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lorrichtung zur Verarbeitung von Signalen eines Signal-
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gebers Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung
zur Verarbeitung von Signalen eines Signalgebers, insbesondere einer induktiven
Triggerzange eines Motortestgerätes, nach der Gattung des Hauptanspruches.
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Es ist bereits allgemein bekannt, die Signale von Signalgebern in
Rechenschaltungen weiterzuverarbeiten. Dies ist dann besonders einfach, wenn es
sich um langsame Signale handelt, die längere Zeit am Eingang der Rechenschaltung
anliegen. Handelt es sich jedoch um kurze, sehr schnelle Impulse, wie sie beispielsweise
bei Zündvorgängen an Ottomotoren auftreten, so können diese Signale ohne weiteres
nicht durch die Rechenschaltung erfaßt werden, da bei der seriellen Abarbeitung
eines Programmes nur zu bestimmten Zeitpunkten Meßdaten abgerufen werden können.
Hierzu wurde in der DE-OS 32 41 038 vorgeschlagen, daß die Signale des Signalgebers
einen Kondensator aufladen der nach einer vorgegebenen Zeit entladbar ist, um die
Kondensatorspannung über einen Analog-Digital-Wandler der Rechenschaltung zuzuführen.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach der Gattung
des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß der Spitzenwertgleichrichter
so gestaltet ist, daß eine Selektierung verschieden starker Signale aus dem Signalgeber
erreicht wird, woraus sich eine Bandpaßeigenschaft der Vorrichtung ergibt. Schwache
Signale, mit einer dementsprechend kleinen Maximalwert der ersten zeitlichen Ableitung,
die etwa durch induktive Streueinkoppiung von .anderen Zündleitungen herrühren,
führen zu einem schwachen Transistorstrom, so daß kein Meldungssignal gebildet wird.
Damit wird die Rechenschaltung durch schwache Signale nicht unterbrochen. Starke
Signale, mit einem dem-.entsprechend großen Maximalwert der ersten zeitlichen Ableitung,
werden vom Spitzenwertgleichrichter integriert, wodurch sich eine verbesserte Störunempfindlichkeit
gegenüber hochfrequenten Impuls störungen aus der Zündanlage ergibt. Gleichzeitig
ist durch die Versorgungsspannung des Spitzenwertgleichrichters eine Amplitudenbegrenzung
gegeben, wodurch der Eingang des nachfolgenden Analog-Digital-Wandlers vor zu hohen
Eingangsspannungen geschützt ist.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.
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In besonders einfacher Weise wird zur Bildung des Meldungssignales
ein ohmscher Widerstand und eine in Stromflußrichtung parallel geschaltete Basis-Emitter-Diode
eines zweiten Transistors in die Kollektorleitung des ersten Transistors geschaltet.
Damit kann die Schalteigenschaft des zweiten Transistors dazu benutzt werden, die
Analog-Digital-Wandlung zu starten und einen Interrupt-Eingang der Rechenschaltung
zu betätigen. Nach Ansprechen
der Interrupt-Leitung wird dann die
Rechenschaltung ihr laufendes Programm unterbrechen und den im Analog-Digital-Wandler
gewandelten Wert des Spitzenwertgleichrichters übernehmen. Die Schalteigenschaft
des zweiten Transistors kann aber auch dazu benutzt werden, über eine monostabile
Stufe den Kondensator des Spitzenwertgleichrichters zu entladen, so daß sich eine
automatische Reinitalisierung des Spitzenwertgleichrichters ergibt, die kein Eingreifen
von der Rechenschaltung erfordert. Werden die Signale des Signalgebers über eine
Diode auf den Eingangstransistor des Spitzenwertgleichrichters gegeben und wird
ein Widerstand zur Aufnahme des Basis stromes zwischen die Basis des Transistors
und einer Versorgungsspannung geschaltet, so ist der Eingang des Spitzenwertgleichrichters
besonders hochohmig, und der Signalgeber oder ein ihm nachgeschalteter Übertrager
wird nicht belastet.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, eine Vorrichtung
zur Verarbeitung von Signalen aus einer induktiven Triggerzange eines Motortestgerätes,
ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Beschreibung des Ausführungsbeispnels Die Figur zeigt eine induktive
Triggerzange 1 eines Motortestgerätes, die über einen Übertrager 7 an einen Spitzenwertgleichrichter
angeschlossen ist. An einem Kondensator Cl am Emitter eines Transistors T1 liegt
eine Spannung an, die dem Spitzenwert des Signales der Triggerzange 1 entspricht
und über einen Analog-Digital-Wandler 3 einer Rechenschaltung 2 zugeführt wird.
