DE4106848C2 - Schaltungsanordnung zur Übertragung von Luftdruck- und Temperaturmeßwerten an Fahrzeugrädern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Luftdruck- und Temperaturmeßwerten an Fahrzeugrädern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mit Druckluft gefüllte Reifen für Fahrzeuge weisen einen sehr unterschiedlichen Aufbau auf, sowohl im Aufbau der Karkasse wie auch mit oder ohne Verwendung von Schläuchen. Der Reifendruck hat auch Einfluß auf das Fahrverhalten, die Lenkung und die Abfederung des Fahrzeuges.

Beim Abrollen des Reifens verändert dieser ständig und dynamisch seine Form, da die Auflagefläche des Reifens auf der Straße zusammengedrückt wird. Dieses Walken des Reifens führt zu einer Temperaturerhöhung. Außerdem verändert sich der Reifendruck je nach Oberflächenbeschaffenheit der Straße. Eine größere Zuladung erhöht den Druck in allen Reifen des Fahrzeuges. Beim Kurvenfahren erhöht sich der Druck in den kurvenäußeren Reifen. Auch stellen sich Druckänderungen ein, wenn der Reifen über eine rauhe Straße, Buckelpiste oder über eine Unebenheit fährt. Für den Reifenhersteller ist es wesentlich dabei, die Temperatur- und Druckänderungen zu messen, um die Eigenschaften verbessern zu können.

In der Kraftfahrzeugtechnik hat moderne Elektronik in zunehmendem Maße Eingang gefunden. Brennstoffeinspritzung und Zündung erfolgen meist elektronisch. Gleiches gilt für Anti­ blockiersysteme. Auch werden Dämpferelemente der Fahrzeug­ aufhängung, beispielsweise die Stoßdämpfer elektronisch angesteuert, um ihre Eigenschaften zu verändern und während der Fahrt willkürlich die Dämpfungseigenschaften zu vergrößern oder zu verringern.

Da das Fahrverhalten des Fahrzeuges in hohem Maße von den Eigenschaften der Fahrzeugfederung abhängig ist, sucht man ständig nach Verbesserungen in der Federungsauslegung. Die moderne Elektronik macht es möglich, daß die Dämpfungseigenschaften der Fahrzeugfederung aktiv beeinflußt werden können. Andere Parameter können ebenfalls dynamisch gesteuert werden, wie der Federhub oder die Fahrzeugneigung.

Die Erfindung geht von einer bekannten Schaltung aus (DE 36 00 260 A1), bei der Luftdruck- und Temperaturmeßwerte in einem Multiplexer zyklisch multiplex und anschließend in einem Analog/Digital-Wandler in digitale Signale umgesetzt werden, mit denen dann die Übertragung zu einer Auswerte­ schaltung erfolgt, in der die digitalen Signale dekodiert werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Luftdruck- und Temperaturmeßwerte mit hoher Genauigkeit zu übertragen. Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Druck- und Temperaturwerte werden in Echtzeit gemessen und zur Regeleinrichtung fernübertragen. Das hier erläuterte Fernmeßsystem benutzt eine FM-Übertragung, wobei 4 Signale, nämlich ein Referenzsignal, ein Nullreferenzsignal und die Meßsignale für Druck und Temperatur zum Zwecke der Übertragung zeitmultiplext werden.

Die telemetrische Anordnung besteht aus 5 Teilen. Der erste Teil ist ein Sensor zum Messen des Luftdruckes und der Lufttemperatur im Reifen. Der Sensor ist am Felgenrand befestigt. Der Wandler zum Messen des Druckes besteht aus dehnungssensitiven Widerständen auf einer Halbleitermembran. Die Temperatur wird von einem temperaturempfindlichen Widerstand gemessen, der auf Dehnungen nicht anspricht und auf dem gleichen Chip wie die auf Dehnung ansprechenden Widerstände angeordnet ist.

Der zweite Teil des Systems ist ein Signalmultiplexer zum Zeitmultiplexen von Druck- und Temperatursignalen zusammen mit einem Referenzsignal und einem Nullreferenzsignal zur Übertragung. Alle 4 Signale werden vorzugsweise alle 0,4 ms multiplext, so daß man etwa 2500 Ablesungen in der Sekunde für den Druck und die Temperatur erhält. Das Multiplexsignal gelangt zum dritten Teil des Systems, der ein FM-Übertrager sein kann, um das Multiplexsignal an einen vom Rad getrennten Empfänger zu übertragen. Der Detektor, Multiplexer und FM-Sender sind am Rad befestigt und so angeordnet, daß sie keine Reifenunwucht hervorrufen. So sind der Multiplexer und der Übertrager vorzugsweise an der Radnabe befestigt, um die Unwucht möglichst gering zu halten, wobei der Sensor durch den Felgenrand in das Innere des Reifens ragt. Beide Bauteile sind über ein Kabel miteinander verbunden. Die Einheiten sind an die Batterie oder an eine andere elektrische Energiequelle angeschlossen, die geeignet ist, das am rotierenden Rad befestigte Element zu versorgen.

