DE3127267A1

DE3127267A1 - "digitale frequenzwandleranordnung, insbesondere fuer fahrzeug-tachometer"

Info

Publication number: DE3127267A1
Application number: DE19813127267
Authority: DE
Inventors: Alfred 7000 Stuttgart Kizler
Original assignee: Moto Meter AG
Current assignee: Moto Meter AG
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1981-07-10
Publication date: 1983-01-27
Also published as: IT8221476A0; ES513237A0; GB2101431A; GB2101431B; ES8305132A1; IT1151239B

Description

HOEGER, STELLRECHT & PARTNEr3 1 2 7 2 6

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c O 7OO0 STUTTGART 1

A 44 612 in Anmelder: Moto Meter AG

k - 176 Daimlerstrasse 6

1. Juli 1981 7250 Leonberg

Digitale Frequenzwandleranordnung, insbesondere für Fahrzeug-Tachometer

Die Erfindung betrifft eine digitale Frequenzwandleranordnung, insbesondere für eine Fahrtschreiber/Tachometer-Anordnung, mit einer eingangsseitig mit einem Impulsgeber^ insbesondere über eine Impulsformerstufe, verbundenen phasenstarren Schleife mit einer Reihenschaltung eines Phasendetektors, eines passiven Filters mit einem Widerstand im Längszweig und einer RC-Serienschaltung im Querzweig und einem spannungsgesteuerten Oszillator, und mit einem digital einstellbaren Teiler im Rückkopplungszweig sowie mit einer fest eingestellten Teilerstufe am Ausgang der phasenstarren Schleife.

Eine digitale Frequenzwandleranordnung dieser Art ist in der DE-OS 27 01 575 erwähnt, wobei ausgeführt ist, daß eine derartige Frequenzwandleranordnung zu aufwendig sei, selbst wenn man nur die bei den bisher üblichen mechanischen Tachometeranordnungen erreichbare Angleichgenauigkeit erreichen möchte.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit hoher Präzision

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arbeitende digitale Frequenzwandleranordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die insbesondere bei den kritischen Bremsvorgängen sehr genaue Ergebnisse liefert, ohne daß hierfür ein besonderer zusätzlicher Aufwand erforderlich wäre.

Diese Aufgabe wird bei einer digitalen Frequenzwandleranordnung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß parallel zum Widerstand

im Längszweig des Filters die Serienschaltung einer mit ihrer Kathode dem RC-Glied zugewandten Diode und eines weiteren Widerstandes vorgesehen ist.

Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Frequenzwandleranordnung besteht darin, daß allein durch die kostenmäßig praktisch nicht ins Gewicht fallende Änderung des mit dem Ausgang des Phasendetektors verbundenen Filters bei einer Abbremsung eines mit der Frequenzwandleranordnung ausgerüsteten Fahrzeugs, d.h. bei einem plötzlichen Abfall der Ausgangsfrequenz des Impulsgebers, ein verkürztes Einschwingen der Schaltung auf den neuen Betriebszustand erfolgt, insbesondere, wenn man den Widerstandswert des weiteren Widerstandes so gewählt hat, daß sich für die Zeitkonstante des Einschwingvorgangs des Filters nach einem negativen Frequenzsprung der Ausgangsfrequenz des Impulsgebers ein Minimum ergibt.

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Weiterhin hat es sich in Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn parallel zu der phasenstarren Schleife und der dieser vorgeschalteten Impulsformerstufe die Reihenschaltung eines monostabilen Multivibrators - welcher gleichzeitig als Impulsformer dient - und eines Integrators vorgesehen ist und wenn die Ausgänge der phasenstarren Schleife und des Integrators mit den beiden Eingängen einer Und-Schältung verbunden sind, da auf diese Weise Störimpulse, wie sie bei stehendem Fahrzeug auftreten können, sicher unterdrückt werden. Vom Ausgang der Und-Schaltung kann dann eine Teilerstufe mit zwei Ausgängen angesteuert werden, denen verschiedene Teilerverhältnisse zugeordnet sind und über die dann eine Kilometerzähleranordnung und eine Tachometeranordnung mit der jeweils günstigsten Frequenz angesteuert werden können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 Blockschaltbilder zweier bevorzugter Ausführungs-

^un°- formen von Frequenzwandleranordnungen gemäß Fig. 3 "

der Erfindung in Verbindung mit einer davon gesteuerten Kilometerzähler- und Fahrtschreiber/ Tachometer-Anordnung und

Fig. 2 ein Schaltbild des Filters für die Frequenzwandleranordnung gemäß' Fig. 1 .

