FR2602047A1

FR2602047A1 - Electrical displacement sensor, esp. vehicle control

Info

Publication number: FR2602047A1
Application number: FR8706086A
Authority: FR
Inventors: Georg Haubner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1987-04-29
Publication date: 1988-01-29
Anticipated expiration: 2007-04-29
Also published as: FR2602047B1; DE3625273A1; JPS6332319A

Abstract

The transducer is supplied by a high frequency oscillator (11) and contains a weakly magnets spiral spring coil (16). The coil varies in axial length against its restoring force with the measurement displacement. A fixed h.f. coil (15) is mounted concentrically over or in a section of the helical spring (16). One coil is supplied by the oscillator to produce a constant h.f. magnetic field (23) penetrated by the other coil. The amplitude of the measurement voltage produced in the other coil is evaluated as the measurement parameter. It varies with the axial length of the helical spring coil.

Description

" Transmetteur électrique de déplacement notamment pour la
mise en oeuvre de la commande de la boite de vitesses,
l'injection de carburant ou analogues
L'invention concerne un. transmetteur electrique de déplacement. pourvu d'un oscillateur pour alimenter ce transmetteur avec une oscillation à haute frequence, ainsi que d'une bobine en matière magnétique douce constituée sous la forme de ressort hélicoïdal. dont ld lonqueur axiale peut varier. contre sa force de rappel, en direction axiale, en fonction de la grandeur du déplacement a mesurer."Electric displacement transmitter especially for the
implementation of the gearbox control,
fuel injection or the like
The invention relates to a. electric displacement transmitter. provided with an oscillator to power this transmitter with a high frequency oscillation, as well as a coil of soft magnetic material formed in the form of a helical spring. whose axial length may vary. against its restoring force, in the axial direction, depending on the magnitude of the displacement to be measured.

Selon un transmetteur électrique de déplacement connu d'après le DE-OS 33 03 739 (R 16353), un ressort hélicoïdal en mdtière mdgnétique douce est utilisé comme inductance d'un circuit oscillant, dot la fré- quence de résonance varie en fonction de la variation de longueur du ressort hélicoïdal par compression ou exten- sion du moyen d'un organe de réglage ld ' variation de fré- quence constitue dl ors une mesure pour la grandeur du dé - placement de l'organe de réglage. mesure qui est amenée à un circuit d'exploitation. According to an electric displacement transmitter known from DE-OS 33 03 739 (R 16353), a helical spring made of soft magnetic material is used as an inductor of an oscillating circuit, the resonant frequency varies according to the variation in length of the helical spring by compression or extension of the means of an adjustment member ld 'variation of frequency constitutes a measure for the magnitude of the displacement of the adjustment member. measurement which is brought to an operating circuit.

Des solutions de ce genre présentent cependdnt l'inconvénient qu'en raison du nombre relative- ment fdible des spires du ressort hélicoldal, le circuit oscillant ne présente qu'une très faible inductance : ce qui a pour effet que les fréquences de mesure se situent dans la zone des mégaherts, et ne peuvent être qu'au prix d'une forte dépense convertie de manière à pouvoir être utilisées pour des circuits d'évaluation usuels, pourvus de microprocesseurs, qui fonctionnent dans la zone des kilohertz. However, solutions of this kind have the disadvantage that due to the relatively low number of coils of the helical spring, the oscillating circuit has only a very low inductance: which has the effect that the measurement frequencies are located in the megaherts zone, and can only be at the cost of a large expense converted so that they can be used for usual evaluation circuits, equipped with microprocessors, which operate in the kilohertz zone.

En vue d'éviter des influences perturbatrices, les liaisons de lignes allant à l'étage conver- tisseur de fréquence doivent alors être maintenues très courtes ; ce qui a pour conséquence que l'oscillateur du transmetteur de déplacement axec son étage convertisseur de fréquence est à disposer aussi étroitement que possible contre le ressort hélicoïdal. Par suite, le domaine d'application de transmetteurs de dénlacerents de ce genre est très limite. In order to avoid disturbing influences, the line links going to the frequency converter stage must then be kept very short; which has the consequence that the oscillator of the displacement transmitter axec its frequency converter stage is to be arranged as closely as possible against the helical spring. As a result, the field of application of transmitters of detachable devices of this kind is very limited.

