DE4220519A1

DE4220519A1 - Drehmagnet-Quotienten-Meßwerk

Info

Publication number: DE4220519A1
Application number: DE19924220519
Authority: DE
Inventors: Robert Blaschke; Wolfgang Tausch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1994-01-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehmagnet-Quotienten- Meßwerk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 21 22 472 ist ein derartiges Meßwerk be kannt, bei dem die beiden Magnetspulen mit Strom beauf schlagt sind, dessen Wert in der einen Spule dem Sinus, in der anderen Spule dem Cosinus des anzuzeigenden Winkels entspricht. Es ist ferner aus der EP 0 274 257 B1 ein derartiges Meßwerk bekannt, bei dem die beiden Spulen mit einem Steuerstrom beaufschlagt sind, der für die erste Magnetspule gemäß einer Tangensfunktion und in der zweiten Hälfte des Quadranten für die zweite Magnetspule gemäß einer hierzu reziproken Tangensfunktion gebildet ist. Die jeweils andere Magnetspule liegt für die An zeigewinkel, in der die andere Magnetspule mit der tri gonometrischen Funktion beaufschlagt ist, auf konstantem Steuerpotential.

Nachteilig bei den beiden bekannten Meßwerken ist das komplizierte Bildungsgesetz, das für jeden Anzeigewinkel die Bildung des Signalpegels entsprechend zweier trigono metrischer Funktionen erfordert. Da die Summe der den beiden Magnetspulen zugeführten Steuersignale nicht kon stant, sondern vom Anzeigewinkel abhängig ist, sind zudem aufwendige Strom- bzw. Spannungsstabilisierungen er forderlich, um die Anzeige frei von Schwankungen der Be triebsspannung zu machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Meßwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit einem ein fachen Bildungsgesetz der trigonometrischen Funktion für die Steuersignale der beiden Magnetspulen arbeitet und das darüberhinaus eine Strom- bzw. Spannungsstabilisie rung nicht erfordert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen den Merkmale des Patentanspruchs 1.

Durch die Wahl der trigonometrischen Funktion in der ge nannten Weise wird das Bildungsgesetz für die den beiden Magnetspulen zugeführten Steuersignale vereinfacht. Da das Bildungsgesetz für die zweite Magnetspule sich als Komplement des Bildungsgesetzes für die erste Magnetspule ergibt, ist auch die Summe der beiden Steuersignale über den gesamten Anzeigebereich von 0° bis 90° konstant. Strom- bzw. Spannungsschwankungen wirken sich somit auf die Anzeige nicht mehr aus.

Besonders deutlich wird der Vorteil der erfindungsgemäßen trigonometrischen Funktion für das Bildungsgesetz dann, wenn der Anzeigebereich über den ersten Quadranten hinaus vergrößert wird. Gemäß dem Patentanspruch 2 läßt sich durch Verallgemeinerung des erfindungsgemäßen Bildungs gesetzes der Anzeigebereich auf die vier Quadranten aus dehnen. Diese Verallgemeinerung läßt sich durch geeignete Polung der Stromrichtung in den beiden Spulen erreichen. Demgegenüber ist bei der bereits genannten EP 0 274 257 B1 für die anderen Quadranten jeweils ein unter schiedliches trigonometrisches Bildungsgesetz notwendig mit der Folge eines großen Steuerungsaufwandes.

Die Ansteuerung der beiden Magnetspulen kann mit Hilfe zweier pulsweitenmodulierten Steuersignale, wie im Patentanspruch 3, oder aber sogar mit Hilfe eines ein zigen pulsweitengesteuerten Steuersignals, wie im Patentanspruch 4 angegeben, vorgenommen werden. In beiden Fällen ist der insgesamt erforderliche Steuerungsaufwand gegenüber den bekannten Meßwerken deutlich vereinfacht.

Gegenüber den bekannten Meßwerken ergibt sich für die Er findung noch ein weiterer Vorteil.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 den prinizipiellen Aufbau einer Schaltanord nung für ein Drehmagnet-Quotienten-Meßwerk gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Tabelle zur Erläuterung der Ansteuerung der beiden Magnetspulen des Meßwerks von Fig. 1 und

Fig. 3 ein Diagramm für die Steuersignale der beiden Magnetspulen gemäß der Tabelle von Fig. 2.

