DE3931940A1 - Winkelmessvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Winkelmeßvorrichtung, und insbesondere auf eine Winkelmeßvorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels einer Kurbelwelle bei einer Brennkraftmaschine zur Steuerung von deren Zündpunkteinstellung und dergleichen.

Zur Steuerung der Zündpunkteinstellung und ähnlicher Parame­ ter bei einer Brennkraftmaschine wird eine Winkelmeßvorrich­ tung eingesetzt, die synchron zur Umdrehung der Kurbelwelle des Motors einen vorgegebenen Impuls abgeben kann. Fig. 1 zeigt ein Beispiel für eine herkömmliche Vorrichtung dieser Art. Diese Vorrichtung umfaßt eine Welle 1, die synchron mit der Drehung der (nicht abgebildeten) Kurbelwelle umläuft, so­ wie eine fest mit der Welle 1 verbundene umlaufende Scheibe 2, Strahlelemente 3 und 4, Lichtempfangsteile 5 und 6, und schließlich eine elektronische Schaltung 7 mit einer Signal­ verarbeitungsschaltung in Halbleitertechnik.

Fig. 2 zeigt die umlaufende Scheibe 2 aus Fig. 1 in Drauf­ sicht. Gemäß dieser Abbildung sind in vorgegebenen Abständen über den Umfang der umlaufenden Scheibe 2 jeweils mehrere Schlitze 8a und 8b verteilt.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaltbild des Signalverarbei­ tungsteils der elektronischen Schaltung aus Fig. 7. Das hier gezeigte Signalverarbeitungsteil umfaßt einen Signaleingang 9, einen in Reihe zum Signaleingang geschalteten Widerstand 10, einen Kondensator 11, dessen eines Ende mit dem Wider­ stand 10 und dessen anderes Ende mit der Erde verbunden ist. Das Bezugszeichen 12 gibt eine Signalverarbeitungsschaltung an, die mit dem einen Ende des Kondensators 11 verbunden ist und einen Transistor 12a, usw. aufweist.

Bei dieser herkömmlichen Winkelmeßvorrichtung mit dem vorbe­ schriebenen Aufbau wird die umlaufende Scheibe aus Fig. 2 durch die Welle 1 synchron zur Drehung der zugehörigen Kur­ belwelle in Umlauf versetzt. Das auf den Lichtempfangsteilen 5, 6 einfallende Licht veranlaßt diese zur Signalabgabe nur dann, wenn sich die Schlitze 8a und 8b zwischen ihnen und den entsprechenden Strahlelementen 3, 4 befinden. Diese Signale werden dem Signaleingang 9 gemäß Fig. 3 zur Verarbeitung zu­ geführt. Werden jedoch bei der Signalverarbeitungseinrichtung gemäß Fig. 3 die dem Signaleingang 9 zuzuleitenden Signale durch hochfrequentes Impulsrauschen infolge der Zündung über­ lagert, so fließt über den Widerstand 10 und eine Diode zwi­ schen Basis und Emitter des Transistors 12a in der Signalver­ arbeitungsschaltung ein Strom an Erde ab. Da diese Diode zwi­ schengeschaltet ist, kommt es nicht zu einem Strom in umge­ kehrter Richtung. Damit wird das hochfrequente Rauschen durch die Diode im Transistor 12a, den Widerstand 10 und den Kon­ densator 11 gleichgerichtet und zu breiten Impulsen geglät­ tet. Mit anderen Worten wird damit die Impedanz zwischen dem Signaleingang der Signalverarbeitungsschaltung 12 und der Stromversorgung gegenüber der Impedanz zwischen dem Signal­ eingang und Erde schlecht ausgeglichen. Aus diesem Grunde entsteht ein starkes Rauschen mit Polarisierung in positiver oder negativer Richtung, was zu Funktionsstörungen in der Signalverarbeitungsschaltung 12 führt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil auszugleichen und eine Winkelmeßvorrichtung zu schaffen, mit der sich Funktionsstörungen vorbeugen läßt, die auf hochfre­ quentes Rauschen zurückzuführen sind.

