-
Scnsoranordnung
-
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung
nach der Gattung des Hauptanspruchs.
-
Verbrennungsmotoren mit innerer Verbrennung sind nur scheinbar kontinuierlich
arbeitende Maschinen. Zwar sind Drehmoment und Drehzahl, quasi kontinuierliche Ausgangsgrössen,
sie werden jedoch durch eine schnelle Aufeinanderfolge von Einzelprozessen erzeugt.
-
im Zuge der Optimierung des Betriebes von BrenrlkrnItmaschinen, insbesondere
im Hinblick auf eine Verminderung des Treibstoffverbrauches ist es daher erforderlich,
diese Zusammenhänge im einzelnen zu erfassen, um über die Beeinflussung des Einzelprozesses
den Gesamtprozeß in der gewünschten Weise beeinflussen zu können.
-
Voraussetzung hierzu ist die Ermittlung des Zustandes im Inneren der
Brennkraftmaschine. Typische Zustandsgrößen sind dabei Druck und Temperatur, die
im Falle des idealen Gases den Gesamt zustand angeben. Zwar wird der Betrieb von
Motoren mit innerer Verbrennung-wesentlich auch von chemischen Prozessen und Stoffveränderungen
bestimmt, so daß dieser Betrieb nicht global mit Druck und Temperatur beschreibbar
ist, dennoch gibt die Beobachtung von Druck und Temperatur ausreichende Auskunft
über die Veränderungen der Zustandsgrößen über den Motorzyklus.
-
Dabei ist es bekannt, im Brennraum einer Brennkraftmaschine die Erfassung
der zeitlichen und räumlichen Ausbreitung des Verbrennungsvorganges, die Erfassung
des Zündzeitpunktes, die Erfassung von Einspritzvorgängen sowie die Ausmessung vonilregulären
Verbrennungen vorzunehmen.
-
Zu diesen irregulären Verbrennungen gehört auch das sogenannte Klopfen",
das bei Brennkraftmaschinen unter bestimmten Arbeitsbedingungen auftritt. Man versteht
hierunter tonfrequente Schwingungen des komprimierten Kraftstoff-LuSt-Gemisches,
die durch eine Stoßwelle. ausgelöst werden. Während dieser Schwingungen ist der
Wärmeübergang an Kolben- und Zylinderwänden der Brennkraftmaschine stark erhöht.
Dies hat eine schädliche thermische Überlastung dieser Flächen zur Folge, so daß
das Klopfen grundsätzlich zu vermeiden ist. Da man jedoch andererseits bestrebt
ist, den zur Verfügung stehenden Arbeitsbereich der Brennkraftmaschine möglichst
weitgehend auszunutzen, ist es erforderlich, Mittel vorzusehen, die das Klopfen
frühzeitig und sicher anzeigen, um auf diese Weise eine Regelung der Brennkraftmaschine
realisieren zu können, bei der die Brennkraftmaschine stets kurz unterhalb der Klopfgrenze
betrieben wird.
-
Zu diesem Zweck ist eine Vielzahl von. Sensoren bekanntgeworden bzw
vorgeschlagen worden. So ist beispielsweise aus der DE-OS 28 01 969 ein Sensor bekannt,
bei dem mit Hilfe eines piezoelektrischen Schwingelementes als Biegeschwinger ein
resonantes System gebildet wird, das das Klopfen der Brennkraftmaschine anzuzeigen
vermag. Ein.
-
Nachteil dieser bekannten Anordnung ist, daß die mechanische Wirkungsweise
nicht frei von Störungen, insbesondere bei starken Stößen im Kraftfahrzeug ist.
-
Andererseits ist es aus der Meßtechnik bekannt, den Verbrennungsvorgang
in einer Brennkraftmaschine mit optischen Mitteln zu beobachten und zu messen. So
ist beispielsweise in der Motortechnischen Zeitschrift, 39 (1978), Seite 385 ein
spektrometrisches Meßverfahren zur Untersuchung der Verbrennung im Dieselmotor beschrieben,
bei dem ein Quarzfenster in der Brennraumwand angebracht ist, durch das eine spektrometrische
Beobachtung der Verbrennungsvorgänge möglich ist.
