DE3025379A1

DE3025379A1 - Vorrichtung zur ueberwachung des ausgangssignals eines drehgebers

Info

Publication number: DE3025379A1
Application number: DE19803025379
Authority: DE
Inventors: Heinz 7000 Stuttgart Möller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-07-04
Filing date: 1980-07-04
Publication date: 1982-02-04
Also published as: US4430647A; JPS5717862A

Description

κ. 6396

30.6.1980 Wt/Hm

ROBERT BOSCH GMBH₃ 7000 STUTTGART 1

Vorrichtung zur Überwachung des Ausgangssignals eines Drehgebers

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches.

Es ist bekannt, zur Umsetzung von Drehbewegungen in ein elektrisches Signal sogenannte Drehgeber zu verwenden. Diese Drehgeber liefern ein analoges Ausgangssignal, dessen Betrag und gegebenenfalls Vorzeichen ein Maß für die Winkelstellung des Drehteiles setzt, dessen Bewegung in eine elektrische Spannung umgesetzt werden soll. Soweit es dabei darauf ankommt, die Winkelstellung bezüglich einer bestimmten Nullstellung absolut zu erfassen, können Störungen dann auftreten, wenn der auf dem Drehteil angebrachte Drehgeber bei der Montage falsch angebracht wird oder sich während des Betriebes durch eine mechanische Belastung auf dem Drehteil verschiebt. Dann stimmt der einer bestimmten Winkelstellung des Drehteiles zugeordnete Wert des

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Ausgangssignales nicht mehr mit dieser Winkelstellung überein und es kann in gegebenenfalls nachgeschalteten Regeleinrichtungen, die vom Drehgeber angesteuert werden, zu Fehlfunktionen kommen.

Ein Anwendungsgebiet für derartige Drehgeber ist die Erfassung der Winkelstellung einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Dieselmotors. Hierbei ist zur korrekten Festlegung des Einspritzzeitpunktes die Kenntnis der absoluten Winkelstellung der Kurbelwelle bezüglich einer Bezugsmarke, beispielsweise des oberen Totpunktes erforderlich. Verschiebt sich der Drehgeber während des Betriebes durch eine mechanische Belastung, so werden der Einspritzsteuerung des Dieselmotors um den Verschiebewinkel versetzte Signale übermittelt und es kann zu Beschädigungen des Dieselmotors kommen. Aus diesem Grunde besteht ein Bedürfnis dafür, das Ausgangssignal eines derartigen Drehgebers hinsichtlich der Korrektheit der Zuordnung von Ausgangssignal zu Winkelstellung zu überwachen. Außerdem ist es erforderlich, bei derartigen Anordnungen mit Drehgebern einen eventuellen Ausfall des Drehgebers zu erkennen, um in einem solchen Fall die Anlage in einen betriebssicheren Zustand überführen zu können.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat den Vorteil, daß durch einen einfachen zusätzlichen Bezugsmarkengeber, der mit geringem Aufwand an einem ohnehin vorhandenen Drehteil realisiert werden kann, eine exakte Überwachung der Grundstellung des Drehgebers auf dem Drehteil möglich ist.

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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

So kann durch unterschiedliche logische Glieder zur Verknüpfung des Bezugsmarkengebersignales und eines aus dem Drehgebersignal· abgel·eiteten Impulses eine Differenzierung verschiedener Pehlerarten wie Verschiebung eines Gebers, Ausfall eines Gebers oder Blockierung eines Geberausgangssignales bewirkt werden.

Zeichnung .

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. la und Ib einen Stromlaufpl·an einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem zugehörigen Impulsdiagramm; Fig. 2a und 2b, Fig. 3a und 3b und Fig., 4a und 4b drei verschiedene logische Verknüpfungsglieder mit zugehörigen Impulsdiagrammen zur Erkennung verschiedener Fehlerzustände.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. la ist mit 10 ein Drehteil, beispielsweise die Kurbelwelle eines Dieselmotors bezeichnet. Mit dem Drehteil 10 ist starr ein Drehgeber 11 verbunden, dessen Ausgang über einen Analog/Digital-Wandler 12 mit einem Speieher 13 verbunden ist. Ein Ausgang des Speichers 13 steht mit einer hier nicht näher dargestellten Steuereinheit l4 für die Regelung des Dieselmotors in Verbindung, ein weiterer Ausgang des Speichers 13 ist an eine nachstehend im einzelnen beschriebene Vergleichseinheit angeschlossen. Über die Vergleichseinheit 16 sind Alarmmittel 17 an-

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steuerbar. Ein weiterer Eingang der Vergleichseinheit ist an einen Bezugsmarkengeber 15 angeschlossen, der ebenfalls starr mit dem Drehteil 10 verbunden ist. Schließlich weist die Vergleichseinheit 16 noch einen Rücksetzeingang R auf.

