WO1990012289A1 - Schaltungsanordnung und verfahren zur induktiven wegmessung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a circuit arrangement for inductive displacement measurement, in particular on shock absorbers or struts or actuators of a level control of a motor vehicle, according to the preamble of the main claim.
- the circuit arrangement according to the invention for inductive position detection with the features mentioned in the main claim has the advantage that reproducible measurement results can always be achieved regardless of the ambient temperature, so that the chassis control is independent of the weather. Changes in inductance of the coil serving as a sensor caused by temperature fluctuations are compensated for on the basis of the temperature measuring circuit according to the invention.
- the temperature measurement circuit influences the measurement results depending on the existing temperature conditions in such a way that these are determined exclusively by the displacement. This ensures that the chassis control is only dependent on the road conditions, but not on the environmental influences mentioned.
- the temperature measuring circuit has a temperature detection sensor in order to detect the influencing variable to be able to.
- This can be a separate component that only takes on this task.
- the temperature detection sensor is formed by the ohmic resistance of the coil. Accordingly, the coil takes on a double function in which its inductance represents a measure of the distance traveled and at the same time its ohmic resistance is used for temperature detection.
- Use is made of the physical principle that the resistance of conductor materials depends on the temperature. Depending on the conductor material, it can be a thermistor or a cold conductor. If the resistance decreases with increasing temperature, it is a thermistor; A cold lead is present when the resistance increases with the temperature increase.
- the size of the change in resistance is determined by the so-called temperature coefficient ⁇ . This indicates how many ohms the resistance 1 ⁇ changes with a 1 degree temperature increase.
- the change in resistance ⁇ R of the conductor material due to a temperature difference ⁇ results from the
- R k is the cold resistance at 20 degrees.
- the path and temperature are processed in two separate circuits which are controlled by a microcomputer or microprocessor. It is preferably provided that the microcomputer or the microprocessor detects the temperature during the displacement measurement switches off and does not take a path measurement during temperature detection.
- the first circuit of the two separate circuits is formed by the evaluation circuit and the second circuit by the temperature measurement circuit.
- the invention further relates to a method for inductive displacement detection, particularly in the case of shock absorbers or spring struts of a motor vehicle, in which the inductance of a coil, which changes as a function of the path, is evaluated as a measure of the distance traveled, with compensation for the temperature-dependent fluctuations in inductance of the coil.
- the ohmic resistance of the coil is used as the temperature detection sensor.
- a circuit arrangement 1 for inductive displacement detection is shown as a block diagram. It has a coil 2, the inductance of which changes, for example, as a function of the piston travel of a shock absorber.
- the inductance Change is indicated in the figure by the arrow passing through the switching symbol.
- the coil can have an iron core, which is displaced relative to the winding when the shock absorber moves, so that the inductance changes.
- one terminal 3 of the coil is connected to ground and the other terminal 4 leads via a branching point 5 to an evaluation circuit 6 serving for path detection and a temperature measuring circuit 7.
- the evaluation circuit 6 is connected to a microcomputer or Microprocessor 10 in connection.
- the temperature measuring circuit 7 is also connected to the microcomputer 10. The connection is made with lines 11 and 12.
- Information from the evaluation circuit 6 and the temperature measurement circuit 7 is fed to the microcomputer 10 via the lines 9 and 12. This controls the evaluation circuit 6 or the temperature measurement circuit 7 via the lines 8, 11. Furthermore, ground connections (not shown) to the evaluation circuit 6 of the temperature measuring device 7 and the microcomputer 10 are provided.
- the microcomputer 10 activates the evaluation circuit 6 via the line 8
- the path-dependent inductance values originating from the coil 2 are fed to the microcomputer 10 via the line 9, if necessary after corresponding transformation or evaluation, so that the microcomputer 10 receives the corresponding location coordinates of the path covered in each case be available.
- this path measurement is interrupted by activation via line 8 and one Temperature compensation of the path detection. Data made.
- the microcomputer 10 controls the temperature measuring circuit 7 via the line 11.
- This activates the temperature measuring circuit 7, which detects the ohmic resistance of the coil 2. Since - as already described at the beginning - the ohmic resistance of the conductor material of the coil 2 is dependent on the temperature, the temperature measuring circuit 7 can supply corresponding compensation data to the microcomputer via the line 12.
- the compensation data serve to correct the data supplied by the evaluation circuit 6 relating to the position detection in such a way that the influence of temperature is eliminated. Accordingly - regardless of temperature influences - reproducible results of the path detection can always be determined.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur induktiven Wegerfassung, insbesondere an Stossdämpfern oder Federbeinen eines Kraftfahrzeuges, mit einer sich wegabhängig in ihrer Induktivität ändernden Spule, die mit einer Auswerteschaltung verbunden ist. Zur Erzielung reproduzierbarer Messergebnisse wird eine Temperatureinflüsse bei der Wegmessung kompensierende Temperaturmessschaltung (7) vorgeschlagen. Ferner wird ein Verfahren zur induktiven Wegerfassung vorgestellt.