Der vierte Teil des Systems ist ein FM-Empfänger, worauf das Signal zu einem Demultiplexerschalter gelangt, dem fünften Teil, in dem das Multiplexsignal wieder in Druck- und Temperatursignale zurückverwandelt wird, um für bestimmte Steuer- und Sicherheitsvorgänge, insbesondere die Ansteuerung einer aktiven Federung zur Verfügung zu stehen.

Zusammen mit den Signalen für Druck und Temperatur wird ein Nullreferenzsignal in dem Multiplexsignal vorgesehen, um die Genauigkeit der den Druck und die Zeit darstellenden Information zu gewährleisten. Da die Amplitude des multiplexen Signals entsprechend den Übertragungsbedingungen veränderlich ist, liefert das Nullreferenzsignal als Teil des übertragenden Multiplexersignals einen Parameter, mit dem die Druck- und Temperaturparameter gemessen werden können, da die Verhältnisse zwischen den Signalen sich nicht ändern. Zum Demultiplexen wird ein typisches Zeitreferenzsignal geliefert.

Der FM-Empfänger, die Demultiplexerschaltung sowie andere operative Elemente können so befestigt werden, daß sie zusammen oder getrennt von der Fahrzeugenergiequelle versorgt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Rades und Reifens mit Multiplexer und Sender an der Radnabe in einem ersten Modul und Druck- und Temperatursensor am Rand des Rades mit einem zweiten Modul für einen Demultiplexer und in der Nähe angeordneten Empfänger,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Fernmeßsystems in einem Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 eine Schaltung für den Druck- und Temperatursensor gemäß dem Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 eine Schaltung für die Messung, den Multiplexer und Übertrager des Fernmeßsystems,

Fig. 5 eine Schaltung des Empfängers, des Demultiplexers und der Signalverarbeitung des Fernmeßsystems,

Fig. 6 verschiedene Signalformen innerhalb des Demultiplexers,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer phasenfesten Zeitschleife,

Fig. 8 ein Schaltbild einer phasenerfassenden Schaltung, die als negativer Spitzendetektor benutzt wird und

Fig. 9 ein Schaltbild für den Anschluß einer äußeren Energiequelle oder Batterie an den Empfänger.

In Fig. 1 ist ein Reifen 10 auf einem Rad 12 angeordnet, das mit einem Druck- und Temperatursensor 14 versehen ist. Der Sensor 14 ragt durch den Rand des Rades 12 in das Innere des Reifens 10, so daß hier Druck und Temperatur der Luft im Reifen 10 gemessen werden können. Der Sensor 14 ist über ein Kabel an ein erstes elektronisches Modul 18 an der Nabe 16 des Rades 12 angeschlossen, wobei das erste Modul 18 zur Achse zentrisch liegt, so daß dessen Gewicht die Unwucht des Rades 12 nicht erhöht. Das erste Modul 18 enthält einen Teil der Fernmeßanordnung einschließlich der Schaltung für das Multiplexen der Druck- und Temperatursignale des Sensors 14, sowie einen Übertrager für das multiplexe Signal vom ersten Modul 18 und Mittel zum Anschluß einer Spannungsversorgung.

Zur Energieversorgung kann eine kleine Batterie dienen oder andere Mittel, mit denen elektrische Energie während der Raddrehung zum ersten Modul 18 übertragen werden kann. Bei­ spielsweise kann dies induktiv erfolgen, durch Faseroptik oder durch elektrisch rotierende Anschlüsse. Vorzugsweise sind die Ausgangsanschlüsse BNC.

Nahe dem Rad 12 ist ein zweites elektronisches Modul 20 am Fahrzeug befestigt, das in Wirkverbindung mit dem ersten Modul 18 steht, um die vom ersten Modul 18 übertragenen Signale zu empfangen. Das zweite Modul 20 enthält einen weiteren Teil der telemetrischen Anordnung mit Mitteln zum Empfangen der Übertragungssignale vom ersten Modul 18. Außerdem kann hier das multiplexe Signal demultiplext werden, so daß man getrennte Signale für den Druck und die Temperatur erhält. Wahlweise kann das Signal auch in einem dritten Modul oder an anderer Stelle des Fahrzeuges demultiplext werden, wenn dies gewünscht ist.