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Im einzelnen liegt am eingangsseitigen Ende der Schaltung gemäß Fig. 1 , d.h. auf der linken Seite dieser Figur, ein Impulsgeber I, der pro Streckeneinheit eine bestimmte Impulszahl erzeugen kann, wobei Impulsform und Tastverhältnis je nach Art des verwendeten Gebers in weiten Grenzen verschieden sein können. Die Impulsfolge vom Ausgang des Impulsgebers I wird dann zunächst einem Impulsformer ST zugeführt, mit dessen Hilfe Impulse erzeugt werden,die für die weitere Verarbeitung geeignet sind. Der Ausgang des Impulsformers ST ist mit dem Eingang einer integrierten PLL-Schaltung PLL verbunden, die das Kernstück einer phasenstarren Schleife S bildet, welche neben der integrierten PLL-Schaltung ein Filter F aufweist, welches beispielsweise aus diskreten Bauelementen aufgebaut sein kann und mit zugeordneten Anschlüssen (Pins 9 und 13) der PLL-Schaltung verbunden ist, zusätzlich eine einstellbare Teilerkette T1, die aus Binärzählern oder Zähldekaden aufgebaut sein kann und an der das gewünschte Teilerverhältnis mittels eines Drehschalters oder - vorzugsweise mittels austauschbarer Brücken eingestellt wird.

Der Ausgang der phasenstarren Schleife S ist mit dem einen Eingang einer Und-Schaltung U verbunden. Der zweite Eingang dieser Und-Schaltung U ist mit dem Ausgang eines Integrators Int 1 verbunden, der in Serie mit einem vorgeschalteten monostabilen Multivibrator MF1 parallel zu der Serienschaltung von Impulsformer ST und phasenstarrer Schleife S mit dem Ausgang des Impulsgebers I verbunden ist.

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Der Ausgang der Und-Schaltung U ist mit dem Eingang einer Teilerstufe T2 verbunden, die beim Ausführungsbeispiel zwei Ausgänge a und b aufweist, die sich aufgrund der Teilung mit unterschiedliehen Teilerverhältnissen aus dem Eingangssignal der Teilerstufe T2 ergeben .

Der Ausgang a der Teilerstufe T2 ist mit einer Kilometerzähler-Anordnung K verbunden. Diese besitzt eingangsseitig zunächst eine Treiberschaltung TR, welche aus den ihr zugeführten Impulse Leistungsimpulse für einen Motor M erzeugt, der seinerseits ein Zählwerk Z antreibt, an dem der Kilometerstand abgelesen werden kann.

Der Ausgang b der Teilerstufe T2 ist mit einer Tachometer-Anordnung Ta verbunden, die eingangsseitig eine monostabile Kippschaltung MF2 aufweist, an die sich ein Integrator Int 2 anschließt. Der Ausgang des Integrators Int 2 ist mit dem invertierenden Eingang eines als Operationsverstärker ausgebildeten Komparators verbunden, an dessen nicht invertierendem Eingang eine Referenzspannung anliegt. Der Ausgang des Komparators Ko ist: mit einer Motor-Brückenschaltung MB verbunden, die einen Servomotor SM speist. Dieser Servomotor SM treibt einerseits eine Geschwindigkeitsanzeige An, also beispielsweise eine Tachometernadel, und andererseits einen Fahrtschreiber FS. Außerdem treibt der als Gleichstrommotor ausgebildete Servomotor SM vorzugsweise über

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ein Getriebe G, welches nur gestrichelt eingezeichnet ist, ein Stellelement, durch welches die Referenzspannung für den Komparator Ko beeinflusst wird, wobei als Stellelement in der Zeichnung der Schieber eines Potentiometers dargestellt ist, welches an eine geeignete Speisespannung +V angeschlossen ist. (Die Speisung der übrigen Baugruppen über ein geeignetes Netzteil ist in der Zeichnung nicht besonders dargestellt, da sie für den Fachmann selbstverständlich und problemlos zu verwirklichen ist.) Insgesamt ist also für den Gleichstrom-Servomotor SM bei der gezeigten Tachometeranordnung Ta eine übliche Nachlaufsteuerung vorgesehen.