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In Abhängigkeit vom übernommenen Wandlungsergebnis des Analog-Digital-Wandlers
3 steuert die Rechenschaltung 2 eine Treiberstufe 5 für eine Blitzlampe 6 an, die
als Stroboskop für eine Zündzeitpunkteinstellung eines Fahrzeugmotors verwendet
wird.
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Zur Verarbeitung der Signale aus der induktiven Triggerzange wird
die Triggerzange auf eine Zündkerzenzuleitung des Motors geklemmt, um dadurch den
Zündstrom des entsprechenden Zylinders induktiv zu erfassen. Das so gewonnene Signal
entspricht einer gedämpften Schwingung mit einer Grundfrequenz von ca. 400 kHz.
Der Spitzenwert dieser gedämpften Schwingung soll erfaßt werden und der Rechenschaltung
2 zugeführt werden.
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Dieses Signal der induktiven Triggerzange 1 ist an die Primärwicklung
71 des Übertragers 7 angeschlossen, so daß sich an der Sekundärwicklung 72 ein gleichanteilfreies
niederohmiges Ausgangssignal ergibt. Die Sekundärwicklung 72 ist einerseits an eine
untere Versorgungsspannung GND des Spitzenwertgleichrichters angeschlossen, andererseits
führt sie auf die Kathode einer Diode D1. Die Anode der Diode D1 führt auf die Basis
des Transistors T1 des Spitzenwertgleichrichters. Der Emitter des Transistors T1
führt über den Kondensator C1 an die Versorgungsspannung GND, der Kollektor ist
über einen Widerstand R1 an eine obere Versorgungsspannung U angeschlossen. Ein
zweiter Widerstand R2 verbindet die Basis des Transistors Tl mit der Versorgungsspannung
U.
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Parallel zum Widerstand Ri ist ein zweiter Transistor T2 derart angeschlossen,
daß die Basis-Emitter-Diode des Transisotrs T2 in Stromflußrichtung parallel zum
Widerstand R1 liegt. Der Kollektor ist über zwei in Serie liegende Widerstände R3
und R4 an die Versorgungsspannung GND angeschlosssen.
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An der Basis des Transistors T1 ist eine Spannung eingeprägt, die
um die Durchlaßspannung der Diode D1 oberhalb der an der Sekundärwicklung 72 des
Übertragers 7 induzierten Spannung liegt und die durch die Versorgungsspannung U
nach oben begrenzt ist. Wird die Durchlaßspannung der Basis-Emitter-Diode des Transistors
T1 durch ein positives Signal an der Sekundärwicklung 72 überschritten, so folgt
die Spannung am Kondensator C1 diesem Signal, wobei der Transistor T1 als Emitterfolger
wirkt, solange er nicht in der Sättigung ist. Der Basisstrom für den Transistor
T1 wird dabei durch den Widerstand R2 geliefert. Überschreitet das Signal seinen
Maximalwert, so sperrt die Basis-Emitter-Diode- des Transistors T1und die Spannung
am Kondensator Cl bleibt erhalten, da die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors
T1 hochohmig ist und kein Strom über den Widerstand R1 fließen kann.
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Bei großen Signalen an der Sekundärwicklung 72, die über den Widerstand
R1 den Transistor T2 leitend schalten, ist der Kollektor des Transistors T1 über
die Emitter-Basis-Diode des Transistors T2 auf ein festes Potential unterhalb der
oberen Versorgungsspannung U gelegt. Danach wird der Kondensator Cl mit einer festen
Zeitkonstanten geladen, die von der Stromverstärkung des Transistors T1, dem Widerstand
R2 und dem Kondensator C1 abhängt. Die Sprungantwort des Spitzenwertdetektors zeigt
also für große Signale ein Verhalten eines Tiefpasses erster Ordnung auf.
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Überschreitet nun der Kollektorstrom des Transistors Tl einen vorgegebenen
Wert, so daß der am Widerstand RA entstehende Spannungsabfall den Transistor T2
niederohmig schaltet, so entsteht über die Widerstände R3 und R4 am Kollektor des
Transistors T2 eine positive Schaltflanke.