Die telemetrische Anordnung des ersten und zweiten Moduls 18, 20 ist im Blockschaltbild der Fig. 2 näher erläutert. Der Sensor 14 ist an eine Stromquelle 22 im ersten Modul 18 angeschlossen. Die Stromquelle 22 liefert Energie an den Sensor 14 und ein Referenzsignal 24 zu einem Multiplexer 28 im ersten Modul 18. Der Multiplexer 28 erhält ein Temperatursignal 25 und ein Drucksignal 26 vom Sensor 14. Ein Oszillator 30 und ein Zähler 31 sind in Serie an den Multiplexer 28 angeschlossen und liefern die für den Multiplexer 28 erforderliche Zeitfunktion, um die Signale 24 bis 26 im Multiplexer 28 in ein zusammen­ gesetztes (multiplexes) Signal 32 zu verwandeln.

Das Signal 32 gelangt über einen Verstärker 34 zu einem Übertrager, nämlich einem FM-Radiosender (FM-Sender, Sender) 36, der das Signal 32 als frequenzmoduliertes Signal über die Antenne 38 sendet. Der Sender 36 und Empfänger 42 werden auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt. Eine Frequenz von 90 MHz hat sich als unempfindlich auf metallische Interferenz erwiesen. Die Antenne 38 kann im Gehäuse des Senders 36 untergebracht sein.

Das Radiofrequenzsignal gelangt von der Antenne 38 auf einen FM-Empfänger 42 im zweiten Modul 20. Die Bauteile des zweiten Moduls 20 sind im unteren Teil der Fig. 2 dargestellt. Das Ausgangssignal (Signal, zusammengesetztes Signal) 94 des Empfängers 42 wird übertragen und besitzt die gleiche Wellenform wie das Signal 32. Es gelangt zu einem Referenzsignaldetektor (Detektor) 44 und dem Multiplexer 46. Der Detektor 44 identifiziert eine ausgewählte Wellenform in dem zusammengesetzten Signal 94 als Referenzsignal, das in einem ausgewählten Zeitinkrement des zusammengesetzten Signals 32 vom Multiplexer 28 erzeugt wird.

Sobald die bestimmte Wellenform im Signal 94 als Referenzanteil des übertragenen Signals identifiziert ist, wird von dem Referenz­ signaldetektor 44 ein Impuls erzeugt und zur Synchronisierschaltung 48 übertragen, um anzuzeigen, daß das Referenzsignal aufgetreten ist. Die Synchronisierschaltung 48 liefert eine Signalserie zum Demultiplexer (Multiplexer) 49, damit dieser die verschiedenen Anteile des Signals 94 identifizieren kann, welche die Information für die Temperatur, den Druck, die Nullinie und Referenz liefern und das Signal 94 decodieren, so daß man individuelle Ausgangssignale 49 bis 52 für die gewünschten Informationen und Parameter erhält. Das zusammengesetzte Signal 94 wird direkt an den Demultiplexer 46 gegeben, so daß der Demultiplexer 46 den passenden Anteil des zusammengesetzten Signals 94 auswählen kann und die Signalwerte auf die entsprechenden Ausgangsleitungen 49 bis 52 geben kann, wenn die Synchronisierschaltung 48 den Befehl für den Demultiplexer 46 gibt, um einen Teil des zusammengesetzten Signals 94 abhängig von seiner Zeitlage gegenüber dem Bezugssignal zu analysieren.

Die Wellenform des zusammengesetzten Signals 32 bzw. 94 ist in Fig. 6A dargestellt. Es besteht aus 4 Abschnitten, nämlich zuerst ein Referenzimpuls, der für eine bestimmte Zeitdauer negativ ist. Hieran schließt sich ein Nullreferenzimpuls von gleicher Zeitdauer wie der Referenzimpuls. Dann folgen hintereinander Spannungsimpulse für den Druck und die Temperatur, deren Werte sich im Verhältnis zum Nullimpuls ergeben. Mit anderen Worten stellt der Spannungsunterschied zwischen dem Drucksignal und der Nullreferenz bzw. zwischen der Temperatur und der Nullreferenz jeweils einen Meßwert dar.

Die Schaltung des Sensors 14 ist in Fig. 3 dargestellt. Der Sensor 14 besteht aus einer Vollbrücke mit 4 Widerständen 70 bis 73, die auf Dehnung ansprechen und in einem Ätzverfahren auf eine Siliziummembran (Membran) aufgetragen sind. Ändert sich der Druck im Reifen 10, so ändert die Durchbiegung der Membran die Werte der Widerstände 70 bis 73, so daß die an die Brückeneingänge 74 und 75 geführte Spannung geändert wird. Der eine Anschluß 76 der Brücke ist geerdet und der andere Anschluß 77 ist an eine Stromquelle 22 angeschlossen, die eine Konstantstromquelle ist. Die an den Anschlüssen 74 und 75 der Brücke angeschlossenen Leitungen führen das Drucksignal 26 zum Multiplexer 28. Vorzugsweise benutzt man ein laserbearbeitetes Dickfilmwiderstandsnetzwerk auf einem Substrat für die Ausgangsleitungen des Drucksignals 26, um Temperaturfehler möglichst gering zu halten.

