DE2918498C2

DE2918498C2 - Drehzahlmeßvorrichtung

Info

Publication number: DE2918498C2
Application number: DE2918498A
Authority: DE
Inventors: Sadao Yokohama Takase
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-06-13
Filing date: 1979-05-08
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE2918498A1; JPS5953506B2; JPS54161976A; FR2428844B1; FR2428844A1; GB2023292A; GB2023292B; US4329645A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahlmeßvorrichtung der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 4 genannten Art.

Eine solche, mit der DE-OS 28 36 479 angegebene Vorrichtung dient zur Messung des Drehwinkels der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, um z. B. den Zündzeitpunktsvoreilungswinkel zu erfassen. Zu diesem Zweck wird eine Verknüpfungsschaltung so angesteuert, daß sie beim Auftreten des Zündimpulses leitend und beim Feststellen der zweiten Markierung wieder gesperrt wird, wobei die Lage der zweiten Markierung einer Drehstellung der Kurbelwelle beim oberen Totpunkt des Kolbens zugeordnet ist, der aufgrund einer durch den Zündimpuls veranlaßten Expansion anschließend in Richtung des unteren Totpunktes angetrieben wird. Solange das Verknüpfungsglied leitend geschaltet ist. läßt es die den ersten Markierungen entsprechenden Ausgangssignale an den Zähler hindurch, so daß dieser bis zu einem bestimmten Zählerstand zählt, der dann den jeweils zu messenden Drehwinkel angibt.

Diese Drehwinkelmeßvorrichtung ist zu einer genauen Messung der Drehzahl nicht geeignet, da infolge des Fehlens von ersten Markierungen an der zweiten Markierung die ersten Markierungen nicht gleichmäßig über den gesamten Umfang des Drehclementes angeordnet sind. Die Messung der Drehzahl beruht nämlich auf dem Prinzip, die Anzahl der der ersten Markierungen entsprechenden Ausgangssignale während einer bestimmten Zeitdauer zu zählen. Bei einer ungleichmäßigen Verteilung der ersten Markierungen über den

bo Umfang des Drehelementes ergibt sich aber pro bestimmter Zeitdauer ein Meßfehler, da mindestens zwei aufeinanderfolgende erste Markierungen einen anderen Abstand haben als die übrigen ersten Markierungen.
Aus der US-PS 39 30 201 ist eine Vorrichtung be-

b^r> kannt. mil der sowohl ein Drchwinkel als auch die Drehzahl eines Drehelcmcnies gemessen werden kann. Das Drehelement weist mit gleichem Absiantl am Umfang angeordnete erste Markierungen auf, wobei die zweite

Markierung durch eine Unterteilung eines eine erste Markierung bildenden vollständigen Vorsprungs in zwei jeweils gleiche Breite aufweisende Teilzähne mit einer dazwischenliegenden Lücke derselben Breite gebildet ist. Die ersten Markierungen und die zweite Markierung ergeben an der Sensoreinrichtung Ausgangssignale, die in ein Rechtecksignal umgeformt werden. Während einer Impulsbreite dieses Rechtecksignals wird ein Zähler alt einer sehr hohen Taktfrequenz vorwärtsgezählt, während er während der Impulspause wieder zurückgezählt wird. Bei aufeinanderfolgenden normalen ersten Markierungen erreicht daher der Zählerstand nach Beendigung einer aus Impuls und Impulspause bestehenden vollständigen Periode immer wieder den Wert Null. Läuft dagegen die zweite Markierung an der Sensoreinrichtung vorbei, so wird der Zähler aufgrund der dann erzeugten Impulse nur halber Impulsbreite auch nur auf den halben Zählerstand in Vorwärisrichtung, anschließend wieder auf Null und dann wieder auf den halben Zählerstand in Vorwärtsrichtung gezählt von dem aus der Zähler dann in Rückwärtsrichtung während der normalen Impulspause auf ei:;en Zählerstand gezählt wird, der einen bestimmten Schwellwertpegel überschreitet. Das Überschreiten dieses Schwellwertpegels wird festgestellt, um ein der zweiten Markierung entsprechendes Ausgangssignal zu erzeugen. Soll mit dieser Vorrichtung die Drehzahl des Drehelementes gemessen werden, dürfen nur die ersten Markierungen von der Sensoreinrichtung unabhängig von der besonderen Ausbildung der einen ersten Markierung in Form der zweiten Markierung erfaßt werden.

Da die Taktfrequenz gegenüber der Widerholungsfrequenz der den ersten Markierungen bzw. der zweiten Markierung entsprechenden Ausgangssignale hoch sein muß, ist die am Umfang des Drehelementes vorzusehende. Anzahl von ersten Markierungen je nach der Größe der zu messenden Drehzahl begrenzt, wodurch wiederum die Genauigkeit der Drehzahlmessung ebenfalls begrenzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 4 genannten Art so auszubilden, daß der durch das Fehlen von ersten Markierungen bedingte Fehler bei der Drehzahlmessung kompensiert wird.

Bei einer Drehzahlmeßvorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 oder 4 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der im Anspruch 1 angegebenen erfindungsgemäßen Lösung wird mit Hüte des monostabilen Multivibrators während dessen quasistabilen Schaltzustandes nur eine bestimmte Anzahl der den ersten Markierungen entsprechenden Ausgangssignale an den Zähler zu ihrer Zählung gegeben, die jeweils nur mit gleichen Abständen am Umfang des Drehelementes angeordneten ersten Markierungen zugeordnet sind. Da der monostabile Multivibrator durch das der zweiten Markierung entsprechende Ausgangssignal angesteuert, das heißt in seinen quasistabilen Schaltzustand umgeschaltet wird, und die Zeitdauer dieses Schaltzustand kürzer als die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden zweiten Markierungen ist, die bei der höchsten Drehzahl des Drehelementes auftritt, wird sichergestellt, daß jeweils die im Bereich der zweiten Markierung vorhandenen bzw. fehlenden erste.ι Markierungen nicht ausgewertet werden, daß heißt die ihnen entsprechenden Ausgangssignale bei der Zählung inr Zähler unterdrückt werden.