Der Drehgeber 11 dient in bekannter Weise zur Erfassung von Drehzahl und Winkelstellung des Drehteiles 10. Hierzu wird durch den Drehgeber 11 ein der Winkelstellung bzw. der Drehzahl proportionales analoges Signal erzeugt, das im Analog/Digital-Wandler 12 in ein Digitalsignal umgewandelt und dem Speicher 13 zugeführt wird. Die Information über die Winkelstellung bzw. die Drehzahl wird einerseits an die Steuereinheit 14 übertragen, andererseits wird im Speicher 13 an einem Digitalausgang dann ein Kontrollbit K erzeugt, wenn der Drehgeber 11 eine vorbestimmte definierte Winkelstellung einnimmt. Dies bedeutet, daß das Signal K in Form eines Rechteckimpulses immer dann auftritt, wenn der Drehgeber 11 die vorbestimmte Winkelstellung erreicht. Erfindungsgemäß wird nun in der Vergleichseinheit 16 dieser Kontrollimpuls K mit einem Impuls IG des Bezugsmarkengebers 15 verglichen, der vorzugsweise als Induktivgeber ausgebildet ist. Derartige induktive Bezugsmarkengeber sind sehr einfach in ihrer Ausbildung und liefern kein der Winkelstellung proportionales Analogsignal sondern nur einen einzelnen Impuls bei Erreichen einer vorbestimmten Winkelstellung. Durch bauliche Maßnahmen ist dabei dafür gesorgt, daß der Impuls IG des Bezugsmarkengebers 15 länger ist als der Impuls K.

Durch Vergleich der Impuls K, IG kann nun ermittelt werden, ob der Drehgeber falsche Meßwerte liefert, weil er sich etwa in seiner Halterung verdreht hat, sich die Kupplung zur Kurbelwelle gelöst hat oder weil er defekt ist.

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Die Befestigung der Geber 11, 15 an den Drehteil 10 ist so gewählt, daß der schmale Impuls K während des Impulses IG auftritt, wie dies im Zeitdiagramm in Fig. Ib dargestellt ist.

In Fig. 2 ist ein logisches Verknüpfungsglied dargestellt, wie es in der Vergleichseinheit 16 zum Erkennen einer bestimmten Fehlerart Verwendung finden kann. Dabei ist ein UND-Gatter 18 vorgesehen, an dessen einen Eingang das Signal K und an dessen anderen, invertierenden Eingang das Signal IG gelegt wird. Der Ausgang des UND-Gatters 18 ist an erste Alarmmittel 17a angeschlossen. Das logische Verknüpfungsglied entsprechend Fig. 2a dient zur Erkennung von Fehlerzuständen, wie sie durch Vorlaufen oder Nacheilen der beiden Geber 11, 15 zueinander, etwa durch Verdrehen auf der Welle, auftreten. Während im Normalbetrieb entsprechend Fig. Ib das Signal K nur dann logisch 1 ist, wenn auch das Signal IG logisch 1 ist, hat eine Verdrehung der Geber 11, 15 gegeneinander zur Folge, daß auch die Impulse K, IG zueinander zeitlich versetzt werden, so daß schließlich das Signal K auch dann logisch 1 ist, wenn das Signal IG wieder bzw. noch logisch 0 ist. In diesem Falle wird aber das logische Verknüpfungsglied entsprechend 2a durchgesteuert und die Alarmmittel 17a betätigt. Es versteht sich von selbst, daß die Verknüpfung der Signale K und IG auch entgegengesetzt vorgenommen werden kann, indem der Impuls K langer ist als der Impuls IG.

Bei einem weiteren logischen Verknüpfungsglied für die Vergleichseinheit 16, wie es in Fig. 3a dargestellt ist, wird das Signal IG auf den Eingang eines Zählers 19 geführt, dessen Rücksetzeingang mit dem Signal K beschaltet ist. Ein Zählerausgang, der größer als 1 ist, ist dabei an zweite Alarmmittel 17b angeschlossen. Dieses logische Verknüpfungsglied dient dabei zur Erkennung eines Fehler-

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zustandes, bei dem der Drehgeber 11 ausfällt und damit kein Kontrollimpuls K mehr erscheint. Bei normaler Betriebsweise entsprechend Pig. Ib wird der Zähler 19 durch die Anstieg flanke des Impulses IG von O auf 1 gezählt und von der Planke des Impulses K sofort wieder zurückgesetzt. Fällt nun das Signal K aus, wird beim zweiten Impuls der Zähler 19 um eine Stelle weitergezählt, so daß die zweiten Alarmmittel 17b betätigt werden. Es versteht sich von selbst, daß der Zähler 19 nur beispielhaft dargestellt ist. Selbstverständlich läßt sich eine logisch äquivalente Schaltung auch durch zwei hintereinander geschaltete Flipflops realisieren, wobei die Alarmerkennung bereits dann betätigt werden kann, wenn eine Rückflanke eines Impulses IG auftritt, ohne daß zwischenzeitlich ein Impuls K erschienen wäre.

