DE3824713C2 - Drehzahlsensor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehzahlsensor gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 2, 4 und 6.

Ein gleichartiger Drehzahlsensor ist aus der EP 0 090 717 A1 bekannt. Dabei umfaßt der bekannte Drehzahlsensor einen mit Zähnen versehenen Drehkörper, ein Abnehmerelement zum Erzeugen eines elektrischen Signals, einen Signalformer zum Umformen des elektrischen Signals in ein Rechtecksignal, einen weiteren Signalformer zum Erzeugen eines Nadel­ impulses bei jeder Abfallflanke des Rechteckwellensignals und eine Erfassungseinrichtung, die mit Hilfe eines Referenzimpulses, dessen Frequenz konstant und weit über der maximalen Frequenz des Nadelimpulses gewählt wird, die Drehzahl des Drehkörpers ermittelt. Dabei werden so lange aufeinanderfolgend Zählintervalle erzeugt, bis mindestens ein Nadelimpuls in einem aktuellen Zählintervall auftritt. Sodann wird zu der während aller Zählintervalle aufgetretenen Anzahl von Referenzimpulsen die zwischen dem letzten Nadelimpuls und dem Beginn des ersten Zählin­ tervalls liegende Anzahl von Referenzimpulsen addiert und die zwischen dem aktuellen Nadelimpuls und dem Ende des letzten Zählintervalls liegende Anzahl von Referenzimpulsen subtrahiert und anhand der so ermittelten Anzahl von Referenzimpulsen zwischen zwei Nadelimpulsen die Drehzahl des Drehkörpers ermittelt.

Aus der US 4 670 852 ist weiterhin eine störungsgeschützte Geschwindigkeits- und Beschleunigungserfassungseinrichtung bekannt, bei der die in bestimmten Intervallen liegenden Impulse gezählt werden. Die Geschwindigkeit wird aus der Anzahl der Impulse und die Beschleunigung aus dem Vergleich der Anzahl der Impulse mit der Anzahl der Impulse eines weiteren Intervalls bestimmt. Die zur Ermittlung heran­ gezogene Flanke wird dabei im voraus festgelegt.

Des weiteren sind aus der DE 35 19 716 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auswertung der Frequenzinformation und der Impulsbreiteninformation einer Impulsfolge bekannt, wobei die Frequenz bzw. die Periodendauer einer Impulsfolge wahlweise zwischen zwei negativen oder positiven Flanken der Impulsfolge ermittelt werden kann.

Ferner sind aus der nachveröffentlichten DE 38 17 704 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Drehzahlerfassung eines rotierenden Elementes mittels einer Drehzahlsignal- Erzeugungseinrichtung bekannt, bei der auf dem rotierenden Element eine Vielzahl äquidistanter Zähne angeordnet sind, die mittels eines stationären Fühlers erfaßt werden, wobei insbesondere bei Erfassen eines Zahns ein entsprechendes Rechtecksignal im Ausgangssignal einer Drehzahlsignal- Erzeugungseinrichtung erzeugt wird. Dabei ist für hohe Drehzahlen eine Einfach-Kantenerfassung, für niedrige Drehzahlen eine Doppel-Kantenerfassung und für den Fall, in dem in einem Abtastintervall keine Kante eines Rechtecksignals auftritt, ein Abschätzverfahren vorgesehen. Zur Ermittlung der Drehzahl wird bei der Einfach- Kantenerfassung die Differenz der Ereigniszeit der vorletzten relevanten Kante des vorherigen Abtast­ intervalls zu der Ereigniszeit der letzten relevanten Kante des aktuellen Abtastintervalls durch die Anzahl der erfaßten Kanten plus eins geteilt, so daß sich die Berechnungsintervalle der einzelnen Ermittlungen zur Mittelwertbildung überlappen. Dabei sind entweder nur die Anstiegskanten oder nur die Abfallkanten relevante Kanten. Bei der Doppelkantenerfassung reicht das Berech­ nungsintervall ebenfalls von der vorletzten relevanten Kante des vorherigen Abtastintervalls bis zur letzten relevanten Kante des aktuellen Abtastintervalls, wobei sowohl Anstiegs- als auch Abfallkanten relevant sind. Das Auswählen einer bestimmten Kante bzw. Flanke mittels einer Flankenwähleinrichtung, oder das Ermitteln der Drehzahl aus der unmittelbar vor dem jeweiligen Abtastintervall liegenden Flanke, ist hierbei jedoch nicht in Betracht gezogen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Drehzahlsensor der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß über einen großen Drehzahlbereich eine hohe Meßgenauigkeit in Verbindung mit einer hohen Meßgeschwindigkeit erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1, 2, 4 und 6 angegebenen Mitteln gelöst.

Gemäß Anspruch 1 wird mittels einer Flankenwähleinrichtung in Abhängigkeit von der Wickelrichtung des Drahtes der Abnehmerspule und unabhängig von einer Impulsüberwachungs­ periode diejenige Anstiegsflanke oder Abfallflanke der Impulse gewählt, die der steileren Flankenneigung des an der Abnehmerspule erzeugten elektrischen Signals entspricht.

Des weiteren kann gemäß Anspruch 2 mittels der Flanken­ wähleinrichtung bei niedrigen Drehzahlen entweder die Anstiegsflanke oder die Abfallflanke gewählt werden, so daß in jedem Fall auch bei einer nur sehr langsamen Drehung des Drehkörpers kein Stillstand registriert wird, wobei die Flankenneigung zur Verbesserung der Genauigkeit der Messung erst bei höheren Drehzahlen als Kriterium für die Auswahl der Anstiegs- oder Abfallflanke herangezogen wird.

Gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, bei niedrigen Drehzahlen die unmittelbar vor der Impulsüberwachungsperiode auf­ tretende Anstiegsflanke oder Abfallflanke der Impulse zu wählen, wogegen bei hohen Drehzahlen eine Flankenauswahl entsprechend der Flankenneigung durchgeführt wird, ohne die Meßgenauigkeit des Drehzahlsensors zu verringern.

Gemäß Anspruch 6 kann die Meßgeschwindigkeit dadurch verbessert werden, daß stets die unmittelbar vor Beginn der Impulsüberwachungsperiode auftretende Anstiegs- oder Abfallflanke zur Ermittlung der Drehzahl des Drehkörpers herangezogen wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Drehzahlsensors,

Fig. 2 eine Blockdarstellung eines Antiblockier- Steuersystems, bei dem der Drehzahlsensor gemäß Fig. 1 Anwendung findet,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer Unterbrechungs­ routine,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm einer Drehzahl­ berechnungsroutine.

Fig. 5 Zeitverläufe von Signalen zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Drehzahlsensors gemäß Fig. 1,

Fig. 6 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung des Wechsels von Drehzahlberechnungs- Betriebsarten, und

Fig. 7A bis 7G grafische Darstellungen zur Veranschaulichung von durch eine Läuferexzentrizität hervorgerufenen Versetzungen von Impulsflanken.

In der nachstehenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß der Drehzahlsensor in einem Antiblockier-Steuersystem eines Fahrzeugs verwendet wird. Mit dem Antiblockier- Steuersystem werden die Bremsen an vier Rädern des Fahrzeugs unabhängig voneinander so gesteuert, daß ein übermäßiges Rutschen bzw. Blockieren der Räder verhindert wird.

In Fig. 1 ist ein Drehzahlsensor mit einer Vielzahl von um einen Drehkörper R herum angebrachten Zähnen M0, einer von dem Drehkörper R getrennt angebrachten Abnehmerspule M1, einem Signalumformer M2, einer Flankenwähleinrichtung M3 und einer Drehzahlrecheneinrichtung M4 gezeigt. Die Zähne M0 bestehen aus magnetischem Material, so daß die Abnehmerspule M1 entsprechend dem Vorbeilaufen der Vielzahl der Zähne M0 ein elektrisches Signal erzeugt. Das von der Abnehmerspule M1 abgegebene elektrische Signal wird durch den Signalumformer M2 zu Impulsen umgeformt. Die Flankenwähleinrichtung M3 wählt für jede Impulsüber­ wachungsperiode in Abhängigkeit von der relativen Phasen­ lage der Impulse in bezug auf die Impulsüberwachungsperiode entweder die Anstiegsflanke oder die Abfallflanke der Impulse.

Beispielsweise kann durch die Flankenwähleinrichtung M3 diejenige der Flanken gewählt werden, die am nächsten zum Anfangszeitpunkt der Impulsüberwachungsperiode auftritt. In diesem Fall liegen die Impulsüberwachungsperiode und die Drehzahlberechnungsperiode am nächsten zueinander, so daß das Ansprechverhalten hinsichtlich der Drehzahlberechnung günstig ist. Die Flankenwähleinrichtung M3 kann statt dessen eine Flanke wählen, die unmittelbar vor (oder unmittelbar nach) dem Beginn der Impulsüberwachungsperiode auftritt. In diesem Fall ist das Wählverfahren vereinfacht, so daß die Verarbeitungszeit verkürzt ist.

Die Drehzahl des Drehkörpers R wird von der Drehzahl­ recheneinrichtung M4 durch Messen der Periodendauer der gewählten Flanken der der Impulsüberwachungsperiode entsprechenden Impulse berechnet.

Der Drehzahlsensor gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel hat den gleichen Aufbau wie der vorstehend beschriebene Drehzahlsensor mit dem Unterschied, daß die Flanken­ wähleinrichtung M3 eine abweichende Funktion hat. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von der Flanken­ wähleinrichtung M3 entweder die ansteigende oder die abfallende Flanke der Impulse im voraus in Abhängigkeit von der Drahtwickelrichtung der Abnehmerspule und unabhängig von der Impulsüberwachungsperiode gewählt. Die gewählte Flanke wird dann bei der Drehzahlberechnung benutzt.

Die erzielbare Meßgenauigkeit wird durch die Exzentrizität des Läufers (bzw. der Zahnreihen) in bezug auf die Achse des Drehkörpers begrenzt. Wenn die Zähne und Lücken des Läufers gemäß Fig. 7A an dem Kern gemäß Fig. 7B des Abnehmerelementes vorbeilaufen, wird von diesem ein elek­ trisches Signal mit der in Fig. 7C gezeigten Form abge­ geben. Gemäß Fig. 7C werden Spitzenwerte des Ausgangssignals erhalten, wenn ein Zahn den Kern verläßt (B und E) und wenn ein Zahn zu dem Kern gelangt (C). Wenn andererseits die Mitte des Kerns mit der Mitte eines Zahns oder einer Lücke übereinstimmt, ist das Ausgangssignal "0" (A und D). Da die Zahnbreite und die Lückenbreite nicht gleich sind, ist die Länge des Bereiches, in dem das Ausgangssignal ansteigt (wie von C auf E) nicht gleich der Länge des Bereiches, in dem das Ausgangssignal abfällt (wie von B auf C). Das heißt, in diesem Bereich treten unterschiedliche Steilheiten im Ausgangssignal des Abnehmerelementes auf. Dabei hängt es von der Draht­ wickelrichtung der Abnehmerspule ab, ob die ansteigende oder die abfallende Flanke steiler ist. Durch die ausgezogene Linie und die strichpunktierte Linie sind in Fig. 7C die beiden Fälle dargestellt, bei denen die Wickelrichtungen zueinander entgegengesetzt sind.

