DE3226073A1

DE3226073A1 - Vorrichtung zum erzeugen einer drehzahlabhaengigen signalfolge

Info

Publication number: DE3226073A1
Application number: DE19823226073
Authority: DE
Inventors: Werner 7000 Stuttgart Fischer; Helmut 7050 Waiblingen Kniss; Johannes 7000 Stuttgart Locher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1982-07-13
Publication date: 1983-04-14
Anticipated expiration: 2002-07-14
Also published as: DE3226073C2

Description

Vorrichtung zum Erzeugen einer drehzahlabhängigen Signal-
folge Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches.
Es ist bekannt, insbesondere bei Zündanlagen für Brennkraftmaschinen, induktive Geberanordnungen zu verwenden, die drehzahlabhängige Spannungen liefern. Diese Spannungen werden einer Schwellwertstufe zugeführt, die ihrerseits eine drehzahlabhängige Rechtecksignalfolge liefert. Bei Erhöhung der Drehzahl erhöht sich jedoch nicht nur die Signalfrequenz sondern normalerweise auch die Amplitude der vom Geber abgegebenen Spannung. Bei einem konstanten Schwellwert der Schwellwertstufe wird daher infolge der Amplitudenerhöhung der Drehwinkel, bei dem der Schwellwert überschritten wird, früher erreicht, da das Drehzahlsignal des induktiven Gebers schneller ansteigt.
Dies hat zur Folge, daß die Zündanlage, bei der die Geberanordnung verwendet wird, eine sogenannte Eigenverstellung aufweist.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß durch eine drehzahlabhängige und damit amplitudenabhängige Verschiebung des Einschaltschwellwertes dieser bei unterschiedlichen Amplituden der Geberspannungen immer beim gleichen Drehwinkel überschritten wird.
Damit wird eine Eigenverstellung der Zündanlage vermieden oder stark verringert. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Störsicherheit erhöht, da trotz einer Erhöhung der Störpegel mit steigender Drehzahl diese noch unter dem drehzahlabhängig verschobenen Schwellwert bleiben.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Weiterhin vorteilhaft ist nämlich, daß die Ausschaltschwelle Null und unabhängig von der Drehzahl ist, so daß die erzeugte Signalfolge auch unabhängig von Einbautoleranzen, Schlag und dergleichen der Geberanordnung ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Zeichnung Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die schaltungsmäßige Ausgestaltung eines ersten Ausführungsbeispieles; Figur 2 die Eingangssignale der Schwellwertstufe in Abhängigkeit vom Drehwinkel; Figur 3 die schaltungsmäßige Ausgestaltung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Eine induktive Geberanordnung 1, die vorzugsweise mit der Kurbelwelle oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine oder mit einer sonstigen Welle einer Maschine verbunden sein kann, ist über einen Tiefpaß R1C1 mit der Kathode einer Zenerdiode Z1 verbunden, deren Anode an Masse geschaltet ist. Die Kathode der Zenerdiode Z1 steht über einen Widerstand R2 mit dem invertierenden Eingang eines Komparators 7 in Verbindung, der außerdem über einen Widerstand R3 an die Stromversorgungseinrichtung angeschlossen ist. Am nicht invertierenden Eingang des Komparators 7 liegt der Verbindungspunkt eines Spannungsteilers R4, R5, der außerdem über einen Rückkopplungswiderstand R6 mit dem Ausgang des Komparators 7 verbunden ist. Der Ausgang des Komparators 7 ist außerdem über den Widerstand R7 an die Stromversorgungseinrichtung angeschlossen.
