DE3029616A1 - Messeinrichtung - Google Patents

Messeinrichtung

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DE3029616A1
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Joel Leleve
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Equipements Automobiles Marchal SA
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Description

Meßeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung mit einer kapazitiven Meßbrücke, die mindestens zwei in Reihe geschaltete und von einem Wechselspannungsgenerator gespeiste variable Kondensatoren aufweist, und deren Ausgangsspannung an einem Punkt zwischen den beiden Kondensatoren abgenommen und einer Erkennungsschaltung zugeführt wird.
Bei einer Reihe von Anwendungen ist es erforderlich, die Stellung eines ersten Organes in Bezug auf die Stellung eines zweiten Organes zu ermitteln, um in Abhängigkeit von dieser Meßgröße eine Regelung vorzunehmen oder bestimmte Verstellungen vorzunehmen. Dies ist insbesondere bei der Regelung der Stellung der Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs in Bezug auf die Karosserie als Funktion der Relativstellung der aufgehängten Fahrzeugmasse zu dem Fahrgestell des Fahrzeugs der Fall. Die Ermittlung der Stellung derjenigen Organe, die eine Relativbewegung ausführen, kann vorteilhafterweise mittels eines Meßaufnehmers erfolgen, der ein elektrisches Signal als Funktion der Relativposition der beiden genannten Organe liefert. In der französischen Patentanmeldung 7 9-12000 ist ein kapazitiver Winkel-Meßwertaufnehmer beschrieben, der Veränderungen der Relativpositionen der aufgehängten Fahrzeugmasse in Bezug auf das Fahrgestell des Fahrzeugs ermittelt und eine Spannung liefert, die zur Lageregelung der Scheinwerfer des Fahrzeugs benutzt werden kann. Der kapazitive Meßaufnehmer besteht aus einer kapazitiven Brücke aus zwei Kondensatoren,
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deren Kapazitäten simultan und gegensinnig zueinander verändert werden. Der Meßwertaufnehmer weist einen Rotor und einen Stator auf, und seine Ausgangsspannung ist proportional zum Drehwinkel des Rotors in Bezug auf den Stator.
Die Realisierung einer kapazitiven Meßbrücke erfordert die Speisung der Meßbrücke durch einen Wechselspannungsgenerator,und die Zuführung des Ausgangssignals der Meßbrücke zu einer geeigneten Erkennungsschaltung. Unter der Voraussetzung, daß das Ausgangssignal der kapazitiven Meßbrücke notwendigerweise ein Wechselspannungssignal ist, und daß das Ausgangssignal, das der Meßwertaufnehmer liefern soll, ein Gleichspannungssignal sein soll, verwendet man zweckmäßigerweise eine Erkennungsschaltung, die imstande ist, die Wechselspannung in eine Gleichspannung zu verwandeln, deren Amplitude dem von der kapazitiven Meßbrücke gelieferten Wechselspannungssignal proportional ist. Andererseits ist man bemüht, den Gestehungspreis der Meßeinrichtung möglichst gering zu halten. Voraussetzung hierfür ist, daß der verwendete Wechselspannungsgenerator möglichst kostengünstig hergestellt werden kann. Meßeinrichtungen, die eine dem Stand der Technik entsprechende Brückenschaltung enthalten, sind beispielsweise in der FR-PS13 41 664 und den Zusatz-Gebrauchsmustern 87 459 und 87 963 beschrieben.
Diese bekannten Meßeinrichtungen sind jedoch in der Herstellung ziemlich teuer und ihre Ausgangssignale sind nicht temperaturunabhängig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffe, die kostengünstiger herstellbar ist, und deren Ausgangssignal auf einfache Weise temperaturunabhängig gemacht werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß
1. der Wechselspannungsgenerator ein Rechteckgenerator ist,
2. die Erkennungsschaltung ein Spitzenwertdetektor ist und 3. daß zwischen den Ausgang der Brückenschaltung und einen Pol der Versorgungsspannung eine Diode D. zur Lieferung einer Referenzspannung geschaltet ist, deren Durchlassrichtung zum Ausgang der Brückenschaltung gerichtet ist.