Bei der zweiten, im Anspruch 4 angegebenen erfindungsgemäßen Lösung ist die Zeitdauer des quasistabilen Sehallzustandes des monostabilen Multivibrators se gewühlt, daß während ihr mehrere aufeinanderfolgende zweite Markierungen auftreten. Die Anzahl der während dieser Zeildauer auftretenden zweiten Markierungen wird mit Hilfe des zweiten Zählers gezählt, in einem Vervielfacher wird der Zählerstand dieses zweiten Zählers jeweils mit der Anzahl der an der zweiten Markierung fehlenden ersten Markierungen multipliziert- In ίο einer Addierschaltung wird schließlich dieses Multiplikationsergebnis zum Zählerstand des ersten Zählers hinzuaddiert, wodurch der durch die fehlenden ersten Markierungen bedingte Fehler innerhalb dieses Zählerstandes exakt kompensiert wird.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Drehzahlmeßvorrichtung kann daher die jeweilige Drehzahl sehr genau gemessen werden, wobei auch bei höh ;n zu messenden Drehzahlen eine relativ große Anzahl an ersten Markierungen am Umfang des Drehelementes vorgesehen werden kann.

Ausgestaltungen der Erfindung sine! in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt
F i g. 1 iine Teüansicht eines scheibenförmigen Drehelementes mit Zähnen ais Markierungen,

F i g. 2 eine Teüansicht einer zweiten Drehscheibe mit magnetisierten Bereichen,

F i g. 3 .schematisch ein Blockschaltbild einer elektrisehen Schaltung für ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehzahlmeßvorrichtung,

Fig.4 ein Zeitdiagramm verschiedener Signale, die im ersten Teil der in F i g. 3 dargestellten elektrischen Schaltung erzeugt werden.

F i g. 5 ein Zeitdiagramm verschiedener Signale, die im zweiten Teil der in F i g. 3 dargestellten elektrischen Schaltung erzeugt werden,

F i g. 6 schematisch ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der elektrischen Schaltung für die erfindungsgemäße Drehzahimeßvorrichtung,

F. g. 7 ein Zeildiagramm verschiedener Signale, die in der in F i g. 6 dargestellten elektrischen Schaltung erzeugt werden,

F i g. 8 schematisch ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der elektrischen Schaltung für die erfindungsgemäße Drehzahlmeßvorrichtung und

F i g. 9 ein Zeitdiagramm verschiedener Signale, die in der in Fig.8 dargestellten elektrischen Schaltung erzeugt werden.

In F i g. 1 ist eine Scheibe 32 dargestellt, die bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Drehzahlmeßvorrichtung als Drehelemen*, verwandt wird. Obwohl die ScheiLj 32 nur in einer Teüansicht dargestellt ist, versteht es sich, daß die Achse der Scheibe fest mit einer Welle, beispielsweise der Kurbelwelle einer nicht dargestellten Maschine verbunden ist, so daß sich die Scheibe synchron mit der Maschinenwelle dreht. Die Scheibe 32 weist eine Vielzahl von Zähnen 32a, 32b, 32d, 32e und 32/ auf, die längs des Außenumfangs der Scheibe 32 bo vorgesehen sind und die Markierungen bilden.

Außer einem Zahn sind diese Zähne entlang der Außenumfangsfläche der Scheibe 32 mit einem bestimmten Kreisabstand oder Zwischenraum angeordnet, der in Form des Winkels θ ausgedrückt wird. Wie es durch o5 eine unterbrochene Linie dargestellt ist, fehlt ein Zahn 32c, so daß der Abstand zwischen den beiden benachbarten Zähnen 326 und 32d, die den Teil 32c einschließen, zweimal so groß wie der Abstand zwischen den

anderen Zähnen, beispielsweise zwischen den Zähnen 32a und 326 ist. Die Scheibe 32 ist beispielsweise so angeordnet, daß sie sich in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn dreht, wie es durch einen Pfeil dargestellt ist.

Ein die Sensoreinrichtung bildender erster und zweiter elektromagnetischer Aufnehmer 33« und 336 sind ortsfest neben der äußeren Umfangsflächc der Scheibe 32 angeordnet. Der erste und der zweite Aufnehmer 33a und 336 sind radial bezüglich der Scheibe 32 ausgerichtet und in einem Winkelabstand von Θ/2 angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung haben die Ausgangssignale des ersten und zweiten Aufnehmers 33a und 336 einen Phasenunterschied zueinander, der gleich der Hälfte des Kreisabstandes θ ist. Die Ausgangssignale r> liegen an einer Schaltung, in der ein Bezugs/.citsignal oder Bezugsstellensignal, das im folgenden als Markierungssignal bezeichnet wird, um ein Eichsignal jeweils erzeugt werden.