-
Aus der Rev. Tech. Automob. 1979, Seiten 89, 90 ist noch ein optischer
Analysator bekannt, der an die Stelle der Zündkerzen einer Brennkraftmaschine eingeschraubt
wird, um eine kalorimetrische Analyse des Kraftstoff-Luft-Gemisches durchzuführen.
-
Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen ist, daß keine Absolutwertmessungen
des eingestrahlten Meßlichtes möglich sind, da insbesondere die zunehmende Verschmutzung
des Brennraumfensters der jeweiligen Sensoranordnung eine starke Abnahme des Lichtes
über die Betriebsdauer der jeweiligen Sensoranordnung zur Folge hat.
-
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Sensoranordnung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß
durch Einstrahlen eines Referenzlichtes aus dem Brennraum in den optischen Aufnehmer
eine Normierung des Meßlichtes auf das Referenzlicht möglich wird.
-
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Sensoranorndung möglich.
-
So wird in einer ersten Ausgestaltung der Erfindung das Referenzlicht
von einer Lichtquelle auf den Aufnehmer eingestrahlt, die räumlich gegenüber dem
Aufnehmer im Brennraum angeordnet ist (Durchstrahlung).
-
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird das Meßlicht von außen
durch einen Abschnitt des Aufnehmers in den Brennraum eingestrahlt und von dort
durch eine Reflektoranordnung in einen Meßabschnitt des Aufnehmers reflektiert.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird schließlich
ein Aufnehmer mit einer Vorkammer verwendet, wobei in der Vorkammer eine Lichtquelle,
vorzugsweise eine Glühwendel vor dem Fensterteil des Aufnehmers angeordnet ist.
-
Dabei wird erfindungsgemäß von der Glühwendel entweder das gesamte
Fenster bestrahlt oder es werden durch besondere Vorkehrungen einzelne Abschnitte
des Meßfensters abgeschattet, so daß auf diese abgeschatteten Abschnitte nur Meßlicht
jedoch kein Referenzlicht fällt und dadurch unmittelbar ein Vergleich zwischen Meß-
und Referenzlicht möglich ist.
-
Zur Normierung des Meßlichtes auf das Referenzlicht wird in einer
Ausgestaltung der Erfindung ein Kalibrierintervall während des Motorstillstandes
vorgesehen, indem kein Meßlicht auftritt, während in einer anderen Ausgestaltung
der Erfindung das Kalibrierinter-vall in einem Zeitfenster während des Brennraumzyklus
vorgesehen wird, wobei das Meßfenster so gelegt ist, daß während seiner Dauer kein
Meßlicht auftritt (Dunkelphase im Brennraum).
-
Um die große Dynamik des auf den Aufnehmer einfallenden Lichtes verarbeiten
zu können, wird erfindungsgemäß ein selbstabgleichender Verstärker verwendet, dessen
Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von einem Sollwert so nachgeregelt wird, daß
hierdurch die zunehmende Verschmutzung des Brennraumfensters kompensiert wird. Dabei
ist erfindungsgemäß vorgesehen, bei Überschreiten eines bestimmten Verschmutzungsgrades
bzw. Verstärkungsfaktorsdes Verstärkers Alarmmittel einzuschalten, wodurch ein Unbrauchbarwerden
des Meßfensters frühzeitig angezeigt wird und die Möglichkeit besteht, das Meßfenster
auszutauschen oder zu reinigen.
-
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur
1 ein Schnittbild durch einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einander gegenüberliegender
Referenzlichtquelle und Aufnehmer; Figur 2 ein Schnittbild durch einen optischen
Aufnehmer mit Reflexionsmitteln; Figur 3 ein Schnittbild durch einen optischen Aufnehmer
mit vorgesetzter Lichtquelle; Figur 4 eine Abwandlung der in Figur 3 dargestellten
Anordnung; Figur 5a und b Diagramme zur Erläuterung der Normierung
des
Meßlichtes auf das Referenzlicht; Figur 6 eine Schaltungsanordnung zur Auswertung
der von den Aufnehmern gemäß Figur 1 bis 4 gelieferten Signale gemäß der Erfindung;
Figur 7 eine Schaltungsanordnung entsprechend der in Figur 6 jedoch in digitaler
Ausführung; Figur 8 eine Schaltungsanordnung zur Erfassung des Alterungszustandes
der Referenzlichtquelle.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Zur Normierung des von einem
optischen Aufnehmer in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine aufgenommenen Lichtes
auf ein Referenzlicht ist es erforderlich, dieses Referenzlicht von außen auf den
optischen Aufnehmer, d.h. aus dem Brennraum heraus aufzustrahlen.