Bei einer exzentrischen Form des Läufers hat gemäß Fig. 7D die Grundlinie des Ausgangssignals die Form einer niederfrequenten Welle, deren Periodendauer gleich der Periodendauer der Läuferumdrehung ist. Ferner wird gemäß Fig. 7E die Amplitude des Ausgangssignals des Aufnehmer­ elements moduliert, da sich während einer Umdrehung des Läufers der Abstand zwischen den Zähnen und dem Abnehmer­ element ändert. Das sich bei einer Exzentrizität des Läufers ergebende amplitudenmodulierte und um die Grundlinie schwingende Ausgangssignal der Abnehmerspule ist in Fig. 7F durch eine ausgezogene Linie dargestellt. Die Doppel­ punkt-Strich-Linie in Fig. 7F zeigt das normale Aus­ gangssignal für den Fall, daß der Läufer nicht exzentrisch ist. Wenn das Ausgangssignal mittels eines Vergleichers mit einem konstanten Vergleichswert in Impulse gemäß Fig. 7G umgeformt wird, sind durch die Exzentrizität die Lagen der Anstiegsflanken und der Abfallflanken der Impulse beeinflußt. Gemäß Fig. 7G ist in diesem Fall die Versetzung ΔTE2 der Anstiegsflanke gegenüber der normalen Lage größer als die Versetzung ΔTE1 der Abfallflanke. Daher ist in diesem Fall die Genauigkeit der Drehzahlmessung verschlechtert, wenn zum Messen der Periodendauer der Impulssignale die Anstiegsflanke gewählt wird.

Gemäß Fig. 2 sind ein rechter vorderer Läufer 2, ein linker vorderer Läufer 4, ein rechter hinterer Läufer 6 und ein linker hinterer Läufer 8 jeweils an den entsprechenden Rädern und mit diesen drehend angebracht. Jeder Läufer bzw. Rotor hat an seinem Umfang eine Vielzahl von Zähnen, die in Fig. 2 nicht dargestellt sind. Am Fahrzeugaufbau sind in der Nähe der jeweiligen Läufer 2, 4, 6 und 8 Abnehmer in Form von Abnehmerspulen 2a, 4a, 6a und 8a derart angebracht, daß die jeweilige Abnehmerspule den Zähnen des betreffenden Läufers gegenüber steht. Von den Abnehmerspulen 2a, 4a, 6a und 8a wird jede durch das Vorbeilaufen eines Zahns des Läufers verursachte Änderung des Magnetfelds erfaßt und ein der Ände­ rung entsprechendes elektrisches Signal abgegeben, das die Drehung des betreffenden Läufers 2, 4, 6 und 8 wiedergibt.

Von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 20 werden entsprechend der elektrischen Signale aus den Abnehmerspu­ len 2a, 4a, 6a und 8a die Drehzahlen der jeweiligen Räder berechnet. Ferner führt auf ein Signal aus einem Bremsschalter 12, mit dem erfaßt wird, ob das Bremspe­ dal betätigt wird, die elektronische Steuereinheit 20 eine vorbestimmte Antiblockierroutine aus, um die Bremskräfte an den jeweiligen Rädern zu steuern, wobei von der Steuereinheit Signale an ein rechtes vorderes Stellglied 52, ein linkes vorderes Stellglied 54, ein rechtes hinteres Stellglied 56 und ein linkes hinteres Stellglied 58 für die Bremssysteme der jeweiligen Räder abgegeben werden. Die elektronische Steuereinheit 20 enthält einen Mikrocomputer 30 als Haupteinheit sowie periphere Schaltungen wie Schnittstellen 22, 24, 26 und 28, eine Stromversorgungsschaltung 10a, eine Puffer­ schaltung 12a und Treiberstufen 42, 44, 46 und 48. Die Schnittstelle 22 setzt das elektrische Signal aus der rechten vorderen Abnehmerspule 2a in für die Datenverarbeitung in dem Mikrocomputer 30 geeignete Impulse um. Die anderen Schnitt­ stellen 24, 26 und 28 sind entsprechend für Abnehmerspulen 4a, 6a und 8a vorgesehen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Drahtwickelrichtung der Abnehmerspulen 2a, 4a, 6a und 8a derart, daß bei einer Exzentrizität des Läufers 2, 4, 6 und 8 die ansteigenden Flanken der Impul­ se eine stärkere Abweichung gegenüber der normalen Anstiegs­ flanke zeigen als die abfallenden Flanken.

Die Stromversorgungsschaltung 10a ist zwischen einen Zün­ dungsschalter 10 und den Mikrocomputer 30 geschaltet und führt dem Mikrocomputer 30 und anderen Schaltungen konstante Spannung zu. Die Pufferschaltung 12a ist zwischen den Brems­ schalter 12 und den Mikrocomputer 30 geschaltet.

Der Mikrocomputer 30 enthält eine Zentraleinheit (CPU) 30A, einen Festspeicher (ROM) 30B, einen Arbeitsspeicher (RAM) 30C, eine Eingabeeinheit 30D, eine Ausgabeeinheit 30E, einen Zeitgeber 30F und eine Sammelleitung 30G zur Verbindung derselben. Die Zentraleinheit 30A dient zum Ausführen der Drehzahlberechnung und der Verarbeitung für die Antiblockier- Steuerung. In dem Festspeicher 30B sind Programme für diese Berechnung und Verarbeitung, die nachfolgend ausführlich erläutert werden, sowie andere für die Antiblockiersteuerung erforderliche Programme gespeichert, wie beispielsweise Pro­ gramme zum Berechnen der Beschleunigung der Räder, dem Abschätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit usw. In dem Arbeits­ speicher 30C werden vorübergehend während der Ausführung der Berechnung und Verarbeitung Daten und Zwischenergebnisse gespeichert. Die Eingabeeinheit 30D und die Ausgabeeinheit 30E dienen zum Übermitteln der Daten zwischen dem Mikrocompu­ ter 30 und den anderen Schaltungen. Der Zeitgeber 30F führt der Zentraleinheit 30A und den anderen Schaltungen ein Nor­ malzeit- bzw. Taktsignal zu.