Der Teil des Sensors 14 zum Erzeugen eines Temperatursignals 25 besteht aus einem temperaturabhängigen Widerstand 78, der dehnungsunempfindlich ist. Der Widerstand 78 liegt zwischen Erde und dem Anschluß 79. Eine Spannung +V liegt über einem Widerstand 62 an dem Anschluß 79. Das Temperatursignal 25 wird am Anschluß 79 abgegriffen, wobei die Widerstände 62 und 78 einen Spannungsteiler bilden, so daß bei Temperaturänderungen der Widerstand 78 sich verändert und die Spannung des Temperatursignals 25 hierzu proportional ist.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Schaltung für den Detektor und das erste Modul 18. Wie erläutert, besteht der Druckwandler aus 4 dehnungsempfindlichen Widerständen 70 bis 73, die in einer Brückenschaltung 21 zum Messen des Druckes zusammengefaßt sind und zusätzlich aus einem Temperaturwandler mit einem temperaturempfindlichen Widerstand 78. Der Sensor 14 ist an eine Stromquelle 60 angeschlossen, die als Operationsverstärker ausgebildet sein kann. Die Stromquelle 60 liefert einen Konstantstrom an die Brückenschaltung 21. Vorzugsweise liefert die Stromquelle 60 1,24 mA. Die Spannungsdifferenz des Ausgangs auf den Signalleitungen des Druckwandlers liefert das Drucksignal 26 zum Multiplexer 28.

Das Temperatursignal 25 wird von dem temperaturempfindlichen Widerstand 78 im Sensor 14 von dem weiteren Widerstand 62 in Halbbrückenschaltung erzeugt. Das Signal wird einem Operations­ verstärker 64 eingespeist, der als Spannungsfolgeschaltung aufgebaut ist und als Puffer für das Temperatursignal 25 zwischen dem Sensor 14 und Multiplexer 28 dient. Das Rauschen wird verringert und die Ansprechzeit verbessert, indem man einen Kondensator 68 parallel an den Widerstand 78 schaltet und dessen Wert µF beträgt. Das Temperatursignal 25 kann in einem veränderlichen Widerstand 70 abgeschwächt werden, um Toleranzen des temperaturabhängigen Widerstandes 78 in den einzelnen Sensoren 14 zu kompensieren.

Das Referenzsignal 24 wird im Widerstandsnetzwerk (Netzwerk) 72 erzeugt. Eine Spannung steht am Netzwerk 72 an und das resultierende statische Referenzsignal 24 gelangt an einen Auswahlkanal. In der dargestellten Schaltung beträgt die Spannung vorzugsweise 1,24 V, und die Spannung des Referenzsignals 24 hat einen Konstantwert von 0,502 V. Wie erwähnt, benötigt man das Nullreferenzsignal 73 zum Vergleich mit dem Drucksignal 26 und dem Temperatursignal 25, um einen Absolutwert dieser Meßwerte zu erhalten. Den Pegel des Nullreferenzsignals 73 erhält man durch Anschluß eines Kanals des Multiplexers 28 an Erde, wie bei 74 gezeigt. Eine Spannung steht an den verschiedenen Schaltungselementen der Fig. 4 an und ist mit +V bezeichnet, wobei als Eingang ein Widerstand vorgesehen ist. Die Spannungsversorgung verwendet ferner eine Halbleiterregelschaltung 29 parallel zu den Schaltungselementen, um die Spannung zu stabilisieren. Die vorzugsweise Spannung beträgt 1,24 V. Eine Spannungsregelung bekannter Bauweise führt Strom, wenn die angelegte Spannung über einem bestimmten Wert liegt und sperrt, wenn die Spannung bei oder unter diesem Wert ist, so daß sich eine stabile Spannung ergibt.

Der Multiplexer 28 liefert das multiplexe Signal 32 von der in Fig. 6A dargestellten Wellenform. Ein Taktsignal für den Multiplexer 28 wird vom Oszillator 30 geliefert, der den Zähler 31 speist, und von dem ein Flip-Flop-Signal an den Multiplexer 28 gegeben wird. Der Oszillator 30 hat vorzugsweise eine Frequenz von 10,3 kHz. Mit dem Flip-Flop-Signal kann der Multiplexer 28 die Signalauswahl synchronisieren und das Signal 32 am Ausgang zusammensetzen. Der Zähler 31 ist nötig, weil der Multiplexer 28 vier Kanäle auf einen Ausgang schaltet, so daß ein Synchronisiersignal mit vier Zuständen im binären logischen System erforderlich ist.

