DE2754035B2 - Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmeßeinrichtung - Google Patents

Description

Zur Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmessung sind Wechselspannungstachogeneratoren bekannt, denen ein aus Gleichrichterdioden und Glättungsgliedern aufgebauter Meßwertumformer nachgeschaltet ist. Schwellspannungen in dem Gleichrichter fuhren zu erheblichen Fehlern im unteren DreSzahlbereich. Zur Linearisierung der Ausgangsspannung im Meßkreis sind Kompensationsschaltungen bekannt (DE-AS 11 93 708), bei denen in die Gleichstromseite des Meßkreises Dioden geschaltet sind, deren Polarität derjenigen der Meßgleichrichter entgegengesetzt ist und deren Zahl gleich der in der Meßgleichrichterschaltung in Reihe liegenden ist. Dabei werden die Kompensationsdioden von einem Kompensationsstrom gespeist, der annähernd gleich dem doppelten Meßstrom und diesem entgegengesetzt ist. Der Kompensationsstrom wird über einen Transformator entweder vom Netz oder von der Tachomaschine selbst eingespeist.

Mit dieser bekannten Schaltung ist eine Kompensation nur dann genau möglich, wenn der Kompensationsstrom gleich dem Meßstrom ist. Bei Speisung des Transformators aus dem Netz ist dies nur für einen Punkt der Kennlinie der Fall. Bei Speisung aus dem Tachogenerator wird der Fehler zwar geringer, jedoch wird durch die zusätzliche Belastung der Tachomaschine die Linearität der Tachomaschine selbst beeinflußt.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmeßeinrichtung mit einem Wechselspannungs-Tachogenerator derart aufzubauen, daß die Schwellspannung der Gleichrichterdioden im gesamten Meßbereich derart kompensiert wird, daß eine höhere Meßgenauigkeit erreicht wird, ohne die Tachomaschine selbst zusätzlich zu belasten.

Mit der Einrichtung nach der Erfindung wird unabhängig von der Größe des Meßstromes, von dem auch die Größe der Schwellspannungen in den Gleichrichterdioden abhängt, jeweils genau kompensiert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Mit der Ausgestaltung der Einrichtung gemäß Anspruch 2 wird eine Schaltung geschaffen, die bei Ausfall der vom Differenzverstärker gelieferten Kompensationsspannung eine Aufrechterhaltung des Betriebes ohne Kompensation der Schwellwertspannung noch zuläßt. Im Gegensatz hierzu kann bei der bekannten Ausführung bei einem Fehler in der Kompensationsschaltung der Drehzahlwert Null vorgetäuscht werden, der bei Verwendung der Einrichtung in einer Regelschaltung zu einem gefahrvollen Betriebsablauf führt.

Die Schaltung gemäß Anspruch 3 hat den Vorteil, daß die zusätzliche Diode auch bei Stillstand und sehr kleinen Drehzahlen der Tachomaschine vorgespannt ist und daher im Gegensatz zur bekannten Ausführung, bei der die Konipensationsspannung über einen Transformator und zusätzliche nachgeschaltete Gleichrichterdioden zugeführt ist, eine Kompensation bereits im Stillstand und sehr kleinen Drehzahlen erreicht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.

F i g. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Drehzahlmeßeinrichtung mit einem einphasigen Wechselspannungs-Tachogenerator und

F i g. 2 eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung für einen mit einem Fahrzeugrad verbundenen Drehstrom-Tachogenerator.

In F i g. 1 ist mit 1 eine Tachomaschine bezeichnet, die über einen aus Gleichrichterdioden 2—5 und Glättungsglied 6 aufgebauten Meßwertumformer 7 über die Klemmen 8, 9 mit einem Verbraucher, z. B. einer Regeleinrichtung, verbunden wird. An den Klemmen 8 und 9 steht eine der Drehzahl der Tachomaschine 1 proportionale Gleichspannung Uan. Zur Kompensation der Schweüspannungen der Gleichrichterdioden 2—5 und damit zur Linearisierung der Meßspannung U ist eine aus einer zusätzlichen Diode 10 und einem Differenzverstärker 11 gebildete Kompensationseinrichtung vorgesehen. Der Differenzverstärker 11 ist von der Batterie 12 gespeist. An den mit der zusätzlichen Diode 10 verbundenen Eingängen des Differenzverstärkers 11 sind zwei gleich große Eingangswiderstände 13 und 14 angeordnet, die mit einem Operationsverstärker 15 verbunden sind. Der Ausgang des Operationsverstärkers 15 ist über einen Rückkoppelwiderstand 16, dem ein Glättungskondensator 17 parallel geschaltet ist, an den negativen Eingang des Operationsverstärkers 15 angeschlossen. Ferner ist ein Ableitwiderstand 18 mit parallel geschaltetem Kondensator 19 an den positiven Eingang des Operationsverstärkers 15 und den Mittelpunkt der Batterie 12 geschaltet. Der Ableitwiderstand 18 und Kondensator 19 sind gleich bemessen wie der Rückkoppelwiderstand 16 und der Glättungskondensator 17. Das Verstärkungsverhältnis des Differenzverstärkers U hängt von dem Größenverhältnis des Rückkoppelwiderstandes 16 zum Eingangswiderstand 13 ab. Die zusätzliche Diode 10 ist mit derselben Polarität an einen der Ausgänge des Meßwertumformers 7 angeschlossen wie die Gleichrichterdioden 2—5.