Die Geberanordnung 1 ist außer an den Tiefpaß R1C1 noch an die Kathode einer Diode D1 angeschlossen, deren Anode mit einem Tiefpaß R8c2 in Verbindung steht. Der Ausgang des Tiefpaßes R8 C2 liegt über einen Widerstand R9 an dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 8, der außerdem über den Rückkopplungswiderstand R10 mit dem Ausgang des Verstärkers 8 in Verbindung steht. Der nicht invertierende Eingang ist an Masse angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 8 ist an die Kathode einer Diode D2 angeschlossen, deren Anode mit dem Ausgang des Komparators 7 und mit dem Rückkopplungswiderstand R6 verbunden ist. Der Ausgang des Komparators 7 ist an einen weiteren Komparator 9 angeschlossen.
Die Wirkungsweise der in Figur 1 dargestellten Schaltungsanordnung soll im folgenden anhand des in Figur 2 dargestellten Diagramms erläutert werden. Durch die induktive Geberanordnung 1 wird in Abhängigkeit von der Drehzahl eine Wechselspannung erzeugt, die über den Tiefpaß R1, C1 geleitet wird, um die HF-Spitzen zu eliminieren. Die Zenerdiode Zl kappt die negativen Spitzen des Wechselspannungssignals und die Widerstände R2, R3 verschieben das so behandelte Signal in Richtung positiver Spannungswerte. Das Signal, das am invertierenden Eingang des Komparators 7 anliegt, ist in Figur 2 für zwei verschiedene Drehzahlen in Abhängigkeit vom Drehwinkel dargestellt und mit 10, 11 bezeichnet. Mit Hilfe der Widerstände R4, R5, R6 werden die Ein- und Ausschaltschwellen eingestellt, wobei durch den Widerstandes R6 die Einschaltschwelle auf ein höneres Potential als die Ausschaltschwelle eingestellt wird. Dadurch werden Störsignale, deren Amplitude kleiner als die Einschaltschwelle ist, unterdrückt.
Da die Geberspannung sowie die Störspannung proportional mit der Drehzahl anwachsen, soll die Einschaltschwelle bei wachsendem Eingangssignal angehoben werden. Dazu wird über die Diode D1, den Tiefpaß 98C2 und den Verstärker 8 ein amplituden- und damit drehzahlabhängiges Signal gewonnen.
Die Diode Dl leitet die negativen Halbwellen des Drehzahlsignals über den Tiefpaß R8, C2, der eine sehr große Zeitkonstante aufweist. Dadurch wird an den Verstärker 8 ein gleichspannungsähnliches negatives Signal geliefert. Der Verstärker 8 arbeitet als invertierender Verstärker, so daß an seinem Ausgang ein positives, einer Gleichspannung ähnelndes Signal anliegt. Der Komparator 7 und der Verstärker 8 besitzen als Ausgangsstufe jeweils einen Transistor, deren Emitter an Masse liegen. Die Kollektoren sind über die Diode D2, die lediglich zur Temperaturkompensation dient, zusammengeschaltet und sind mit dem gemeinsamen Kollektorwiderstand R7 versehen. Diese Schaltung wird als Kleinstwert-Ausahl (lowest-wins) Schaltung bezeichnet. Sie arbeitet in der Weise, daß immer derjenige Transistor maßgebend ist, an dem das niedrigere Potential anliegt. Wenn also der Komparator 7 im High-Zustand ist, ist das über den Gleichrichterzweig gewonnene drehzahlabhängige, gleichspannungsähnliche Signal 12 maßgebend. Schaltet der Komparator 7 in den Low-Zustand, so liegt dessen Potential niedriger als das gleichspannungsahnliche Drehzahlsignal, so daß das Low-Signal am am Punkt A anliegt. Das Potential A ist maßgebend für den am nichtinvertierenden Eingang des Komparators 7 anliegenden Schwellenwert. In Figur 2 ist dieser Schwellenwert (Ein- und Ausschaltschwelle) für zwei verschiedene Drehzahlen strichpunktiert dargestellt. Dabei ist zu erkennen, daß die Ausschaltschwelle 13 auch für unterschiedliche Drehzahlen konstant ist.