Selon Id présente solution proposée que l'on cherche. tout en évitant les défauts signales. à rédliser un transmetteur électrique de déplacement simple à monter, pourvu d'un ressort hélicoïdal servant à produire le sigridl dr mesure d e telle manlere que le signal de mesure qui y est produit puisse, sans moyens supplémentaires. être traité même aussi dans on circuit d'exploitation bien séparé dans l'espace du transmetteur de déplacement. According to Id present proposed solution which one seeks. while avoiding reported faults. to redliser an electric displacement transmitter simple to assemble, provided with a helical spring used to produce the sigridl dr measurement in such a way that the measurement signal which is produced there can, without additional means. even in a separate operating circuit in the space of the displacement transmitter.

L'invention concerne à cet effet un transmetteur électrique de déplacement - du type indiqué dans le préambule - qui est caracterisé e ri qu'une bobine à haute fréquence placée en position fixe est disposée concentriquement autour, ou dans un trongon, du ressort hélicoïdal, en ce que l'une des deux bobines est à alimenter avec une fréquence constante par l'oscillateur pour produire un champ magnétique à haute fréquence, traversé par l'autre bobine, et en ce que le niveau d'amplitude de la tension de mesure produite par le champ magnétique dans cette autre bobine est à exploiter en tant que grandeur de mesure, qui varie en fonction de la longueur axiale de la bobine constituée sous forme de ressort hélicoïdal. To this end, the invention relates to an electric displacement transmitter - of the type indicated in the preamble - which is characterized by the fact that a high frequency coil placed in a fixed position is arranged concentrically around, or in a bead, of the helical spring, in that one of the two coils is to be supplied with a constant frequency by the oscillator to produce a high frequency magnetic field, crossed by the other coil, and in that the amplitude level of the measurement voltage produced by the magnetic field in this other coil is to be used as a measurement variable, which varies according to the axial length of the coil formed in the form of a helical spring.

Un tel transmetteur électrique de déplacement présentant ces caractéristiques offre l'avan- tage que dès lors la tension de mesure est induite par l'intermédiaire de l'une des bobines - de préférence la bobine fixe à fréquence constante - dans l'autre bobine, de préférence dans le ressort hélicoidal ' ce qui permet alors d'amener cette tension de mesure directement à un circuit d'exploitation usuel, par exemple un microprocesseur.De cette manière, il n'y a pas besoin de composants électroniques au voisinage immédiat du transmetteur de déplacement
On obtient ainsi un accroissement du domaine d'application de transmetteurs électriques de déplacements du genre en question. ce qui est avantageux particulièrement pour des véhicules automobiles, où des transmetteurs de déplacements de ce genre sont davantage a mettre en oeuvre pour la commande de la boîte de vitesses, 1 injection du cdrburdnt. le réglage de l'instant d'dllumade en fonction de la charge, le réglage du niveau ou la detectiori de la position de la pédale d'accélérateur. et dutres parametres analoques.Un autre avantage est à con sidérer er ce qu'un transmetteur de déplacement de ce cerl- re ne produit pas de tensions thermoélectriques et est par conséquent capable de fonctionner indépendamment de la température.Such an electric displacement transmitter having these characteristics offers the advantage that the measurement voltage is therefore induced by means of one of the coils - preferably the fixed coil at constant frequency - in the other coil, preferably in the helical spring 'which then allows this measurement voltage to be brought directly to a usual operating circuit, for example a microprocessor. In this way, there is no need for electronic components in the immediate vicinity of the displacement transmitter
This gives an increase in the field of application of electric displacement transmitters of the kind in question. which is particularly advantageous for motor vehicles, where displacement transmitters of this kind are more to be implemented for the control of the gearbox, 1 injection of cdrburdnt. the setting of the lighting moment according to the load, the level setting or the detectiori of the position of the accelerator pedal. Another advantage is that a displacement transmitter of this type does not produce thermoelectric voltages and is therefore capable of operating independently of the temperature.