Nach der Erfindung wird als Wechselspannungsgenerator ein Kippschwingungsgenerator benutzt, der eine Rechteckspannung liefert, deren Impulsverhältnis (d.h. das Verhältnis der Zeit des leitenden Zustande zur Periodendauer) eine Funktion der die Schaltung bildenden Komponenten ist. Derartige Kippschwingungsgeneratoren sind relativ billig herstellbar, wenn man Komponenten, und insbesondere Widerstände benutzen kann, die in der Massenherstellung mit relativ großen Toleranzen ihrer elektrischen Eigenschaften billig herstellbar sind. Bei der Herstellung eines wirtschaftlichen Kippschwingungsgenerators ist man bestrebt, Widerstände einzusetzen, deren Toleranzen bei etwa 5% des Ohmschen Nennwertes liegen. Kippschwingungsgeneratoren, deren deren Widerstände die genannten Toleranzen haben, zeigen in der gleichen Fabrikationsserie voneinander abweichende Impulsverhältnisse.
Die Tatsache, daß das Impulsverhältnis der Wechselspannung mit der die kapazitive Brücke gespeist wird, und die sich am Ausgang dieser Brückenschaltung mit einem Koeffizienten wiederfindet, variieren kann, kann einen nicht vernächlässigbaren Einfluß auf das erhaltene Meßergebnis haben,
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das von der nachgeschalteten Erkennungsschaltung geliefert wird. Da das Signal ein Wechselspannungssignal ist, muß es in ein Gleichspannungssignal umgewandelt werden, dessen Amplitude den Amplituden des Wechsel-Spannungssignals proportional ist. Die einfachste Lösung, um dies zu erreichen, besteht in der Verwendung eines Spitzenwertdetektors. Dieser Spitzenwertdetektor ermittelt des Maximalwert, den die Ausgangsspannung der kapazitiven Meßbrücke annimmt, in Bezug auf Massepotential. Nun ändert sich bei einem periodischen Rechtecksignal bestimmter Amplitude, wenn das Impulsverhältnis geändert wird, auch der mittlere Spannungswert in Bezug auf die beiden Extremwerte des Rechtecksignals. Andererseits ist bekannt, daß die mittlere Spannung des vom Ausgang der kapazitiven Brücke gelieferten Signals sich automatisch auf Massepotential zentriert. Wenn man nun die positiven Spitzenwerte in Bezug auf Massepotential ermittelt, ist diese Messung zwangsläufig eine Funktion des Impulsverhältnisses. Aus diesem Grunde ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten, wenn man einen Kxppschwxngungsgenerator, der kostengünstig herstellbar ist, und einen Spitzenwertdetektor als Erkennungsschaltung für die kapazitive Brücke benutzt.
Diese Schwierigkeit ist erfindungsgemäß durch die Diode D1 gelöst, die zwischen den Ausgang der kapazitiven Brücke und eine der Versorgungsklemmen dieser Brücke geschaltet ist. Die Spannung der betreffenden Versorgungsklemme dient als Referenzspannung. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Massepotential. Die Diode D. ist zum Ausgang der Brücke hin in Durchlassrichtung geschaltet. Wenn
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die Diode D. nicht vorhanden wäre, würden die am Ausgang der kapazitiven Brücke entstehenden Rechteckimpulse einen Mittelwert annehmen, der sich automatisch auf das Massepotential, das als O angenommen wird, zentrieren würde. Die Rechteckimpulse würden daher sowohl negative Spannungsspitzenwerte als auch positive Spannungsspitzenwerte aufweisen. Der Spitzenwertdetektor würde die positiven Spitzenwerte in Bezug auf Masse messen, also in Bezug auf den Mittelwert der Rechteckimpulse. Durch die Diode D wird diese Selbstzentrierung des Mittelwertes des Rechtecksignals auf Massepotential verhindert, und die unteren Extremwerte des Rechtecksignals werden annähernd auf Massepotential gelegt. Der Spitzenwertdetektor erfaßt nun nicht mehr die Spannungen zwischen dem Mittelwert des Signals und den positiven Maximalspannungen, sondern zwischen den unteren Extremwerten des Signals und den positiven Maximalspannungen. Dies ermöglicht eine vollständige Befreiung der Extremwertmessung von dem Spannungsmittelwert des Rechtecksignals. Desweiteren mißt der Spitzenwertdetektor in Abwesenheit der Diode D1 die Spannung zwischen dem Mittelwert der Rechteckspannung und den positiven Spitzenwerten, d.h. eine Spannung, die annähernd dem Mittelwert der Amplitude des Rechtecksignals entspricht, wenn das Impulsverhältnis annähernd gleich 0,5 ist. Im Gegensatz hierzu erfaßt bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung infolge der Diode D der Spitzenwertdetektor nahezu die gesamte Amplitude des Rechtecksignals, weil der untere Extremwert dieses Signals praktisch auf Masse liegt. Hierdurch entsteht ein zusätzlicher Vorteil hinsichtlich der Meßgenauigkeit.