Die Schnittstellen 22, 24, 26 und 28 sind an die Eingabeein­ heit 30D angeschlossen, während die Treiberstufen 42, 44, 46 und 48 zwischen die Ausgabeeinheit 30E und die jeweiligen Stellglieder 52, 54, 56 und 58 geschaltet sind.

Es wird nun die Drehzahlermittlungsverarbeitung für die Ab­ nehmer bzw. Abnehmerspulen 2a, 4a, 6a und 8a erläutert. Die durch die nachfolgende Verarbeitung erhaltene Drehzahl wird bei der Antiblockiersteuerung herangezogen.

Wenn der Zündungsschalter 10 eingeschaltet wird, wird über die Stromversorgungsschaltung 10a an den Mikrocomputer 30 die festgesetzte Spannung angelegt. Daraufhin beginnt der Mikro­ computer 30 das Ausführen der im voraus in dem Festspeicher 30B gespeicherten Programme. Zu den Programmen zählen ein Programm für die Raddrehzahlberechnung und ein Programm für die Antiblockiersteuerung. Die Routine nach dem Raddrehzahlberechnungsprogramm die für den Drehzahlsensor vorgesehen ist, wird im folgenden anhand der Ablaufdiagramme in den Fig. 3 und 4 und der Zeitverläufe in Fig. 5 erläu­ tert.

Die Routinen gemäß Fig. 3 und 4 werden für jedes der vier Räder ausgeführt. Das Ablaufdiagramm in Fig. 3 veranschau­ licht eine Impulsunterbrechungsroutine, die bei jedem Auftre­ ten der ansteigenden und abfallenden Flanke von Impulsen begonnen wird, die von den Schnittstellen 22, 24, 26 und 28 in den Mikrocomputer 30 eingegeben werden. Die Vorrangordnung der Impulsunterbrechungsroutinen für die vier Abnehmer ist im voraus festgelegt.

In dieser Routine wird zuerst bei einem Schritt 101 ermit­ telt, ob eine Kennung FEG1 auf "1" gesetzt ist. Die Kennung FEG1 wird bei der nachfolgend beschriebenen Drehzahlberech­ nungsroutine verwendet und gibt durch das Setzen auf "1" an, daß ein Flankenwechsel verboten ist. Wenn die Kennung FEG1 gesetzt ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 104 weiter. Wenn die Kennung FEG1 auf "0" rückgesetzt ist, wird im weiteren bei einem Schritt 102 ermittelt, ob eine Kennung FUP auf "1" gesetzt ist. Das Setzen der Kennung FUP auf "1" zeigt an, daß in der Impulsunterbrechungsroutine eine Anstiegsflanke erwartet wird. Wenn ermittelt wird, daß die Kennung FUP auf "0" rückgesetzt ist, wird in dieser Routine diesesmal eine abfallende Flanke erwartet und bei einem Schritt 103 die Kennung FUP gesetzt, um das nächstemal eine ansteigende Flanke abzuwarten. Danach wird bei dem Schritt 104 ein Zeitpunkt TDOWN des Auftretens der abfallenden Flanke in einen Speicherbereich MTDOWN des Arbeitsspeichers 30C eingespeichert und ein Zählstand NDOWN für die Abfallflanken um "1" hochgezählt (NDOWN ← NDOWN + 1), wonach die Routine beendet ist.

Falls bei dem Schritt 102 ermittelt wird, daß die Kennung FUP gesetzt ist, wird in der Routine eine ansteigende Flanke erwartet, so daß bei einem Schritt 105 die Kennung FUP auf "0" rückgesetzt wird, um das nächstemal eine abfallende Flanke abzuwarten. Danach wird bei einem Schritt 106 ein Zeitpunkt TUP des Auftretens der ansteigenden Flanke in einen Speicherbereich MTUP des Arbeitsspeichers 30C eingespeichert und ein Zählstand NUP für die Anstiegsflanken um "1" hochgezählt (NUP ← NUP +1), wonach die Routine endet.

D.h., wenn die Kennung FEG1 auf "1" gesetzt ist, wird nur der Schritt 104 ausgeführt, bei dem nur eine abfallende Flanke verarbeitet wird. Dies gilt für die Zeit zwischen Zeitpunkten t4 und t7 nach Fig. 5. Diese Verarbeitung wird nachstehend als "Festflankenberechnung" oder "Festflankenverarbeitung" bezeichnet. Gemäß den vorangehenden Ausführungen zeigen bei diesem Ausführungsbeispiel bei einer Läuferexzentrizität die abfallenden Flanken geringere Abweichungen von einer normal abfallenden Flanke. Wenn andererseits die Kennung FEG1 auf "0" rückgesetzt ist, werden abwechselnd bei den Schritten 104 und 106 sowohl die ansteigende als auch die abfallende Flanke verarbeitet. Dies gilt für die Zeiten zwischen Zeitpunkten t0 und t4 sowie nach dem Zeitpunkt t7. Diese Verarbeitung wird nachstehend als "Flankenwechselberechnung" oder "Flankenwech­ selverarbeitung" bezeichnet.

Das Ablaufdiagramm in Fig. 4 veranschaulicht eine Drehzahlbe­ rechnungsroutine, die begonnen wird, wenn der Zündungsschal­ ter 10 eingeschaltet wird. Zuerst wird bei einem Schritt 201 eine vorbestimmte Anfangseinstellung vorgenommen. Dieser Schritt wird nur einmal zu Beginn ausgeführt. Zu der An­ fangseinstellung zählen verschiedene Anfangsverarbeitun­ gen für die Zentraleinheit 30A (wie beispielsweise das Rück­ setzen der Kennungen) und eine Impuls-Anfangsverarbeitung, die für diese Routine bestimmt ist. Bei diesem Ausführungs­ beispiel dient die Impuls-Anfangsverarbeitung dazu, bei der Flankenwechselverarbeitung die abfallende Flanke zu wählen. Nach dieser Impuls-Anfangsverarbeitung wird die Impulsunter­ brechungsroutine nach Fig. 3 begonnen und zuerst die abfal­ lende Flanke verarbeitet.