F i g. 2 zeigt eine Teilansicht einer magnetisierten Scheibe 36 und zwei magnetosensitive Aufnehmer 51a und 516, die anstelle der in F i g. 1 dargestellten Anordnung verwandet werden. Die Anordnung in F i g. 2 ist gleich der in F i g. 1 dargestellten Anordnung, außer, daß die Zähne 32a bis 32/"und die elektromagnetischen Auf- 2"> nehmer 33a und 336 jeweils durch eine Anzahl von magnetisierten Bereichen N und S und durch magnetosensitive Aufnehmer 51a und 516 ersetzt sind. Die Scheibe 36 weist eine Aussparung 38 zwischen bestimmten magnetisierten Teilen N und 5 auf, die einen Winkelabstand von 2 θ haben, während die anderen magnetisierten Teile N und 5 im gleichen Abstand um einen Winkel θ voneinander getrennt sind. Die Aussparung 38 ist dazu ausgebildet, um einen nicht magneiisicrten Teil zu liefern, der dem Teil 32c der Scheibe 32 in F i g. 1 ent- y> spricht, an dem ein Zahn fehlt. Erforderlichenfalls ist es

iiivrgii\.ii, statt viiix. ut.iaiugi. nu.iapui uit£ -n> au vjv.t Scheibe 36 vorzusehen, denselben Effekt dadurch zu erhalten, daß der Teil, der der Aussparung 38 entspricht, nicht magnetisiert wird. Es ist auch möglich, denselben Effekt dadurch zu erzielen, daß die Stärke der Magnetisierung des Teils, der der Aussparung 38 entspricht, herabgesetzt wird, ohne eine Aussparung 38 selbst vorzusehen. Die Ausgangssignale der Aufnehmer 51a und 516 liegen an einer Schaltung, in der ein Bezugszeitsignal oder ein Markierungsstellensignal und ein Eichsignal jeweils erzeugt werden.

In F i g. 3 ist eine Schaltung dargestellt, die bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Drehzahlmeßvorrichtung verwandt wird. Die in F i g. 3 dargestellte Schaltung Kann entweder mit den beiden Aufnehmern 33a und 336 oder den Aufnehmern 51a und 516 verbunden sein, die in den F i g. 1 und 2 jeweils dargestellt sind. Die Schaltung besteht aus einem ersten und einem zweiten Schaltungsteil. Der erste Schaltungsteil der Schaltung liegt zwischen den beiden Eingangsklemmen 41a und 416 und den beiden Anschlüssen 49 und 45, während der zweite Teil den Rest der Schaltung umfaßt, der sich an die Anschlüsse 49 und 45 anschließt.

Der erste Teil der in Fig. 3 dargestellten Schaltung m) umfaßt die erste und die zweite Eingangsklemme 41a und 416. die jeweils mit den Ausgängen der Aufnehmer 33a und 336 verbunden sind. Die erste Eingangsklemme 41a liegt an einem Eingang einer ersten impulsformenden Schaltung 42a, während die zweite Eingangsklem- t>> me 416 mit einem Eingang einer zweiten impulsformenden Schaltung 426 verbunden ist. Die Ausgänge jeder impulsformenden Schaltung 42a und 426 sind jeweils mit den Eingängen einer ersten und einer zweiten Differenzierschaltung 43a und 436 verbunden. Der Ausgang der ersten Differenzierschaltung 43a liegt an einem Taktimpulseingang CPeiner D-Flip-Flop-Schaltung 48, an einer Setzklemme 5 einer Flip-Flop-Schaltung 46 und an einem ersten Eingang eines Exklusiv-ODER-Gliedes 44. Der Ausgang der zweiten Differenzierschaltung ist mit einer Rücksetzklemme R der Flip-Flop-Schallung 46 und mit einem zweiten Eingang des Exklusiv-ODER-Gliedes 44 verbunden, dessen Ausgang am zweiten Anschluß 45 liegt. Ein Ausgang Oder Flip-Flop-Schaltung 46 ist mit einem Eingang einer Vcrzögerungsschaltung 47 verbunden, deren Ausgang an einem Datcncingang D der D-Flip-Flop-Schaltung 48 liegt. Der Ausgang der D-Flip-Flop-Schaltung 48 ist mit dem ersten Anschlu(3 49 verbunden.

Der zweite Teil der in F i g. 3 dargestellten Schaltung umfaßt einen monostabilen Multivibrator 50, einen Zähler 52 und eine eisie VcrricgeiurigSSCnäitürig 54. Der Eingang des monostabilen Multivibrators 50 ist über den ersten Anschluß 49 mit dem Ausgang der D-Flip-Flop-Schaltung 48 verbunden. Der Zähler 52 liegt mit einem Eingang über den zweiten Anschluß 45 am Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes 44. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 50 ist mit einer Steuerklcmmc G und einer Löschklemme CLR des Zählers 52 und mit einer Steuerklemme Cder Verricgelungsschaltung 54\crbunden. Der Ausgang des Zählers 52 liegt an einem Eingang der Verriegelungsschaltung 54. Der breite Pfeil zwischen dem Zähler 52 und der Verriegelungsschaltung 54 und der weitere breiic Pfeil der vom Ausgang der Vcrriegelungsschallung 54 ausgeht, geben an. daß eine Vielzahl von Leitern in Wirklichkeit vorgesehen sind, um ein binär-kodiertes Signal zu übertragen.

Die Funktion und Arbeitsweise des ersten Teils der in F i g. 3 dargestellten Schaltung wird im folgenden anhand der in F i g. 4 in einem, Zeätdiagramm dargestellten Signalformen beschrieben. Die erste und die zweite impulsformcndc Schaltung 42a und 426, die beispielsweise Sehmiit-Trigger-Schaltungen oder Komparatorcn sind, erzeugen jeweils eine Kette von lmpuissignalen 510 und .S' 11 mit logischem Pegel auf die Ausgangssignale ansprechend, die vom ersten und zweiten Aufnehmer 33.7 und 336 abgeleitet werden. Die erste und die zweite Differenzierschaltung 43a und 436 erzeugen jeweils auf die nachlaufenden Flanken der Impulse der Signale S10 und 511 ansprechend eine erste und eine zweite Kette von Impulsen 512 und S13. Da die Flip-Flop-Schaltung

46 durch die ersten und zweiten Impulse S 12 und S13 gesetzt und rückgesetzt wird, wird ein Ausgangsimpulssignal 5 14 an ihrem Ausgang A erhalten. Dieses Ausgangssignul 514 wird durch die Verzögcrungsschaltung

47 verzögert, woraufhin ein verzogenes Signal S15 am Dateneingang Oder D-Flip-Flop-Schaltung 48 liegt. Die D-F!ip-Flop-Schaltung 48 erzeugt ein Ausgangssignal 516 mit einem Impuls P8, dessen Vorderflanke durch einen Impuls des Signals S12 bestimmt ist, der zuerst während der Zeitspanne auftritt, während der das Signal S 15 einen hohen logischen Pegel hat, während die nachlaufende Flanke des Impulses PS durch einen Impuls des Signals 512 bestimmt ist, der zuerst während einer Zeitdauer auftritt, während der das Signal S15 einen niedrigen logischen Pegel hat.

