SE454542B - Indikeringsinstrument av korsspoletyp - Google Patents

Description

454 542 2 alltför låg eller alltför hög. Vidare kommer visaren inte att fluktuera till följd av smärre variationer uppåt eller neråt i vattentemperaturen räknat från den temperatur son: motsvarar stationär körning.Under stationär körning av motorfordonet behöver man därför inte bekymra sig om hur det står till med vattentemperaturen.

I dessa kända system har emellertid styrkretsen som styr matningen av strömmen till var och en av spolarna ett elementärt utförande. Temperaturområdet för stationär körning påverkas lätt och varierar till följd av spridningen i krets- komponenterna karaktäristiska egenskaper. Med andra ord är problemet med dessa kända anordningar att precisionen i indikeringen brister.

Föreliggande uppfinning Ett syfte med föreliggande uppfinning är att undanröja de ovan nämnda problemen och att åstadkomma ett indikeringsinstrument av korsspoletyp i-vilket det område för den detekterade fysikaliska kvantiteten, vilket skall bibringas en konstant indikeringsvinkel för visaren, inte lätt flukturerar, varigenom det blir möjligt att åstadkomma den önskvärda precisionen i indikeringen.

Ett annat föremål för den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma ett indikeringsinstrument av korsspoletyp, vilket gör det möjligt att, om så önskas, justera det område för den fysikaliska kvantiteten som skall detekteras och för vilket indikeringsvinkeln av visaren har ett konstant värde. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett indikeringsinstrument av korsspoletyp där magneten har stark hållkraft, så att visaren inte lätt fluktuerar till följd av externa vibrationer el.dyl.

Uppfinningen syftar även till att åstadkomma ett indikerings- instrument av korsspoletyp vilket gör det möjligt att när indikeringsvinkeln för visaren varierar såsom gensvar på- 454 542 3 givarens detekterade värde justera indikeringsvinkelns ändringshastighet.

Indikteringsinstrumentet av korsspoletyp i enlighet med den föreliggande uppfinningen innefattar en magnet som är anordnad inuti ett flertal spolar, vilka är lindade så, att de korsar varandra och som vrids av den elektriska signal som motsvarar utgångssignalen från en givare. Det utmärkande för uppfinningen är (i) en första spole som är så lindad att den alstrar ett föreskrivet magnetfält H1 och som hela tiden är exiterad. (ii) en andra spole som är lindad så att den alstrar ett magnetfält H2 som skär nämnda förutbestämda magnetfält H1, (iii) en tredje spole som är lindad så att den alstrar ett magnetfält H3 som väsentligen är motriktat den andra spolens magnetfält H2. (iv) en första styrkrets som jämför givarens utsignal med ett första referensvärde, som matar en ström, vilken uppvisar ett föreskrivet funktionssamband med givarens utsignal, till den andra spolen tills givarens utsignal når upp till det första referensvärdet, och som bryter matningen av strömmen när givarens utsignal överskrider det första referensvärdet, och (v) en andra styrkrets som jämför givarens utsignal med det andra referensvärdet, vilket är större än det första referensvärdet, som inte matar någon ström förrän utsignalen uppgår till det andra refersvärdet, och som matar en ström, vilken står i ett föreskrivet funktionssamband med givarens utsignal, till den tredje spolen när utsignalen överskrider det andra referensvärdet.

Enligt föreliggande uppfinning är de första t.oJn. tredje spolarna anordnade att exiteras separat och de andra och tredje spolarna styrs av de första och andra styrkretsarna, vilka arbetar med hög precision. Således är det lätt att justera sambandet mellan givarens detekterade värde och indikeringsvinkeln och det detekterade värdet kan indikeras med hög precision. 454 542 4 Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan i anslutning till de bifogade ritningarna.