Nach der Anfangseinstellung wird bei einem Schritt 202 ermit­ telt, ob der Zeitpunkt zum Ausführen dieser Drehzahlbe­ rechnungsroutine erreicht ist. Der Ausführungszeitpunkt für diese Routine stimmt mit dem Beginn der vorangehend beschrie­ benen Impulsüberwachungsperiode überein. Falls ermittelt wird, daß der Zeitpunkt zum Berechnen noch nicht erreicht ist, wird bei diesem Schritt das Erreichen des Zeitpunkts abgewartet. Wenn der Zeitpunkt erreicht ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 203 weiter, bei dem das Ausführen der Impulsunterbrechungsroutine gesperrt wird, um zu verhin­ dern, daß während des Ausführens der Berechnungsroutine die bei dem Schritt 104 oder 106 erhaltenen Daten fortgeschrieben werden. Dann wird bei einem Schritt 204 ermittelt, ob die Kennung FEG1 auf "1" gesetzt ist. Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird in der Impulsunterbrechungsroutine die Festflankenverarbeitung ausgeführt, wenn die Kennung FEG1 gesetzt ist. Infolgedessen wird nur die Festflankenberechnung bei einem Schritt 208 ausgeführt, wenn die Kennung FEG1 gesetzt ist. Wenn im Gegensatz dazu die Kennung FEG1 rückge­ setzt ist, wird in Schritten 205 bis 208 die Flankenwechsel­ berechnung ausgeführt, die in der Impulsunterbrechungsroutine der Flankenwechselverarbeitung entspricht, bei der die Flan­ ken nicht auf die ansteigenden oder die abfallenden Flanken beschränkt sind.

Nachstehend wird die Flankenwechselberechnung erläutert. Wenn bei dem Schritt 204 ermittelt wird, daß die Kennung FEG1 auf "0" rückgesetzt ist, wird bei dem Schritt 205 ermittelt, ob eine Kennung FEG2 auf "1" gesetzt ist. Das Setzen der Kennung FEG2 zeigt an, daß diese Berechnungsroutine erstmalig nach dem Umschalten der Berechnungsart von der Festflankenberech­ nung auf die Flankenwechselberechnung ausgeführt wird. Falls die Kennung FEG2 gesetzt ist, schreitet das Programm zu dem Schritt 208 weiter, um die Festflankenberechnung auszuführen. D.h., die Festflankenberechnung wird nur für das erste Mal nach dem Umschalten der Berechnungsart von der Festflankenbe­ rechnung auf die Wechselflankenberechnung fortgesetzt. Dies ist deshalb erforderlich, da nicht unbedingt die festgelegte, d. h. in diesem Fall die abfallende Flanke unmittelbar vor dem Ausführen dieser Berechnungsroutine auf­ getreten ist. Falls unmittelbar vor dem Beginn dieser Routine die ansteigende Flanke aufgetreten ist, wird in der Impulsun­ terbrechungsroutine die Anstiegsflanke nicht verarbeitet, so daß daher in dem ersten Zyklus nach dem Umschalten der Be­ rechnungsart von der Festflankenberechnung auf die Flanken­ wechselberechnung die normale Flankenwechselberechnung nicht möglich ist.

Falls bei dem Schritt 205 ermittelt wird, daß die Kennung FEG2 rückgesetzt ist, wird im weiteren bei dem Schritt 206 ermittelt, ob die Kennung FUP auf "1" gesetzt ist. Wenn die Kennung FUP gesetzt ist, wurde in der unmittelbar vor der Ausführung dieser Berechnungsroutine ausgeführten Impulsun­ terbrechungsroutine die abfallende Flanke verarbeitet. Daher schreitet das Programm zu dem Schritt 208 weiter, bei dem die Berechnungen für die abfallende Flanke ausgeführt werden. Falls die Kennung FUP rückgesetzt ist, wurde in der unmittel­ bar vor dem Ausführen dieser Berechnungsroutine ausgeführten Impulsunterbrechungsroutine die ansteigende Flanke verarbei­ tet. Daher schreitet das Programm zu dem Schritt 207 weiter, bei dem die Berechnungen für die Anstiegsflanke ausgeführt werden.

Die Verarbeitung bei dem Schritt 207 wird nun ausführlich erläutert. Eine Differenz ΔN zwischen dem neuesten Impuls­ zählstand NUP, der bei dem Schritt 106, der unmittelbar vor dem Ausführen dieser Berechnungsroutine ausgeführten Impuls­ unterbrechungsroutine erreicht wird, und einem vorangehenden Impulszählstand NUPL, der bei dem vorangehenden Ausführen dieser Berechnungsroutine in den Arbeitsspeicher 30C einge­ speichert wurde, wird folgendermaßen berechnet:

ΔN = NUP-NUPL.

Dann wird eine Differenz ΔT zwischen dem Ankunftszeitpunkt MTUP der-letzten ansteigenden Flanke, der bei dem Schritt 106 der unmittelbar vor der Ausführung dieser Berechnungsroutine ausgeführten Impulsunterbrechungsroutine ermittelt wird, und einem Ankunftszeitpunkt MTUPL der zuvor ansteigenden Flanke, der bei dem vorangehenden Ausführen dieser Berechnungsroutine in den Arbeitsspeicher 30C eingespeichert wird, auf folgende Weise berechnet:

ΔT = MTUP-MTUPL.