Das Drehmagnet-Quotienten-Meßwerk von Fig. 1 ist schema tisch dargestellt und besitzt zwei Spulen Sb1 Sb2, die zueinander senkrecht ausgerichtet sind und deren resul tierendes Magnetfeld einen Drehmagneten m für einen daran befestigten Zeiger Z in seiner Drehlage einstellt. Durch Beschaltung der beiden Magnetspulen Sb1 und Sb2 in der erfindungsgemäßen und in der nachfolgend erläuterten Weise wird der Zeiger Z in einem Anzeigebereich einge stellt, der eine volle Umdrehung, d. h. einen Winkel von 360° bestreicht. Hierzu ist zunächst als Eingangsgröße gewünschter Anzeigewinkel α′ angenommen, der sich ent sprechend dem Wert des anzuzeigenden Parameters, bei spielsweise einer Temperatur über einen geeigneten, nicht dargestellten Meßwertumformer ergibt. Der Winkel α′ be sitzt einen Wert, der zwischen 0° und 360° liegt. Ein nachgeschalteter Funktionsgenerator 1 erzeugt aus der In formation des Anzeigewinkels α′ eine Information über den Quadranten in dem der anzuzeigende Winkel α′ liegt und führt diese Information beispielsweise als binäres 2-Bit- Signal einer Steuerlogik 2 zu. Informationsgenerator 1 erzeugt ferner eine weitere Information über den Winkel α, der sich aus der Differenz des anzuzeigenden Winkels α′ und dem für den jeweiligen Quadranten maßgeblichen Grenzwinkel ergibt. Dieser Grenzwinkel ist für den ersten Quadranten, den anzeigenden Winkel α′ zwischen 0° und 90° gleich 0°, für den zweiten Quadranten, den Winkel α′ zwischen 90° und 180° gleich 90°, für den dritten Quadranten zwischen 180° und 270° gleich 180° und für den vierten Quadranten, den Winkel zwischen 270° und 360° gleich 270°. Ein nachgeschalteter Pulsweitenmodulator er zeugt ein (PWM-)Steuersignal, das gemäß der trigono metrischen Funktion

gebildet ist und liefert dieses Signal an die Steuerlogik 2. In dieser befinden sich Invertierer sowie zusätzliche Verbindungsglieder, die die Invertierer so einstellen, daß das vom Pulsweitenmodulator 3 gelieferte Steuersignal in der erforderlichen Weise den beiden Magnetspulen Sb1 und Sb2 zugeführt wird.

Die für die beiden Magnetspulen Sb1 und Sb2 maßgeblichen Steuersignale sind aus der in Fig. 2 angegebenen Tabelle zu entnehmen. Daraus ergibt sich, daß die Beträge der Steuersignale für die beiden Magnetspulen für alle Quadranten zueinander komplementär sind. Der Zusammenhang zwischen den beiden Steuersignalen ist in Fig. 3 für die beiden Magnetspulen graphisch dargestellt. Über den be reits genannten Zusammenhang hinaus ergibt sich, daß die Steuersignale eine Phasenverschiebung von 90° besitzen. Die komplementäre Eigenschaft bietet die Möglichkeit, ohne besondere Strom- bzw. Spannungsstabilisierungen zu arbeiten, da die Summe der Beträge der beiden Steuer signale konstant ist. Da die Steuersignale komplementär sind, ist es möglich, das Steuersignal für die Magnet spule Sb1 aus dem Steuersignal für die Magnetspule Sb2 abzuleiten. Damit ergibt sich die Möglichkeit, mit nur lediglich einer einzigen trigonometrischen Funktion als Basis das Meßwerk über den gesamten Anzeigebereich von 360° anzusteuern.

Da die Ansteuerfunktion zudem innerhalb jedes Quadranten zu dessen Mitte punktsymmetrisch ist, kann mit einem Kennlinienstück über einen halben Quadranten jeder An zeigebereich abgedeckt werden.

Claims

Drehmagnet-Quotienten-Meßwerk zur Anzeige eines physikalischen Parameters, mit zwei zueinander senkrecht orientierten Magnetspulen, die ein resultierendes Magnetfeld für einen drehbaren magnetischen Anzeiger erzeugen und die mit vom Wert des Parameters entsprechend einer trigonometrischen Funktion abhängigen variablen Steuersignalen beauf schlagt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spule mit einem Steuersignal beaufschlagt ist, das gemäß dem Bildungsgesetz mit 0 α 90° und α = Anzeigewinkel gebildet ist, und daß die zweite Spule mit dem Komplement dieses Steuersignals beaufschlagt ist.
2. Drehspul-Quotienten-Meßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnetspulen auch in den anderen Quadranten mit Steuersignalen beaufschlagt sind, deren Betrag sich gemäß dem Bildungsgesetz mit 0 α 90° und α = Anzeigewinkel innerhalb des Quadranten oder dem Komplement dieses Bildungsgesetzes ergeben.
3. Drehmagnet-Quotienten-Meßwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale der beiden Magnetspulen durch je ein PWM-Steuergerät erzeugt sind, denen ein entsprechend dem Parameter gebildetes bzw. ein demgegenüber negiertes digitales Steuersignal zugeführt ist.
4. Drehmagnet-Quotienten-Meßwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale der beiden Magnetspulen durch ein PWM-Steuergerät ge liefert sind, dessen Ausgangssignale den beiden Magnetspulen direkt und/oder invertiert und/oder negiert zugeführt sind.