-
In Figur 1 ist hierzu mit 10 ein Brennraum einer Brennkraftmaschine
bezeichnet, wobei bei 11 ein Ventil im zugehörigen Zylinderkopf 12 angedeutet ist,
dem ein entsprechendes, in der Zeichnung nicht dargestelltes Ventil gegenübersteht.
Senkrecht zur Achse durch die beiden Ventile sind in der einen Brennraumwand ein
optischer Aufnehmer 13 mit einem lichtempfindlichen Element 14 und auf der gegenüberliegenden
Seite der Brennraumwand eine Lichtquelle 15 mit einer Lampe 16 angeordnet. Der optische
Aufnehmer 13 dient zur Erfassung der Verbrennungsvorgänge im Brennraum 10 durch
Ausmessung des während des Verbrennungsvorganges entstehenden Lichtes. Da das dem
Brennraum 10 zugewandte Meßfenster des Aufnehmers 13 während des Betriebes der Brennkraftmaschine
schnell und stark verschmutzen kann, ist es zur Erzielung absoluter Messungen erforderlich,
ein Referenzlicht in den Aufnehmer 13 einzustrahlen. Hierzu ist die Lichtquelle
15 vorgesehen die auf den AuSnehmer 13 gerichtet ist. Leuchtet die Lampe 16 in der
Lichtquelle 15 auf, wird ein Referenzlichtsignal in den Aufnehmer 13 eingestrahlt,
wobei in einer
Auswertschaltung, wie weiter unten noch im einzelnen
erläutert wird, eine Normierung des Meßlichtes auf das Referenzlicht durchgeführt
wird.
-
In Figur 2 ist in einer weiteren Ausführungsform ein erfindungsgemäßer
Aufnehmer 20 dargestellt. Der Aufnehmer 20 ist in einem zündkerzenartigen Gehäuse
21 untergebracht, das über eine Vorkammer 22 verfügt, an die sich ein Fensterteil
mit einem ersten Abschnitt 23, einem zweiten Abschnitt 24 und einem dritten Abschnitt
25 anschließt. Auf einem gegenüber der Oberfläche des Fensterteiles angeordneten
Vorsprung der Vorkammer 22 sind Reflexionsmittel 26 angebracht. Das Meßlicht fällt,
wie durch den Pfeil 27 angedeutet, aus dem Brennraum 10 auf den Aufnehmer 20 ein.
-
Andererseits wird, wie mit dem Pfeil 28 angedeutet, ein Referenzlicht
durch den ersten Abschnitt 23 des Aufnehmers 20 eingestrahlt. Das eingestrahlte
Referenzlicht 28 gelangt in die Vorkammer 22 wird dort von den Reflexionsmitteln
26 reflektiert und gelangt über den zweiten Abschnitt 24 entlang dem mit 29 bezeichneten
Pfeil des austretenden Referenzlichtes aus dem Aufnehmer 20 heraus und in ein in
der Zeichnung nicht dargestellte Auswerteinrichtung. Unabhängig davon gelangt Meßlicht
durch den dritten Abschnitt 25 des Fensterteiles in den Aufnehner 20. Wie aus Figur
2 ohne weiteres ersichtlich, gelangt das Referenzlicht nur auf den zweiten Abschnitt
24, nicht auf den dritten Abschnitt 25, während das Meßlicht 27 auf beide Abschnitte
einfällt. Wie weiter unten noch ausgeführt wird, ist es daher durch selektives Auswerten
der auf die beiden Abschnitte 24 bzw. 25 auftretenden Lichtsignale möglich, eine
Normierung durchzuführen.