Da die Amplitude des Komparators 7 drehzahlabhangig ist, ist ein weiterer Komparator 9 vorgesehen, der an seinem Ausgang einen konstanten Spannungshub liefert.
;n Figur 3 bezeichnet 1 wiederum die induktive Geberanordnung.
Sie ist an zwei Eingangsklemmen angeschlossen, von denen die eine mit Masse verbunden ist. Über die Eingangsklemmen ist die Reihenschaltung eines Widerstandes R20 und eines Kondensators C10 geschaltet. Der Kondensator C10 ist seinerseits mit einer Diode D10 überbrückt. Vom Verbindungspunkt des Widerstandes R20 und des Kondensators C10 führt ein Widerstand R21 über einen weiteren Widerstand R22 zu einer Referenzspannung UR sowie an den invertierenden Eingang eines Komparators 20. Der nicht invertierende Eingang des Komparators 20 ist über einen Spannungsteiler R26, R24, R23 an die Referenzspannung UR angeschlossen. Vom Verbindungspunkt der Widerstände R26, R24 führt ein Widerstand R25 nach Masse. Der Ausgang des Komparators 20 bildet einmal mit einer Klemme 23 den Ausgang der Schaltung, zum anderen ist er auf den nicht invertierenden Eingang eines weiteren Komparators 21 sowie über einen Widerstand R27 zum Widerstand R23 geführt. Der invertierende Eingang des Komparators 21 ist mit der Verbindung-der Widerstände R25, R26 verbunden. Der Ausgang des Komparators 21 liegt über eine Diode D13 an einem Schaltungspunkt, der einmal über eine weitere Diode D11 zum nicht invertierenden Eingang des Komparators 20 und in einer zu Komparator 21 und Diode D13 alternativen Ausgestaltung über eine Diode D12 zum Ausgang des Komparators 20 führt. Schließlich führt der Verbindungspunkt noch über einen Widerstand R28 zum invertierenden Eingang eines dritten Komparators 22, dessen nicht invertierender Eingang mit dem invertierenden Eingang des Komparators 20 verbunden ist. Der Ausgang des dritten Komparators 22 ist einmal über einen Widerstand R29 an die Betriebsspannung UB angeschlossen, zum anderen führt er über die Reihenschaltung einer Diode D14 und eines Kondensators C11 an Masse, wobei der Verbindungspunkt von Diode D14 und Kondensator C11 noch unmittelbar mit dem invertierenden Eingang des Komparators 22 verbunden ist.
Die Wirkungsweise der in Figur 3 dargestellten Schaltung ist wie folgt: Das Ausgangssignal der Geberanordnung 1 wird im Tiefpaßfilter R20C10 gefiltert, wobei die Diode D10 zur Begrenzung negativer Amplituden des Gebersignales dient. Durch die Polung der Diode DlO und die Widerstände R21, R22 wird nämlich bewirkt, daß das Potential am Verbindungspunkt der Widerstände R21, R22 nicht negativ werden kann, so daß der common mode-Bereich des Komparators 20 eingehalten werden kann. Übersteigt das Signal am Ausgang des Tiefpasses R20C10 einen bestimmten positiven Betrag, schaltet der Komparator 20 um. Der Spannungsteiler R23, R24, R25 ist so dimensioniert, daß die Spannung am Verbindungspunkt von R24 und R25 nur um einen geringen Betrag höher liegt als die Spannung am invertierenden Eingang des Komparators 20, wenn die Geberspannung gleich Null ist. Steigt die Eingangsspannung demnach an, so schaltet der Komparator 20 um, wenn der genannte geringe Betrag überschritten wird. Nun bemißt sich das Potential am Verbindungspunkt von R24 und R25 nach der Dimensionierung der Widerstände R23, R24, R25 und R27, wobei das genannte Potential vorzugsweise auf das Potential am Eingang vom Komparator 20 bei 0 Volt Eingangsspannung eingestellt wird. Damit schaltet der Komparator 20 dann wieder zurück, wenn der Wert Null wieder unterschritten wird.
