DE2950828A1

DE2950828A1 - Schaltungsanordnung zur umsetzung von rechteckfoermigen periodischen steuersignalen in frequenzgleiche rechtecksignale mit einstellbarem tastverhaeltnis

Info

Publication number: DE2950828A1
Application number: DE19792950828
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig Altenkirch; Armin Stiller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1979-12-18
Filing date: 1979-12-18
Publication date: 1981-06-25

Description

Schaltungsanordnung zur Umsetzung von rechteckför-
migen periodischen Steuersignalen in frequenzgleiche Rechtecksignale mit einstellbarem Tastverhältnis Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. In erster Linie ist dabei an die Weiterverarbeitung eines von einer den Zündzeitpunkt einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine bestimmenden Vorrichtung kommenden Rechtecksignals in der Weise gedacht, daß frequenzgleiche Rechtecksignale mit definiertem, eng tolerierten und frei wählbarem Tastverhältnis gewonnen werden. Insbesondere soll das Tastverhältnis unabhängig von der jeweiligen Frequenz, also in dem genannten bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, sein.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen, die bei geringem Schaltungsaufwand und bei Verwendung bewährter Schaltungsbausteine die definierte Umsetzung mit genauer Einhaltung des vorgegebenen Tastverhältnisses vornimmt.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie infolge Vorhandenseins von zwei Umsetzschaltungen, die bezüglich der Perioden der Steuersignale gegenläufig betrieben werden, Fre quenzänderungen der Steuersignale, d.h. in dem bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung Drehzahländerungen der Brennkraftmaschine, sehr schnell berücksichtigt. Auch haben elektrische und mechanische Toleranzen der die Steuersignale erzeugenden Einrichtung, also beispielsweise eines Zündlzeitpunktgebers, keinen Einfluß auf die in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erzeugten Rechtecksignale.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 die Schaltungsanordnung und Fig. 2 den Spannungsverlauf an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung.
In den Figuren ist angenommen, daA die Schaltungsanordnung zur Umsetzung der von einem nicht dargestellten, da üblich aufgebauten Zündzeitpunktgeber kommenden Steuersignale in Ansteuersignale mit einstellbarem, konstanten Tastverhältnis für eine Zündspule einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine dient. Der Zündzeitpunktgeber ist an den Eingang 1 der Schaltungsanordnung angeschlossen; das nachgeschaltete Gatter 2 dient lediglich zur Anpassung an diesen Zündzeitpunktgeber.
Jeweils zum Zündzeitpunkt bewirken die auf den Eingang 1 gegebenen Signale eine Umschaltung des Flipflops 3, das beiden Umsetzschaltungen 4 und 5 zugeordnet bzw. vorgeschaltet ist. Dadurch bewirkt das Flipflop 3 gleichsam eine Aufteilung der in der obersten Zeile des Diagramms nach Fig. 2 dargestellten, der Eingangsklemme 1 zugeführten Steuersignale auf die beiden Umsetzschaltungen 4 und 5 deren Arbeitsweise im zweiten Diagramm der Fig. 2 durch die Spannungsverläufe 4' für die Schaltung 4 und 5' für die Umsetzschaltung 5 wiedergegeben sind.
Die Umschaltung des Flipflops 3 auf seine beiden Ausgänge 3' und 3?, erfolgt also, wie auch die beiden untersten Diagramme der Fig. 2 zeigen, jeweils zum Zündzeitpunkt, der gegeben ist durch das Vorliegen gleichsinniger -hier abfallender- Flanken der rechteckförmigen Steuersignale, im obersten Diagramm der Fig. 2 gekennzeichnet durch die ZeitpunkX t1, t2, t3 und t4.
Jede der beiden Umsetzschaltungen enthält als wesentliche Bestandteile einen Integrator 6 bzw. 7 mit einem Verstärker 8 bzw. 9 und einem Kondensator 10 bzw. 11 sowie einen Komparator 12 bzw. 13, von dem ein Eingang mit dem Ausgang 8' bzw. 9' des Verstärkers des jeweiligen Integrators 6 bzw. 7 und ein anderer Eingang über den einstellbaren Widerstand 14 mit der Spannungsquelle in Verbindung steht. Dieser Widerstand 14, der also beiden Umsetzschaltungen 4 und 5 gemeinsam ist, dient zur Einstellung des gewünschten Tastverhältnisses der am gemeinsamen Ausgang 15 beider Umsetzschaltungen 4 und 5 abzugreifenden Rechtecksignale.
Die Ausgänge 12' und 13' der Komparatoren 12 und 13 sind mit einem Eingang jeweils eines Gatters 16 und 17 verbunden, deren andere Eingänge mit dem Ausgang 3" bzw. 3' des Flipflops 3 in Verbindung stehen. Die Ausgänge dieser beiden Gatter 16 und 17 sind über Dioden mit dem Ausgang 15 der gesamten Schaltungsanordnung verbunden.
Wenn Flipflop 3 so angesteuert ist, daß an seinem Ausgang 3' Massepotential liegt, so steigt die Spannung am Ausgang 8' des Verstärkers 8 von einem vorgegebenen Spannungswert linear an infolge der Integratoreigenschaft des Schaltblocks 6 (siehe das zweite Diagramm in Fig. 2, und zwar Kurve 4', zwischen den Zeitpunkten t2 und t3).Der Wert, den diese Spannung erreicht, ist verständlicherweise abhängig von der Periodendauer der Steuersignale, also dem zeitlichen Abstand zwischen t2 und t3, und damit umgekehrt proportional der Frequenz des Steuersignals, im angenommenen Beispiel der Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Im Zeitpunkt t3 wird Flipflop 3 umgeschaltet, so daß sein Ausgang 3' positives Potential führt. Das hat das Absinken der Spannung 4' am Ausgang 8' des Verstärkers 8 zur Folge; auch dieser Spannungsverlauf ist linear, und zwar ist der Entlade- bzw. Umladekreis des Kondensators 10 so ausgelegt, daß die Spannungsänderung je Zeiteinheit jetzt erheblich größer ist als während des Anstiegs dieser Spannung. Dieser Spannungsabfall wird beendet, sobald der durch die Einstellung des Widerstands 14 vorgegebene Spannungswert erreicht ist. Dieser Zeitpunkt wird festgestellt durch den Komparator 12, dessen Ausgang 12' Massepotential führt, sobald die Spannung am Ausgang 8' des Verstärkers 8 den am Widerstand 14 eingestellten Wert erreicht.
Mit Hilfe der die Diode 18 und den Widerstand 19 enthaltenden Teilschaltung werden beide Eingänge des Verstärkers 8 auf gleiches Potential gebracht, so daß eine weitere Umladung des Kondensators 10 verhindert wird. Gleichzeitig wird der Spannungsprung am Ausgang 12' des Komparators 12 auf den einen Eingang des Gatters 16 übertragen, wodurch der Ausgang 15 der Schaltungsanordnung positives Potential erhält, bis beim erneuten Eintreffen einer gleichsinnigen Flanke der Steuersignale, also hier im Zeitpunkt t4, das Flipflop 3 umgeschaltet und ein erneutes Ansteigen der Spannung 4' eingeleitet wird.
Dann erhält der Ausgang 15 wieder Massepotential, da am Ausgang 12' positives Potential vorliegt.
Eine Beschreibung der Wirkungsweise der zweiten Umsetzschaltung 5 erübrigt sich, da sie identisch ist mit der eben beschriebenen Wirkungsweise der ersten Umsetzschaltung 4; es liegt lediglich eine Zeitverschiebung entsprechend der Periodendauer der Steuersignale vor, die dem Eingang 1 zugeführt werden.
Die im dritten Diagramm von unten in Fig. 2 wiedergegebenen, durch die beschriebene Umsetzung gewonnenen frequenzgleichen Rechtecksignale mit einstellbarem konstanten Tastverhältnis entstehen also durch Überlagerung der in den beiden Umsetzschaltungen 4 und 5 gewonnenen Impulssignale.
Die beschriebene Schaltungsanordnung ermöglicht es also, Frequenzänderungen sehr schnell zu erfassen, so daß jede Änderung bereits in der nächstfolgenden Periode berücksichtigt werden kann. Erreicht wird dies durch zwei unabhängig voneinander um eine Periode zeitversetzt arbeitende Umsetzschaltungen, die nur an sich bekannte und bewährte Schaltgruppen enthalten.