Das Ausgangssignal 32 des Multiplexers 28 gelangt über einen Verstärker 34 zum FM-Sender 36, der ein Radiofrequenzsignal erzeugt und über die Antenne zum Empfänger 42 abstrahlt. Der FM-Sender 36 ist an den Verstärker 34 über einen Entkopplungs­ kondensator 76 zur Isolierung und Rauschunterdrückung ange­ schlossen. Die Werte der in der Schaltung der Fig. 2 dargestellten Widerstände ergeben sich wie folgt:

R1|4700 Ω
R2	10 kΩ
R3	100 kΩ
R4	68 kΩ
R5	1 kΩ
R6	10 kΩ

Ein Schaltungsbeispiel für das zweite Modul 20 ist aus Fig. 5 ersichtlich. Das FM-Signal des Senders 36 wird von der Antenne 40 des Empfängers 42 empfangen. Das Signal wird dem Referenzsignaldetektor 44 und dem Demultiplexer 46 über einen Entkoppelungskondensator 80 zugeführt und gelangt als Signal 94 zu einem Vergleicher 82, einem negativen Spitzenwerthalter 84 und Demultiplexer 46. Das Signal 94 besitzt einen Referenzsignalanteil, der die Zeitgabe für den Demultiplexer 46 liefert und einen Nullreferenzanteil, der eine Basislinie liefert, gegenüber der die Werte für die Druck- und Temperatursignale ermittelt werden. Da das zusammengesetzte Signal 94 alle im Sensor 14 erzeugten Informationen und auch die Zeitgabe und Referenzdaten enthält, müssen die einzelnen Signalanteile unterschieden werden, um die verschiedenen Anteile zu identifizieren. Hierzu muß man das Signal 94 mit derselben Frequenz zählen bzw. demultiplexen wie die Daten zu dem Signal 32 multiplext worden sind. Außerdem muß der Signalbeginn festgestellt werden, d. h. wo die Information oder Datenfolge im Signal beginnt. Es müssen also im Vergleicher 82 die Zeitvorgabe und der Beginn der Datenfolge vom Signal 94 angeleitet werden.

Der Vergleicher 82 erzeugt ein Signal an seinem Ausgang, dessen Frequenz gleich dem Referenzsignalanteil des zusammengesetzten Signals 94 ist und dessen Pulsbreite gleich dem Referenzsignalanteil ist. Der Referenzsignalanteil des Signals 94 ist in Fig. 6A mit REF bezeichnet. Hiernach hat das Referenzsignal den kleinsten Spannungswert im Signal 94 und somit einen erheblichen Unterschied zum Informationsanteil des Signals, so daß es leicht erkennbar ist. Während ein Eingang des Vergleichers 82 mit dem Signal 94 belegt ist, identifiziert ein Signal am zweiten Eingang des Vergleichers 82 die Zeit, zu der der niedrigste Spitzenwert des Signals 94 empfangen wird. Der Empfang des Referenzsignalanteils veranlaßt den Vergleicher 82, ein Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Pulsbreite gleich der Zeitdauer ist, in der das kleinste Signal, das Referenzsignal, empfangen wird. Da der Vergleicher 82 von dem kleinsten Spitzenwert im Signal 94 umgeschaltet wird und dieser Spitzenwert im Signal 94 unmittelbar vor den anderen Informationsanteilen des Signals 94 in der Reihenfolge liegt, zeigt das Ausgangssignal des Vergleichers 82 an, wann die Informationsfolge im Signal 94 beginnt und liefert ein Signal, dessen Frequenz 1/4 der Frequenz des Multiplexers 28 ist. Das Signal vom Vergleicher 82 kann so benutzt werden, um den Demultiplexvorgang des Signals 94 zu takten.

Das am positiven Eingang des Vergleichers 82 anstehende Signal liefert einen untersten Schwellenwert zum Vergleich mit dem Signal 94, um das Referenzsignal zu identifizieren. Dies wird erreicht, wenn der Referenzsignalanteil mit seinem kleinsten Wert den Schwellenwert erreicht. Der Schwellenwert ist eine feste Spannung am positiven Eingang des Vergleichers 82 und wird mit dem Signal 94 am anderen Eingang des Vergleichers 82 verglichen.

In einem dynamischen System und insbesondere bei einer Fernmeßanordnung mit Radiofrequenzübertragung kann das zusammengesetzte Signal 94 beeinflußt bzw. verändert werden durch Störungen der Umgebung, der Übertragung oder anderen Parametern. Beispielsweise kann die Verstärkung des Signals als Ganzes veränderlich sein. Es kann der Schwellenwert zum Vergleich mit dem Signal 94 verbessert werden, indem man einen negativen Spitzenwerthalter 84 verwendet, um das Signal 94 zu analysieren und den Schwellenwert für den Vergleicher 82 zu erhalten.