-
Bei einer dritten AusSührungsform eines erfindunsgemäßii Aufnehmers,
wie er in Figur 3 mit 30 bezeichnet ist, findet wiede-rum ein zündkerzenartiges
Gehäuse 31 Verwendung, das wiederum über eine Vorkammer 32 verfügt. An die Vorkammer
32
schließt sich ein Fensterteil 33 an. Der brennraumseitigen Oberfläche 34 des Fensterteils
33 gegenüber befindet sich in der Vorkammer 32 eine Glühwendel 35. Die Glühwendel
35 wird elektrisch einmal über das Gehäuse 31 und zum anderen über eine Zuleitung
36 versorgt, die sich axial durch den Sensor 30 hindurch erstreckt. An die brennraumabgewandte
Oberfläche 37 des Fensterteils 33 schließt sich ein Lichtleiter 38 und an die Zuleitung
36 schließt sich ein elektrisches Kabel 40 in einer Steckerhülse 39 in einem Kombistecker
41 an. Der Lichtleiter 38 des Kombistckers 41 ist dabei in einer Fassungshülse 42
gehalten, die in ein Bördel- und Steckteil 43 gesteckt wird, das durch das Gehäuse
31 gehalten wird.
-
In Figur 4a bis d sind Varianten eines Fensterteils 50 dargestellt,
das anstelle des Fensterteils 33 bei einer Anordnung gemäß Figur 3 verwendet werden
kann. Das Fensterteil 50 ist dabei in einen inneren Abschnitt 51 und einen äußeren
Abschnitt 52, jeweils bezogen auf die Achse des Fensterteils 50, unterteilt. Die
Unterteilung der Abschnitte 51, 52 erfolgt mit Hilfe von Halbschalen 53, 54, die
voneinander elektrisch isoliert und koaxial zur Achse des Fensterteils 50 angeordnet
sind, wie aus der Draufsicht in Figur 41) ohne weiteres ersichtlich ist. Über die
Halbschalen 53, 54 kann entweder eine den inneren Abschnitt 51 beleuchtende Glühwendel
55 (Figur 4c) oder zwei den äußeren Abschnitt 52 beleuchtende Glühwendeln 56, 57
(Figur 4d) mit Strom versorgt werden. Dies hat zur Folge, daß die von den Glühwendeln
55, 56, 57 beleuchteten Bereiche vom Meßlicht und vom Referenzlicht beaufschlagt
werden, während die jeweils durch die Halbschalen 53, 54 abgeschatteten Bereiche
nur vom Meßlicht beaufschlagt werden.
-
Ordnet man daher dem inneren Abschnitt 51 ein lichtempfindliches Element
58 und dem äußeren Abschnitt 52 ein lichtempfindliches Element 58' zu, und führt
die Ausgänge dieser beiden Elemente 58, 58' auf einen Differenzbildner 59, der an
einen Verstärker 70 angeschlossen ist, erhält man jeweils ein ausschließlich dem
Meßlicht entsprechendes Signal.
-
In Figur Sa und b sind zur Erläuterung der Normierung des Meßlichtes
auf das Referenzlicht Lichtsignalverläufe Lb über der Zeit t aufgetragen. Figur
5a stellt dabei den Fall der Off-Line-Normierung dar, d.h. den Fall, bei dem die
Normierung während des Motorstillstandes durchgeführt wird. Der Motorstillstand
ist dabei durch den Kurvenlauf 60 dargestellt, der ein konstantes Lichtsignal entsprechend
dem eingestrahlten Referenzlicht ausweist. Demgegenüber tritt bei laufendem Motor
und ausgeschaltetem Referenzlicht nur das mit 61 bezeichnete Meßlicht auf. Im Gegensatz
dazu ist in Figur 5b der Fall der On-Line-Normierung dargestellt, bei der das Referenzlicht
ständig eingeschaltet ist, was sich im Kurvenverlauf 62 durch Überlagerung von Referenzlicht
und Meßlicht bemerkbar macht.