Mit der zusätzlichen Diode 10, die als Meßdiode dient, wird die Schwellsnannune. die an ieweils zwei der

Dioden 2—5 durch den von der Tachomaschine 1 zu den Klemmen 8,9 fließenden Meßstrom entsteht, nachgebildet und dem Meßverstärker 11 zugeführt. Der eine Ausgang des Differenzverstärkers 11 ist über die zusätzliche Diode 10 mit dem einen Ausgang des Meßwertumformers 7 verbunden. Der andere Ausgang des Differenzverslärkers 11 liegt potentialmäßig auf dem Mittelpunkt der Batterie 12 und ist mit der Klemme 9 verbunden. Bei Bildung der gleichgerichteten Meßwertspannuni: sind jeweils die Gieichrichterdioden 3 und 4 bzw. 2 und 5 <*>wie die zusätzliche Diode 10 in Reihe geschaltet, d h. es liegen jeweils drei Dioden in Reihe. Zur Kompensation der Schwellspannung wird daher die dreifache Schwellspannung benötigt. In dem Differenzverstärker wird daher die dreifache Dioden-Schwellspannung durch entsprechende Bemessung der Widerstände 13,14 und 16,18 erzeugt

In Fig.2 wird zum Erfassen der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges eine Drehstrom-Tachomaschine 20 von einem Fahrzeugrad 21 angetrieben. Die Spannung der Tachomaschine 20 wird durch die Gleichrichterdioden 22—27 in dem Meßwertumformer 7, der auch Glättungsglieder 6 enthält, gleichgerichtet. Da auch hier im Meßkreis jeweils drei Dioden in Reihe geschaltet sind, d. h. die zusätzliche Diode 10 und jeweils zwei der Dioden 22—27, ist die Verstärkung des Differenzverstärkers 11 ebenfalls gleich drei.

Zweckmäßigerweise ist. im Differenzverstärker 11 dem Ausgang des Operationsverstärkers t5 eine Schutzdiode 28 nachgeschaltet, und eine Koppeldiod» 29 parallel zu der aus dem Differenzverstärker 11 und der zusätzlichen Diode 10 gebildeten Reihenschaltung angeordnet. Auf diese Weise wird verhindert, daß bei Ausfall des Differenzverstärkers 11 eine falsche Meßwertspannung ausgegeben wird und es wird erreicht, daß die Klemme 9 über die Koppeldiode 29 mit einem Ausgang des Meßwertumformers 7 verbunden wird, so daß der Meßkreis nicht unterbrochen ·λ'ί± Bei Verwendung derTachomaschtne 20 als lstwertgeber für eine Drehzahiregeleinrichiung fällt also der Istwert nicht aus, sondern es wird der Regeleinrichtung eine unkompensierte Meßspannung zugeführt und ein gefährlicher Betriebszustand damit vermieden.

In vorteilhafter Weise ist ein mindestens die zusätzliche Diode 10 vorspannender sehr hochohmiger Widerstand 30 über eine umschaitbare Lötbrücke 31 an den einen oder anderen Ausgang des Meßwertumformers 7 und einen Pol der Versorgungsspannung (Batterie 12} des Differenzverstärkers U angeschlossen. Dabei wird in der dargestellten Stellung der Lötbrücke 31 die zusätzliche Diode 10 vorgespannt und die Tachomaschine 20 im Gegensatz zur bekannten Ausführung nicht zusätzlich belastet Durch Umschalten der Löibrücke 31 können zusätzlich die Gleichrichterdioden 22—27 mi· vorgespannt werden. Bei Stillstand der Tachomaschine 20 bzw. bei sehr kleinen Drehzahlen entsteht an der zusätzlichen Diode 10 sowie an den Gleichrichterdioden 22—27 keine Schwelispannung, da noch kein Meßstrom fließt. Erst wenn die Tachomaschine 20 eine Spannung abgibt, die die Schwellspannungen der Dioden überwindet, beginnt ein Meßstrom zu fließen, der die Kompensationseirrichtung zur Wirkung bringt. Dadurch, daß in der anderen Stellung der Lötbrücke 31 von der Batterie 12 über den Widerstand 30 ein sehr kleiner Strom über die Gieichrichterdioden 22—27 und die zusätzliche Diode 10 fließt, sind die Dioden vorgespannt und die Kompensationseinrichtung ist auch bei Stillstand der Tachomaschine und sehr kleinen Drehzahlen wirksam.

Zur Kompensation des Offset-Fehlers des Operationsverstärkers 15 kann über ein Potentiometer 32 in bekannter Weise der Nullpunktfehler ausgeglichen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   !. Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmeßeinrichtung, bestehend aus einem Wechselspannungs-Tachogenerator und einem aus Gleichrichterdioden und Glättungsgliedern aufgebauten Meßwertumformer, wobei zur Linearisierung der Ausgangsspannung in den Meßkreis eine Kompensationsspannung über mindestens eine zusätzliche Diode auf der Gleichstromseite eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an die zusätzliche Diode (10), deren Polarität gleich derjenigen der Gleichrichterdioden (2—5; 22—27) ist, ein die Kompensationsspannung erzeugender Differenzverstärker (11) angeschlossen ist, dessen Verstärkung gleich der Anzahl der jeweils in Reihe geschalteten Gleichrichterdiodec (2—5; 22—27) una der zusätzlichen Diode (10) im Meßkreis ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Differenzverstärker (11) dem Ausgang eines Operationsverstärkers (15) eine Schutzdiode (28) nachgeschaltet ist und eine Koppeldiode (29) parallel zu der aus dem Differenzverstärker (U) und der zusätzlichen Diode (10) gebildeten Reihenschaltung angeordnet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mindestens die zusätzliche Diode (10) vorspannender hochohmiger Widerstand (30) an einen Ausgang des Meßwertumformers (7) und einen Pol der Versorgungsspannung des Differenzverstärkers (11) angeschlossen ist.