Falls bei dem Schritt 204, 205 oder 206 das Ermittlungsergeb­ nis "JA" ist, werden bei dem Schritt 208 die Berechnungen für die abfallende Flanke gleichartig zu dem Schritt 207 ausge­ führt. D.h., es werden die Berechnungen

ΔN = NDOWN-NDOWNL

und

ΔT = MTDOWN-MTDOWNL

ausgeführt.

Nach den Berechnungen bei den Schritten 207 und 208 werden bei einem Schritt 209 die neuesten Daten NUP, MTUP, NDOWN und MTDOWN als zeitweilige Variable NUPL, MTUPL, NDOWNL und MTDOWNL zur Verwendung bei der näch­ sten Ausführung dieser Berechnungsroutine gespeichert. Im einzelnen wird dann, wenn die unmittelbar vor der Ausführung dieser Berechnungsroutine verarbeitete Flanke eine ansteigen­ de Flanke ist, der Zählstand NUP der Anstiegsflanken als Zählstand NUPL gespeichert und der Zeitpunkt MTUP des Auftre­ tens der Anstiegsflanke als Zeitpunkt MTUPL gespeichert. Der Zählstand NDOWN für die abfallende Flanke, die unmittelbar vor der Anstiegsflanke verarbeitet wurde, wird als Zählstand NDOWNL gespeichert, während der Zeitpunkt MTDOWN des Auftre­ tens der abfallenden Flanke als Zeitpunkt MTDOWNL gespeichert wird. Falls die unmittelbar vor der Ausführung dieser Berech­ nungsroutine verarbeitete Flanke eine abfallende Flanke ist, werden die Daten auf gleichartige Weise als Variablen gespei­ chert.

Danach wird bei einem Schritt 210 die Unterbrechung zugelas­ sen, wodurch die Ausführung der Impulsunterbrechungsroutine ermöglicht wird. Bei einem Schritt 211 wird eine Drehzahl VW des Rads nach folgender Gleichung berechnet:

VW = (ΔN/ΔT)K1,

wobei K1 eine Konstante ist.

Dann wird bei einem Schritt 212 die Kennung FEG2 auf "0" rückgesetzt und bei einem Schritt 213 erneut ermittelt, ob die Kennung FEG1 gesetzt ist. Falls die Kennung FEG1 rückgesetzt ist (FEG1 = 0), wird bei einem Schritt 214 ermittelt, ob die bei dem Schritt 211 berechnete Drehzahl VW niedriger als eine vorbestimmte hohe Bezugsdreh­ zahl VH ist. Falls die Kennung FEG1 gesetzt ist, wird bei einem Schritt 217 ermittelt, ob die berechnete Drehzahl VW höher als eine vorbestimmte niedrige Bezugsdrehzahl VL ist.

Wenn bei dem Schritt 214 unter der Bedingung FEG1 = 0, die in Schritten 217 und 218 herbeigeführt wird, wenn VW kleiner als gleich VL ist, die berechnete Drehzahl VW als niedriger als die Bezugsdrehzahl VH ermittelt wird, springt das Programm zu dem Schritt 202 zurück, bei dem die nächste Ausführung dieser Berechnungsroutine abgewartet wird. D.h., wenn die Drehzahl VW niedriger als die Bezugsdrehzahl VH ist, werden die Flan­ kenwechselberechnungen fortgesetzt, da bei FEG1 = 0 der Flankenwechsel zugelassen ist.

Die Flankenwechselberechnungen werden in den Zeiten zwischen den Zeitpunkten t0 bis t4 und nach dem Zeitpunkt t7 gemäß Fig. 5 ausgeführt. In diesen Zeiten werden bei der Impulsun­ terbrechungsroutine beide Flanken verarbeitet. Falls zu Be­ ginn der Drehzahlberechnungsroutine die Kennung FUP auf "0" rückgesetzt ist (wie beispielsweise zu den Zeitpunkten t3, t4 und t10), wird die Drehzahl aus zwei Anstiegsflanken berech­ net, die in den vorangehenden zwei Impulsüberwachungsperioden aufgetreten sind. Falls andererseits zu Beginn der Drehzahl­ berechnungsroutine FUP = 1 gilt (wie zu den Zeitpunkten t1, t2 und t9), wird die Drehzahl entsprechend zwei abfallenden Flanken berechnet.

Wenn bei dem Schritt 214 ermittelt wird, daß VW größer oder gleich VH ist, wird bei einem Schritt 215 die Kennung FEG1 auf "1" gesetzt und bei einem Schritt 216 die Kennung FUP auf "0" rückgesetzt, wonach das Programm zu dem Schritt 202 zurückspringt, bei dem die nächste Ausführung dieser Berech­ nungsroutine abgewartet wird. Dies ist dann der Fall, wenn die Drehzahl VW über die Bezugsdrehzahl VH ansteigt. In die­ sem Fall wird durch das Setzen der Kennung FEG1 der Flanken­ wechsel verhindert, nämlich die Berechnungsart von der Flan­ kenwechselberechnung auf die Festflankenberechnung umgeschal­ tet (t4 nach Fig. 5).

Wenn bei dem Schritt 217 unter der Bedingung FEG1 = 1, die in den Schritten 214 und 215 eingeleitet wird, wenn VW größer oder gleich VH ist, die berechnete Drehzahl VW als höher als die Bezugsdrehzahl ermittelt wird, springt das Programm zu dem Schritt 202 zum Abwarten der nächsten Ausführung dieser Berechnungsroutine zurück. D.h., wenn die Drehzahl VW höher als die niedrige Bezugsdrehzahl VL ist, werden die Festflankenberechnungen fortgesetzt, da FEG1 = 1 gilt und damit der Flankenwechsel verhindert ist. Dies ent­ spricht der Zeit zwischen den Zeitpunkten t4 und t7 nach Fig. 5, an denen die Kennung FUP rückgesetzt ist und zwischen denen bei der Impulsunterbrechungsroutine nur die abfallenden Flanken behandelt werden.