-
Erfindungsgemäß kann nun einmal eine Kalibrierung während des Motorstillstandes
erfolgen, in dem aus dem Kurvenverlauf 60 ein Referenzwert gebildet und dieser gespeichert
wird. Während des nachfolgenden Betriebes des Motors wird dann das Meßlicht entsprechend
dem Kurvenverlauf 61 auf diesen Referenzwert normiert. Dieses Verfahren kann jedoch
dann nachteilig sein, wenn die Betriebsdauer des Motors sehr lange ist und daher
die Kalibrierintervalle einen zu langen zeitlichen Abstand haben. In diesem Fall
kann sich nämlich die Verschmutzung des Brennraumfensters während der langen ununterbrochenen
Betriebsdauer des Motor: derart vergrößern, daß die normierten Meßwerte mehr und
mehr verfälscht werden. Es ist daher erfindungsgemäß andererseits auch möglich,
die Kalibrierung während des Motorbetriebes durchzuführen, wobei der Refernzwert
während eines Meßfensters in der Dunkelphase des Brennraumzyklus gebildet wird.
Das Meßlicht wird dann als Differenz des Gesamtlichtes und des Referenzlichtes gemessen,
wie dies oben zu den Aufnehmern gemäß Figur 2 und Figur 4 erläutert wurde. Es ist
natürlich auch möglich, bei entsprechend
schnell reagierenden Lichtquellen
eine Zeitsteuerung derart vorzusehen, daß das Referenzlicht während des Auftretens
von Meßlicht dunkelgetastet wird.
-
In Figur 6 ist eine Schaltungsanordnung zur Normierung des Meßlichtes
auf das Referenzlicht bzw. einen darauf abgeleiteten Referenzwert dargestellt. Kernstück
der Schaltungsanordnung ist ein selbstabgleichender Verstärker 70 mit einem einstellbaren
Gegenkopplungswiderstand 71 und mehreren Eingangswiderständen 72, 73, 74, die über
ein Schrittschaltwerk 75 umschalbar sind Es versteht sich von selbst, daß der Gegenkopplungswiderstand
71 nur symbolisch für eine kontinuierlich einstellbare Verstärkung und die Eingangswiderstände
72, 73, 74 nur symbolisch für eine bereichsweise Umschaltung der Verstärkung des
Verstärkers 70 stehen. Es ist selbstverständlich auch möglich, diese kontinuierliche
bzw.
-
bereichsweise Umschaltung mit anderen elektronischen Schaltmitteln
vorzunehmen, beispielsweise die Umschaltung von Eingangswiderständen über eine logische
Matrix und dgl. mehr.
-
Das Eingangssignal für den Verstärker 70 wird von einem lichtempfindlichen
Element 76 geliefert, das in einem der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Aufnehmer
enthalten ist.
-
Die Eingangswiderstände 72, 73, 74 werden im Uhrzeigersinn vom niedrigsten
zum höchsten Verstärkungsbereich umgeschaltet, wobei im höchsten Verstärkungsbereich,
entsprechend dem Eingangswiderstand 74 erste Alarmmittel 77 und in einer weiteren
Schaltstellung zweite Alarmmittel 78 angesteuert werden.
-
Das Ausgangssignal des Verstärkers 70 gelangt über einen Umschalter
79, der während des Kalibrierintervalls in der eingezeichneten Schaltstellung ist,
auf einen Komparator bzw. Quotientenbildner 80, dem an seinem anderen Eingang über
ein Kalibrierpotentiometer 81 ein Referenzwert zugeführt wird. Der Ausgang des Komparators
bzw.
-
Quotientenbildners 80 ist über einen weiteren Kontakt 82 des Umschalters
79 mit einem Motor 83 verbunden. Der Motor 83 betätigt den Abgriff des einstellbaren
Gegenkopplungswiderstandes 71, wobei bei Erreichen der Endstellungen des Gegenkopplungswiderstandes
71 ein Anschlag 84 und damit ein Kontakt 85 in der Weise betätigt wird, daß bei
Erreichen der höchsten Verstärkung am Gegenkopplungswiderstand 71 das Schrittschaltwerk
75 im Uhrzeigersinn weiterschaltet und bei Erreichen der niedrigsten Vers.tärkung
des Gegenkopplungswiderstandes 71 im Gegenuhrzeigersinn.