Das untere Spannungsniveau des Rechtecksignals wird allerdings nicht genau auf Massepotential gelegt, da an der Diode D1 ein Spannungsabfall auftritt. Dieser ist jedoch nicht störend, wenn er konstant ist. Der Spannungsabfall an einer Diode beträgt bekanntermaßen etwa 0,6 - 0,7 Volt, und ist von der Umgebungstemperatur abhängig. Daher ist die an den Spitzenwertdetektor gelieferte Spannung jeweils für das gleiche Signal der Meßbrücke von der Umgebungstemperatur abhängig, was einen neuen Nachteil darstellt. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, den temperaturabhängigen Spannungsabfall einer Diode zu kompensieren. Für einen bestimmten Aufbau der Erkennungsschaltung ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung eine Kompensationsschaltung vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Spitzenwertdetektor einen in Verstärkerschaltung geschalteten Operationsverstärker aufweist, der eine Diode D„ speist, deren Ausgang über einen Kondensator mit der Referenzspannung verbunden ist und eine Meßspannung liefert, daß am positiven Eingang des Operationsverstärkers eine von einer kpazitiven Brückenschaltung abgeleitete Spannung ansteht, daß der positive Eingang über einen Anpaßwiderstand mit der Referenzspannung verbunden ist, und daß der negative Eingang des Operationsverstärkers einerseits mit dem Ausgang der Diode D„ und andererseits über einen Anpaßwiderstand mit der Referenzspannung verbunden ist.
Vorzugsweise erfolgt die Verbindung des Ausgangs der Diode D2 mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers über eine weitere Diode D^, während der positive Eingang des Operationsverstärkers an die Meßbrücke angeschlossen ist. Die mit dem negativen Eingang des
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Operationsverstärkers verbundene Diode D^ hat das gleiche Temperaturverhalten wie die mit dem Ausgang der kapazitiven Meßbrücke verbundene Diode D1. An beiden Eingängen des Operationsverstärkers tritt somit die gleiche Temperaturabhängigkeit des Signals auf. Da der Operationsverstärker eine Spannungsverstärkung von 1 hat, heben sich die beiden Temperaturverschiebungen auf, wodurch die Meßspannung temperaturunabhängig wird.
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung arbeitet mit einem kostengünstig herzustellenden Kippschwingungsgenerator und einem Spitzenwertdetektor zur Auswertung des von einer Meßbrücke erzeugten Signals. Sie liefert eine Steuergleichspannung, die von den weiten Toleranzen der Komponenten des Rechteckgenerators sowie von Temperaturänderungen nicht beeinflußt wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Rechteckgenerator einen als Komparator geschalteten Operationsverstärker aufweist, dessen beide Eingänge mit dem Verstärkerausgang über Widerstände verbunden sind, daß der negative Eingang über einen Kondensator mit der Referenzspannung verbunden ist, und daß an dem positiven Eingang eine von einer Widerstandsbrücke abgeleitete Gleichspannung ansteht, die gegenüber der Referenzspannung positiv ist.
Wenn die erfindungsgemäße Meßeinrichtung bei einem Kraftfahrzeug benutzt wird, ist die Referenzspannung das Massepotential des Fahrzeugs. Die Fahrzeugmasse wird mit der negativen Klemme der Fahrzeugbatterie verbunden, und die positive Klemme der Batterie liefert die positive Versorgungsspannung der Meßeinrichtung.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Brückenschaltung lediglich aus zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren besteht, die miteinander gekoppelt sind und deren Kapazitäten sich invers zueinander verändern.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die kapazitive Brückenschaltung eine in Bezug auf-eine feste Scheibe drehbare Scheibe aufweist, daß die drehbare Scheibe mehrere elektrisch leitfähige Sektoren mit der Winkelerstreckung oC und mehrere jeweils zwischen diesen Sektoren angeordnete elektrisch isolierende Sektoren gleicher Winkelerstreckung aufweist, daß die feste Scheibe aus einer ersten Gruppe elektrisch leitender Sektoren der Winkelerstreckung oC und einer zweiten Gruppe elektrisch leitender Sektoren der gleichen Winkelerstreckung besteht, die jeweils abwechselnd gegeneinander isoliert angeordnet sind, und daß die Sektoren der festen Scheibe mit denjenigen der drehbaren Scheibe einen variablen Kondensator bilden, dessen drehbare Scheibe um einen Winkel von höchstensc* relativ zu der festen Scheibe drehbar ist.