Das Exklusiv-ODER-Glied 44 erzeugt ein Ausgangsimpüissigr.a! S17. wenn die Pegel der Eingangssignal S 12 und -V 13 voneinander verschieden sind. Die Signale 516 und S 17 werden folglich am ersten und zweiten Anschluß 49 und 45 erhalten. Die Vorderflanke des Im-

pulses PS des Signals 516 isl durch die nachlaufende Flanke eines Impulses P6 bestimmt, der durch den ersten Aufnehmer 33a auf den Durchgang des Zahnes 32b erzeugt wird, während die nachlaufende Flanke des Impulses PB durch die nachlaufende Flanke eines Impulses Pl bestimmt ist, der durch den ersten Aufnehmer 33a auf den Durchgang des Zahnes 32d ansprechend erzeugt w;M Dieser Impuls PS des Signales S16 kann dazu dienen, eine Bezugsstelle, einen Bezugswinkel oder einen Bezugszeitpunkt anzugeben, wenn ein bestimmter Teil des Impulses PS dem oberen Totpunkt der Kolbenbewegung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine entspricht. Da das Signal S17 sowohl dem Signal 512 als auch dem Signal S13 entspricht, ist die Anzahl der Impulse, die als Eichinipulse zum Messen des Drehwinkels verwandt werden, verglichen mit der Anzahl der Impulse jedes differenzierten Signals 512 und S13 verdoppelt. Diese beiden Signale 516 und 517, die an den Anschlüssen 43 und 45 aüfireien, werden jeweils als Markierungssignal und Eichsignal im folgenden bezeichnet. Obwohl beiden in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen zwei Aufnehmer vorgesehen sind, müssen nicht notwendigerweise zwei oder mehr Aufnehmer vorgesehen sein. Das heißt mit anderen Worten, daß ein einziger Aufnehmer ein Ausgangssignal erzeugen kann, das beide Informationsteüe, d. h. das Eichsignal und das Markierungssignal enthält. Diese beiden Informationsteüe können durch eine geeignete elektrische Schaltung über den Phasenunterschied zwischen beiden Informationsteilen in zwei verschiedene Signale geteilt werden. Obwohl bei den dargestellten Ausführungsbeispielen eine zweite Markierung, beispielsweise der Teil ohne Zahn oder eine Aussparung vorgesehen ist, kann diese Markierung auch dadurch erhalten werden, daß ein Extrasegment, beispielsweise ein Zahn oder ein magnetisierter Teil, vorgesehen ist, so daß die Dichte der Segmente der zweiten Markierung größer als die der Eichsegmente oder ersten Markierungen ist.

Wenn der erste Teil der in F i g. 3 dargestellten Schaltung zum Messen des Drehwinkels eines Drehelementes verwandt wird, um den Zündvorstellwinkel zu ermitteln, liegen die beiden Signale 516 und 517 an einer Schaltung, in der die Anzahl der Impulse im Eichsignal 517 zwischen einem Bezugszeitpunkt, der irgendeinem Zeitpunkt entsprechen kann, bei dem ein Zündimpuls erzeugt wird, und einem Zeitpunkt, der durch die Vorderflanke des Impulses PS im Markierungssignal 516 bestimmt wird, gezählt wird.

Die Arbeitsweise des zweiten Schaltungsteils in F i g. 3 wird im folgenden anhand des Zeitdiagramms in F i g. 5 beschrieben.

Es ist ersichtlich, daß das Markierungssignal 516 und das Eichsignal 517, die in F i g. 4 dargestellt sind, auch in F i g. 5 in einem verkleinerten Zeitmaßstab dargestellt sind.

Auf die nachlaufende Flanke des Impulses PS im Markierungssignal 516 ansprechend wird der monostabile Multivibrator 50 ausgelöst, so daß er ein Impulssignal 519 mit einer bestimmten Impulsbreite Τ\ erzeugt. Die Impulsbreite Fi ist durch die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 50 so gewählt, daß sie kleiner als die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen P8 und PS' ist, die bei der größtmöglichen Drehzahl der Scheibe 32 oder 36 auftreten kann. Der Ausgangsimpuls S19 liegt an der Steuerklemme G des Zählers 52, um den Zähler 52 in Gang zu setzen. Das heißt mit anderen Worten, daß der Zähler 52 die Anzahl der Impulse im Eichsignal 517 nur über eine Zeitdauer zählt, die durch die Impulsbreite η des Impulssignals 5 19 vom monostabilen Multivibrator 50 bestimmt ist. Das Impulssignal 5 19 wird als Steuersignal bezeichnet. Wie es in F i g. 5 dargestellt ist, liegen nur diejenigen Impulse, die den gleichbeabstandeten Zähnen 32c/, 32e, 32f... entsprechen, am Zähler 52, während diejenigen Impulse, die der zweiten Markierung 32c entsprechen, nicht am Zähler 52 liegen. Das heißt mit anderen Worten, daß während des Anliegens des Steuersignals 519