Die Wellenform am Ausgang des Empfängerss 42 ist in Fig. 6A dargestellt. Der negative Spitzenwert ist in dem negativen Spitzenwerthalter 84 gehalten, um einen Schwellenwert zu erzeugen, dessen Spannung gleich 0,65 mal dem Spitzenwert ist. Da der Spannungsausgang vom Spitzenwerthalter 94 von dem zusammengesetzten Signal 94 abgeleitet wird, d. h. von dem Referenzsignalanteil abgeleitet wird, erhält man immer eine genaue Messung zum Vergleich mit dem Signal 94, um zu bestimmen, wann das Referenzsignal erzeugt wird. Vorzugsweise erzeugt der Spitzenwerthalter 84 ein Signal mit einer Spannung, die gedämpft werden kann, um den Schwellenwert­ spannungspegel am Eingang zum Vergleicher 82 genau zu steuern. Dies erfolgt im Widerstandsnetzwerk 86. Die vom Spitzenwerthalter 84 und Widerstandsnetzwerk 86 erzeugten Schwellenwertspannungspegel sind vorzugsweise so hoch, daß sie gerade größer sind als der negative Spannungswert des Referenzsignals, so daß leicht bestimmbar ist, wann das Referenzsignal die Schwellenwertspannung durchbricht, um den Vergleicher 82 umzuschalten, so daß man sicher ist, daß kein anderer Anteil des Signals 94 das Umschalten verursacht hat. Mit anderen Worten wird vorgezogen, daß der Vergleicher 82 bei einer Spannung umgeschaltet wird, die gerade etwas größer ist als die Spannung des Referenzsignals.

Da das im Vergleicher 82 erzeugte Signal eine Frequenz aufweist, die gleich der Frequenz des Referenzanteils im Signal 94 ist und dessen Pulsbreite gleich der des Referenz­ signalanteils ist, läßt sich der Ausgang des Vergleichers 82 verwenden, um zu bestimmen, wann andere Anteile des Signals 94 empfangen werden, d. h. die Anteile für den Druck und die Temperatur. Der zeitliche Verlauf für andere Anteile des Signals 94 kann aus der Frequenz oder der Impulsbreite am Ausgang des Vergleichers 82 bestimmt werden. Dieser Ausgang sollte in Frequenz- und Pulsbreite gleich dem Referenzsignal sein und da die anderen Anteile des Signals 94 dem Referenzsignal der Reihe nach unmittelbar folgen und gleiche Impulsbreiten haben, können sie somit identifiziert werden.

Hat man einmal das Signal vom Vergleicher 82 erhalten, so ist es nötig, Taktsignale für den Druck, die Temperatur und Nullreferenzanteile des Signals 94 zu erzeugen, um diese Signalanteile zu bestimmen. Diese anderen Anteile im Signal 94 haben die gleiche Frequenz, doch zeitlich verschoben. Die Taktsignalerzeugung erfolgt in einer als phasenstarre Schleife "PLL" aufgebauten Taktschaltung 88, an der das Ausgangssignal des Vergleichers 82 ansteht. Die PLL-Takt- oder Zeitschaltung 88 erzeugt vier Tastsignale 90 bis 93, um die spezifischen Anteile des Signals 94, nämlich Referenz, Nullreferenz, Druck und Temperatur zu identifizieren. Die Tastsignale 90 bis 93 werden individuell jeweils dann erzeugt, wenn die entsprechenden Anteile des zusammengesetzten Signals 94 zum Tasten bereitstehen. Ein Schalter kann eingestellt werden, bevor die Signale für die Referenz, Druck und Temperatur getastet werden. Der Schalter kann nur dann eingeschaltet sein, wenn der Empfänger 42 an dem Über­ tragungssignal 36 "hängt" bzw. synchronisiert und phasenstarr ist, wodurch an den Ausgängen "Ausschuß" vermieden wird, wenn der Empfänger 42 zeitweise asynchron wird. Da es wünschenswert ist, genaue und stabile Signalanteile zu tasten und zu messen, besitzt jedes Tastsignal 90 bis 93 eine Impulsdauer, die zeitlich kürzer ist als der entsprechende Signalanteil im Signal 94. Somit haben die in der Zeitschaltung 88 erzeugten Tastsignale 90 bis 93 die gleiche Frequenz wie der Referenzsignalanteil im Signal 94, sind jedoch etwas schmäler in der Impulsbreite. Dies bestimmt eine Tastperiode für jedes der Segmente im Signal 94 weniger die Pulsbreitenperiode des Anteils im zusammengesetzten Signal 94, so daß sichergestellt ist, daß Zustandsänderungen und transiente Vorgänge zwischen den seriellen Anteilen im Signal 94 sich gegenseitig beim Tasten nicht störend beeinflussen. In Fig. 5 ist ein negativer Spitzenwertdetektor 89 dargestellt und in Fig. 8 eine Schaltung für den Detektor 89 gezeigt. Der Detektor 89 benutzt ein Signal von der PLL Zeitschaltung 88, das negativ wird, wenn kein korrektes Signal mehr erkannt wird.