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung ist insbesondere interessant für die Anwendung bei der Ausrichtung der Scheinwerfer eines Fahrzeugs in Abhängikeit von der Stellung der Karosserie in Bezug auf die Straße. In diesem Pail kann man zweckmäßigerweise vorsehenr daß die kapazitive Brücke mit dem Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs verbunden ist, während die feste Scheibe von der Karosserie des Fahrzeugs getragen wird, oder umgekehrt, und daß die von der Schaltung gelieferte Meßspannung zur Regelung der Orientierung der Scheinwerfer des Fahrzeugs benutzt wird.
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Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
In der Zeichnung ist der Kippschwingungsgenerator, der zwischen dem positiven Pol der Versorgungsspannung 4 einer Fahrzeugbatterie und Massepotential 5 geschaltet ist, generell mit 1 bezeichnet. Die Fahrzeugmasse ist elektrisch mit dem negativen Pol der Batterie verbunden. Der Kippschwingungsgenerator 1 speist eine kapazitive Brücke 2, die zwei in Reihe geschaltete variable Kondensatoren 2a und 2b enthält. Die Kondensatoren 2a und 2b werden gegensinnig zueinander verstellt, und sie bilden einen kapazitiven Differenzial-Meßwertaufnehmer.Dieser Meßwertaufnehmer weist einen durch die Achse 2c drehbaren Rotor und einen Stator auf. Der Rotor ist eine bewegbare Scheibe, die relativ zu der den Stator bildenden festen Scheibe drehbar ist. Zwischen den beiden Scheiben befindet sich eine dielektrische Schicht.
Zur Realisierung eines solchen kapazitiven Differentail-Meßwertaufnehmers wird die drehbare Scheibe in vier elektrisch leitende Sektoren von jeweils 45 und dazwischenliegende isolierende Sektoren mit gleicher Winkelausdehnung aufgeteilt, und die feste Scheibe wird in eine erste Gruppe aus vier elektrisch leitenden Sektoren von jeweils 45 und eine zweite Gruppe von jeweils vier elktrisch leitenden Sektoren von ebenfalls 45 aufgeteilt. Die Sektoren der ersten und der zweiten Gruppe der festen Scheibe wechseln einander ab, und sind gegeneinander isoliert. Jeder Sektor bildet mit der drehbaren Scheibe einen der variablen Kondensatoren 2a bzw. 2b. Die
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drehbare Scheibe kann relativ zu der festen Scheibe in einem Winkel von höchstens 45 gedreht werden. Eine derartige Vorrichtung ist detailliert in der französischen Patentanmeldung 79-12000 beschrieben.
Das Ausgangssignal der kapazitiven Meßbrücke 2 wird zwischen den beiden Kondensatoren 2a und 2b abgenommen. Der entsprechende Ausgang ist mit einer Erkennungsschaltung 3 verbunden, die einen Spitzenwertdetektor enthält, und an ihrem Ausgang 6 eine Spannung erzeugt, die für die Lagesteuerung der Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs benutzt werden kann, dessen Karosserie mit dem Stator des erwähnten kapazitiven Aufnehmers verbunden ist, während das Fahrgestell mit dem Rotor des Aufnehmers verbunden ist.