in das F.ichsignal 5 17 keine Impulse enthält, die dem Teil entsprechen, an dem ein Zahn fehlt. Da der Zähler 52 die Anzahl der Eichimpulse 517 während des Anliegens des Steuersignals 519 zählt, werden die Impulse, die den gleichbeabstandeten Zähnen entsprechen, gezählt, während die Impulse, die dem Teil, an dem ein Zahn fehlt, d. h. der zweiten Markierung entsprechen, nicht gezählt werden. Das Ausgangssignal des Zählers 52 gibt die Drehzahl der Scheibe 32 oder 36 richtig wieder. Das AüSgiingSSignäi des Zäiiicis 52, uas in Wirklichkeit ein binärkodiertes Signal ist, wird auf die Verriegelungsschaltung 54 auf die nachlaufende Flanke des Steuersignals 519, das an der Steuerklemme C der Verriegelungsschaltung 54 liegt, ansprechend übertragen. Das Steuersignal 519 liegt an der Löschklemme CLR des Zählers, so daß die im Zähler 52 gespeicherte Information auf die nachlaufende Flanke des Steuersignals 519 ansprechend gelöscht wird. Das Löschen der Information erfolgt jedoch immer, nachdem die Infomation auf die Verriegelungsschaltung 54 übertragen ist, da durch die Elemente des Zählers 52 eine Zeitverzögerung hervorgerufen wird. Erforderlichenfalls kann zwischen dem Ausgang des monostabilen Multivibrators 50 und der Löschklemme CLR des Zählers 52 eine geeignete Verzögerungsschaltung liegen, um eine Zeitverzögerung des Löschsignals zum Zähler 52 sicherzustellen. Da die im Zähler 52 gespeicherte Information am Ende der Zeitdauer gelöscht wird, zählt der Zähler 52 die Anzahl der Eichimpulse 517 erneut von Null an, wenn der Zähler auf das nächste Steuersignal 519 ansprechend in Gang gesetzt wird. In dieser Weise zählt der Zähler 52 die Anzahl der Eichimpulse 517 immer dann, wenn ein Steuersignal 519 an der Steuerklemme G liegt, um die Information wiederholt auf die Verriegelungsschaltung 54 zu übertragen. Die in der Verriegelungsschaltung 54 gespeicherte information wird daher immer dann erneuert, wenn eine neue Information vom Zähler 52 auf die nachlaufende Flanke des Steuersignals 519 ansprechend übertragen wird. Die in der Verriegelungsschaltung 54 gespeicherte Information wird in einer elektronischen Schaltung, beispielsweise einer impulserzeugenden Schaltung einer Kraftstoffeinspritzanlage, verwandt.

We:m eine einzige zweite Markierung, d. h. der Teil 32c, an dem ein Zahn fehlt, entlang des Außenumfangs der Scheibe 32 vorgesehen ist, wird die in der Verriegelungsschaltung 54 gespeicherte Information bei jeder Umdrehung der Scheibe 32 erneuert Die Anordnung des ersten Ausführungsbeispiels in F i g. 3 ist daher vorteilhaft zum Messen der Drehzahl mit hoher Genauig-

keit, insbesondere dann, wenn die Änderung der Drehzahl relativ groß ist. Wenn jedoch mehr als zwei zweite Markierungen 32c längs des Außenumfangs der Scheibe 32 vorgesehen sind, erfolgt die Messung der Drehzahl so oft, wie es der Anzahl der zweiten Markierungen 32c entspricht, so daß die Meßgenauigkeil noch größer ist

In F i g. 6 ist in einem Blockschaltbild ein zweites Ausführungsbeispie! des zweiten Teils der Schaitung für ein Ausführungsbeispiel der Drehzahlmeßvorrichtung dar-

ίο

gestellt. Der in F i g. 6 dargestellte zweite Schaltungsteil umfaßt einen ersten und einen zweiten Anschluß 49 und 45 zur Verbindung mit dem ersten in Fig. 3 dargestellten Schaltungsteil. Gleiche Schaltungen wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in Fig.6 dargestellte zweite Schaltungsteil umfaßt einen mon^stabilen Multivibrator 50, einen ersten Zähler 52, einsn zweiten Zähler 56, eine Flip-Flop-Schaltung 58, ein UND-Glied 60 und eine Verriegelungsschaltung 54. Der erste Anschluß 49 liegt an einem Eingang des monostabilen Multivibrators 50, dessen Ausgang mit einem Eingang des zweiten Zählers 56 und mit einem zweiten Eingang des UND-Gliedes 60 verbunden ist. Der zweite Zähler 56 liegt mit seinem ersten und seinem zweiten Ausgang 56-1 und 56-2 jeweils an der Setzklemme 5 und der Rücksetzklemme R der Flip-Flop-Schaltung 58. Der Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 58 ist mit einem ersten Eingang des UND-Gliedes 60, mit einer Löschklemme CLR des ersten Zählers 52 und mit einer Steuerklemme Cder Verriegelungsschaltung 54 verbunden.

Der zweite Anschluß 45 liegt an einem Eingang des ersten Zählers 52, dessen Steuerklemme G mit dem

am ersten Zähler 52 liegen, jeweils immer dann an, wenn das Steuersignal g'23 an der Steuerklemme G des ersten Zählers 52 liegt. Das Ausgangssignal des ersten Zählers 52 wird auf die Yerriegelungsschaltung 54 übertragen, um darin gespeichert zu werden. Die Verriegelungsschaltung 54 spricht auf die nachlaufende Flanke des Impulssignals 522 der Flip-Flop-Schallung 58 an, um die Eingangsinformation vom ersten Zähler 52 zu verriegeln. Die im ersten Zähler 52 gespeicherte Informa-

tion wird nach ihrer Übertragung auf die Verriegelungsschaltung 54 auf die nachlaufende Flanke des Impulses 522 in derselben Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel gelöscht. Die in der Verriegelungsschaltung 54 gespeicherte Information wird daher immer dann erneuen, wenn die Flip-Flop-Schaltung 58 rückgesetzt wird. Die in der Verriegelungsschaltung 54 gespeicherte Information wird in einer nachgeschalteten elektronischen Schaltung in derselben Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel verwandt.