Diese Aufgabe wird mit einer Winkelmeßvorrichtung der ein­ gangs genannten Art gelöst, die die folgenden Teile aufweist:

• - eine umlaufende Scheibe, die synchron mit einer Kurbelwelle in Drehung versetzbar ist und auf deren Umfang eine Viel­ zahl von Schlitzen ausgebildet ist;
• - eine aus Strahlelementen aufgebaute Einrichtung nahe der umlaufenden Scheibe;
• - eine Lichtempfangseinrichtung, die das von der Einrichtung abgegebene und durch die Schlitze in der umlaufenden Schei­ be ankommende Licht empfängt;
• - eine Signalverarbeitungsschaltung zum Messen des Drehwin­ kels der umlaufenden Scheibe durch Verarbeitung der von der Lichtempfangseinrichtung abgegebenen Signale;
• - eine Stromzuführleitung zur Zuleitung einer Versorgungs­ spannung zur Signalverarbeitungsschaltung;
• - eine erste Diode, deren Anode und Kathode jeweils mit dem Eingang der Signalverarbeitungsschaltung verbunden sind;
• - und eine zweite Diode, deren Anode und Kathode mit einer Erdungsleitung und mit dem Eingang der Signalverarbeitungs­ schaltung verbunden sind.

Nachstehend wird nun die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Winkelmeßvorrichtung;

Fig. 2 die bei der Meßvorrichtung gemäß Fig. 1 eingesetzte umlaufende Scheibe in Draufsicht;

Fig. 3 ein Schaltschema des bei der Vorrichtung aus Fig. 1 verwendeten Signalverarbeitungsteils;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Winkelmeßvorrichtung, und

Fig. 5 ein Schaltbild des bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 eingesetzten Signalverarbeitungsteils.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß das dort dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiel eine Welle 1 aufweist, die synchron zur (nicht dargestellten) Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine umläuft. An dieser Welle 1 ist eine umlaufende Scheibe 2 angebracht, die gemäß Fig. 2 eine Vielzahl von Schlitzen 8a und 8b auf­ weist, die auf ihrem Umfang jeweils in vorgegebenen Abständen angeordnet sind. Strahlelemente 3, 4 sowie Lichtempfangsele­ mente 5, 6 sind so angeordnet, daß diese umlaufende Scheibe 2 sich dazwischen befindet; weiterhin ist mit diesen Elementen 3 bis 6 eine elektronische Schaltung 70 elektrisch verbunden.

Im Betriebszustand wird über die elektronische Schaltung 70 an den Strahlelementen 3 und 4 eine Spannung an, die diese Elemente zum Abstrahlen von Licht veranlaßt, während die um­ laufende Scheibe 2 durch die Welle 1 synchron mit der (nicht dargestellten) Kurbelwelle in Drehung versetzt wird. Nur dann, wenn sich infolge der Drehung der umlaufenden Scheibe 2 die Schlitze 8a und 8b zwischen dem Strahlelement 3 bzw. 4 und dem Lichtempfangsteil 5 bzw. 6 befinden, trifft das von den Strahlelementen 3 und 4 abgestrahlte Licht durch die Schlitze 8a und 8b auf die Lichtempfangsteile 5 und 6, die dadurch zur Abgabe elektrischer Signale an die elektronische Schaltung 70 veranlaßt werden.