Der Kippschwingungsgenerator 1 besteht aus einem als Komparator geschalteten Operationsverstärker 7. Der positive Eingang des Verstärkers 7 ist mit dem Verbindungspunkt zweier Widerstände 8, 9 verbunden, die in Reihe zwischen die positive Klemme 4 und Masse 5 geschaltet sind. Dieser positive Eingang ist ferner über einen Widerstand mit dem Verstärkerausgang verbunden. Der negative Eingang des Verstärkers 7 ist über einen Widerstand 11 mit dem Verstärkerausgang verbunden und über einen Kondensator mit Massepotential 5. Dieser Kippschwingungsgenerator, der an sich bekannt ist, liefert an seinem Ausgang ein Rechtecksignal. Die Ausgangsspannung geht von 0 (Massepotential) auf 14 Volt (das positive Versorgungspotential). Das Impulsverhältnis, d.h. das Verhältnis der Zeiten, in denen das Ausgangssignal 14 Volt beträgt, zu der Periodendauer des gesamten Ausgangssignales, ist eine Funktion der elektronischen Komponenten, aus denen der Kipp-
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schwingungsgenerator 1 besteht, d.h. der Werte der Widerstände 8, 9, 10, 11 und des Kondensators 12. Es ist bekannt, daß man, wenn man sich mit relativ billigen Widerständen begnügen will, Widerstände benutzen muß, deren effektive Ohmsche Werte in einem Bereich von etwa 5% des Nennwertes liegen.
Wenn am Ausgang die Referenzspannung des positiven Eingangs 7a des Verstärkers 7 liegt, bei der es sich um eine Spannung V. handelt, die durch die Widerstände 8, 9 und vorgegeben ist, herrscht am negativen Eingang 7b des Verstärkers 7 eine Spannung U, die eine Funktion der Entladung des Kondensators 12 über den Widerstand 11 ist. Wenn die Spannung U gleich der Spannung V wird, kippt das Ausgangssignal, indem es auf die Spannung von +14 Volt geht. In diesem neuen Zustand hat die Spannung V am Eingang 7a einen Wert V2, der durch die Widerstände 8, 9 und 10 bestimmt wird (und größer ist als V1), und die Spannung U am Eingang 7b wird in ihrem zeitlichen Verlauf von der Aufladung des Kondensators 12 über den Widerstand 11 bestimmt. Wenn die Spannung U den Wert V2 annimmt, kippt die Ausgangsspannung des Verstärkers 7 von neuem.
Die Auflade- und Entladezeiten hängen von dem Spannungsunterschied an den Klemmen des Kondensators ab, und dieser Spannungsunterschied ist seinerseits davon abhängig, ob V. oder V_ ansteht. Hieraus sieht man, daß evtl. Abweichungen der Werte der Widerstände 8, 9, 10 und 11 das Impulsverhältnis des von dem Kippschwingungsgenerator gelieferten Impulsverhältnisses beeinflussen.
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Wenn der Kippschwingungsgenerator 1 mit relativ billigen Widerständen bestückt wird, haben die Kippschwingungsgeneratoren aus gleicher Herstellung aufgrund der verschiedenen Widerstandswerte Exemplarstreuungen hinsichtlieh des Impulsteilerverhältnisses. Der Wert des Impulsverhältnisses beeinflußt die Höhe des Mittelwertes des Signals im Verhältnis zu den Extremwertspannungen der Kippschwingung· Hieraus folgt, daß eine wirtschaftliche Konstruktion des Kippschwingungsgenerators zur Folge hat, daß die Spanne zwischen dem Mittelwert des Signals und dem positiven Spitzenwert dieses Signals unbestimmt wird, da sie eine Funktion des ImpulsVerhältnisses ist.
Der Detektor 3 besteht aus einem als Verstärker geschalteten Operationsverstärker 16. Der positive Eingang 16a des Verstärkers 16 empfängt das Signal der kapazitiven Meßbrücke 2 und ist über einen Anpaßwiderstand 17 mit Masse verbunden. Der negative Eingang 16b des Verstärkers 16 ist über einen Anpaßwiderstand 18 ebenfalls mit Masse verbunden. An den Ausgang des Verstärkers 16 ist eine mit 19 bezeichnete Diode D2 angeschlossen, deren Kathode über einen Kondensator 20 mit Masse verbunden ist, und die Meßspannung des Spitzenwertdetektors 3 liefert. Die Kathode der Diode 19 ist über eine mit 21 bezeichnete Diode D3 auf den negativen Eingang 16b des Verstärkers 16 rückgekoppelt.