Es versieht sich, daß das zweite Ausführungsbeispiel für eine Erhöhung der Meßgenauigkeit der Drehzahl dann vorteilhaft ist, wenn die Änderung in der Drehzahl relativ klein ist, da die wesentliche Zeitdauer für die Messung länger als beim ersten Ausführungsbeispiel ist,

Ausgang des UND-Gliedes 60 verbunden ist. Der Aus- 25 wobei die Meßzeit beim zweiten Ausführungsbeispiel

gang des ersten Zählers 52 ist mit einem Eingang der 3 ri beträgt. Wie es im obigen beschrieben und in den

Verriegelungsschaltung54verbunden. Fig.6 und 7 dargestellt ist, entspricht beim zweiten

Der monostabile Multivibrator 50 arbeitet in dersel- Ausführungsbeispiel die Anzahl der kumulativen Mes-

ben Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel und sungen 3 r. Erforderlichenfalls kann jedoch die Anzahl

erzeugt somit ein Impulssignal 521, dessen Impulsbrei- 30 der Impulse 523 weiter dadurch erhöht werden, daß die

te gleich r\ ist, immer dann, wenn ein Markierungsim- Breite des Impulses D 22 vergrößert wird, um die An-

puls PS im Signal 516 anliegt, um den monostabilen Multivibrator 50 auszulösen. Der zweite Zähler 56 zählt die Anzahl der Impulse 521, um zwei Ausgangssignale zu erzeugen. Der zweite Zähler 56 erzeugt nämlich ein erstes Signal auf die Vorderflanke des ersten Impulses PS im Markierungssignal 516 ansprechend und ein zweites Signal, wenn die Anzahl der Markierungsimpulse 516 (PS, PS', PS"..) gleich einem bestimmten Wert, beispielsweise gleich drei ist.

Das erste Signal wird als Setzsignal bezeichnet und liegt an der Setzklemme £ der Flip-Flop-Schaltung 58, um die Flip-Flop-Schaltung zu setzen, während das zweite Signal als Rücksetz-Signal bezeichnet wird und

zahl der Eichimpulse 517 über eine längere Zeitdauer zu zählen.

F i g. 8 zeigt in einem Blockschaltbild ein drittes Ausführungsbeispiel des zv/siten Teils der Schaltung eines Ausführungsbeispiels der Drehzahlmeßvorrichtung. Der in F i g. 8 dargestellte zweite Schaltungsteil ist über den ersten und den zweiten Anschluß 49 und 45 mit dem in F i g. 3 dargestellten ersten Schaltungsteil in derselben Weise verbunden, wie es bei dem oben beschriebenen ersten und zweiten AusführungsbeispiH der Fall war. Dieselben Schaltungen wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der in F i g. 8 dargestellte zweite Schaltungsteil umfaßt

an der Rücksetzklemme R der Flip-Flop-Schaltung 58 45 einen monostabilen Multivibrator 50', einen ersten und liegt, um diese rückzusetzen. Wenn die Flip-Flop-Schal- einen zweiten Zähler 52 und 62, einen Vervielfacher 64, tung 58 gesetzt ist, erzeugt sie ein Ausgangsimpulssignal eine erste und eine zweite Verriegelungsschaltung 54 522 mit hohem Pegel, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. und 66 und eine Addierschaltung 68.
Die Flip-Flop-Schaltung 58 wird auf die Vorderflanke Der erste Anschluß 49 ist mit einem Eingang des modes vierten Impulses P9 der Ausgangsimpulssignalkette 50 nostabilen Multivibrators 50' und mit einem Eingang 521 entsprechend rückgesetzt, um ein Signal mit niedri- des zweiten Zählers 62 verbunden. Der Ausgang des gern Pegel zu erzeugen. Da die Ausgangsimpulse 521 monostabilen Multivibrators 50' liegt an den Steueryom monostabilen Multivibrator 50 und die Ausgangs- klemmen G des ersten und zweiten Zählers 52 und 62, impulse 522 von der Flip-Flop-Schaltung 58 jeweils am an der Löschklemme CLR des ersten Zählers 52 und an UND-Glied 60 liegen, überträgt das UND-Glied 60 eine 55 einer Steuerklemme der ersten Verriegelungsschaltung bestimmte Anzahl von Impulsen 521 während des An- 54. Der zweite Anschluß 45 ist mit einem Eingang des liegens des Impulses 522. Das Ausgangssignal 523 des ersten Zählers 52 verbunden. Der Ausgang des ersten UND-Gliedes 60 dient als Steuersignal für den ersten Zählers 52 liegt an einem Eingang der ersten Verriege-Zähler 52. Der erste Zähler 52, der auf die Eichimpulse lungsschaltung 54, deren Ausgang mit einem ersten Ein-517 anspricht, wird somit so gesteuert, daß die Eichim- 60 gang der Addierschaltung 68 verbunden ist. Der Auspulse 517 nur dann übertragen werden können, wenn gang des zweiten Zählers 62 liegt an einem ersten Eindas Steuersignal 5 23 am ersten Zähler 52 liegt gang 64-1 des Vervielfachers 64, an dessen zweitem Ein-

Unter dieser Voraussetzung zählt der erste Zähler 52 gang 64-2 ein Bezugssignal liegt Der Ausgang des Verdie Anzahl der Eichimpulse 517 additiv. Da die Steuer- vielfachers 64 ist mit einem Eingang der zweiten Verrieimpulse 5 23 am ersten Zähler 52 dreimal während eines b5 ;.:elungsschaltung 66 verbunden, deren Ausgang am

Zyklus des Impulssignals 522 von der Flip-FIop-Schaltung 58 liegen, gibt das Ausgangssignal des ersten Zählers 52 die Summe der Anzahl der Eichimpulse 517, die

zweiten Eingang der Addierschaltung 68 liegt. Die breiten Pfeile in F i g. 8 geben eine Vielzahl von Leitungen für die Übertragung von binär-kodierten Signalen wie-

der. Die Addierschaltung 68 liefert an ihrem Ausgang das Ausgangssignal.

