DE2754035B2

DE2754035B2 - RPM or speed measuring device

Info

Publication number: DE2754035B2
Application number: DE19772754035
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Lichtenstein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-12-05
Filing date: 1977-12-05
Publication date: 1979-09-27
Also published as: CH637485A5; DE2754035C3; DE2754035A1; ATA727978A; AT371937B; JPS5485782A

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.AC voltage tacho generators are known for measuring rotational speed or speed a transducer made up of rectifier diodes and smoothing elements is connected downstream. Threshold voltages in the rectifier lead to considerable errors in the lower speed range. To the Linearization of the output voltage in the measuring circuit are known compensation circuits (DE-AS 11 93 708), in which diodes are connected in the direct current side of the measuring circuit, the polarity of which is that of the Measuring rectifier is opposite and their number is equal to that in the measuring rectifier circuit in series lying is. The compensation diodes are fed by a compensation current that is approximately is equal to twice the measuring current and is opposite to this. The compensation current is fed in via a transformer either from the mains or from the speedometer machine itself.

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.With this known circuit, a compensation is only possible exactly when the compensation current is equal to the measuring current. When feeding the Transformer from the network, this is only the case for one point on the characteristic curve. When fed from the Tachometer generator, the error is reduced, but is due to the additional load on the tachometer machine affects the linearity of the speedometer machine itself.

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.The invention specified in claim 1 is based on the object of a rotational speed or speed measuring device with an alternating voltage tachometer generator so that the threshold voltage the rectifier diodes is compensated in such a way in the entire measuring range that a higher measuring accuracy is achieved without putting additional strain on the speedometer machine itself.

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. With the device according to the invention is independent of the size of the measuring current from which the size of the threshold voltages in the rectifier diodes also depends, each time precisely compensated.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous further developments of the invention are described in the subclaims.

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.With the configuration of the device according to claim 2, a circuit is created that is used in Failure of the compensation voltage supplied by the differential amplifier means that operation can be maintained still allows without compensation of the threshold voltage. In contrast to this, the known Execution in the event of an error in the compensation circuit, the speed value zero can be simulated, which leads to a dangerous operational sequence when the device is used in a control circuit.

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.The circuit according to claim 3 has the advantage that the additional diode even at standstill and very low speeds of the speedometer machine is biased and therefore, in contrast to the known version, at which the conipensation voltage via a transformer and additional downstream rectifier diodes is supplied, a compensation is already achieved at a standstill and at very low speeds.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of two exemplary embodiments.

F i g. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Drehzahlmeßeinrichtung mit einem einphasigen Wechselspannungs-Tachogenerator undF i g. 1 shows the basic structure of a speed measuring device with a single-phase AC voltage tacho generator and

F i g. 2 eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung für einen mit einem Fahrzeugrad verbundenen Drehstrom-Tachogenerator. F i g. 2 a speed measuring device for a three-phase current tachometer generator connected to a vehicle wheel.

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.In Fig. 1, 1 denotes a tachometer machine, which is connected to a consumer, e.g. B. a control device is connected. A DC voltage Uan proportional to the speed of the speedometer machine 1 is applied to terminals 8 and 9. To compensate for the welding voltages of the rectifier diodes 2-5 and thus to linearize the measurement voltage U , a compensation device formed from an additional diode 10 and a differential amplifier 11 is provided. The differential amplifier 11 is fed by the battery 12. At the inputs of the differential amplifier 11 connected to the additional diode 10, two input resistors 13 and 14 of the same size are arranged, which are connected to an operational amplifier 15. The output of the operational amplifier 15 is connected to the negative input of the operational amplifier 15 via a feedback resistor 16, to which a smoothing capacitor 17 is connected in parallel. Furthermore, a bleeder resistor 18 with a capacitor 19 connected in parallel is connected to the positive input of the operational amplifier 15 and the center point of the battery 12. The bleeder resistor 18 and capacitor 19 are dimensioned the same as the feedback resistor 16 and the smoothing capacitor 17. The gain ratio of the differential amplifier U depends on the size ratio of the feedback resistor 16 to the input resistor 13. The additional diode 10 is connected to one of the outputs of the transducer 7 with the same polarity as the rectifier diodes 2-5.