Die vorstehend beschriebene Schaltung arbeitet im Prinzip während des normalen Fahrbetriebes und beim Anfahren mit hoher Präzision und lässt sich durch Einstellen des entsprechenden Teilerverhältnisses am Teiler bzw. an der Teilerkette der phasenstarren Schleife auf Geber der unterschiedlichsten Art, d.h. auf sehr verschiedene Wegdrehzahlen einstellen. Probleme ergeben sich allerdings bei schnellen Bremsvorgängen dann, wenn ein übliches Filter verwendet wird, dessen Kondensator sich bei schnell abnehmender Ausgangsfrequenz des Impulsgebers nicht schnell genug entladen kann.

Wenn man nun gemäß der Erfindung mit einem Filter arbeitet, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, dann wird auch bei schnellen Bremsvorgängen eine .schnelle Entladung des Filterkondensators erreicht, wobei in der Praxis

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auch bei extremen Bremsvorgängen ein Einschwingen des Filters innerhalb eines Zeitintervalls erreichbar ist, welches deutlich kürzer ist als 0,5 Sekunden, während bisher mit einer Einschwingzeit von 1,5 Sekunden und
mehr gerechnet werden musste.

Erfindungsgemäß ergibt sich diese deutliche Verbesserung dadurch, daß parallel zu dem im Längszweig des
Filters F liegenden Widerstand R1 die Serienschaltung einer Diode D1 und eines Widerstandes R3 geschaltet
ist, während die RC-Serienschaltung mit dem Widerstand R2 und dem Kondensator C im Querzweig des Filters unverändert erhalten bleibt. Durch den Parallelzweig
wird nämlich bei absinkender Frequenz am Ausgang des
Filters F und entsprechend absinkender Ausgangsspannung U,, am Ausgang des Phasendetektors über den Parallelzweig D1, R3 mit der in diesem Fall in Durchlassrichtung gepolten Diode ein beschleunigter Ladungsabfluß aus dem Kondensator C ermöglicht, so daß die Spannung U_f am
Ausgang des Filters der Frequenzänderung entsprechend schnell folgen kann. Bei einem positiven Frequenzsprung am Ausgang des Impulsgebers I bleibt der Parallelzweig D1, R3 dagegen unwirksam, weil die Diode D1 in
diesem Fall in Sperrichtung gepolt ist. Insgesamt ergibt sich somit bei Vernachlässigung des Spannungsabfalls an der Diode D1. für einen positiven Frequenzsprung eine Zeitkonstante T₁ = (R1 + R2) χ C und für einen negativen Frequenz sprung eine Zeitkonstante
T_1n = . R1//R3 + R2) χ C.

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Man erkennt, daß sich aufgrund dieser Zusammenhänge durch geeignete Wahl des Widerstandswertes des Widerstandes R3 ein Minimum der Zeitkonstante des Einschwingvorganges einstellen lässt.

Die in Fig. 3 der Zeichnung gezeigte Schaltung ist derjenigen gemäß Fig. 1 weitgehend ähnlich, jedoch mit dem Unterschied, daß der Eingang der fest eingestellten Teilerstufe T2 direkt mit dem Ausgang der phasenstarren Schleife verbunden ist - und nicht über ein Ünd-Glied U wie in Fig. 1 - während andererseits der zweite Ausgang b der Teilerstufe T2 mit demjenigen Eingang der Und-Schaltung U verbunden ist, der bei dem Ausführungsbeispiel· gemäß Fig. 1 mit dem Ausgang der phasenstarren Schleife S verbunden ist. Der andere Eingang der ünd-Schaltung ist wieder über die Serienschaitung der monostabilen Kippschaltung MF1 und des Integrationsgliedes Int 1 mit dem Eingang des Impulsformers ST verbunden, während der Ausgang der Und-Schaltung U bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 mit dem Eingang der Tachometer-Anordnung Ta bzw. mit dem Eingang der monostabilen Kippschaltung MF 2 derselben verbunden ist.

Die Variante gemäß Fig. 3 hat den Vorteil, daß der Kilometerzähler bis herab zur Geschwindigkeit Null arbeiten kann, während die Tachometeranordnung beispielsweise erst ab einer Geschwindigkeit von 5 km/h anspricht.