Eigurbeskrivning Fig. l är en perspektivvy av huvudkomponenten i indikerings- enheten i ett indikeringsinstrument av korsspoletyp, vilken indikeringsenhet förekommer såväl i kända instrument som i ett enligt uppfinningen utfört instrument, fig. 2 är ett kopplingsschema för ett tidigare känt indikeringsinstrument av korsspoletyp, fig. 3 är ett diagram som visar det magnetfält vilket alstras av spolarna i kretsen i fig. 2, fig. 4 är ett diagram som belyser de egenskaper som ett känt indikeringsinstrument av korsspoletyp uppvisar, fig. 5 är ett blockschema som belyser uppbyggnaden av ett enligt uppfinningen utfört indikeringsinstrument av korsspole- typ . fig. 6 är ett diagram som visar det magnetfält som alstras med spolen i kretsen enligt fig. 5, fig. 7 är ett kopplingsschema för den i fig. 5 visade kretsen, fig. 8 visar diagram som belyser de egenskaper ett indikeringsinstrument av korsspoletyp försett med kretsen i fig. 7 uppvisar.

Beskrivning av den föredragna utföringsformen I fig. 1 visas två lindade spolar L2 och L3 vilka alstrar magnetfält, som går i inbördes motsatta riktningar, och en spole Ll som alstrar ett magnetfält vilket är vinkelrätt mot det magnetfält som alstras av spolarna L2 och L3. Inuti 454 542 5 spolarna Ll, L2 och L3 finns en permanentmagnet M med en visare S som kan vridas av de magnetfält som spolarna LI, L2 och L3 alstrar.

I ett tidigare känt indikeringsinstrument av korsspoletyp förekommer en krets av det i fig. 2 visade slaget för att driva indikeringsenheten. I fig. l och 2 är spolarna L2 och L3, i serie samt anslutna till en konstantspännings- eller vilka är lindade i inbördes motsatta riktningar, kopplade effektkälla B. Ett motstånd R och ett temperaturkänsligt motstånd Rs, Vilket har negativ temperaturkoefficient, t.ex. en termistor, är kopplade i serie över konstantspänningskällan B. Spolarna L2 och L3 och motstånden R och Rs är så kopplade att de bildar en bryggkrets. Mellan de i fig. 2 visade punkterna A och B är inkopplat en seriekrets, som består av en Zenerdiod ZD och spole Ll.

Denna tidigare kända krets fungerar på följande sätt. När den avkända temperaturen varierar, varierar även motståndet för termistorn Rs. När vattentemperaturen är låg och resistansen för termistorn Rs är stor blir Zenderdioden ZD ledande i den med "-" markerade riktningen och spolen Ll alstrar ett magnetfält hl samtidigt som spolarna L2 och L3 alstrar ett magnetfält (h3 - hz). Dessa magnetfält visas i fig.3. Det av magnetfälten -hl och h3 - h2 bildade resulterande magnetfältet x påverkar den vridbara permanentmagneten M och bestämmer således läget för den i fig l visade visaren S.

När därefter vattentemperaturen gradvis ökar och potential- skillnaden mellan anslutningspunkerna A och B blir mindre än Zenerspänningen slutar Zenerdioden ZD att leda och det kommer inteattgårågonströmi.spolenLl.Dåkommerendastspolarna L2 och L3 att alstra ett magnetfält, betecknat (ha - hz), och visaren S visar på eller indikerar den punkt, som motsvarar magnetfältet (h3 - hz) såsom visas i fig. & När därefter vattentemperaturen ytterligare ökar minskar motståndets Rs resistans och Zenerdioden ZD blir ledande i den 454 542 6 med "+" markerade riktningen. Detta medför att det alstras ett magnetfält hl förutom magnetfältet ha - hz och visaren S ställer sig nu i ett läge som motsvarar det resulterande magnetfältet Y, bildat av de två nämnda magnetfälten. såsom visas i fig. 3.

Visarens indikeringsvinkel i indikeringsinstrumentet av kors- spoletyp och av i sig känd konstruktion varierar således med temperaturökningen på det i fig. 4 visade sättet.