Die vorstehende Schilderung gilt nur für den Fall, daß das Eingangssignal von der Geberanordnung 1 relativ klein ist.
Zur Verhinderung einer Eigenverstellung werden die übrigen Schaltungsteile herangezogen, die den folgenden Einfluß haben: Der weitere Komparator 22 dient zusammen mit dem Widerstand R29, der Diode D14 und dem Kondensator C11 als Spitzenwertgleichrichter für das Eingangssignal. Der Kondensator C11 wird dabei jeweils auf den Maximalwert der am invertierenden Eingang des Komparators 20 anliegenden Spannung aufgeladen. Über den Spannungsteiler R28, R26 und die Diode Dii wird nun die Schaltschwelle des Komparators 20 in Abhängigkeit vom erfaßten Spitzenwert nachgestellt. Die Widerstände R28 und R26 dienen dabei gleichzeitig als Entladewiderstände für den Kondensator cii.
Nach Durchschalten des Komparators 20 wird über den weiteren Komparator 21 und die Diode D13 das Anodenpotential dieser Diode hinsichtlich des Nullpunktes gebunden. Dies kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung statt durch den Komparator 21 und die Diode D13 auch unmittelbar über die Diode D12 erfolgen. Das Anodenpotential der Diode D13 ist damit immer kleiner als das Potential am Verbindungspunkt der Widerstände R24 und R25, so daß die Diode D1-l sperrt und das Potential am nicht invertierenden Eingang des Komparators 20 dem am Verbindungspunkt der Widerstände R24, R25 entspricht. Da dieses - wie oben erwähnt - durch Dimensionierung der entsprechenden Widerstände auf Null eingestellt ist, erfolgt demnach die Rückschaltung des Komparators 20 erzwungenermaßen immer im Werte Null, so daß unabhängig von der Kompensation der Eigenverstellung über den Spitzenwertgleichrichter die Rückschaltung des Komparators 20 immer beim selben Wert, vorzugsweise dem Wert Null, erfolgt.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche Vorrichtung zum Erzeugen einer drehzahl abhängigen Signalfolge aus der periodischen Spannung einer induktiven Geberanordnung (1), insbesondere zur Steuerung einer Zündanlage einer Brennkraftmaschine, wobei die Geberspannung einer Schwellwertstufe zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum amplitudenabhängigen Verschieben der Einschaltschwelle der Schwellwertstufe vorgesehen sind und die Ausschaltschwelle fest, vorzugsweise gleich Null ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerstufe als invertierender Schmitt-Trigger mit einem Komparator (7, 20) geschaltet ist, wobei der Rückkopplungswiderstand (R6; R27, R24, R26) des Komparators (6, 20) über eine Kleinstwert-Auswahlschaltung (lowestwins-Schaltung) einmal auf ein drehzahlabhängiges Potential und zum anderen auf den Ausgang der Schwellwertstufe schaltbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Komparators (7, 20) und der Rückkopplungswiderstand (R6; R27, R24, R26) mit einem Gleichrichterfilter (D1, R8, C2, 8; R29, 22, D14, C11) verbunden sind, das seinerseits an die Geberanordnung (1) angeschlossen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (7) und das Gleichrichterfilter (1, R8, C2, 8) jeweils über eine Endstufe mit offenem Kollektor verfügen, wobei die Kleinstwert-Auswahlschaltung durch Verbindung der offenen Kollektoren untereinander gebildet wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichrichterfilter (R29, 22, D14, Cl1) über die Reihenschaltung eines Widerstandes (R28) und einer Diode (D11) mit dem nicht invertierenden Eingang des Komparators (20) verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt von Widerstand (R28) und Diode (D11) über eine weitere Diode (D12) oder die Reihenschaltung eines weiteren Komparators (21) und eine Diode (D13) mit dem Ausgang des Komparators (20) verbunden ist.