DE2942134C2

DE2942134C2 -

Info

Publication number: DE2942134C2
Application number: DE2942134A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Schelling; Ulrich 7145 Markgroeningen De Flaig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1988-08-11
Also published as: DE2942134A1; JPS6411882B2; FR2468103B1; GB2063490B; JPS5666704A; FR2468103A1; US4384251A; GB2063490A

Description

Die erfindungsgemäße Auswerteschaltung geht aus von einer Schaltung zur Auswertung des Signals eines induktiven Meßwertaufnehmers nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 25 31 517 ist eine Einrich tung zum Erfassen einer Markierung auf einem rotierenden Körper be kannt, die einen induktiven Meßwertaufnehmer verwendet. Die ekannte Einrichtung dient zur automatischen Pegelanpassung des vom induktiven Meßwertaufnehmer abgegebenen, in der Amplitude stark schwankenden Si gnals an eine Auswerteschaltung. Dazu ist ein Widerstands-Dioden-Netz werk vorgesehen. Eine Spannungsteilung findet durch eine Veränderung des differentiellen Widerstands der Diode statt. Diese Änderung wird durch Einprägen eines Stroms bewirkt, dessen Betrag in Abhängigkeit von der vom induktiven Meßwertaufnehmer abgegebenen Spannung gesteuert ist. Der Strom wird von einer Konstantstromquelle geliefert, die einen Transistor, einen Stromgegenkopplungswiderstand sowie ein Netzwerk zur Bereitstellung der Basisspannung des Transistors enthält.

Aus der DE-OS 23 09 294 ist ein pneuelektronischer Sensor für Zeit- und Geschwindigkeitsmessungen bekannt, wobei der Sensor ebenfalls als induktiver Meßwertaufnehmer ausgebildet ist. In einer einfachen Aus werteschaltung wird ein als Komparator beschalteter Operationsverstär ker verwendet, bei dem zwischen Ausgang und Eingang ein Signalpfad vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auswerte schaltung für einen induktiven Meßwertgeber zu schaffen, wobei das Auswertesignal proportional zur Induktivitätsänderung ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist den Vorteil auf, daß bei einer gegebenen Induktivitätsänderung der Spule des induktiven Meßwertaufnehmers ein großer Signalhub der Ausgangsspannung auftritt, wobei die Zeitdauer der Änderung der Ausgangsspannung proportional zur Induktivität der Spule ist. Besonders vorteilhaft ist ein großes Si gnal-Störverhältnis.

Erfindungsgemäß ist eine zwischen dem Kollektoranschluß eines Transi stors und einer Stromversorgungsleitung geschaltete Reihenschaltung vorgesehen, die einen Widerstand und die Spule des induktiven Meß wertaufnehmers enthält. Der Emitter des Transistors ist mit der ande ren Stromversorgungsleitung verbunden. der Verbindungspunkt des Wider standes mit einem Anschluß der Spule ist mit einem ersten Eingang des Komparators verbunden, während der zweite Eingang des Komparators an dem Mittenabgriff eines zwischen den beiden Versorgungsleitungen lie genden Spannungsleiters und einer Diode angeschlossen ist, an die Triggerimpulse legbar sind. Der Komparator ist als geeignet beschal teter Operationsverstärker realisiert, der eine Mitkopplung zwischen Ausgang und einem Eingang aufweist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteil hafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Auswerteschal tung möglich.

Vorteilhaft ist es, wenn die Mikopplung zwischen Ausgang und einem Eingang des Komparators mit einem Kondensator und einer parallel zu diesem angeordnete Diode realisiert ist. Mit dieser Maßnahme werden steile schaltflanken erzielt. Ferner ist es von Vorteil, wenn ein Löschkreis vorgesehen ist, der bei gesperrtem Transistor wirksam wird. Er verhindert induktive Spannungsspitzen, die beim Abschalten des Transistors an der Spule entstehen würden. Die Löschzeitdauer ist durch Festlegung von zwei Widerstandswerten gegeben.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungs gemäßen Auswerteschaltung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung.