-
Die Wirkungsweise der in Figur 6 dargestellten Anordnung ist wie folgt:
In der Kalibrierphase befindet sich der Umschalter 79 mit dem Kontakt 82 in der
in Figur 6 gezeichneten Schaltstellung. Während der Kalibrierphase fällt auf das
lichtempfindliche Element 76 nur Referenzlicht. Dies ist entweder dann der Fall,
wenn die Kalibrierung gemäß Figur 5a während des Motorstillstandes erfolgt oder
gemäß Figur 5b bei laufendem Motor in einem Meßfenster während der Dunkelphase des
Brennraumzyklus. Am Kalibrierpotentiometer 81 ist dabei der Heferenzwert eingestellt.
Ist das Ausgangssignal des Verstärkers wegen zunehmender Verschmutzung des Brennraumfensters
geringer als der Referenzwert, wird die Verstärkung des Verstärkers 70 über den
Motor 83 soweit verstellt, bis das Ausgangsignal des Verstärkers 70 wieder
so
groß ist wie der Referenzwert. Reicht der Nachstellbereich des Gegenkopplungswiderstandes
71 nicht mehr aus, wird der Anschlag 84 und der Kontakt 85 betätigt und das Schrittschaltwerk
75 schaltet im Uhrzeigersinn auf den Eingangswiderstand entsprechend dem nächst
höheren Verstärkungsbereich weiter. In diesem nächst höheren Verstärkungsbereich
läuft der Motor 83 am Gegenkopplungswiderstand 71 zunächst wieder zurück bis nach'weiter
fortschreitender Verschmutzung des Brennraumfensters wieder der Anschlag 84 erreicht
ist. Das Umschalten des Schutzschaltwerkes 75 setzt sich solange fort, bis der dem
höchsten Verstärkungsbereich zugeordnete Eingangswiderstand 74 erreicht ist und
gleichzeitig mit diesem die ersten Alarmmittel 77 ausgelöst werden. Es besteht dann
noch solange, wie der zugeordnete Verstärkungsbereich ausreicht um die Verschmutzung
des Brennraumfensters zu kompensieren, die Gegelegenheit, das Brennraumfenster auszuwechseln
oder zu reinigen. Erst wenn dies nicht geschieht und der Anschlag 84 erneut erreicht
wird, schaltet das Schutzschaltwerk 75 auf die zweiten Alarmmittel 78 um, wodurch
angezeigt wird, daß nun keine weitere Kalibrierung mehr möglich ist.
-
In der Meßphase wird der Umschalter 79 in die nicht eingezeichnete
Stellung umgelegt und der Kontakt 82 geöffnet.
-
Der Verstärker 70 ist nun kalibriert, so daß das jetzt auf das lichtempfindliche
Element 76 einfallende Meßlicht auf den am Kalibrierpotentiometer 81 festgelegten
Referenzwert normiert über den Umschalter 79 auf den Ausgang weitergeleitet wird.
Das setzt voraus, daß während der Meßphase kein Referenzlicht mehr auf das lichtempfindliche
Element 76 fällt oder daß dem Eingang des Verstärkers 70 ein Differenzwert zugeführt
wird wie dies oben zu den Aufnehmern gemäß Figur 2 und 4 erläutert
wurde,
d.h. ein Wert, der um das Referenzlicht bereinigt ist.
-
Es versteht sich, daß der mechanische Umschalter 79 mit dem Kontakt
82 auch elektronisch realisiert werden kann, so daß bei entsprechender elektronischer
Darstellung des Verstärkers 70 ein Betrieb der Anordnung in der Weise möglich ist,
daß jeweils während eines Meßfensters in der Dunkelphase des Brennraums kalibriert
wird und während der Meßphase das Meßlicht entsprech-end normiert weitergeleitet
wird.
-
Figur 7 zeigt eine Variante der in Figur 6 dargestellten Schaltungsanordnung.
