DE3321795A1

DE3321795A1 - Elektrischer signalgeber mit einem hallgenerator

Info

Publication number: DE3321795A1
Application number: DE19833321795
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. 8540 Schwabach Bauer; Georg 8431 Berg Haubner; Hans-Dieter Dipl.-Ing. Dr. 8500 Nürnberg Schmid
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-06-16
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1984-12-20
Also published as: AU2961584A; IT8421409A0; EP0145731A1; WO1985000081A1; IT1175506B

Description

Elektrischer Signalgeber mit einem Hallgenerator
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Signalgeber mit einem Hallgenerator nach der Gattung des Hauptanspruches. Bei den bekannten elektrischen Signalgebern dieser Art ist der Hallgenertor und die damit verbundene Verstärker schaltung räumlich zusammengefaßt und über mehrere Leitungen angeschlossen (US-PS 3 671 767).
Die mit einem Anschluß auf Masse liegende Verstärkerschaltung ist dabei über eine Anschlußleitung an eine Versorgungsspannung angeschlossen und über eine weitere Anschlußleitung wird ein vom Magnetfeld am Hallgenerator abhängiges-elektrisches Signal abgegeben (output).
Da der Hallgenerator mit der Verstärkerstufe unmittelbar an einer Meßstelle angeordnet sein muß, die Steuer-oder Auswerteschaltung aber üblicherweise räumlich getrennt davon ist, sind zum Anschluß eines solchen Signalgebers relativ lange Verbindungsleitungen erforderlich, diese störanfällig sind. Bei der Verwendung von Hallgeneratoren in Kraftfahrzeugen sind die Anschlußleitungen durch Erschütterungen, Temperaturwechsel und dgl. besonders starken Beanspruchungen ausgesetzt. Andererseits werden für die Anwendung der Hallgeneratoren im Kraftfahrzeug, beispielsweise zur Steuerung der Zündung bei einer kontaktlosen Zündanlage besonders hohe Sicherheitsanforderungen gestellt.
Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, die Funktionssicherheit der elektrischen Signalgeber mit einem Hallgenerator durch eine Reduzierung der Anschlußleitungen für den Hallgenerator und für die räumlich damit zusammengefaßte Verstärkerschaltung zu verbessern.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße elektrische Signalgeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die an Masse gelegte Verstärkerschaltung mit dem Hallgenerator über nur eine Versorgungsleitung angeschlossen ist, über die auch das vom Magnetfeld am Hallgenerator abhängige elektrische Signal: abgegeben wird und wodurch sich die Funktionssicherheit erhöht. Diese Lösung ist durch die Einsparung einer besonderen Anschlußleitung für die Signalausgabe funktionssicherer und kostengünstiger. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich für die Verstärkerschaltung des Hallgenerators eine integrierte Schaltung verwenden läßt, deren Versorgungsspannung in weiten Grenzen veränderbar sein darf.
Durch die in den Unteransprüchen aufgefahrten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Hallgenerator mit der Verstärkerschaltung und dem Lastwiderstand zu einer auf Masse gelegten Baueinheit zusammengefaßt ist. Die Versorgungsleitung ist mit ihrem einen Ende an diese Baueinheit angeschlossen und sie ist mit ihrem anderen Ende mit dem Strommeßwiderstand, der Schwellwertschaltung und einer stabilisierten Gleichspannung angeschlossen.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt den Schaltungsaufbau des elektrischen Signalgebers mit einem Hallgenerator zur Steuerung einer Zündanlage.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles In der Figur ist eine Hochspannungs-Kondensator-Zündanlage -für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine dargestellt, die über das Bordnetz eines Kraftfahrzeuges an die Gleichspannung einer Akkumulatorbatterie 10 angeschlossen ist. Über einen Wandler 11 wird der Primärstromkreis der Zündanlage mit elektrischer Energie versorgt. Der Primärstromkreis umfaßt die Primärwicklung 12a einer Zündspule 12 sowie einen Zündkondensator 13, der über eine Ladediode 14 mit einem Ausgang des Wandlers 11 verbunden ist. Der zweite Ausgang des Wandlers i1 liegt ebenso wie das eine Ende der Primärwicklung .12a und der Minusanschluß der Akkumulatorbatterie 30 auf Masse. Die Sekundärwicklung 22b der Zündspule 12 ist über einen Zündverteiler 15 mit mehreren Zundkerze.n 16 zu verbinden 2 von denen nur eine dargestellt ist. Parallel zu der Reihenschaltung des Zündkondensators 13 mit der Primärwicklung 12a liegt ein Zündthyristor 17, der zum Zündzeitpunkt durch eine Steuerschaltung in den leitenden Zustand geschaltet wird. Die Steuerschaltung wird hier durch einen elektrischen Signalgeber realisiert, der einen Hallgenerator 18 enthält. Der Hallgenerator 18 wird von dem Magnetfeld eines fest angeordneten Dauermagneten 19 beeinflußt, wobei eine von der Brennkraftmaschine angetriebene, umlaufende magnetische Blende 20 das Magnetfeld am Hallgenerator 18 beim Betrieb der Brennkraftmaschine zyklisch unterbricht. Die Ausgänge des Hallgenerators 18 sind mit den Eingängen einer Verstärkerschaltung 21 verbunden. Die Verstärkerschaltung 21 und der Hallgenerator 18 liegen einerseits an Masse und sind andererseits über eine Versorgungsleitung 22 und über einen Strommeßwiderstand 23 an eine Versorgungsspannung angeschlossen. Die Versorgungsspannung ist eine stabilisierte Gleichspannung von 6,3 V, die an einer entsprechend dimensionierten, gegen Masse geschalteten Z-Diode 24 abfällt. Die Z-Diode 24 liegt anodenseitig über einen Widerstand 25 am Pluspol der Akkumulatorbatterie 10. Parallel zum Strommeßwiderstand 23 liegt eine Schwellwertschaltung, die aus einem Steuertransistor 26 besteht, dessen Basis-Emitter-Strecke zum Strommeßwiderstand 23 parallel geschaltet ist und dessen Kollektor über einen Ausgangswiderstand 27 gegen Masse geschaltet ist. Der Kollektor des Steuertransistors 26 ist außerdem mit der Steuerelektrode 17a des Zündthyristors 17 verbunden.