Die Zeitschaltung 88 liefert eine kürzere Pulsbreite für die Tastsignale 90 bis 93, indem ein Taktsignal erzeugt wird, dessen Frequenz 8 mal der Frequenz des Referenzsignals infolge der phasenstarren Schleifenschaltung 114 ist. Das Zeitsignal wird einem Zähler 116 eingespeist, der das Signal durch 8 teilt und Tastsignale 90 bis 93 erzeugt, deren Pulsbreite kürzer ist als die des Referenzsignals, das beispielsweise die Hälfte der Referenzsignalpulsbreite betragen kann. Die Wellenform des Tastsignals ist in Fig. 6E dargestellt und kann mit dem in Fig. 6B dargestellten Ausgangssignal des Vergleichers 82 verglichen werden, das die Referenzsignalimpulsbreite aufweist, so daß die unterschiedlichen Impulsbreiten erkennbar sind. Das Signal 94 wird in den Demultiplexer 46 über den Vergleicher 82 und die PLL- Zeitschaltung 88 eingespeist. Das Signal 94 wird im Demultiplexer 46 auf die individuellen Ausgänge aufgeteilt, von denen jeder einen Kondensator und Verstärker besitzt. Der Demultiplexer 46 arbeitet abhängig von einem Tastsignal 90 bis 92, um ein Tor zu öffnen, so daß das zu diesem Zeitpunkt empfangene Signal 94 auf einen Tast- und Haltekondensator 100 bis 102 weitergeleitet wird. Sobald also ein Tastsignal 90 bis 92 erzeugt wird, welches anzeigt, daß im Signal 94 eine Druck­ information vorliegt, so wird das Signal 94 über den Demultiplexer 46 zu dem Kondensator 100 weitergeleitet, um diesen proportional zum Signalwert des Druckes aufzuladen. In entsprechender Weise verarbeitet der Demultiplexer 46 jedes Tastsignal 90 bis 92, um das Signal 94 zu decodieren.

Die Kondensatoren 100, 101 und 102 sind jeweils an einen Verstärker 104, 106 und 108 angeschlossen, welche die Kon­ densatoren 100 bis 102 puffern und eine hohe Impedanz auf ihrer Eingangsseite aufweisen, um dafür zu sorgen, daß sich die Kondensatoren 100 bis 102 nicht zu leicht entladen, so daß sie das eingespeiste Signal halten. Jeder Verstärker 104 und 106 ist mit einem veränderlichen Verstärkerfaktorelement 105 und 107 versehen, beispielsweise einen veränderlichen Widerstand, so daß jeder individuell einstellbar ist, um Toleranzen in den Parametern und insbesondere Änderungen im Sensor 14 zu kompensieren. Sobald der Demultiplexer 46 ein Tastsignal 90 bis 92 empfangen und einen Signalpegel am entsprechenden Kondensator 100 bis 102 je nach Kanal gespeichert hat, wird der Signalpegel beibehalten, bis das nächste Tastsignal für diesen Kanal auftritt. Somit liefert der Ausgang der telemetrischen Anordnung eine kontinuierliche Information für den Druck und die Temperatur.

Um sicher zu sein, daß das Signal für den Druck und die Temperatur des Demultiplexers 46 eine genaue Anzeige dieses Parameters liefert, wird eine Nulleinstellschaltung 110 mit einem Operationsverstärker 118 vorgesehen, um die Druck- und Temperatursignale 90, 91 auf das Nullreferenzsignal 93 im Signal 94 zu beziehen. Die Nulleinstellschaltung ist ein Teil einer "Auto-Null"-Rückführschleife mit Widerständen und einem weiteren Operationsverstärker 120. Die Rückführschleife hat keinen hohen Verstärkungsfaktor, der möglicherweise Schwingungen erzeugen könnte.