Les divers moyens indiqués dans 1a suite permettent d'obtenir des modes de réalisation avan- tadeux et perfectionnements du transmetteur de déplacement caractérisé e ce que l'oscillateur est relié à ld bobine à haute fréquence fixe, et le ressort hélicolddl est relié å un circuit d'exploitation ; une extrémité du ressort hélicoidal est disposée en position fixe et placée du potentiel des références, et en ce que l'autre extrémité est reliée à un organe de réglage ou autre se déplaçant e direction a xi a le ; le ressort hélicoidal et l'organe de réglage ou autre, sous l'effet de la force de rappel du ressort hélicoidal, s'appliquant dans leur position de repos contre une butée. The various means indicated in the following allow advantageous and improved embodiments of the displacement transmitter to be obtained, characterized in that the oscillator is connected to the fixed high frequency coil, and the helical spring is connected to a circuit. operating; one end of the helical spring is disposed in a fixed position and placed at the reference potential, and in that the other end is connected to an adjusting member or the like moving in the direction a xi a le; the helical spring and the adjusting member or the like, under the effect of the restoring force of the helical spring, applying in their rest position against a stop.

Il y a particulièrement avantage à prévoir fixe en position l'une des extrémités du ressort hélicoidal et de la place au potentiel de référence, et de relier, directement ou indirectement, l'autre extrémité à un organe de réglage ou autre que l'on peut déplacer ou faire pivoter - en direction axiale du ressort hélicol- dal. It is particularly advantageous to provide fixed in position one of the ends of the helical spring and room for the reference potential, and to connect, directly or indirectly, the other end to an adjustment member or the like. can move or rotate - in the axial direction of the coil spring.

Dans ce cas, il 1 n'y d chaque fois à prévoir qu'une seule ligne de raccordement pour la bobine à haute fréquence et pour le ressort hélicoïdal en tant que bobine de mesure. Il y a particulièrement intérêt à utiliser le ressort hélicoidal en même temps comme ressort de rappel pour l'organe de réglage ou autre, le ressort hélicoïdal et l'organe de réglage venant alors, sous l'effet de la force de rappel du ressort hélicolddl. In this case, there is only one connection line each time for the high frequency coil and for the coil spring as the measuring coil. It is particularly advantageous to use the helical spring at the same time as a return spring for the adjustment member or other, the helical spring and the adjustment member then coming, under the effect of the return force of the helical spring. .

s'dppliquer ddns leur position de repic contre une r.c' butée. apply in their rest position against a stopper.

L'invention sera mieux comprise å l'aide de la deseription ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réallsation de l'invention. The invention will be better understood with the aid of the description below and the appended drawings showing an exemplary embodiment of the invention.

dessins dans lesquels - la figure I montre de façon schémdtiquf le transmetteur électrique de déplacement conforme à l'invention, pourvu d'un ressort hélicoïdal pour détecter ld position d'une pédale d'accélérateur, et - la figure 2 montre l'allure de la tension de mesure prise sur le ressort hélicoïdal lorsque la pedale d'accélérateur est poussée à fond ou non-actionnée.drawings in which - Figure I shows schematically the electric displacement transmitter according to the invention, provided with a helical spring to detect the position of an accelerator pedal, and - Figure 2 shows the pace of the measurement voltage taken on the coil spring when the accelerator pedal is fully depressed or not actuated.