Im folgenden wird anhand des Zeitdiagrammes in F i g. 9 die Arbeitsweise des dritten in F i g. 3 dargestellten Aiisführiingsbeispiels beschrieben. In derselben Weise wie beim ersten und beim zweiten Ausführungsbeispiel liegt das Markierungsimpulssignal S16 am Eingang des monostabilen Multivibrators 50', während das Eichimpulssignal 517 am Eingang des ersten Zählers 52 liegt. Die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 50' ist jedoch in anderer Weise als bei dem oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel festgelegt. Wie es in F i g. 9 dargestellt ist, erzeugt der monostabile Multivibrator 50' auf die nachlaufende Flanke des Markierungsimpulssignals 516 ansprechend, ein Impulssignal S25, wobei die Impulsbreite Ti des Ausgangsimpulssignals S25 so festgelegt ist, daß sie länger als die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Markiernngsimpulsen PS und PS' isi. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Impulsbreite F₂ so festge'igt, daß sie etwas länger als die doppelte Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Markierungsimpulsen Pi und Pi' ist. Der Ausgangsimpuls S 25 des monostabilen Multivibrators 50' liegt an den Steuerklemmen G des ersten und zweiten Zählers 52 und 62 als Steuersignal, um diese Zähler in Gang zu setzen.

Über eine vorbestimmte Zeitdauer, die durch die Impulsbreite Γ2 des Steuersignals S25 bestimmt ist. zählt der erste Zähler 52 die Anzahl der Eichimpulse 517, während der zweite Zähler 62 die Anzahl der Markierungsimpulse 516 zählt. Am Ende des Steuersignals 5 25 erzeugt der erste Zähler 52 ein Ausgangssignal, das die Anzahl der Eichimpulse 517 wiedergibt, während der zweite Zähler 62 ein Ausgangssignal erzeugt, das die Anzahl der Markierungsimpulse PV und PS" angibt. Das Ausgangssignal des ersten Zählers 52 enthält daher eine Information, die nicht nur den gleichbeabstandeten Zähnen bzw. ersten Markierungen sondern auch der zweiten Markierung, d. h. dem Teil, an dem ein Zahn fehlt, beispielsweise dem Teil 32c in Fig. 1 entspricht. Das heißt mit anderen Worten, daß die Anzahl der Eichimpulse, die durch das Ausgangssignal des ersten Zählers 52 angegeben wird, die Drehzahl der Drehscheibe 32 aufgrund der unregelmäßigen Anordnung der Eichimpulse 517 fehlerhaft angibt. Das fehlerhafte Signal vom ersten Zähler 52 liegt an der ersten Verriegelungsschaltung 54, um darin gespeichert zu weraen. Die in der ersten Verriegelungsschaltung 54 gespeicherte Information wird zum ersten Eingang der Addierschaltung 68 übertragen, um in der folgenden Weise kompensiert zu werden.

Das Ausgangssignal des zweiten Zählers 62, das eine Anzahl N16 der Markierungsimpulse Pi' und Pi" angibt, liegt am ersten Eingang 64-1 des Vervielfachers 64, so daß es um eine verbestimmte Zahl Nr vervielfacht wird, die der Anzahl der Zähne entspricht, die bei jeder zweiten Markierung fehlen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zahl Nr der fehlenden Zähne gleich eins, wie es in F i g. 1 dargestellt ist Ein Bezugssignal, das die vorgegebene Anzahl Nr, beispielsweise die Zahl eins angibt, liegt am zweiten Eingang 64-2 des Vervielfachers 64, so daß die Anzahl N16 der Markierungsimpulse Pi' und Pi" um die vorgegebene Zahl Nr multipliziert wird. Das Ausgangssigna! des Vervielfacher 64, das eine Zahl Nm = N16 · Nr angibt, liegt über die zweite Verriegelungsschaltung 66 am zweiten Eingang der Addierschaltung 68, in der die beiden Zahlen N 17 und Nm miteinander addiert werden. Das Ausgangssignal der Addierschaltung 68 gibt somit die Summe dieser beiden Zahlen N 17 und Nm wieder. Die Zahl Na, die vom Ausgangssignal der Addierschaltung 68 ^ri wiedergegeben wird, wird ausgedrückt durch

Na = NM + Nm.

Wenn die Zähne 32a. 326,32</, 32e... am Außenumfang der Scheibe 32 in einem gleichen Abstand von einem Grad, d. h. mit einem Winkel θ = 1° außer der zweiten Markierung 32c angeordnet sind, beträgt die Anzahl der Zähne 359. Aus Gründen der Erläuterung wird angenommen, daß die Anzahl N17 der Eichimpulse 517, die vom ersten Zähler 52 gezählt werden, 800 beträgt, während die Anzahl N 16 der Markierungsimpulse PV und Pi" gleich zwei ist. Die Zahl Nr, die vom Bezugssignal angegeben wird, ist gleich eins, da die Zahl der Zahne 32c, die am Umfang der Scheibe 32 fehlen, gleich eins ist. Unter diesen Umständen ist die Zahl Nm, die vom Ausgangssignal des Vervielfachers 64 angegeben wird, gleich 2, da

Nm = /V16 · /Vr = 2 · 1.

Dementsprechend läßt sich die Zahl Na, die vom Ausgangssigna] der Addierschaltung 68 wiedergegeben wird, ausdrücken durch

Na = N 17 + Nm = 800 + 2 = 802.

