereits vorhandener Rechner durch Erweiterung seines
Progra-.ms und/oder Hinzufügung weniger, billiger Bauelemente zur zusätzlichen Ermittlung
des Grenzwerts eines Parameters eingesetzt werden. Eine solche Grenzwerterkennung
ist z.B.
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bei einer elektronischen Getriebesteuerung notwendig, bei der das
Überschreiten oder Unterschreiten von Grenzdrehzahlen Schaltvorgänge auslösen soll.
Eine andere Slnsatzmöglichkeit wäre das Zählen von vorbeilaufenden Werkstücken einer
Werkzeugmaschine, bei der ein Uber-bzw. Unterschreiten einer bestimmten Anzahl passierender
Werkstücke pro Zeiteinheit eine Störung erkennen läßt.
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In beiden Fällen können ohnehin schon vorhandene Rechner, insbesondere
Mikrorechner, für diese Drehzahlerkennung eingesetzt werden. Im Falle der Getriebesteuerung
eines Kraftfahrzeugs liegen z.B. Mikrorechner zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit,
der automatischen Sitzverstellung oder sonstiger Funktionen vor, während bei Werkzeugmaschinen
häufig Mikrorechner zu deren Steuerung engesetzt sind.
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Durch die in den Unteransprüchen- aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im iiauptanspruch angegebenen Einrichtung
möglich. Besonders vorteilhaft ist die Erzeugung einer Hysterese durch Vergleich
des Zählergebnisses mit zwei Grenzwerten entsprechenden Zahlenwerten, wobei bei
Erreichen, bzw. Übersehreiten des höheren Zahlenwerts ein erstes Ausgangssignal
und bei Nichterreichen des niedereren Zahlenwerts ein zweites, komplementäres Ausgangssignal
auslösbar ist.
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Insbesondere zur Getriebesteuerung ist eine solche Schalthysterese
notwendig> da anderenfalls bei der Grenzdrehzahl ein ständiges Aufwärts- und
Abwärtsschalten die Folge wäre.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig.
1 eine schaltungsmäRige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels, Fig. 2 ein Diagramm
zur Erläuterung der Wirkungsweise und Fig. 3 eine Darstellung einer Schalthysterese.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels An eine Eingangsklemme 10 ist
eine drehzahlabhängige Impulsfolge n angelegt, die dem K-Eingang eines JK-Flip-flops
11 sowie einem Eingang eines UND-Gatters 12 zugeführt ist. Ein Ausgang dieses Flipflops
11 ist sowohl an den zweiten, invertierenden Eingang des UND-Gatters 12, wie auch
an den J-Eingang eines zweiten JK-Flipflops 13 angeschlossen. Der Ausgang des UND-Gatters
12 ist an den Eingang des Flipflops 13 gelegt. Ein Ausgang des Flipflops 13 ist
über ein UND-Gatter 14 mit dem Takteingang C eines Zählers 15 verbunden. Der Ausgang
eines Taktfreuenzgenerators
16 ist an den zweiten Eingang des UND-Gatters
114 gelegt. Die Zahlenausgänge des Zählers 15 sind jeweils mit Zahleneingängen X
zweier digitaler Komparatoren 17> 18 verbunden, wobei an die Vergleichszahleneingänge
A des Komparators 17 entweder über einen Festwertspeicher (ROH) oder durch feste
Verdrahtung ein fester Zahlenwert A angelegt ist, während an die Vergleichssahleneingänge
B des zweiten Komparators 18 der Zahlenwert B angelegt ist.
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Der Ausgang "X ( A" des Komparators 17 ist über ein UND-Gatter 19
mit dem J-Eingang eines JK-Flipflops 20 verbunden. Der Ausgang "X > B" des Komparators
18 ist huber ein D-Gatter 21 an den K-Eingang des Flipflops 20 gelegt. Die invertierenden
Ausgänge der Flipflops 11, 13 sind jeweils mit Eingängen beider UND-Gatter 19, 21
verbunden. Der Ausgang des JK-Flipflops 20 ist mit einer Ausgangsklemme 22 verbunden.
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Sowohl dem J-Eingang des Flipflops 11 wie auch dem Rücksetzeingang
R des Zählers 15 ist von einem Rechner 23 ein Signal zugeführt, das jeweils am Ende
seines periodischen Programmablaufs erzeugt wird. Weiterhin ist der Ausgang des
Flipflops 20 ebenfalls diesem Rechner 23 zugeführt.
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Dies kann natürlich unterbleiben, wenn der Rechner die am Ausgang
des Flipflops erzeugte Grenzdrehzahl-Information nicht benotigt. Die Zahlenwerte
A und B können ebenfalls vom Festwertspeicher des Rechners den Komparatoren 17,
18 zugeführt werden. Die strichpunktierte Linie 24 soll andeuten, daß die Funktionsblöcke
II bis 21 auch Teil des Rechners selbst sein können, d.h., daß sie nicht in diskreter
Form vorliegen müssen, sondern auch als Teil programm im Rechn.er 23 enthalten sein
können. Dies kann natürlich auch nur zum Teil der Fall sein, d.h., ein Teil der
Funktionen, z.B. die Zählvorgänge, können in einem diskreten Zähler 15 ablaufen,
der durch den Rechner 23
euert wird, während die übrigen Funktionen
als Pro-0--ra:nm vorliegen.