Sur la figure 1 l'on d représenté un transmetteur électrique de déplacement 10. pourvu d'un oscillateur 11, servant à capter la position d'une pédale d'accélérateur 12 dans un véhicule automobile. L'oscilla- teur ]] est raccordé à une borne . 13 prévu sur le réseau de bord du véhicule automobile. Dans le cas de l'exemple de réalIsation en question, cet oscillateur a une fréquence de 20 kHz qui, par l'intermédiaire d'une première ligne de raccordement 14, est reliée à une bobine 15 à haute fréquence du transmetteur de déplacement 10 ; cette bobine 15 entoure concentriquement le tronçon postérieur d'un ressort hélicoidal 16. L'extrémité arrière de ce ressort 16 s'appuie sur un support fixe 17, qui forme en même temps potentiel à la masse pour cette extrémité arrière du ressort 16. In Figure 1 there is shown an electric displacement transmitter 10. provided with an oscillator 11, used to sense the position of an accelerator pedal 12 in a motor vehicle. The oscillator]] is connected to one terminal. 13 provided on the on-board network of the motor vehicle. In the case of the embodiment in question, this oscillator has a frequency of 20 kHz which, via a first connection line 14, is connected to a high frequency coil 15 of the displacement transmitter 10; this coil 15 concentrically surrounds the rear section of a helical spring 16. The rear end of this spring 16 is supported on a fixed support 17, which at the same time forms a ground potential for this rear end of the spring 16.

L'autre extrémité éqalement de la bobine 15 à haute fréquence est reliée sur l'appui à la masse en tant que potentiel de reférence.The other end also of the high-frequency coil 15 is connected to the ground support as a reference potential.

L'extréemité avant du ressort hélicoï ddl 16 est fixée à un logement 16 prévu sur la face arrière de la pédale d'accélérateur 12 et reliée - par l'intermé- du aire d'une autre ligne de raccordement 19 - à un circuit d'exploitation 20 disposé de façon à être bien séparé dans l'espace du transmetteur. La pédale d'accélérateur 12. The front end of the helical spring ddl 16 is fixed to a housing 16 provided on the rear face of the accelerator pedal 12 and connected - via the area of another connection line 19 - to a circuit d operation 20 arranged so as to be well separated in the space of the transmitter. The accelerator pedal 12.

sous tion du ressort hc;licoiddl 1 6 constitué sous forme de ressort de pression, est pressée contre une butée 21 dans sa position de marche à vide représentée en tireté ; cette pédale. dans Sa position à pleir, gaz représentée en tralts plei@s, s'applique contre une butée de limitation 22.under the spring hc; licoiddl 1 6 constituted in the form of a pressure spring, is pressed against a stop 21 in its idle running position shown in dotted lines; this pedal. in its full position, gas shown in full tralts, applies against a limiting stop 22.

La course, effectuée en continu sous l'effet de 1 'actionnement de ld pédale d'accélérateur 12. The stroke, carried out continuously under the effect of the actuation of the accelerator pedal 12.

de l'extremité avant du ressort hélicoïdal 16. et qui est désignée par la référence S sur la fioure 1. est la course a détecter par le transmetteur 10 ; le long de cette course le siqndl de mesure qui se produit sur le ressort hélicoï- ddl 16 doit varier en fonction de la longueur axiale de ce ressort.from the front end of the helical spring 16. and which is designated by the reference S on the fioure 1. is the stroke to be detected by the transmitter 10; along this stroke the measurement siqndl which occurs on the helical spring ddl 16 must vary as a function of the axial length of this spring.

Sur la figure 2 l'on a représerté l'allure dans le temps de la tension Va qui, lorsque l'oscilldteur 11 est mis en circuit, est induite dans le res sort hélicoidal 16 sous l'action du champ magnétique à haute fréquence - désigné par 23 sur la figure 1 - qui est alors produit dans la bobine 15 à haute fréquence. Cette tension de mesure amenée, par l'intermédiaire de la ligne de raccordement 19, au circuit d'exploitation 20, a la même fréquence que l'oscillateur 11. L'amplitude de la tension est cependant fonction du nombre de spires du ressort hélicoidal 16 ou de la valeur de l'intensité du champ magnétique 23 à haute fréquence de la bobine 15 qui passe à travers les spires du ressort hélicoidal 16. In FIG. 2, the shape over time of the voltage Va has been represented which, when the oscillator 11 is switched on, is induced in the helical resistor 16 under the action of the high frequency magnetic field - denoted by 23 in FIG. 1 - which is then produced in the high-frequency coil 15. This measurement voltage brought, via the connection line 19, to the operating circuit 20, has the same frequency as the oscillator 11. The amplitude of the voltage is however a function of the number of turns of the helical spring 16 or the value of the intensity of the high frequency magnetic field 23 of the coil 15 which passes through the turns of the helical spring 16.