Aus dem vorhergehenden ist ersichtlich, daß das Ausgangssignal des Vervielfachers 64 als Kompensationsoder Korrektursignal verwandt wird, um die Zahl N17, die vom Ausgangssignal des ersten Zählers 52 angegeben wird, zu modifizieren. Die fehlerhafte Zahl N Π wird daher korrigiert, urn die tatsächliche Drehzahl der Scheibe 32 wiederzugeben. Erforderlichenfalls kann die Zeitdauer, über die der ers.e Zähler 52 arbeitet, um die Anzahl der Eichimpulse 517 zu zählen, erhöht werden, um eine höhere Meßgenauigkeit zu erreichen.

Obwohl im obigen die zweite Markierung 32c ein Teil mit fehlenden Zähnen ist, ist auch eine umgekej· de Anordnung, d. h. ein Teil mit zusätzlichen Zähnen möglich.

Wenigstens ein zusätzlicher Zahn kann nämlich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Eichzähnen angeordnet sein, wobei alle Eichzähne im gleichen Abstand am Außenumfang der Scheibe angeordnet sind. In diesem Fall wird die Addierschaltung 68 in F i g. 8 durch eine Subtrahierschaltung ersetzt, um die Anzahl der Eichimpulse, die den zusätzlichen Zähnen entsprechen, von der gezählten Anzahl der Eichimpulse abzuziehen und dadurch die tatsächliche Drehzahl zu erhalten.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehzahlmeßvorrichtung mit einem Drehelement und einer diesem zugeordneten Sensoreinrichtung, die am Umfang des Drehelementes angeordnete erste Markierungen und eine zweite Markierung erfaßt, die durch Fehlen mindestens einer der gleichmäßig über den Umfang angeordneten ersten Markierungen gegeben ist, mit einer elektrischen Schaltung zum Trennen und Auswerten von den ersten und der zweiten Markierung entsprechenden elektrischen Ausgangssignalen der Sensoreinrichtung, wobei ein Zähler vorgesehen ist, mit dem nur während einer bestimmten Zeitdauer das den ersten Markierungen entsprechende Ausgangssignal zählbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein monostabiler Multivibrator (50) von dem der zweiten Markierung entsprechenden Ausgangssignal angesteuert und mit einem Ansteuer- und einem Löscheingsflg des Zählers (52) verbunden ist und daß die durch den quasistabilen Schaltzustand des monostabilen Multivibrators gegebene bestimmte Zeitdauer kürzer als die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden zweiten Markierungen bei der höchsten Drehzahl des Drehelementes (32, 36) ist.

2. Drehzahlmeßvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf das Impulssignal vom monostabilen Multivibrator (50) anspricht und ein zweites Impulssignal erzeugt, dessen Breite größer als die des Impulssignals des monostabilen Multivibrators k>t, und ύ jrch eine logische Verknüpfungseinrichtung ^60), die auf das zweite Impulssignal anspricht und das i ipulssignal vom monostabilen Multivibrator zum Zähler (52) für eine Zeitdauer überträgt, die der Impulsbreite des zweiten Impulssignals entspricht (F i g. 6).

3. Drehzahlmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das zweite Impulssignal erzeugende Einrichtung (56, 58) einen zweiten Zähler (56), der auf das Impulssignal vom monostabilen Multivibrator (50) anspricht, und cine bistabile Schaltung (58) aufweist, die auf das Ausgangssignal des zweiten Zählers anspricht (F i g. 6).

4. Drehzahlmeßvorrichtung mit einem Drehelement und einer diesem zugeordneten Sensoreinrichtung, die am Umfang des Drehelements angeordnete erste Markierungen und eine zweite Markierung erfaßt, die durch Fehlen mindestens einer der gleichmäßig über den Umfang angeordneten ersten Markierungen gegeben ist, mit einer elektrischen Schaltung zum Trennen und Auswerten von den ersten und der zweiten Markierung entsprechenden elektrischen Ausgangssignalen der Sensoreinrichtung, wobei ein Zähler vorgesehen ist, mit dem nur während einer bestimmten Zeitdauer das den ersten Markierungen entsprechende Ausgangssignal zahlbar ist, gekennzeichnet durch einen monostabilcn Multivibrator (50'), der von dem der zweiten Markierung entsprechenden Ausgangssignal angesteuert und mit einem Ansteuer- und einem Löscheingang des Zählers (52) verbunden ist. wobei die durch den quasistabilen Schaltzustand des monostabilcn Multivibrators gegebene bestimmte Zeitdauer so gewählt ist, daß während ihr mehrere aufeinanderfolgende zweite Markierungen auftreter,, durch einen zweiten Zähler (62), der auf das den zweiten

Markierungen entsprechende Ausgangssignal anspricht und seinerseits ein Ausgangssignal erzeugt, das die Anzahl der zweiten Markierungen angibt, durch einen Vervielfacher (64), der auf das Ausgangssignal des zweiten Zählers (62) anspricht und ein Signal erzeugt, das eine Zghl angibt, die dem Produkt der Anzahl der zweiten Markierungen und einer durch die Anzahl der fehlenden ersten Markierungen bestimmten Zahl entspricht, und dirch eine Addierschaltung (68), die die Ausgangssignale des ersten Zählers (52) und des Vervielfachers (64) erhält und ein Signal erzeugt, das die Summe aus der Anzahl der ersten Markierungen, die durch das Ausgangssignal des ersten Zählers (52) gegeben ist und aus der Zahl angibt, die gleich dem Produkt aus der Anzahl der zweiten Markierungen und der bestimmten Zahl ist (F ig. 8).

5. Drehzahlmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Verriegelungsschaltung (54), die das Ausgangssignal des ersten Zählers (52) speichert (F i g. 3,6 und 8).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5. gekennzeichnet durch eine zweite Verriegelungsschaltung (66). die das Ausgangssignal des Vervielfachers (64) speichert (F i g. 8).