Wenn bei dem Schritt 217 ermittelt wird, daß die Drehzahl VW kleiner als die oder gleich der niedrigen Bezugsdrehzahl VL ist, wird bei dem Schritt 218 die Kennung FEG1 auf "0" rück­ gesetzt und bei einem Schritt 219 die Kennung FEG2 auf "1" gesetzt, wonach das Programm zu dem Schritt 202 zum Abwarten der nächsten Ausführung dieser Berechnungsroutine zurückspringt (t7 nach Fig. 5). Dies ist dann der Fall, wenn die Drehzahl VW auf einen Wert unter der Bezugsdrehzahl VL abfällt. In diesem Fall wird durch das Rücksetzen der Kennung FEG1 der Flankenwechsel zugelassen, nämlich die Berechnungs­ art von der Festflankenberechnung auf die Flankenwechselbe­ rechnung umgeschaltet. Das Setzen der Kennung FEG2 bei dem Schritt 219 dient dazu, das Umschalten der Berechnungsart von der Festflankenberechnung auf die Flankenwechselberechnung anzuzeigen, was bei dem Schritt 205 auf die vorstehend be­ schriebene Weise genutzt wird. Infolgedessen wird die nächste Drehzahlberechnung (zu dem Zeitpunkt t8 nach Fig. 5) als Festflankenberechnung ausgeführt, obwohl die Berechnungsart auf die Flankenwechselberechnung geändert wurde. In dem zwei­ ten Zyklus und danach, nämlich zum Zeitpunkt t9 und danach werden die normalen Flankenwechselberechnungen ausgeführt.

Von der elektronischen Steuereinheit 20 werden die Verarbei­ tungsschritte für die Antiblockiersteuerung entsprechen den jeweils auf die vorstehend beschriebene Weise berechneten Raddrehzahlen VW ausgeführt.

Wenn somit die Drehzahl VW nied­ riger als die niedrige Bezugsdrehzahl VL ist, wird die Drehzahl in Flankenwechselberechnung, d. h. ohne Festlegung der Flanken auf die ansteigenden oder abfallenden Flanken berechnet. Wenn die Drehzahl VW höher als die hohe Bezugsdrehzahl VH ist, wird die Drehzahl durch Festflankenberechnung berechnet, bei der als Flanken die ansteigenden oder abfallenden Flanken bestimmt sind. Wenn die Drehzahl in den Bereich zwischen den beiden Bezugsdrehzahlen VL und VH gelangt, wird die vorherige Berechnungsart fortgesetzt, so daß daher gemäß Fig. 6 hin­ sichtlich des Berechnungsverfahrens eine Hysterese besteht. Diese Hysterese verhindert ein unnötig häufiges Umschalten zwischen den Rerechnungsarten bei dem Pendeln der Drehzahl zwischen den Bezugsdrehzahlen VL und VH.

Bei der Flankenwechselberechnung wird jede Flanke, die unmit­ telbar vor Beginn der Impulsüberwachungsperiode auftritt, für eine jeweilige Überwachungsperiode zum Bestimmen des Beginns und der Beendigung der Drehzahlberechnungsperiode herangezo­ gen. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit der Impulszählung selbst bei verdoppelter Periodendauer der Impulse und ergibt für jede Impulsüberwachungsperiode ein höheres Ansprech­ vermögen hinsichtlich der Drehzahlberechnung. D.h., die Größe des Läufers kann verringert werden, ohne daß dadurch bei niedriger Drehzahl die Genauigkeit der Drehzahlberechnung beeinträchtigt wird.

Andererseits werden bei der Festflankenberechnung ausschließ­ lich bestimmte Flanken, nämlich bei dem vorstehend beschrie­ benen Ausführungsbeispiel nur die abfallenden Flanken für die Messung der Periodendauer der Impulse herangezogen. Die Flan­ ken werden entsprechend der Drahtwickelrichtung der Abnehmer­ spulen 2a, 4a, 6a und 8a bestimmt. Im einzelnen wird bei einer exzentrischen Anbringung des Läufers an dem Drehkörper entweder die ansteigende Flanke oder die abfallende Flanke in Abhängigkeit davon gewählt, welche Flanke eine geringere Abweichung von dem normalen Flankenzeitpunkt zeigt. Dies führt zu einer genaueren Drehzahlberechnung bei hoher Dreh­ zahl.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als Drehzahlberechnungsverfahren sowohl die Festflankenberechnung als auch die Flankenwechselberechnung angewandt. Es ist ersichtlich, daß die Anwendung einer dieser Berech­ nungsarten zu einer Verbesserung der Genauigkeit hinsichtlich der Drehzahlberechnung ausreichend ist.

Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Drehzahlberechnung in Verbindung mit einer Antiblockiersteuerung dargestellt wurde, kann der Drehzahlsensor in irgendeinem anderen Steuer­ system eingesetzt werden, bei welchem eine genaue Erfassung einer Drehzahl erforderlich ist, wie beispielsweise in einem Stoßdämpfungs-Steuersystem für ein Fahrzeug.