Dans le cas de la position de poussee à fond de la pédale d'accélérdteur 12. il n'y a pratiqu-ment plus que la spire antérieure du ressort hélicoïdal i, qui se trouve encore en-dehors de la bobine 15 à haute fré quence, de telle sorte que les autres spires se trouvent pratiquement entierement soumises au champ magnétique 23. In the case of the fully pushed-in position of the accelerator pedal 12. there is practically nothing more than the anterior turn of the helical spring i, which is still outside the coil 15 at high fre quence, so that the other turns are almost entirely subjected to the magnetic field 23.

Ld tension de mesure Udl qui est alors induite dans le res sort hélicoïdal 16 présente - comme -le montre ld figure 2 un haut nives amplitude. Le niveau d'amplitude de ld tension de mesure Ud est avantaqeusement convertie dans le circuit d'exploitation, par l'intermédiaire d'un redresseur de courant avec étage de filtrage, en un signal de mesure, qui peut être amené directement à une entrée
A/B (numérique/analogique) d'un microprocesseur.Ld measurement voltage Udl which is then induced in the helical resistor 16 present - as shown in FIG. 2 a high amplitude. The amplitude level of the measurement voltage Ud is advantageously converted in the operating circuit, by means of a current rectifier with filtering stage, into a measurement signal, which can be brought directly to an input.
A / B (digital / analog) of a microprocessor.

Lorsque la pédale d'accélérateur 1? est relâchée, le ressort hélicoïdal 16 subit de façon cor responddrte une variation de Sa longueur axiale. Il est allongé de telle sorte qu'dlors d'autres spires de ce res- sort 16 sortent sers l'avant de la bobine 1 5 à haute fréquence et ne sont plus entièrement soumises dU champ magnétique 23 de cette bobine 15. Par suite, l'amplitude de la tension de mesure Ua sur le ressort hélicoldal 16 subit une diminution, de sorte que cette modification de la position de la pédale d'accélérateur peut être détectée dans le circuit d'exploitation 20.Lorsque la pédale d'accélérateur 12 arrive finalement dans la position de marche à vide, le ressort hélicoïdal 16 a ainsi parcouru la course S et a alors sa longueur axiale la plus grande. When the accelerator pedal 1? is released, the helical spring 16 undergoes correspondingly a variation of its axial length. It is extended so that during other turns of this spring 16 exit towards the front of the coil 1 5 at high frequency and are no longer entirely subject to the magnetic field 23 of this coil 15. Consequently, the amplitude of the measurement voltage Ua on the helical spring 16 undergoes a reduction, so that this change in the position of the accelerator pedal can be detected in the operating circuit 20. When the accelerator pedal 12 finally arrives in the idle position, the helical spring 16 has thus traveled the stroke S and then has its greatest axial length.

Comme le montre la figure 2, la tension de mesure Ua2 induite dès lors dans le ressort hélicoïdal 16 par le champ magnétique 23 présente un niveau d'amplitude très sensiblement amoindri. De cette manière. As shown in FIG. 2, the measurement voltage Ua2 therefore induced in the helical spring 16 by the magnetic field 23 has a level of amplitude very significantly reduced. In this way.

le niveau d'amplitude de la tension de mesure permet de capter la position que présente au moment considéré la pédale d'accélérateur : il X d alors avantage à ce que la caractéristique du niveau d'amplitude du signal de mesure
Ua, fonction de la position de ld péddle d'accélérateur.the amplitude level of the measurement voltage makes it possible to capture the position which the accelerator pedal presents at the time in question: it is therefore advantageous for the characteristic of the amplitude level of the measurement signal
Ua, function of the position of the accelerator pedal.