Leerseite

Claims

HOEGER, STELLRECHT & PARTNEr3 1 2 7 2 6 PATENTANWÄLTE UHLihDSTRASSE 14 c O 7000 STUTTGART ι A 44 612 m Anmelder: Moto Meter AG k - 176 Daimlerstrasse 6

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Patentansprüche

Digitale Frequenzwandleranordnung, insbesondere für eine Fahrtschreiber/Tachometer-Anordnung, mit einer eingangsseitig mit einem Impulsgeber, insbesondere über eine Impulsformerstufe, verbundenen phasenstarren Schleife mit einer Reihenschaltung eines Phasendetektors, eines passiven Filters mit einem Widerstand im Längszweig und einer RC-Serienschaltung im Querzweig und einem spannungsgesteuerten Oszillator, und mit einem digital einstellbaren Teiler im Rückkopplungszweig sowie mit einer fest eingestellten Teilerstufe am Ausgang der phasenstarren Schleife, dadurch gekennzeichn et, daß parallel zum Widerstand (R1) im Längszweig des Filters (F) die Serienschaltung einer mit ihrer Kathode dem RC-eiied (R2,C) zugewandten Diode (D1) und eines weiteren Widerstandes (R3) vorgesehen ist.

2. Frequenzwandleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des weiteren Widerstandes (R3) so gewählt ist, daß sich für die Zeitkonstante (T. = (R1//R3+R2) χ C) des

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Einschwingvorganges des Filters (F) nach einem negativen Frequenzsprung der Ausgangsfrequenz des Impulsgebers (I) ein Minimum ergibt.

3. Frequenzwandleranordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Impulsformerstufe am Eingang der phasenstarren Schleife, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Impulsformerstufe (ST) und der phasemstarrem Schleife (S) eine nonostabile Kippschaltung (MFI) mit ausgangsseitigem Integrationsglied (Int 1) vorgesehen ist und daß die Ausgänge der phasenstarren Schleife (S) und des Integrationsgliedes (Int 1) mit den beiden Eingängen einer Und-Schaltung (U) verbunden sind, die ausgangsseitig mit der fest eingestellten Teilerstufe (T2) verbunden ist (Fig. 1).

4. Frequenzwandleranordnung nach Anspruch 3, ,dadurch gekennzeichnet, daß die fest eingestellte Teilerstufe (T2) zwei Ausgänge (a) und (b) aufweist, an denen mit zwei verschiedenen Teilerverhältnissen aus dem Eingangssignal der Teilerstufe (T2) abgeleitete Impulsfolgen zur Verfügung stehen, von denen die eine (a) einer Kilometerzähleranordnung (K) und die andere (b) einer Tachometeranordnung (Ta) zuführbar ist.

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5. Frequenzwandleranordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Impulsformerstufe am Eingang der phasenstarren Schleife, dadurch gekennzeichnet, daß die fest eingestellte Teilerstufe (T2) direkt mit dem Ausgang der phasenstarren Schleife (S) verbunden ist und zwei Ausgänge (a und b) aufweist/ an denen mit zwei verschiedenen Teilerverhältnissen aus dem Eingangssignal der Teilerstufe (T2) abgeleitete Impulsfolgen zur Verfügung stehen, von denen die eine (a) einer Kilometerzähleranordnung (K) und die andere (b) dem einen Eingang einer ünd-Schaltung (U) zuführbar ist, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Integrationsgliedes (Int 1) verbunden ist, dessen Eingang mit dem Ausgang einer monostabilen Kippschaltung (MF 1) verbunden ist, die eingangsseitig mit dem Eingang der Impulsformerstufe (ST) verbunden ist, und daß der Ausgang der Und-Schaltung (U) mit einer Tachometeranordnung (Ta) verbunden ist (Fig. 3).

6. Frequenzwandleranordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kilometerzähleranordnung eine Treiberschaltung (Tr),. einen durch die Ausgangsimpulse der Treiberschaltung (Tr) ansteuerbaren Motor (M) und ein davon angetriebenes Zählwerk (Z) zur Anzeige der zurückgelegten Strecke aufweist, und daß die Tachometeranordnung eine monostabile Kippschaltung (MF2), einen dieser nachgeschalteten Integrator (Int 2),

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einen damit verbundenen Komparator (Ko), dessen zweitem Eingang eine Referenzspannung zuführbar ist, eine ausgangsseitig mit dem Komparator (Ko) verbundene Motorbrückenschaltung (MB) und einen damit verbundenen Servomotor (SM) aufweist, der ausgangsseitig mit einer Geschwindigkeitsanzeige (AN) verbunden ist und außerdem über eine Nachlaufsteuerung die dem Komparator (Ko) zugeführte Referenzspannung beeinflußt.