Claims

Patentanspruch Schaltungsanordnung zur Umsetzung von rechteckförmigen periodischen Steuersignalen mit veränderlicher Frequenz in frequenzgleiche Rechtecksignale mit einstellbarem, konstanten Tastverhältnis, insbesondere Ansteuersignale für eine Zündspule einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daA die Steuersignale einem Flipflop (3) zugeführt werden, an das zwei gleich aufgebaute Umsetzschaltungen (4,5) angeschlossen sind, so daß sie bezüglich der Perioden der Steuersignale gegenläufig arbeiten, daß ferner jede Umsetzschaltung (4,5) einen Integrator (6,7) enthält, der zwischen zwei gleichsinnigen Flanken (tal, t2) der Steuersignale auf eine von der Frequenz derselben abhängige Spannung aufgeladen und anschließend mit größerer Geschwindigkeit bis zum Erreichen einer einstellbaren Spannung entladen wird, und daß der Ausgang eines das Erreichen der einstellbaren Spannung signalisierenden Komparators (12,13) sowie jeweils ein Ausgang (3',3") des Flipflops (3) auf ein der Jeweiligen Umsetzschaltung (4,5) zugehöriges Gatter (16,17) geschaltet sind, das an einen beiden Gattern (16,17) gemeinsamen Ausgang (15) der Schaltungsanordnung einen durch das Signal des Komparators (12,13) und die nächstfolgende gleichsinnige Flanke (t3) der Steuersignale begrenzten Rechteckimpuls liefert.