Der Ausgang der kapazitiven Meßbrücke 2 ist über eine mit 22 bezeichnete Diode D1, deren Durchlaßrichtung von Masse zum Ausgang der kapazitiven Meßbrücke 2 verläuft, mit Masse verbunden. Die Diode 22 bewirkt, daß das untere Niveau des Ausgangssignals der Kippschwingungen abgesehen von den Spannungsabfall an der Diode gleich der von Masse-
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potential gebildeten Referenzspannung ist. Das von der kapazitiven Meßbrücke 2 gelieferte Ausgangssignal ist, abgesehen von einem Proportionalitätskoeffizienten, gleich dem von dem Kippschwingungsgenerator 1 gelieferten Signal. Der Spitzenwertdetektor 3 hält von den Kippschwingungen des ihm zugeführten Signales jeweils die positiven Spitzenwerte fest. Wenn die Diode 22 nicht vorhanden wäre, würde der Mittelwert der Spannung des von der kapazitiven Meßbrücke 2 gelieferten Rechtecksignals automatisch auf Massepotential zentriert, so daß der Spitzenwertdetektor die Spanne zwischen diesem Mittelwert und dem Niveau der Rechteckimpulse ermitteln würde. Wie oben dargelegt, ist diese Spanne aber im wesentlichen eine Funktion des Impulsverhältnisses der von dem Kippschwingungsgenerator 1 gelieferten Rechtecksignale. Das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors 3 würde also eine Funktion der konstruktiven Eigenschaften (bzw. der Exemplarstreuungen) der Schaltung sein, und wäre bei gleicher Anzeige der kapazitiven Meßbrücke 2 und demzufolge gleieher Winkelstellung der Achse 2c des Rotors der kapazitiven Meßbrücke, für unterschiedliche Exemplare der Schaltung verschieden.
Die Diode 22 vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß das untere Niveau der von dem kapazitiven Geber 2 gelieferten Rechtecksignale auf Massepotential festgelegt wird, so daß der Detektor 3 die gesamte Amplitude des Rechtecksignals zwischen dessen unterem und oberem Niveau erfaßt. Hierdurch erhält man gleichzeitig zwei Vorteile:
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1. Die Ausgangsspannung ist nicht mehr eine Funktion des Impulsverhältnisses des Kippschwingungsgenerators und
2. die Messung des Detektors erfolgt über die gesamte Amplitude des Signals und nicht bezogen auf etwa den Mittelwert dieser'Amplitude.
Wie oben schon angegeben wurde, bewirkt die Diode 22, daß das untere Niveau des von der kapazitiven Meßbrücke 2 gelieferten Signals,abgesehen von dem Spannungsabfall der Diode 22, gleich dem Massepotential ist. Es ist bekannt, daß dieser Spannungsabfall eine Funktion der Temperatur ist. Das dem Detektor 3 zugeführte Signal ist daher temperaturabhängig, und das Meßergebnis ebenso. Um dies zu vermeiden, ist die Gegenkopplungsschleife des Verstärkers 16 die Diode 21 eingeschaltet. Der Verstärker 16 hat eine Einheitsverstärkung (Verstärkungsfaktor von 1), so daß durch die Diode 21 an dem negativen Verstärkereingang 16b ein Spannungsabfall entsteht, der gleich dem Spannungsabfall an der Diode 21 ist. Auf diese Weise entsteht an dem negativen Eingang 16b der gleiche Spannungsabfall wie an dem positiven Eingang 16a infolge der Verstimmung zwischen Massepotential und dem unteren Niveau des Rechtecksignals durch die Diode 22. Diese beiden Spannungsverschiebungen heben sich auf, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers 16 nicht mehr temperaturabhängig ist, und daß der aus der Diode 19 und dem Kondensator 20 gebildete Spitzenwertdetektor eine kontinuierliche Spannung liefert, die für jeweils gleiche Drehstellungen des Rotors des kapazitiven Gebers 2 sowohl von der Temperatur als auch von dem Impulsteilerverhältnis des Generators 1 unabhängig ist.
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Es sei noch angemerkt, daß andererseits durch die Diode 22 der positive Eingang 16a des Verstärkers 16 geschützt wird, dem ohne diese Diode Spannungen zugeführt würden, die seinen normalen Funktionsbereich überschreiten würden.