In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele der Erfindung zwei Auswerteschaltungen in ihrem Schaltbild angegeben und nachstehend näher beschrieben und erläutert.

Die Auswerteschaltung nach Fig. 1 enthält als wesentliche Bauteile einen Komparator K und einen Transistor Tr, in dessen Emitter-Kollektor-Stromkreis die mit einer variablen, von der Größe der zu messenden physikalischen Größe ab hängigen Induktivität L behaftete Spule eines im übrigen nicht dargestellten Induktionsgebers angeordnet ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Induktivität L über einen Widerstand R 1 mit einer gemeinsamen Plusleitung 10 verbunden, welcher die Versorgungsspannung U 1 zugeführt ist. Das andere Wicklungsende ist mit dem Kollektor des Transistors Tr und einem ebenfalls zur Plusleitung 10 führen den Widerstand R 2 verbunden, während der Emitter des Tran sistors Tr unmittelbar mit einer gemeinsamen Minusleitung 11 verbunden ist.

Die über einen Widerstand R 4 mit der Minusleitung 11 ver bundene Basis des Transistors Tr steht über einen Widerstand R 3 mit dem Ausgang des Komparators K in Verbindung, an welchem eine rechteckförmige Ausgangsspannung Ua abgenommen werden kann, deren Tastverhältnis in der weiter unten näher beschriebenen Weise von der jeweiligen Größe der Induktivi tät L abhängt. Der Pluseingang 1 des Komparators steht über eine Diode D 1 und einen Widerstand R 5, die zusammen einen Rückkopplungszweig bilden, mit dem Ausgang des Komparators K in Verbindung, wobei zu der Diode D 1 ein Kondensator C 1 parallelgeschaltet ist und ein Widerstand R 6 zum Widerstand R 1 führt. Mit dem Widerstand r 5 liegt ein Widerstand R 7 in Reihe, welcher an die gemeinsame Plusleitung 10 angeschlossen ist. Außerdem führt vom Pluseingang 1 des Komparators K ein Kondensator C 2 zur gemeinsamen Minusleitung 11, an welcher der Emitter des Transistors Tr liegt.

Der Minuseingang 2 des Komparators liegt am Verbindungspunkt zweier Widerstände R 8 und R 9, welche über der Betriebsspan nung zwischen den beiden Betriebsstromleitungen 10 und 11 liegen. Über eine zweite Diode D 2 können am Minuseingang Triggerimpulse der bei T angedeuteten Art zugeführt werden, die periodisch wiederkehren und beispielsweise von dem Takt eines in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Rechners abge leitet sind.

Die Arbeitsweise der Auswerteschaltung ist nachstehend anhand der Fig. 2 näher erläutert:

Durch jeweils einen der Triggerimpulse T wird mit dessen negativer Flanke der Meßvorgang gestartet. Die am Ausgang des Komparators entstehende Spannung Ua schaltet den Transistor Tr in den stromleitendenZustand. Dann wird an die Induktivität L die Betriebsspannung U 1 gelegt. Es beginnt dann über die Induktivität ein Emitter-Kollektor-Strom des Transistors Tr zu fließen, der umsorascher ansteigt, je kleiner die Induk tivität L ist. Die am Verbindungspunkt der Induktivität L mit dem Widerstand R 1 auftretende Meßspannung U _M, die ab hängig von diesem Stromanstieg ist, wird durch den Kompara tor K mit dessen Pluseingang gemessen. Wenn die am Pluseingang wirksame Spannung U _e+ die Spannungsschwelle U ₃ nach Fig. 2 erreicht, steuert der Komparator K um, wobei der Transistor Tr in den Sperrzustand übergeht. Über die Diode D 1 und den Rückkopplungswiderstand R 5 wird der Komparator K in diesem Zustand gehalten, bei welchem die Spannung U _e+ auf dem Span nungspegel U ₂ liegt. Dieser Zustand des Komparators K dauert solange, bis ber die Diode D 2 der nächste Triggerimpuls T durchgreift und den Komparator K wieder in den Ausgangszu stand zurücksteuert.