Claims (6)

1. Drehzahlsensor für einen Drehkörper, mit
einer Vielzahl von um den Drehkörper herum angeordne­ ten Zähnen aus magnetischem Material,
einer von dem Drehkörper getrennt angeordneten Abnehmerspule zum Erzeugen eines elektrischen Signals bei jedem Vorbeilaufen eines Zahnes,
einem Signalumformer zum Umformen des elektrischen Signals in Impulse,
einer Einrichtung zum Erzeugen von Impulsüber­ wachungsperioden, und
einer Drehzahlrecheneinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Flankenwähleinrichtung (M3; 30A) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Wickelrichtung des Drahts der Abnehmerspule (M1; 2a, 4a, 6a, 8a) und unabhängig von einer Impulsüberwachungsperiode jeweils diejenige Anstiegsflanke oder Abfallflanke der Impulse wählt, die der steileren Flankenneigung des an der Abnehmerspule (M1; 2a, 4a, 6a, 8a) erzeugten elektrischen Signals entspricht, und daß
die Drehzahlrecheneinrichtung (M4; 30A) die Perioden­ dauer der gewählten Flanken der der Impulsüberwachungs­ periode entsprechenden Impulse mißt und daraus die Dreh­ zahl (VW) des Drehkörpers (R; 2, 4, 6, 8) berechnet.

2. Drehzahlsensor für einen Drehkörper, mit
einer Vielzahl von um den Drehkörper herum angeordne­ ten Zähnen aus magnetischem Material,
einer von dem Drehkörper getrennt angeordneten Abnehmerspule zum Erzeugen eines elektrischen Signals bei jedem Vorbeilaufen eines Zahnes,
einem Signalumformer zum Umformen des elektrischen Signals in Impulse,
einer Einrichtung zum Erzeugen von Impulsüber­ wachungsperioden, und
einer Drehzahlrecheneinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Flankenwähleinrichtung (M3; 30A) vorgesehen ist, die in einer ersten Betriebsart, wenn die Drehzahl (VW) des Drehkörpers (R; 2, 4, 6, 8) geringer als eine niedrige Bezugsdrehzahl (VL) ist, für eine jede Impulsüberwachungs­ periode entweder die Anstiegsflanke oder die Abfallflanke der Impulse in Abhängigkeit von der relativen Phasenlage der Impulse in bezug auf die Impulsüberwachungsperiode wählt, und die in einer zweiten Betriebsart, wenn die Drehzahl des Drehkörpers höher als eine hohe Bezugsdreh­ zahl (VH) ist, jeweils diejenige Anstiegsflanke oder Abfallflanke der Impulse wählt, die einer steileren Flankenneigung des an der Abnehmerspule (M1; 2a, 4a, 6a, 8a) erzeugten elektrischen Signals entspricht, und daß
die Drehzahlrecheneinrichtung (M4; 30A) die Perioden­ dauer der jeweils gewählten Flanken der der Impulsüber­ wachungsperiode entsprechenden Impulse mißt und daraus die Drehzahl des Drehkörpers berechnet.

3. Drehzahlsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ersten Betriebsart diejenige Anstiegsflanke oder Abfallflanke gewählt wird, die unmittelbar vor Beginn der Impulsüberwachungsperiode auftritt.

4. Drehzahlsensor für einen Drehkörper, mit
einer Vielzahl von um den Drehkörper herum angeordne­ ten Zähnen aus magnetischem Material,
einer von dem Drehkörper getrennt angeordneten Abnehmerspule zum Erzeugen eines elektrischen Signals bei jedem Vorbeilaufen eines Zahnes,
einem Signalumformer zum Umformen des elektrischen Signals in Impulse,
einer Einrichtung zum Erzeugen von Impulsüber­ wachungsperioden, und
einer Drehzahlrecheneinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Flankenwähleinrichtung (M3; 30A) vorgesehen ist, die in einer ersten Betriebsart, wenn die Drehzahl (VW) des Drehkörpers (R; 2, 4, 6, 8) geringer als eine niedrige Bezugsdrehzahl (VL) ist, entweder die Anstiegsflanke oder die Abfallflanke der Impulse wählt, die unmittelbar vor der Impulsüberwachungsperiode auftritt, und die in einer zweiten Betriebsart, wenn die Drehzahl des Drehkörpers höher als eine hohe Bezugsdrehzahl (VH) ist, jeweils die­ jenige Anstiegsflanke oder Abfallflanke der Impulse wählt, die einer steileren Flankenneigung des an der Abnehmer­ spule (M1; 2a, 4a, 6a, 8a) erzeugten elektrischen Signals entspricht, und daß
die Drehzahlrecheneinrichtung (M4; 30A) die Perioden­ dauer der jeweils gewählten Flanken der der Impulsüber­ wachungsperiode entsprechenden Impulse mißt und daraus die Drehzahl des Drehkörpers berechnet.

5. Drehzahlsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Drehzahlbereich zwischen der niedrigen (VL) und der hohen Bezugsdrehzahl (VH) bei steigenden Drehzahlen die erste Betriebsart und bei fallenden Drehzahlen die zweite Betriebsart bestehen bleibt.

6. Drehzahlsensor für einen Drehkörper, mit
einer Vielzahl von um den Drehkörper herum angeordne­ ten Zähnen aus magnetischem Material,
einer von dem Drehkörper getrennt angeordneten Abnehmerspule zum Erzeugen eines elektrischen Signals bei jedem Vorbeilaufen eines Zahnes,
einem Signalumformer zum Umformen des elektrischen Signals in Impulse,
einer Einrichtung zum Erzeugen von Impulsüber­ wachungsperioden, und
einer Drehzahlrecheneinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Flankenwähleinrichtung (M3; 30A) vorgesehen ist, die für eine jede Impulsüberwachungsperiode in Abhängig­ keit von der relativen Phasenlage der Impulse in bezug auf die Impulsüberwachungsperiode diejenige Anstiegsflanke oder Abfallflanke der Impulse wählt, die unmittelbar vor dem Beginn der Impulsüberwachungsperiode auftritt, und daß
die Drehzahlrecheneinrichtung (M4; 30A) die Perioden­ dauer der gewählten Flanken der der Impulsüberwachungs­ periode entsprechenden Impulse mißt und daraus die Dreh­ zahl (VW) des Drehkörpers (R; 2, 4, 6, 8) berechnet.