Im Ausgang der Verstärkerschaltung 2:1 liegt ein Ausgangstransistor 28 mit einem offenen Kollektoranschluß und mit einem auf Masse liegenden Emitter. Der offene Kollektoranschluß des Ausgangstransistors 28 ist mit einem Lastwiderstand 29 verbunden, der wiederum an die Versorgungsleitung 22 angeschlossen ist. Die Verstärkerschaltung 21 ist als IC-Baustein ausgeführt, der bei einer angelegten Spannung von 4-20 V arbeitet.
Der Hallgenerator 18 ist mit der Verstärkerschaltung 21, dem Ausgangstransistor 28 und dem Lastwiderstand 29 zu einer kompakten Baueinheit 30 zusammengefaßt und gemeinsam mit dem Dauermagneten 19 und einem nicht dargestellten Flußleitblech in einem an Masse gelegten Gehäuse untergebracht. Über die.Versorgungsleitung 22 ist diese Baueinheit 30 mit dem Strommeßwiderstand 23, der Schwellwertschaltung mit dem Steuertransistor 26 und mit der stabilisierten Gleichspannung an der Z-Diode 24 verbunden.
Die Wirkungsweise dieser Schaltung soll nun erläutert werden. Bei laufender Brennkraftmaschine wird der Zündkondensator 13 vom Wandler 11 über die Ladediode 14 aufgeladen. Über die Versorgungsleitung 22 ist ferner der Hallgenerator 18 und die Verstärkerschaltung 21 an die stabilisierte Gleichspannung der Z-Diode 24 gelegt. Die sich zwischen Dauermagnet 19 und Hallgenerator 18 hindurchbewegende Blende 20 schirmt zunächst den Hallgenerator 18 vom Magnetfeld des Dauermagneten 19 ab. Dadurch ist der Ausgangstransistor 28 der Verstärkerschaltung 21 gesperrt. Folglich fließt auch über den Strommeßwiderstand 23 praktisch kein Strom, so daß der Steuertransistor 26 ebenfalls gesperrt ist. Zum Zündzeitpunkt gelangt nun eine. Lücke 2Oa der Blende 2O unter den Dauermagneten 29 und der Hallgenerator i8 wird dadurch vom Magnetfeld des Dauermagneten :19 durchdrungen. De-r Hallgenerator 18 erzeugt an seinen Ausgängen ein Spannungssignal, durch das die Verstärkerschaltung 21 umgesteuert wird. Der Ausgangstransistor 28 gelangt nun in den stromleitenden Zustand und es fließt ein Strom über den Meßwiderstand 23, die Versorgungsleitung 22, den Lastwiderstand 29 und den Ausgangstransistor 28. Durch die Dimensionierung des Lastwiderstandes 29 und des Strommeßwiderstandes 23 steigt nun der Spanungsabfall am Strommeßwiderstand 23 soweit an, daß der Steuertransistor 26 in den stromleitenden Zustand durchgeschaltet.wird (>1 V bei nicht angeschlossenem Steuertransistor 26). Damit gelangt die stabilisierte Gleichspannung der Z-Diode 24 über den Steuertransistor 26 zum Steueranschluß 17a des Zündthyristors 17, wodurch dieser ebenfalls in den stromleitenden Zustand gesteuert wird. Der Zündkondensator 13 kann sich nun über den Zündthyristor 17 und die Primärwicklung 12a entladen. Der plötzliche Stromstoß bei der Entladung des Zündkondensators 13 erzeugt in der Sekundärwicklung 12b einen Hochspannungsimpuls, der über den Zündverteiler 15 auf eine der Zündkerzen 16 gelangt und dort einen Zündfunken auslöst.
Nach dem Abklingen des Zündvorganges wird nun erneut der Hallgenerator 18 durch die Blende 20 vom Magnetfeld des Dauermagneten 19 abgeschirmt, der Ausgangstransistor 28 wird dadurch wieder in den Sperrzustand gesteuert und auch der Steuertransistor 26 gelangt damit wieder in den Sperrzustand. Über den Wandler 1 1 wird nunmehr zur Vorbereltung eines weiteren Zundvorganges der Zündkondensator 13 erneut aufgeladen.
Der bereits erörterte Ablauf wiederholt sich in zyklischer Folge.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, da der erfindungsgemäße elektrische Signalgeber auch für andere Schaltvorgänge z.B. als Drehzahlgeber oder als Totpunktgeber im Kfz zu verwenden ist. Wesentlich ist dabei, daß die Verstärkerschaltung 21 mit dem Hallgenerator 18 über eine Versorgungsleitung 22 mit einem Strommeßwiderstand 23 an eine Versorgungsspannung angeschlossen ist, daß der Ausgang der Verstärker schaltung einen ebenfalls an die Versorgungsleitung 22 angeschlossenen Lastwiderstand 29 abhängig von der Spannung des Hallgenerators 18 gegen Masse schaltet und daß parallel zum Strommeßwiderstand 23 eine Schwellwertschaltung angeordnet ist, die durch den Spannungsabfall am Strommeßwiderstand 23 umgesteuert wird, sobald der Lastwiderstand 29 im Ausgang der Verstärkerschaltung 21 gegen Masse geschaltet wird. Da die Spannungsschwankungen zur Versorgung des Hallgenerators 18 und der Verstärkerschaltung 21 durch das Zu- und Abschalten des Lastwiderstandes 29 innerhalb der für die Funktion dieser Teile zulässigen Grenzen liegen, ist es möglich, den erfindungsgemäßen, auf Masse liegenden elektrischen Signalgeber über nur eine Leitung anzuschließen. Über diese Leitung 22 erfolgt einerseits die Spannungsversorgung des elektrischen Signalgebers und andererseits die Signalabgabe.
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Claims

