DE2754035C3

DE2754035C3 - RPM or speed measuring device

Info

Publication number: DE2754035C3
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: 1980-06-19
Also published as: DE2754035B2; CH637485A5; DE2754035A1; ATA727978A; AT371937B; JPS5485782A

Description

Zur Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmessung sind Wechselspannungstachogeneratoren bekannt, denen ein aus Gleichrichterdioden und Glättungsgliedern aufgebauter Meßwertumfortner nachgeschaltet ist. Schwellspannungen in dem Gleichrichter führen zu erheblichen Fehlern im unteren Drehzahlbereich. Zur Linearisierung der Ausgangsspannung im Meßkreis sind Kompensationsschaltungen bekannt (DE-AS 11 93 708), bei denen in die Gleichstiomseite 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 measured value converter 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 DC 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 Schwelispannung 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
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 Kompensationsspannung über einen Transformator und zusätzliche nachgeschaltete Gleichrichterdioden zugeführt ist, eine Kompensation bereits im Stillstand und sehr kleinen Drehzahlen erreicht wird.With the configuration of the device according to claim 2, a circuit is created which, in the event of failure of the compensation voltage supplied by the differential amplifier, still allows operation to be maintained without compensation of the threshold voltage.In contrast to this, in the known embodiment, in the case 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
The circuit according to claim 3 has the advantage that the additional diode is biased even when the speedometer machine is at a standstill and at very low speeds and therefore, in contrast to the known design in which the compensation voltage is supplied via a transformer and additional downstream rectifier diodes, compensation is already provided in the Standstill and very low speeds is achieved.

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; g. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Drehzahlmeßeinrichtung mit einem einphasigen Wechselspannungs-Tachogeneratorund F; G. 1 shows the basic structure of a speed measuring device with a single-phase AC voltage tachometer generator and

Fig.2 eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung für einen mit einem Fahrzeugrad verbundenen Drehstrom-Tachogenerator. 2 shows a speed measuring device for a three-phase 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 Schwellspannungen der Gleichrichlerdioden 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 U 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 Versitärkungsverhältnis des Differenzverstärkers 11 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 Schwellspannung, die an jeweils zwei derIn 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 threshold 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 U 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 have the same dimensions as the feedback resistor 16 and the smoothing capacitor 17. The ratio of the differential amplifier 11 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. With the additional diode 10, which serves as a measuring diode, the threshold voltage that is applied to 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 ein-;n Ausgang des Meßwertumformers 7 verbunden. Der andere Ausgang des Differenzverstärkers 11 liegt potentialmäßig auf dem Mittelpunkt der Batterie 12 und ist mit der Klemme 9 verbunden. Bei Bildung der gleichgerichteten Meßwertspannung sind jeweils die Gleichrichterdioden 3 und 4 bzw. 2 und 5 sowie 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. One output of the differential amplifier 11 is via the additional diode 10 connected to the input; n output of the transducer 7. The other exit of the differential amplifier 11 is in terms of potential at the center point of the battery 12 and is connected to the terminal 9 connected. When the rectified measured value voltage is formed, the rectifier diodes 3 and 4 or 2 and 5 and the additional diode 10 connected in series, d. H. 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 generated by appropriate dimensioning of the resistors 13,14 and 16,18

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 15 eine Schutzdiode 28 nachgeschaltet, und eine Koppeldicde 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 wird. Bei Verwendung der Tachomaschine 20 als Istwertgeber für eine Drehzahlregeleinrichtung fällt also der Istwert nich* aus, sondern es wird der Regeleinrichtung eine unkompensierte Meßspannung zugeführt und ein gefährlicher Betriebszustand damit vermieden.Appropriately, the output of the operational amplifier 15 is in the differential amplifier 11 Protective diode 28 connected downstream, and a Koppeldicde 29 parallel to that from the differential amplifier 11 and the additional diode 10 formed series circuit arranged. In this way it is prevented that at If the differential amplifier 11 fails, an incorrect measured value voltage is output and it is achieves that the terminal 9 is connected to an output of the transducer 7 via the coupling diode 29 so that the measuring circuit is not interrupted. When using the tachometer machine 20 as an actual value transmitter for a speed control device does not fail the actual value, but the control device becomes a uncompensated measuring voltage is supplied and a dangerous operating state is thus avoided.

In vorteilhafter Weise ist ein mindestens die zusätzliche Diode 10 vorspannpndei sehr hochohmiger Widerstand 30 über eine umschaltbare Lölbrücke 31 an den einen oder anderen Ausgang des Meßwertumfor mers 7 und einen Pol der Versorgungsspannung (Batterie 12) des Differenzverstärkers 11 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 Lötbrücke 31 können zusätzlich die Gleichrichterdioden 22—27 mit 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 Schwellspannung, 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 Kompensationseinrichtung 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 Gleichrichterdioden 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, at least one additional diode 10 is biasing with a very high resistance Resistor 30 via a switchable soldering bridge 31 to one or the other output of the measured value converter mers 7 and one pole of the supply voltage (battery 12) of the differential amplifier 11 is connected. In the illustrated position of the solder bridge 31, the additional diode 10 is biased and the Speedometer machine 20 in contrast to the known Execution not additionally burdened. By switching over the soldering bridge 31, the rectifier diodes 22-27 are also pre-tensioned. When the speedometer machine 20 is at a standstill or at very low speeds there is no threshold voltage at the additional diode 10 and at the rectifier diodes 22-27 no measuring current is flowing yet. Only when the speedometer machine 20 emits a voltage that exceeds the threshold voltages overcomes the diodes, a measuring current begins to flow, which the compensation device takes 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 is 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 Offsei-Fehlers des Operationsverstärkers 15 kann über ein Potentiometer 32 in bekannter Weise der Nullpunktfehler ausgeglichen werden.To compensate for the off-signal 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:

1. RPM or speed measuring device, consisting of an alternating voltage tachometer generator and a transducer made up of rectifier diodes and smoothing elements, a compensation voltage for linearizing the output voltage in the measuring circuit is introduced via at least one additional diode on the direct current side, characterized in that that to the additional diode (10) whose polarity is the same as that of the rectifier diodes (2—5; 22-27) is a differential amplifier (11) generating the compensation voltage 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 (II) 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 (11) 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.