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ι Ζ0 ^
Leerseite

Claims (1)

  1. VON KREISLER VON KREISLER
    SCHONWUD EI3HOLD FUES KELLER SELTING WERNER
    EQUIPEMENTS AUTOMOBILES MARCHAL 2 6, Rue Guynemer
    92132 Issy-les-Moulineaux Frankreich
    PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler+ 1973
    Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln
    DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
    D-5000 KÖLN 1
    4. August 1980 Sg/rk
    ANSPRÜCHE
    ]
    1 ./ Meßeinrichtung mit einer kapazitiven Meßbrücke, die
    ' mindestens zwei in Reihe geschaltete und von einem Wechselspannungsgenerator gespeiste variable Kondensatoren aufweist, und deren Ausgangsspannung an einem Punkt zwischen den beiden Kondensatoren abgenommen und einer Erkennungsschaltung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. der Wechselspannungsgenerator ein Rechteckgenerator (1) ist,
    2. die Erkennungsschaltung ein Spitzenwertdetektor (3) ist und
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    3. daß zwischen den Ausgang der Brückenschaltung (2) und einen Pol der Versorgungsspannung eine Diode (D ) zur Lieferung einer Referenzspannung geschaltet ist, deren Durchlassrichtung zum Ausgang der Brückenschaltung (2) gerichtet ist.
    2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckgenerator (1) einen als Komparator geschalteten Operationsverstärker (7) aufweist, dessen beide Eingänge (7a, 7b) mit dem Verstärkerausgang über Widerstände (10, 11) verbunden sind, daß der negative Eingang (7b) über einen Kondensator (12) mit der Referenzspannung verbunden ist, und daß an dem positiven Eingang (7a) eine von einer Widerstandsbrücke (8, 9) abgeleitete Gleichspannung ansteht, die gegenüber der Referenzspannung positiv ist.
    3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwertdetektor (3) einen in Verstärkerschaltung geschalteten Operationsverstärker (16) aufweist, der eine Diode (D„) speist, deren Ausgang über einen Kondensator (20) mit der Referenzspannung verbunden ist und eine Meßspannung liefert, daß am positiven Eingang (16a) des Operationsverstärkers (16) eine von einer kapazitiven Brückenschaltung (2a, 2b) abgeleitete Spannung ansteht, daß der positive Eingang (16a) über einen Anpaßwiderstand (17) mit der Referenzspannung verbunden ist, und daß der negative Eingang (16b) des Operationsverstärkers (16) einerseits mit dem Ausgang der Diode (D„) und andererseits über einen Anpaßwiderstand (18) mit der Referenzspannung verbunden ist.
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    4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang der Diode (D„) und dem negativen Eingang (16b) des Operationsverstärkers (16) eine zum negativen Eingang (16b) hin durchlässige weitere Diode (D ) geschaltet ist.
    5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei die Referenzspannung, die mit der negativen Klemme der Fahrzeugbatterie verbundene Referenzspannung ist,und die positive Versorgungsspannung von der positiven Klemme der Batterie geliefert wird.
    6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Brückenschaltung (2) lediglich aus zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren (2a, 2b) besteht, die miteinander gekoppelt sind und deren Kapazitäten sich invers zueinander verändern.
    7. Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Brückenschaltung (2) eine in Bezug auf eine feste Scheibe drehbare Scheibe aufweist, daß die drehbare Scheibe mehrere elektrisch leitfähige Sektoren mit der WinkelerStreckung o( und mehrere jeweils zwischen diesen Sektoren angeordnete elektrisch isolierende Sektoren gleicher Winkelerstreckung aufweist, daß die feste Scheibe aus einer ersten Gruppe elektrisch leitender Sektoren der Winkelerstreckung o( und einer zweiten Gruppe elektrisch leitender Sektoren der gleichen Winkelerstreckung besteht, die jeweils abwechselnd gegeneinander isoliert angeordnet sind, und daß die Sektoren der festen Scheibe mit denjenigen der drehbaren Scheibe einen variablen Kondensator bilden, dessen drehbare Scheibe um einen Winkel von höchstens o< relativ zu der festen Scheibe drehbar ist.
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    8. Meßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Brücke (2) mit dem Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs verbunden ist, während die feste Scheibe von der Karosserie des Fahrzeugs getragen wird, oder umgekehrt, und daß die von der Schaltung gelieferte Meßspannung zur Regelung der Orientierung der Scheinwerfer des Fahrzeugs benutzt wird.
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