Die Nulleinstellschaltung 110 liefert einen genauen Wert für die Druck- und Temperatursignale (Tastsignale) 90, 91, indem mit dem Nullreferenzsignal 93 eine differentielle Messung vorgenommen wird. Dies ist nötig, weil das zusammengesetzte Signal 32 gegenüber Masse verlagert sein kann und die Masse die Basis darstellt, gegenüber der der Sensor 14 beim Übertragen und Signalverarbeiten arbeitet. Der Ausgang für das Nullreferenzsignal 93 gelangt an den Kondensator 103, wenn das Tastsignal 93 für die Nullreferenz in der PLL-Zeitschaltung 88 erzeugt wird. Der Nullreferenzausgang 93 wird der Nulleinstellschaltung 110 zugeführt, so daß der Wert des Nullreferenzsignals 93 vom Signal 94 angezogen wird, bevor das Signal 94 am Eingang des Demultiplexers 46 ansteht und auf die Druck- und Temperaturkanäle aufgeteilt wird. Das Nullreferenzsignal 93 wird vom gesamten eintreffenden Signal 94 abgezogen und insbesondere vom Druck- und Temperaturanteil des Signals 94, um einen Differenzwert zu erhalten, der die absolute Information für die Temperatur und den Druck liefert. Mit anderen Worten wird das zusammengesetzte Signal 94 entsprechend der Basis am Nullreferenzanteil des Signals verschoben, so daß der Pegel des Nullreferenzsignals 93 auf Masse gelegt wird und entsprechende Werte für die Druck- und Temperaturanteile des Signals 94 auswertbar sind.

Eine Ausführungsform für eine PLL-Zeitschaltung 88 ist in Fig. 7 dargestellt. Die Schaltung besteht aus einem D-Flip-Flop 112 zum Empfang des vom Vergleicher 82 erzeugten und in einem Tiefpaßfilter 85 gefilterten Signal. Das Filter 85 sorgt dafür, daß die PLL-Schaltung 114 nicht auf Rauschen umschaltet. Das D-Flip-Flop 112 liefert zwei Signale an die PLL-Schaltung 114, die dazu benutzt werden, um ein Ausgangssignal für einen Oszillator zu erzeugen, dessen Frequenz achtmal größer ist als das Ausgangssignal des Vergleichers 82. Die Wellenform des Ausgangssignals des D-Flip-Flops 112 ist in Fig. 6C dargestellt und der Oszillatorausgang der PLL-Schaltung 114 in Fig. 6D. Der spannungsgeregelte Oszillator­ ausgang der PLL-Schaltung 114 wird einem Dekadenzähler 116 eingespeist, der das Signal durch acht teilt und so die Tastsignale 90 bis 93 entsprechend den Zählanschlüssen 0, 2, 4 und 6 liefert. Der Zählanschluß 8 des Dekadenzählers 116 wird zum Rückstellen des Dekadenzählers 116 benutzt.

Der negative Spitzenwertdetektor 89 ist mit zwei Dioden 112, 124 und mit einem Operationsverstärker 109 sowie einem Kondensator 110 ausgerüstet.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung zur Übertragung von Luftdruck- und Temperaturmeßwerten an Fahrzeugrädern,

• - mit einem Sensor (14) zum Messen des Luftdrucks und der Temperatur in dem Reifen des Fahrzeugrades,
• - mit einem ersten elektrischen Modul (18) an der Radnabe, das einen Multiplexer (28) für die Meßwerte von Luftdruck und Temperatur und einen drahtlosen Übertrager (36) zum Übertragen der multiplexen Signale aufweist, und
• - mit einem im Abstand von dem ersten elektrischen Modul (18) angeordneten zweiten elektrischen Modul (20), das einen Empfänger (42) für die übertragenen multiplexen Signale und einen Demultiplexer (44) zum Decodieren der übertragenen multiplexen Signale aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß im ersten elektrischen Modul (18) eine Referenz­ signalquelle vorgesehen ist, die ein Nullreferenzsignal liefert, das zusammen mit den Meßwerten von Luftdruck und Temperatur vom Multiplexer (28) übertragen wird, und
• - daß im zweiten elektrischen Modul (20) eine Differenz­ schaltung vorgesehen ist, die einen jeweiligen Signalpegel für den Druck und die Temperatur als Differenz der übertragenen Meßwerte von Luftdruck und Temperatur und des Nullreferenzsignals ermittelt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet,

• - daß außer dem Nullreferenzsignal ein Referenzsignal übertragen wird zum Erzeugen eines Synchronisiersignals im zweiten elektrischen Modol (20).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der drahtlose Übertrager als ein FM-Sender (36) und der Empfänger als ein FM-Empfänger (42) ausgebildet sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das erste elektrische Modul (18) einen Oszillator (30) und einen Zähler (31) zum Erzeugen von Taktsignalen für den Multiplexer (28) aufweist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Sensor (14) mehrere Widerstände (70 bis 73, 78) aufweist, von denen
  • - wenigstens ein Widerstand (78) temperaturempfindlich ist und
  • - wenigstens vier Widerstände (70 bis 73) eine Voll­ wegbrücke bilden, deren Ausgangssignal eine Funktion des Luftdruckes ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das zweite elektrische Modul (20) eine Synchroni­ sierschaltung aufweist, um den Demultiplexer (46) abhängig von dem Synchronisiersignal zum Decodieren der übertragenen multiplexen Signale zu steuern.