In der elektronischen Schaltung 70 ist ein Signalverarbei­ tungsteil ausgebildet, das einen Signaleingang 9 und einen Widerstand 10 aufweist, dessen eines Ende mit dem Signalein­ gang 9 verbunden ist. Mit dem anderen Ende des Widerstands 10 ist die Basis eines Transistors 12a in einer Signalverarbei­ tungsschaltung 12 verbunden. Zwischen das andere Ende des Wi­ derstands 10 und Erde ist ein Kondensator 11 geschaltet. Ein Ende der Anode einer ersten Diode 13 und die Kathode einer zweiten Diode 14 sind mit einem Anschlußpunkt A zwischen dem anderen Ende des Widerstands 10 und der Basis des Transistors 12a in der Signalverarbeitungsschaltung 12 verbunden. Die Ka­ thode der ersten Diode 13 ist mit einer Stromzuführleitung V_cc verbunden, während die Anode der zweiten Diode 14 mit ei­ ner Erdungsleitung verbunden ist. Die erste Diode 13 und die zweite Diode 14 haben im wesentlichen die gleiche Größe, so daß die Hochfrequenzcharakteristik, u. a. ihre Verarbeitungs­ geschwindigkeit, in etwa gleich sein kann.

Die von den Lichtempfangsteilen 5 bzw. 6 abgegebenen elektri­ schen Signale werden über den Signaleingang 9 und den Wider­ stand 10 der Signalverarbeitungsschaltung 12 zugeführt, wo sie so verarbeitet werden, daß sich der Drehwinkel der umlau­ fenden Scheibe 2 messen läßt. Da die Hochfrequenzcharakteri­ stik bei der ersten und zweiten Diode 13 und 14, die mit dem Anschlußpunkt A verbunden sind, im wesentlichen gleich ist, erreicht man auf diese Weise einen guten Abgleich zwischen der Impedanz zwischen dem Eingang der Signalverarbeitungs­ schaltung 12 und der Stromversorgung, und der Impedanz zwi­ schen diesem Eingang und Erde. Werden nun die über den Sig­ naleingang zugeführten elektrischen Signale von einem hoch­ frequenten Rauschen infolge der Zündung, usw. überlagert, so wird dieses Rauschen zur Stromversorgung und an Erde in posi­ tiver und negativer Richtung umgeleitet, so daß die Impuls­ breite des Rauschens nicht vergrößert wird. Diese Maßnahme trägt zur Vermeidung von Funktionsstörungen infolge eines hochfrequenten Rauschens bei, wodurch sich die Zuverlässig­ keit der Meßvorrichtung noch erhöht.

Claims (4)

1. Winkelmeßvorrichtung, gekennzeichnet durch

• - eine umlaufende Scheibe (2), die synchron mit einer Kurbelwelle in Drehung versetzbar ist und auf deren Umfang eine Vielzahl von Schlitzen (8a, 8b) ausgebil­ det ist;
• - eine aus Strahlelementen (3, 4) aufgebaute Einrichtung nahe der umlaufenden Scheibe (2);
• - eine Lichtempfangseinrichtung (5, 6), die das von der Einrichtung (3, 4) abgegebene und durch die Schlitze (8a, 8b) in der umlaufenden Scheibe (2) ankommende Licht empfängt;
• - eine Signalverarbeitungsschaltung (12) zum Messen des Drehwinkels der umlaufenden Scheibe (2) durch Verar­ beitung der von der Lichtempfangseinrichtung (5, 6) abgegebenen Signale;
• - eine Stromzuführleitung (V_cc) zur Zuleitung einer Ver­ sorgungsspannung zur Signalverarbeitungsschaltung (12);
• - eine erste Diode (13), deren Anode und Kathode jeweils mit dem Eingang (9) der Signalverarbeitungsschaltung (12) verbunden sind;
• - und eine zweite Diode (14), deren Anode und Kathode mit einer Erdungsleitung und mit dem Eingang (9) der Signalverarbeitungsschaltung (12) verbunden sind.

2. Winkelmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Diode (13) und die zweite Diode (14) im wesentlichen eine Hochfrequenz­ charakteristik aufweisen.

3. Winkelmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verarbeitungsgeschwin­ digkeit zur Hochfrequenzcharakteristik gehört.

4. Winkelmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Signalverarbeitungs­ schaltung (12) einen über einen Emitter geerdeten Tran­ sistor (12a) aufweist, während der Eingang (9) der Sig­ nalverarbeitungsschaltung (12) mit der Basis dieses Transistors (12a) verbunden ist.