I ett indikeringsinstrument av detta kända slag beror temperaturområdet eller motsvarande, vilket håller visarens indikering i ett fast läge, på Zener-spänningen i Zenerdioden ZD. Om således Zenerdiodernas fysikaliska egenskaper uppvisar spridning från exemplar till exemplar kommer det område för den fysikaliska kvantiteten inom vilket visaren hålls i ett fast läge att variera, varigenom man inte kan förvänta sig tillräckligt hög precision i indikeringen. Dessutom kommer visarens indikering av variera till följd av spridningen i de karaktäristiska egenskaperna för motståndet R och för spolen Ll. Dessutom är det extremt svårt att ändra lutningen för den karaktäristiska kurvan.

Man har därför känt ett visst behov av ett indikeringsinstru- ment av korsspoletyp vilket inte uppvisar de ovan nämnda nackdelarna.

En utföringsform av den föreliggande uppfinningen kommer nu att beskrivas. Fig. 5 visar ett blockschema över kretsen enligt föreliggande uppfinning. Denna krets matar elektriska signaler, vilka motsvarar givarens utsignal, till de första, andra och tredje spolarna Ll, L2 resp. L3. Vidare finns en konstantspänningskälla l som avger en konstant spänning, vilken erhålls genom att stabilisera den spänning B+ som erhålls från motorfordonets batteri.

Mellan konstantspänningskällan l och spolen Ll finns en förspänningskrets 2, som hela tiden och baserat på konstant- 454 542 7 spänningen, matar en konstant ström till spolen Ll för att exitera denna och för att alstra ettxnagnetfä1t,Hl som visas i fig. 6.

Mellan konstantspänningskällan l och spolen L2 finns en arbetskrets 3 för låg temperatur, vilken arbetar inom ett föreskrivet temperaturområde från rumstemperatur till 82°C.

Arbetskretsen 3 för låg temperatur avger en med ökande temperatur minskande ström till spolen L2 för att i denna alstra ett magnetfält H2, vilket visas i fig. 6.

Mellan konstantspänningskällan l och spolen L3 finns dessutom en arbetskrets 4 för hög temperatur, vilken arbetar inom ett föreskrivet hög-temperaturområde, ovanför t.ex. l10°c, och vilken till spolen L3 matar en med ökande temperatur ökande ström, som exiterar spolen L3 så att denna alstrar ett magnetfält H3, vilket i sin tur visas i fig. 6.

Vidare är arbetskretsen 3 för låg temperatur och arbetskretsen 4 för hög temperatur anslutna till en ingångskrets 5 som omvandlar resistansvärdet för det temperaturkänsliga motståndet Rs till en spänning genom att jämföra dess resistans med en referensresistans.

Ingångskretsen 5 och arbetskretsen 3 för låg temperatur arbetar såsom en styrkrets (första styrkrets) som styr den ström som matas till den andra spolen L2 baserat på det temperaturkänsiga motståndets Rs resistansvariation. Ingångs- kretsen 5 och arbetskretsen 4 för hög temperatur arbetar som en styrkrets (andra styrkrets) som styr strömmen till den tredje spolen L3 baserat på det temperaturkänsliga mot- ståndets Rs resistansvariation.

Närmast kommer funktionen av dessa kretsar att beskrivas.

I lågtemperaturområdet (från rumstemperatur till ca. 82oC) varierar det magnetfält x, som är resultanten av ett konstant magnetfält H1 vilket alstras av spolen L1 genom 454 542 8 förspänningskretsen 2 och ett magnetfält H2, vilket alstras i spolen L2 genom arbetskretsen 3 för låg temperatur, inom det område som i fig. 6 markeras med vinkeln 61. När magnetfältet H2 temperaturindikeringen genom att visaren S vrider sig i minskar i samband med att temperaturen ökar erhålls medursriktningen.