Ansprüche Elektrischer Signalgeber mit einem Hallgenerator und einer damit verbundenen Verstärkerschaltung, die einerseits an Masse liegt und die andererseits an eine Versorgungsspannung angeschlossen ist und in Abhängigkeit von dem Magnetfeld am Hallgenerator ein elektrisches Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung (21) über eine Versorgungsleitung (22) mit einem Strommeßwiderstand (23) an die Versorgungsspannung angeschlossen ist, daß der Ausgang der Verstärkerschaltung (21) einen ebenfalls an die Versorgungsleitung (22) angeschlossenen Lastwiderstand (29) abhängig von der Spannung des Hallgenerators (18) gegen Masse schaltet und daß parallel zum Strommeßwiderstand (23) eine Schweliwertschaltung (26) angeordnet ist, die durch den Spannungsabfall am Strommeßwiderstand (23) bei gegen Masse geschaltetem Lastwiderstand (29) umzusteuern ist.
2. Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hallgenerator (A8) mit der Verstärkerschaltung (21) und dem Lastwiderstand C29) zu einer auf Masse-liegenden Baueinheit C30) zusammengefaßt ist, die über die Versorgungsleitung C22) mit dem Strommeßwiderstand C23) einer stabilisierten Gleichspannung als Versorgungsspannung und mit der Schwellwertschaltung (26) verbunden ist.
3. Signalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastwiderstand (29) an dem offenen Kollektor eines Ausgangstransistors (28) der Verstärkerschaltung (21) angeschlossen ist, dessen Emitter auf Masse liegt.
4. Signalgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung (21) als IC-Baustein ausgeführt ist.
5. Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung einen Steuertransistor (26) enthält, dessen Basis-Emitter-Strecke zum Strommeßwiderstand (23) parallel geschaltet ist und dessen Kollektor über einen Ausgangswiderstand (27) auf Masse liegt, an dem abhängig vom Magnetfeld des Hallgenerators (18) ein logisches Signal auftritt.
6. Signalgeter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Steuersignalen für eine kontaktlose Zündanlage von Brennkraftmaschinen das Magnetfeld am Hallgenerator (18) durch eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Blende (20) sich zyklisch verändert.