Nachdem der Transistor Tr gesperrt hat, fließt der Spulenstrom über die Widerstände R 1 und R 2 weiter bis er abgeklungen ist. Die hohe spannung U _c, die dabei am Kollektor des Transistors Tr entsteht, bewirkt eine rasche Löschung des über die Induk tivität fließenden Ausgleichsstromes. Wenn dieser gelöscht ist, kann der nächste Triggerimpuls T zur Wirkung kommen.

Abhängig von der jeweiligen Größe der Induktivität L und der benötigten Löschzeit wird das Tastverhältnis (t _L zu Gesamtzeit t _p) des Komparators-Ausgangssignals U _a verändert. Praktisch begrenzt nur die Löschzeit die Ausnutzung der ge samten Taktperiode t _p für eine Signalvariation.

Gibt man die Komparator-Ausgangsspannung U _a auf einen Tief paß, so ergibt sich eine gefilterte Gleichspannung U ₌, die proportional zum Verhältnis t _L/t _p ∼ L ist, da die Perioden dauer t _p der Triggerimpulse T konstant ist.

Die Schaltungsanordnung des zweiten Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 hat eine ähnliche Funktionsweise, bringt jedoch den Vorteil mit sich, daß ein Wicklungsende der die variable Induktivität L aufweisenden Geberwicklung an Masse gelegt werden kann, was zum Beispiel bei einer Verwendung der Aus werteschaltung in einem Kraftfahrzeug dazu führt, daß eine Geberleitung eingespart werden kann.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Auswerteschaltung gegenüber anderen bekannten Schaltungen besteht darin, daß bei gleicher Induktivitätsvariation der Signalhub der Span nung U _A größer ist und man daher ein besseres Signal-Stör- Verhältnis erhält und daß das Auswertesignal U _a ∼ t _L/t _p, das heißt ∼L ist.

Claims

1. Auswerteschaltung zur Auswertung des Signals eines induktiven Meß wertgebers, dessen Induktivität (L) sich mit einer zu messenden physi kalischen Größe proportional ändert, insbesondere zur Messung einer Wegstrecke, eines Drucks oder der Stellung eines Pedals einer Brenn kraftmaschine,

a) mit einem Komparator (K) beschalteten Operationsverstärker,
b) mit einem Signalpfad zwischen Ausgang und Eingang des Komparators,

gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

c) zwischen dem Kollektoranschluß eines Transistors (Tr) und einer Stromversorgungsleitung (10) ist eine Reihenschaltung vorgesehen, die einen Widerstand (R 1) und die Spule (L) des induktiven Meß wertaufnehmers enthält,
- c1 der Emitteranschluß des Transistors (Tr) ist mit einer anderen Stromversorgungsleitung (11) verbunden,
d) der Verbindungspunkt (U _M) des Widerstands (R 1) mit der Spule (L) ist mit einem ersten Eingang (1) des Komparators (K) verbunden,
e) der zweite Eingang (2) des Komparators (K) ist an dem Mittenab griff eines zwischen den beiden Stromversorgungsleitungen (10, 11) liegenden Spannungsteilers (R 8, R 9) angeschlossen,
f) die Zuführung von Triggersignalen erfolgt über eine Diode (D 2), die an einen Impulseingang (T) gelegt ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang (1) des Komparators (K) der nichtinvertierende Eingang und der zweite Eingang (2) der invertierende Eingang des als Komparator (K) beschalteten Operationsverstärkers ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtinvertierende Eingang (1) des Komparators (K) mit dem Ausgang des Komparators (K) über einen ersten Kondensator (C 1) und eine parallel zu diesem angeordnete Diode (D 1) verbunden ist.

4. Schaltungs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht invertierende Eingang (1) des Komparators (K) über einen zweiten Kon densator (C 2) an eine gemeinsame Betriebsspannungsleitung (11) ange schlossen ist, an welcher der Emitter des Transistors (Tr) liegt.

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gesperr tem Transistor (Tr) der zeitbestimmende Widerstand im Löschkreis durch den Widerstand (R 1) und einen weiteren Widerstand (R 2) gebildet wird.