Inom ett föreskrivet temperaturområde (grovt sett räknat från 82°C till ll0°C) mellan lågtemperaturområdet och högtempera- turområdet aktiveras varken arbetskretsen 3 för låg temperatur eller arbetskretsen 4 för hög temperatur. Eftersom under denna tid endast magnetfältet H1 alstras i spolen Ll tack vare förspänningskretsen 2 kommer visaren att indikera det fasta läget med utslagsvinkeln 450 vilket visas i fig. 6.

Inom högtemperaturområdet (över ll0°C) varierar det magnetfält Y som är resultanten av det magnetfält H1, vilket alstras av spolen Ll till följd av förspänningskretsen 2, och det magnet- fält H3, vilket alstras av spolen L3 till följd av arbets- kretsen 4 för hög temperatur, att variera inom det område som i fig. 6 markeras med vinkeln 62. När magnetfältet H3 ökar med ökande temperatur börjar visaren S ånyo att röra sig i medursriktningen för att verkställa temperaturindikeringen.

Fig. 7 visar ett konkret exempel på den i blockform i fig. ö visade kretsen. En diod D, ett motstånd Rl, en kondensator Cl, en Zenerdiod ZDl och en transistor Ql bildar konstant- spänningskällan 1 som avger en konstant spänning. Ett motstånd R2 bildar förspänningskretsen 2 som matar en konstant ström till den första spolen Ll.

Ett motstånd Rlz bildar en spänningsdelare tillsammans med motståndet Rs med negativ temperaturkoefficient och denna spänningsdelare bildar en ingångskrets, som omvandlar ändringen i motståndets Rs resistansvärde till en spänning.

Utgångsspänningen från ingångskretsen kommer därför att sjunka när temperaturen ökar. u 454 542 9 Motstånd R3, R4, R5, R6 och R7, en transistor Q2 och en operationsförstärkare OPI bildar arbetskretsen för låg temperatur.När den spänning som matas till den ena änden av motståndet R3 minskar i samband med att den detekterade temperaturen ökar fungerar operationsförstärkaren OP1 på så sätt att den minskar sin utgångsspänning, vilken går ner till noll när ingångsspänningen blir mindre än referensspänningen.

Utgångsspänningen från operationsförstärkaren 0Pl matas till basen på transistorn Q2 och styr dennas ledningsförmåga så att strömmen i spolen L2 varierar.

Motstånd RB, R9. Rlo och Rll, en transístor Q3 och en operationsförstärkare OP2 bildar arbetskretsen 4 för hög temperatur. När den spänning som matas till ena änden av motståndet Rlo minskar i samband med att den detekterade temperaturen ökar till ett värde under ett föreskrivet värde, fungerar operationsförstärkaren OP2 så, att den avger en utgångsspänning sonn ökar när ingångsspänningen minskar.

Utgångsspänningen från operationsförstärkaren OP2 matas till basen på transistorn Q3 och styr dennas ledningsförmåga så att strömmen i spolen L3 varierar; En kondensator C2 som är kopplad mellan jord och den gemensamma punkten mellan motstånden RI2 och Rs integrerar ingångskretsens utgångsspänning.

Temperaturskaleegenskaperna är olika för ett bensinfordon och ett dieselfordon såsom visas i fig. 8a resp. Bb. I denna utföringsform är det emellertid möjligt att ta hand om den nämnda skillnaden genom att variera resistansen för motståndet R8.

Genom att välja motstånden R6 och Rll i form av variabla motstånd är det möjligt att justera dessa motstånds resistanser för att på så sätt ändra operationsförstärkarnas förstärkningsgrad och därigenom justera lutningen för temperaturskaleegenskaperna. 454 542 10 På samma sätt som tidigare verkställs indikering genom samverkningen mellan de magnetfält som alstras av de första t.o.m. tredje spolarna, vilka exiteras oberoende. Därför kan sådana egenskaper erhållas att det blir möjligt att mycket lätt att utföra justeringar i syfte att realisera hög grad av precision och i syfte att ändra indikeringsområdet och lutningen för temperaturskaleegenskaperna.