Bei dieser Anordnung wird das Ausgangssignal des Verstärkers 70 nuf einen naiog-D
tIll-Wandler 19 geleitet und von diesem zu einem Mikrocomputer 91. Der Mikrocomputer
91 betätigt über eine Steuerleitung 92 das hier symbolisch dargestellte Schrittschaltwerk
75 in der oben beschriebenen Weise. Während des Kalibrierintervalls werden die am
Verstäker 70 anliegenden Werte im Analog-Ditigal-Wandler 90 gewandelt und in ein
Datenregister des Mikrocomputers 91 eingelesen. Der Mitrocomputer bildet nun den
Mittelwert mehrere nacheinander eingelesener Werte. Gleichzeitig wird überprüft,
ob die Einzelwerte über oder unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegen. Ist dies
der Fall, wird über die Steuerleitung 92 das Schrittschaltwerk 75 angesteuert. Der
arithmetisehe Mittelwert, der sicll bei einem bekLiflflL<n Motorzustand einstellt,
wird zweckmäßigerweise als Kalibrierwert herangezogen, wobei während der Meßphase
der Meßwert durch diesen Kalibrierwert geteilt und damit normiert wird. Der µC91erhält
über Eingänge 91' Informationen über den Motorzustand (Drehzahl, Last etc.) und
bestimmt daraus die Intervalle, in denen der Motorzustand konstant ist, so daß in
diesem Zeitraum eine wiederholte
Kalibrierwertbestimmung erfolgen
kann.
-
Treten schnelle Zustandsänderungen auf, kann der/uC 91 einen geschätzten
Referenzwert für die Zeit kurz nach der Änderung einsetzen. Die Basis für die Schätzung
bilden der Motorzustand und die Vergangenheitserfahrung.
-
Die beschriebene Methode der Motorzustandserfassung - besser gesagt
deren Änderung - ist nicht zwingend erforderlich, vermeidet jedoch Unter- und Überschwinger
des normierten Meßsignals im Falle von Motorzustandsänderungen.
-
Die in den oben beschriebenen Aufnehmern verwendeten Lichtquellen,
insbesondere Glühwendeln unterliegen während ihres Einsatzes Veränderungen. Unter
der Annahme konstanter Versorgungsspannung wirken sich Widerstandsvränderungen (in
der Regel Widerstandserhöhunge-n) auf den Heizstrom aus.. Gemäß einer Ausbildung
der Erfindung sind daher Schaltmittel vorgesehen, die die Lichtleistung der Lichtquelle
konstant halten.
-
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Heizstrom
gemessen und zur Korrektur des Kalibrierwertes herangezogen, wie dies mit der Schaltungsanordnung
gemäß Figur 8 veranschaulicht werden kann. Bei dieser Anordnung ist in Reihe zur
Glühwendel 93 ein Meßwiderstand 94 geschaltet, und die an ihm abfallende Meßspannung
wird über einen Verstärker 95 auf das Kalibrierpoltntiometer 81 gegeben. Gleichzeitig
ist der Ausgang de Verstärkers ')'j über eine Schwellwertstufe 9(> an T)ritt(
Alarmmittel 97 angeschlossen. Weiterhin kann der Ausgang des Verstärkers 95 auf
einen Multiplizierer 99 geführt werden, dessen anderer Eingang mit einem Spannungsmesser
98 in Verbindung steht, der parallel zur Glühwendel 93 angeordnet ist. Der Multiplizierer
99 ist an vierte Alarmmittel 100 angeschlossen.
-
Die Zusammenschaltung von Meßwiderstand 94, Verstärker 95 und Kalibrierpotentiometer
81 bewirkt, daß eine Veränderung des Heizstromes, die zu einer Veränderung der Strahlungsleistung
der Glühwendel 93 führt, durch die Veränderung des Referenzwertes am Kalibrierpotentiometer
81 kompensiert wird. Andererseits kann ueber die Elemente 96, 97 die Abnahme des
Heizstromes und über die Elemente 98, 99 die Abnahme der Heizleistung und damit
der Lichtleistung überwacht werden, wobei bei Überschreiten bestimmter Schwellwerte
die Alarmmittel 97 bzw. 100 ausgelöst werden.
-
Leerseite