Description
Schaltungsanordnung und Verfahren zur induktiven Wegmessung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur induktiven Wegmessung, insbesondere an Stoßdämpfern oder Federbeinen oder Aktuatoren einer Niveauregelung eines Kraftfahrzeugs, nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist bekannt, bei der Fahrwerksregelung von Kraftfahrzeugen die Verlagerungswege an Stoßdämpfern, Federbeinen oder dergleichen induktiv zu erfassen. Es wird eine Spule eingesetzt, deren Induktivität sich in Abhängigkeit von den Feder- bzw. Verlagerungswegen verändert. Die Induktivitätsänderung stellt ein Maß für den zurückgelegten Weg dar. Beispielsweise kann
die Spule einen Eisenkern aufweisen, der relativ zu ihr durch Bewegungen des Fahrwerks verlagert wird. Diese induktive Wegerfassung dient beispielsweise der Bereitstellung eines Istwertes für die Fahrwerksregelung, wobei der Regelkreis als Stellglied Stoßdämpfer mit steuerbarer Dämpfungscharakteristik aufweist.
Bei der bekannten Schaltungsanordnung zur induktiven Wegerfassung ist es nachteilig, daß die Meßergebnisse äußeren Einflüssen unterliegen und daher nicht stets reproduzierbar sind.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur induktiven Wegerfassung mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß unabhängig von der Umgebungstemperatur stets reproduzierbare Meßergebnisse erzielt werden können, so daß die Fahrwerksregelung insoweit witterungsunabhängig ist. Durch Temperaturschwankungen hervorgerufene Induktivitätsänderungen der als Sensor dienenden Spule werden aufgrund der erfindungsgemäßen Temperaturmeßschaltung kompensiert. Die Temperaturmeßschaltung beeinflußt die Meßergebnisse je nach den vorliegenden Temperaturverhältnissen derart, daß diese ausschließlich von der Wegverlagerung bestimmt werden. Damit ist sichergestellt, daß die Fahrwerksregelung nur von den Straßenverhältnissen, nicht aber von den genannten Umwelteinflüssen abhängig ist.
Die Temperaturmeßschaltung weist einen Temperaturerfassungssensor auf, um die Beeinflussungsgröße erfas
sen zu können. Es kann sich hierbei um ein separates, lediglich diese Aufgabe übernehmendes Bauteil handeln. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, daß der Temperaturerfassungssensor von dem ohmschen Widerstand der Spule gebildet wird. Demgemäß übernimmt die Spule eine Doppelfunktion, in dem ihre Induktivität ein Maß für den jeweils zurückgelegten Weg darstellt und gleichzeitig ihr ohmscher Widerstand der Temperaturerfassung dient. Es wird von dem physikalischen Prinzip Gebrauch gemacht, daß der Widerstand von Leiterwerkstoffen von der Temperatur abhängig ist. Je nach Leiterwerkstoff kann es sich um einen Heißleiter bzw. um einen Kalτleiter handeln. Verkleinert sich der Widerstand mit zunehmender Temperatur, so handelt es sich um einen Heißleiter; ein Kaltieiter liegt vor, wenn der Widerstand mit der Temperaturerhöhung zunimmt. Erfaβt wird die Gröβe der Widersrandsänderung durch den sogenannten Temperaturbeiwert α. Dieser gibt an, um wieviel Ohm sich der Widerstand 1Ω bei 1 Grad Temperaturerhöhung verändere. Die Widerstandsänderung ΔR des Leiterwerkstoffes infolge einer Temperaturdifferenz Δ ergibt sich nach der
Gleichung:
wobei Rk der Kaltwiderstand bei 20 Grad ist.
Femer ist es vorteilhaft, wenn die Verarbeitung von Weg und Temperatur in zwei separaten Schaltkreisen erfolgt, die von einem Mikrocomputer oder Mikroprozessor gesteuert werden. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Mikrocomputer bzw. der Mikroprozessor während der Wegmessung die Temperaturerfassung
ausschaltet und während der Temperaturerfassung keine Wegmessung vornimmt. Der erste Schaltkreis der beiden separaten Schaltkreise wird von der Auswerteschaltung und der zweite Schaltkreis von der Temperaturmeßschaltung gebildet.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur induktiven Wegerfassung, insbesondere bei Stoßdämpfern oder Federbeinen eines Kraftfahrzeugs, bei dem die sich wegabhängig ändernde Induktivität einer Spule als Maß für den zurückgelegten Weg ausgewertet wird, wobei eine Kompensation der temperaturabhängigen Induktivitätsschwankungen der Spule erfolgt.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der ohmsche Widerstand der Spule als Temperaturerfassungssensor verwendet wird.