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Diese Schaltflanke taucht dann auf, wenn der Kondens-ator C1 zu Beginn
einer Spitzenwertgleichrichtung ungeladen war und ein Signal von der Sekundärwicklung
72 des Übertragers 7 eine hohe Flankensteilheit, d.h. einen hohen Maximalwert der
ersten zeitlichen Ableitung besitzt. Damit ist das Signal am Kollektor des Transistors
T2 ein Maß dafür, ob ein ausreichend starkes Signal am Spitzenwertgleichrichter
anliegt. Dementsprechend wird der Spannungsabfall an den Widerständen R3 und R4
als Eingang signal für einen Interrupt-Eingang INT der Rechenschaltung 2 herangezogen,
um so anzuzeigen, daß ein ausreichend starkes Signal von der Triggerzange 1 vorliegt.
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Das Signal am Kollektor des Transistors T2 wird auf einen Eingang
eines OR-Gliedes 4 geführt, dessen Ausgang mit einem Steuereingang 32 des Analog-Digital-Wandlers
3 verbunden ist.
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Liegt nun ein großes Signal am Eingang des Spitzenwertgleichrichters
an, so erscheint am Kollektor des Transistors T2 eine positive Flanke, die über
das OR-Glied 4 dem Analog-Digital-Wandler 3 einen Befehl zum Wandeln der Spannung
gibt, die vom Kondensator C1 an den Analog-Eingang 31 geführt wird. Gleichzeitig
erhält die Recheneinheit 2 am Interrupt-Eingang NT den Befehl, sein laufendes Programm
zu unterbrechen und das Wandlungsergebnis des Analog-Digital-Wandlers 3 an einem
Eingang PB zu übernehmen.
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Weiterhin ist im Spitzenwertgieichrichter eine automatische Entladung
des Kondensators C1 nach einer vorgegebenen Zeitspanne vorgesehen. Hierfür wird
ein monostabiles Element, bestehend aus zwei Transistoren T3, T4, einem Widerstand
R5 und einem Kondensator C2, durch das Signal am Kollektor des Transistors T2 getriggert.
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Die Basis des Transistors T3 ist dazu an den Verbindungspunkt der
Widerstände R3 und R4 gelegt, der Emitter führt an die Versorgungsspannung GND.
Der Kollektor des Transistors T3 ist über einen Widerstand R5 an die obere Versorgungsspannung
U und über einen Kondensator C2 an die untere Versorgungsspannung GND geführt, gleichzeitig
führt er auf die Basis des Transistors T4. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors
T4 ist zur Entladung dem Kondensator Cl parallel geschaltet. Im Ruhezustand ist
der Transistor T2 hochohmig, damit ist der Transistor T3 hochohmig und über den
Widerstand R5 fließt ein Basisstrom in den Transistor T4, so daß der Kondensator
Cl über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T4 kurzgeschlossen ist. Liegt
nun ein ausreichend starkes Signal am Eingang des Spitzenwertgleichrichters an,
so wird durch die positive Schaltflanke am Kollektor des Transistors T2 der Transistor
T4 über den Transistor T3 hochohmig geschaltet und der Kondensator C1 wird über
den Transistor T1 aufgeladen. Unterschreitet nun der Kollektorstrom des Transistors
Tl seinen vorgegebenen Wert, so daß der Transistor T2 wieder hochohmig wird, so
wird auch der Transistor T3 hochohmig. Nach einer durch den Wert des Widerstandes
R5 und des Kondensators C2 festgelegten Zeitspanne wird die Schaltschwelle des Transistors
T4 wieder erreicht, so daß danach der Kondensator Cl entladen wird, und für ein
erneutes Signal zur Verfügung steht. Zur Überprüfung dieser Funktionsweise kann
die Recheneinheit 2 über einen Ausgang PA und das OR-Glied 4 dem Analog-Digital-Wandle
3 einen Wandlungsbefehl erteilen und das Ergebnis über den Eingang PB einlesen.
Es liegt ebenfalls im Bereich der Erfindung, den Kondensator Cl durch ein von der
Recheneinheit 2 gebildetes Signal, etwa nach Erhalt des Wandlungsergehnisses, zu
entladen. Dieses ist jedoch zur Vereinfachung des Darstellung nicht weiter gezeigt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist selbstverständlich nicht nur
auf das hier gewählte Ausführungsbeispiel beschränkt, sie ist vorteilhaft überall
dort einsetzbar, wo es auf schnelle und sichere Erfassung von schnellen Impulsen
durch eine Recheneinheit ankommt, wie beispielsweise bei der Klopferkennung bei
Brennkraftmaschinen oder in der Empfängertechnik zum Empfang von pulsamplitudenmodulierten
Signalen.