Claims (9)

454 542 11 PATENTKRAV

1. Indikeringsinstrument av korsspoletyp, innefattande en magnet som är anordnad inuti ett flertal spolar (L1 - L3) vilka är lindade så att de korsar varandra, och som indikerar värdet av en detekterad fysikalisk kvantitet genom att vrida magneten såsom gensvar på den elektriska signal, vilken motsvarar givarens (Rs) utsignal till spolen, k ä n n e- t e c k n a d av: (i) en första spole (L1) som är lindad så att den alstrar ett förutbestämt magnetfält (H1) och som hela tiden är exiterad, (ii) en andra spole (L2) som är lindad så att den alstrar ett magnetfält (H2) som skär nämnda förutbestämda magnetfält (H1). (iii) en tredje spole (L3) som är lindad så att den alstrar ett magnetfält (H3), som väsentligen är motriktat den andra spolens magnetfält (H2), (iv) en första styrkrets (5, 3) som jämför givarens (Rs) utsignal med ett första referensvärde, och som matar en ström vilken står i. ett föreskrivet funktionsförhållande till givarens utsignal till den andra spolen tills givarens utgångssignal uppnår det första referensvärdet, och som bryter strömmatningen när givarens utsignal överskrider det första referensvärdet, och (v) en andra styrkrets (S, 4) som jämför givarens utsignal med ett andra referensvärde, som är större än det första referensvärdet, som inte matar någon ström förrän utsignalen från givaren uppgår till det andra referensvärdet, och som matar en ström, vilken står i ett föreskrivet funktionssamband med givarens utsignal, till den tredje spolen (L3).

2. Indikeringsinstrument av korsspoletyp enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att de andra (L2) och tredje (L3) spolarna är lindade i huvudsak vinkelrätt mot den första spolen (Ll). 454 542 12

3. Indikeringsinstrument av korsspoletyp enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att givaren innefattar en termistor (Rs).

4. Indikeringsinstrument av korsspoletyp enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att de första och andra styrkrets- arna har en ingångskrets (5) som tar ut spänningen mellan båda ändarna av termistorn (Rs) såsom termistorns utsignal.

5. Indikeringsinstrument av korsspoletyp enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att den första styrkretsen inne- fattar: en första operationsförstärkare (0Pl) som på sin inverterande ingång mottar den första referensspänningen, som är det första referensvärdet, och som på sin icke-inverterande ingång mottar spänningen vid båda ändarna av termistorn (Rs) vilken spänning tas ut från ingångskretsen, och en transistor (Q2) som drivs av spänningssignalen från den första operationsförstärkaren och som styr mängden av den ström som går genom den andra spolen (L2).

6. Indikeringsinstrument av korsspoletyp enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att den andra styrkretsen inne- fattar: en andra operationsförstärkare (OP2) som på sin icke- inverterande ingång mottar den andra referensspänningen, som är det andra referensvärdet, och som på sin inverterande ingång mottar spänningen vid terminstorns båda ändar, vilken spänning uttas från ingångskretsen, och en transistor (Q3) som drivs av spänningssignalen från den andra operationsförstärkaren och som styr mängden av den ström som går genom den tredje spolen (L3).

7. Indikeringsinstrument av korsspoletyp enligt krav 5, k ä n.n e t e c k n a t av att den första operationsförstärka- ren erhåller negativ återkoppling via ett variabelt motstånd (Re). fd 454 542 13

8. Indikeringsinstrument av korsspoletyp enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att den andra operationsförstärka- ren KOP2) är negativt återkopplad via ett variabelt motstånd (1111).

9. Indikeríngsinstrument av korsspoletyp enligt något eller några av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att den andra styrkretsen uppvisar en spänningsdelare (RB, R9) för delning av spänningen frânen konstantspänningskälla till en variabel låg spänning, och att spänningen från spänningsde- laren inmatas på den icke-inverterande ingången såsom den andra referensspänningen.