Mit der zusätzlichen Diode 10, die als Meßdiode dient, wird die Schwellsnannune. die an ieweils zwei derWith the additional diode 10, which serves as a measuring diode, the Schwellsnannune. which at each two of the

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 erzeugtDiodes 2-5 through the one from the speedometer 1 to the Terminals 8, 9 flowing measuring current is created, simulated and fed to the measuring amplifier 11. The one The output of the differential amplifier 11 is via the additional diode 10 with one output of the Transducer 7 connected. The other output of the differential amplifier 11 is at potential the center of the battery 12 and is with the clamp 9 connected. When the rectified measured value voltage is formed: the rectifier diodes 3 and 4 or 2 and 5 <*> like the additional diode 10 in Connected in series, i.e. there are three diodes in each Line. Three times the threshold voltage is therefore required to compensate for the threshold voltage. By doing Differential amplifier is therefore three times the diode threshold voltage by appropriately dimensioning the Resistors 13,14 and 16,18 are generated

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.In Fig.2 is used to detect the speed of a vehicle, a three-phase speedometer machine 20 is driven by a vehicle wheel 21. The voltage the speedometer machine 20 is through the rectifier diodes 22-27 in the transducer 7, which also Contains smoothing elements 6, rectified. Since here too three diodes are connected in series in the measuring circuit are, d. H. the additional diode 10 and in each case two of the diodes 22-27, is the gain of the differential amplifier 11 also three.

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.Is expedient. A protective diode 28 is connected downstream of the output of the operational amplifier t5 in the differential amplifier 11, and a coupling diode 29 is arranged in parallel with the series circuit formed from the differential amplifier 11 and the additional diode 10. In this way it is prevented that an incorrect measured value voltage is output if the differential amplifier 11 fails and it is achieved that the terminal 9 is connected via the coupling diode 29 to an output of the transducer 7, so that the measuring circuit is not interrupted · λ'ί ± When using the tachometer sensor 20 as an actual value transmitter for a speed control device, the actual value does not drop out, but an uncompensated measurement voltage is supplied to the control device and a dangerous operating state is thus avoided.

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.Advantageously, a biasing at least the additional diode 10 is very high resistance Resistor 30 via a switchable solder bridge 31 to one or the other output of the transducer 7 and one pole of the supply voltage (battery 12} of the differential amplifier U is connected. In the illustrated position of the solder bridge 31, the additional diode 10 is biased and the In contrast to the known design, speedometer machine 20 is not additionally burdened by switching The rectifier diodes 22-27 can be biased in addition to the Löibrücke 31. At a standstill the speedometer machine 20 or at very low speeds occurs at the additional diode 10 as well as at the Rectifier diodes 22-27 no threshold voltage, since no measuring current is flowing yet. Only when the speedometer machine 20 emits a voltage that overcomes the threshold voltages of the diodes, a measuring current begins flow, which the compensation device to the effect brings. The fact that in the other position of the solder bridge 31 from the battery 12 via the resistor 30 a very small current flows through the rectifier diodes 22-27 and the additional diode 10 are the Diodes biased and the compensation device is also when the speedometer machine is at a standstill and very effective at low speeds.

Zur Kompensation des Offset-Fehlers des Operationsverstärkers 15 kann über ein Potentiometer 32 in bekannter Weise der Nullpunktfehler ausgeglichen werden.To compensate for the offset error of the operational amplifier 15, the zero point error can be compensated for in a known manner via a potentiometer 32 will.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

! Speed or speed measuring device, Consists of an alternating voltage tachometer generator and one of rectifier diodes and smoothing elements constructed transducers, wherein for linearization of the output voltage in the measuring circuit a compensation voltage via at least one additional diode on the DC side is introduced, characterized in that the additional diode (10), the polarity of which is the same as that of the rectifier diodes (2-5; 22-27), a compensation voltage generating differential amplifier (11) is connected, the gain of which is equal to the Number of rectifier diodes connected in series (2-5; 22-27) and the additional diode (10) in the measuring circuit.

2. Device according to claim 1, characterized in that the differential amplifier (11) Output of an operational amplifier (15) is followed by a protective diode (28) and one Coupling diode (29) parallel to that of the differential amplifier (U) and the additional diode (10) formed series circuit is arranged.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that at least one additional Diode (10) biasing high-resistance resistor (30) to an output of the transducer (7) and one pole of the supply voltage of the differential amplifier (11) is connected.