Zeichnung
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur näher erläutert. Diese zeigt: ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zur induktiven Wegerfassung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur ist eine Schaltungsanordnung 1 zur induktiven Wegerfassung als Blockschaltbild dargestellt. Sie weist eine Spule 2 auf, deren Induktivität sich beispielsweise in Abhängigkeit von dem Kolbenweg eines Stoßdämpfers ändert. Die Induktivitäts
änderung ist in der Figur durch den das Schaltsymbol durchsetzenden Pfeil angedeutet. Beispielsweise kann die Spule einen Eisenkern aufweisen, der bei Kolbenbewegungen des Stoßdämpfers relativ zur Wicklung verlagert wird, so daß sich die Induktivität verändert. In dem Schaltungsbeispiel der Figur ist der eine Anschluß 3 der Spule an Masse gelegt und der andere Anschluß 4 führt über einen Verzweigungspunkt 5 an eine der Wegerfassung dienenden Auswerteschaltung 6 und eine Temperaturmeßschaltung 7. Über Leitungen 8 und 9 steht die Auswerteschaltung 6 mit einem Mikrocomputer oder Mikroprozessor 10 in Verbindung. Die Temperaturmeßschaltung 7 ist ebenfalls an den Mikrocomputer 10 angeschlossen. Die Verbindung erfolgt mit Leitungen 11 und 12.
Über die Leitungen 9 und 12 werden Informationen der Auswerteschaltung 6 und der Temperaturmeßschaltung 7 dem Mikrocomputer 10 zugeleitet. Dieser steuert über die Leitungen 8, 11 die Auswerteschaltung 6 bzw. die TemperaturmeßSchaltung 7 an. Ferner sind (nicht dargestellte) Masseverbindungen zu der Auswerteschaltung 6 der Temperaturmeßsαialtung 7 und dem Mikrocomputer 10 vorgesehen.
Wenn der Mikrocomputer 10 über die Leitung 8 die Auswerteschaltung 6 aktiviert, so werden die von der Spule 2 stammenden wegabhängigen Induktivitätswerte gegebenenfalls nach entsprechender Umformung bzw. Auswertung - über die Leitung 9 dem Mikrocomputer 10 zugeleitet, so daß diesem die entsprechenden Ortskoordinaten des jeweils zurückgelegten Weges zur Verfügung stehen. Anschließend wird diese Wegmeßung durch Ansteuerung über die Leitung 8 unterbrochen und eine
Temperaturkompensation der die Wegerfassung betreffenden. Daten vorgenommen. Dieses erfolgt dadurch, daß der Mikrocomputer 10 die Temperaturmeßschaltung 7 über die Leitung 11 ansteuert. Hierdurch wird die Temperaturmeßschaltung 7 aktiviert, die den ohmschen Widerstand der Spule 2 erfaßt. Da - wie bereits eingangs geschildert - der ohmsche Widerstand des Leiterwerkstoffes der Spule 2 von der Temperatur abhängig ist, kann die Temperaturmeßschaltung 7 entsprechende Kompensationsdaten über die Leitung 12 dem Mikrocomputer zuführen. Die Kompensationsdaten dienen der Korrektur der von der Auswerteschaltung 6 gelieferten, die Wegerfassung betreffenden Daten derart, daß eine Temperatureinflußnahme eliminiert ist. Demgemäß lassen sich - unabhängig von Temperatureinflüssen - stets reproduzierbare Ergebnisse der Wegerfassung ermitteln.
Claims
1. Schaltungsanordnung zur induktiven Wegerfassung, insbesondere an Stoßdämpfern oder Federbeinen oder Aktuatoren einer Niveauregelung eines Kraftfahrzeugs, mit einer sich wegabhängig in ihrer Induktivität ändernden Spule, die mit einer Auswerteschaltung verbunden ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Temperatureinflüsse bei der Wegmessung kompensierende Temperaturmeßschaltung (7).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Kompensation von temperaturabhängigen Induktivitätsschwankungen der Spule (2).
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, daß die Temperaturmeßschaltung (7) einen Temperaturerfassungssensor aufweist, der von dem ohmschen Widerstand der Spule (2) gebildet wird.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Erfassung von Weg und Temperatur in zwei separaten Schaltkreisen erfolgt, die von einem Mikrocomputer oder Mikroprozessor (10) gesteuert werden.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mikrocomputer oder Mikroprozessor (10) während der Wegmessung die Temperaturerfassung ausschaltet und während der Temperaturerfassung die Wegmessung unterbricht.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der erste Schaltkreis die Auswerteschaltung ( 6 ) und der zweite Schaltkreis die Temperaturmeßschaltung (7) bildet.
7. Verfahren zur induktiven Wegerfassung, insbesondere an Stoßdämpfern oder Federbeinen eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise zum Betreiben einer Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die sich wegabhängig ändernde Induktivität einer Spule als Maß für den zurückgelegten Weg ausgewertet wird, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Kompensation der temperaturabhängigen Induktivitätsschwankungen der Spule (2).
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der ohmsche Widerstand der Spule (2) als Temperaturerfassungssensor verwendet wird.
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