Die gleichen Ausführungen gelten sinngemäß für eine weitere logische Verknüpfung zur Erkennung des Fehlerzustandes, daß das Signal des Induktivgebers IG ausfällt. Dann sind in der Vergleichseinheit 16 die gleichen Schaltmittel vorgesehen wie vorstehend beschrieben, mit dem Unterschied, daß die Signale IG bzw. K an die jeweils anderen Eingänge zu legen sind.

In Fig. 4a ist schließlich ein weiteres logisches Verknüpfungsglied für die Vergleichseinheit 16 dargestellt, mit dem der Fehlerzustand erkannt werden soll, daß der Ausgang des Induktivgebers IG auf logisch 1 stehen bleibt. Hierzu wird das Signal K auf den Zählereingang eines Zählers 20 geführt, während das Signal IG über einen Inverter 21 auf den Rücksetzeingang des Zählers 20 geführt ist. Auch in diesem Fall ist ein Zählerausgang, der größer als 1 an, an dritte Alarmmittel 17c angeschlossen. Wie aus Fig. 4b ersichtlich, wird in diesem Falle der Zähler durch die Anstiegsflanken der

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Impulse K' weitergezählt, ohne daß das Signal IG für eine Rücksetzung des Zählers sorgen würde. Sinngemäß gilt natürlich auch hier, daß der Zähler 20 nur beispielhaft dargestellt ist und auch eine Vielzahl anderer logischer Schaltungen zum Erkennen des gleichen Fehlers herangezogen werden kann.

Die Vergleichseinheit 16 ist schließlich noch mit einem Rücksetzeingang R ausgestattet. Durch diesen Rücksetzeingang soll erreicht werden, daß bei Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung, etwa nach einer Reparatur, die richtigen Anlaufbedingungen bezüglich der Impulse IG, K vorliegen. Hierzu ist es erforderlich, daß die Vorrichtung dann wieder in Betrieb gesetzt wird, wenn keiner der Impulse IG, K auftritt, so daß beim nächsten Auftritt der Impulse bereits eine Überwachung, wie oben im einzelnen beschrieben, stattfinden kann. Hierzu wird erfindungsgemäß durch einen weiteren, nicht dargestellten Ausgang des Speichers 13 ein Signal in vorgegebenen Winkelintervallen des Drehteiles 10 bei dessen Drehbewegung erzeugt und jedesmal überprüft, ob die Impulse IG, K vorhanden sind. Wird bei einer dieser Messungen festgestellt, daß keiner der Impulse IG, K auftritt, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt zugeschaltet. Der Rücksetzeingang R der Vergleichseinheit 16 kann dabei entweder automatisch bei Inbetriebnahme der Vorrichtung oder zu Kontrollzwecken von Hand betätigt werden.

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Claims

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ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Ansprüche

Vl.)Vorrichtung zur Überwachung des Ausgangssignals eines Drehgebers, mit einem den Drehgeber betätigenden Drehteil, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ausgangssignal des Drehgebers (11) ein einer bestimmten Winkelstellung entsprechender erster Impuls (K) gebildet und dieser mit dem Ausgangs signal (zweiter Impuls IG) eines ebenfalls mit dem Drehteil (10) gekoppelten Bezugsmarkengebers (15) verglichen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des ersten Impulses (K) kleiner ist als die des zweiten Impulses (IG), wobei der erste Impuls (K) auf einen Eingang und der zweite Impuls (IG) auf einen anderen, invertierenden Eingang eines UND-Gatters (18)

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geführt wird, an dessen Ausgang erste Alarmmittel (17a) angeschlossen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impuls (K) auf den Zähleingang und der zweite Impuls (IG) auf einen Rücksetzeingang eines Zählers geführt wird, dessen einer, einem Zählerstand größer als 1 entsprechender Ausgang an zweite Alarmmittel angeschlossen ist.
H. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Impuls (IG) auf den Zähleingang und der erste Impuls (K) auf einen Rücksetzeingang eines Zählers (19) geführt wird, dessen einer, einem Zählerstand größer als 1 entsprechender Ausgang an dritte Alarmmittel (17b) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impuls (K) auf den Zähleingang und der zweite Impuls (IG) über einen Inverter (21) auf einen Rücksetzeingang eines Zählers (20) geführt wird, dessen einer, einem Zählerstand größer als 1 entsprechender Ausgang an vierte Alarmmittel (17c) angeschlossen ist.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet j daß der Zähler (19₅ 20) als zwei hintereinander geschaltete Flipflops ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Inbetriebnahme der Vorrichtung zunächst in vorgegebenen Winkelintervallen des Drehteils (10) das Vorhandensein der Impulse (K, IG) überprüft und die Schaltmittel (16, 18, 19, 20) zum Vergleich der Impulse erst dann aktiviert werden, wenn zu einem Meßzeitpunkt keiner der beiden Impulse (K, IG) anliegt.

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