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Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsce-spiels
soll im folgenden anhand des in Fig-. 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert
werden. Die Numerierung der Signale ordnet diese den Ausgängen der entsprechend
Bezeichneten Bauteile zu. P bezeichnet den regulären Programmablauf im Rechner 23,
wobei jedem Programmdurchlauf ene vom Rechner gesteuerte Verzogerungszeit tp von
z.B.
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2 sek folgt. Durch eine Rükflanke am Ende der Programmdurchlaufzeit
P wird das Flipflop 11 gesetzt und mit der Rückflanke des darauffolgenden Drehzahlimpulses
n rückgesetzt. it der Rückflanke des dadurch am Ausgang des Flipflops 11 erzeugten
Signals U11 wird das Flipflop 13 gesetzt. Ein gleichzeitiges Rücksetzsignal am Eingang
K des Flipflops 13 wird durch das UND-Gatter-12 verhindert. Erst mit dem darauffolgenden
Signal n wird über das UND-Gatter 12 das Flipflop 13 rückgesetzt. Das somitam Ausgang
des Flipflops 13 erzeugte Signal U13 gibt die Torzeit für die Zählimpulse vom Frequenzgenerator
16 vor, die während dieser Torzeit, also zwischen zwei Impulsen n in den Zähler
15 eingezählt werden. Nach dem Zählvorgang bleibt der ZShlerstand-erhalten, bis
der Zähler 15 mit einer Rückflanke nach einem erneuten Programmdurchlauf P rückgesetzt
wird. Diese beschriebenen Verhältnisse sind bei der dargestellten höheren Drehzahl
n3 leicht erkennbar. Während der ersten vier dargestellten Drehzahl impulse n3 ist
die Drehzahl konstant. Der erreichte Zahlenwert liegt zwischen A und B, d.h., die
Drehzahl liegt zwischen no und nu. Die folgenden Drehzahlimpulse n3 stellen eine
Drehzahlerhöhung dar, die sich so auswirktt, daß der Zahlenwert A nicht mehr erreicht
wird, d.h., die obere Drehzahlschwelle no überschritten wird. In den beiden or.aratoren
17, 18 wird geprüft, ob der erreichte Zahlenwert
im Zähler 15 kleiner
als A oder größer als B ist.
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Nach dem Rücksetzen des Zählers 15 und während des Zählvorgangs gibt
der Komparator 17 zwar ebenfalls schon ein Ausgangssignal U17 ab, dieses Signal
wird jedoch durch das UND-Gatter 19 ausgeblendet, so daß nur Ausgangssignale des
Komparators 17 (und natürlich auch des Komparators 18) wirksam werden, wenn gleichzeitig
beide Flipflops 11, 13 rückgesetzt sind. Dies ist bei der erhöhten Drehzahl der
Fall und es wird ein Signal U19 erzeugt, durch das das Flipflop 20 gesetzt und an
der Ausgangsklemme 22 ein Ausgangssignal U20 erzeugt wird, das eine Überschreitung
der oberen Grenzdrehzahl no ausweist.
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In Fig. 3 ist die durch die beiden Komparatoren 17, 18 erzeugte Hysterese
dargestellt. Diese wirkt sich so aus, daß bei Absinken der Drehzahl unterhalb die
obere Drehzahlgrenze no das Ausgangssignal an der Klemme 22 beibehalten wird, da
das Flipflop 20 nur durch ein Ausgangssignal des Komparators 18 rückgesetzt werden
kann. Ein solches Ausgangssignal wird jedoch erst dann erzeugt, wenn der im Zähler
15 ermittelte Zahlenwert größer als B ist, also wenn die Drehzahl nu unterschritten
wird.
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Die dargestellte Drehzahl nl ist eine sehr niedrige Drehzahl. Der
erreichte Zahlenwert im Zähler Z15 hat keinen Einfluß auf das Flipflop 20, da bis
zum ersten Drehzahlimpuls nl nach einem Programmdurchlauf P das Flipflop 11 gesetzt
ist und danach das Flipflop 13, bis ein erneutes Programmdurchlaufende wiederum
das Flipflop 11 setzt. Es ist somit immer eines der Flipflops 11, 13 gesetzt, so
daß eine ständige Ausblendung durch die UND-Gatter 19, 21 erfolgt.
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Bei der etwas höheren Drehzahl n2 tritt zwar gelegentlich der Fall
auf, daß zwei Drehzahlimpulse n2 in eine Programmpause tp zu liegen kommen,. jedoch
ist dann der erreichte Zahlenwert weit oberhalb B, so daß das-Flipflop 20 ohnehin
ständig rückgesetzt ist.
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Prinzipiell wird somit immer während der Programmpausentp Õezählt.
Ist der Zählvorgang im Programm enthalten, so wirkt sich dies als zusätzliche Programmschritte
im genannten Zeitraum.aus. Ist die Auswertung des erreichten Zählerstands im Programm
vorgesehen, also die Funktion der Bauteile 17 bis 20, so können diese Funktionen
als Programmschritte an die Programmdurchläufe P angefügt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf eine, bzw. zwei Drehzahlschwellen begrenzt,
es können auch, z.B. für eine Getriebeseuerung, eine Vielzahl von Drehzahlschwellen
erkannt, bzw. angezeigt werden.