soit repérée dans un tableau déposé dans une mémoire du circuit d'exploitation 20, Il est ainsi possible, de maniere très simple, de compenser une variation non-linéai- re du niveau d'amplitude en fonction de ld course de réglage S ou d'un angle de réglage.is identified in a table deposited in a memory of the operating circuit 20, It is thus possible, very simply, to compensate for a non-linear variation in the amplitude level as a function of the adjustment stroke S or d 'an angle of adjustment.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisat representé : en effet au lieu d'une pédale d'accelérateur, on peut avoir à utiliser aussi d'autres organes de reglage, dont la position ou la course de reglage peut être détectée paqr le transmetteur électrique de deplacement. Jo lieu d'un ressort hélicorddl de pression l'on peut aussi monter a l'intérieur de la bobine 15 à haute fréquence un ressort hélicoïdal de traction. The invention is not limited to the exemplary embodiment shown: in fact, instead of an accelerator pedal, it may be necessary to also use other adjustment members, the position or the adjustment stroke of which can be detected by the electric displacement transmitter. Jo instead of a helical pressure spring can also be mounted inside the coil 15 at high frequency a helical tension spring.

Il est alors possible équalement que ld force de rappel du ressort hélicoïdal ait pour effet d'amener aussi l'organe de réglage dans la position de repos. De même, il est cependant encore possible de prévoir relativement fdible la force de rappel du ressort hélicoïdal, et d'amener l'organe de réglage dans ld position de repos sous l'action d'un ressort de rappel - ou autre élément de ce genre supplémentaire.It is then also possible that the return force of the helical spring also has the effect of bringing the adjusting member into the rest position. Likewise, it is however still possible to provide relatively weak the return force of the helical spring, and to bring the adjustment member into the rest position under the action of a return spring - or other element of this additional genre.

On d également ld possibilité de prévoir les conditions inverses, l'alimentation de la fréquence de l'oscillateur sur le ressort hélicoldal 16 et la réception du signal sur la bobine 15 fixe ; de préférence alors le ressort hélicoïdal 16 est monté concentriquement autour de la bobine fixe 15. There is also the possibility of providing the reverse conditions, supplying the frequency of the oscillator on the helical spring 16 and receiving the signal on the fixed coil 15; preferably then the helical spring 16 is mounted concentrically around the fixed coil 15.

Claims

R E V E N D I c A T I O N S

10) Electric displacement transmitter, provided with an oscillator to power this transmitter with a high frequency oscillation, as well as a coil of soft magnetic material constituted in the form of helical spring, the axial length of which can vary, against its return force, in axial direction, as a function of the magnitude of the displacement to be measured, displacement transmitter characterized in that a high frequency coil (15) placed in a fixed position is arranged concentrically around, or in a section, of the spring helical (16). in that one of the two coils (15, 16) is to be supplied with a constant frequency by the oscillator (11) to produce a high frequency magnetic field (.3). crossed by the other coil (16, 15). and in that the amplitude level of the measurement voltage (Ud) produced by the magnetic field in this other coil (16, 15) is to be used as a measurement variable.

which varies depending on the length a @le of the coil formed as a helical spring (16).

2) Electric displacement transmitter.

cement according to claim 1. characterized in that the oscillator (11) is connected to the fixed high-frequency coil (15), and the helical spring (16) is connected to an expansion circuit (20).

3) Electric displacement transmitter according to either of claims 1 and 2, characterized in that one end of the helical spring (16) is disposed in a fixed position and placed at the potential of the references, and in that the the other end is connected to an adjustment member (12) or the like moving in the axial direction.

40) Electric displacement transmitter according to claim 3, characterized in that the helical spring (16) and the adjusting member (12) or other, under the effect of the restoring force of the helical spring (16), s 'apply in their rest position against a stop (21).