DE2739173A1

DE2739173A1 - Schaltungsanordnung zum unwirksammachen von sensorstoersignalen

Info

Publication number: DE2739173A1
Application number: DE19772739173
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Rothen; Gunther Ing Grad Singbartl
Original assignee: WABCO WESTINGHOUSE GmbH
Current assignee: WABCO WESTINGHOUSE GmbH
Priority date: 1977-08-31
Filing date: 1977-08-31
Publication date: 1979-03-08
Also published as: JPS5437699A; GB2003610A; IT7869012A0; GB2003610B; FR2402211A1; FR2402211B1; US4251118A; DE2739173B2

Description

Hannover« dan 25.8.1977 WABCO UCSTINGHOUSE GMBH, Hannover UP 38/77

Schaltungsanordnung zum Unwirksammachen von Sensorstörsignalen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Abbremsen eines Fahrzeugs kann das mechanische System Zahnrad-Sensor zum Schwingen angeregt werden. Die entstehenden Störfrequenzen können zu einem Fehlverhalten der blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage führen.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen worden, bei der von der Tatsache ausgegangen wurde, daß die Amplituden der Störsignale in der Regel wesentlich kleiner als die Amplituden der Nutzsignale sind. Bei dieser Schaltungsanordnung gab man sich ein bestimmtes Verhältnis Nutz-/Störsignalamplitude vor und unterdrückte die Störfrequenzen bzw. Störsignale mit Hilfe von Schwellwertstufen. Es zeigte sich aber, daß bei axialen Schwingungen und Drehschwingungen häufig Störsignale auftreten, deren Amplituden in der Größenordnung der Amplituden der Nutzsignale liegen.

Dr.K./H. - 4 -

909810/0337

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der auch Störsignale unterdrückt werden können, deren Amplituden in der Größenordnung der Amplituden der Nutzsignale liegen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß die Frequenz der Sensorstörsignale in aller Regel höher ist als die Frequenz der Sensornutzsignale. Das Prinzip der Erfindung besteht darin, elektrische Filter so zu steuern, daß die höherfrequenten Störsignale gedämpft und die niedrigerfrequenten Nutzsignale durchgelassen werden.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß auch solche Störsignale unwirksam gemacht werden, deren Amplituden gleich oder größer sind als die Amplituden der Sensornutzsignale. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Luftspaltänderungen im Sensorsystem keine nachteiligen Wirkungen haben, da keine Veränderung der Nutzamplitude vorgesehen ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 2 gekennzeichnet. Hierdurch ist es möglich, unterhalb einer bestimmten Nutzfrequenz das Filter einzuschalten, das dann Störfrequenzen dämpft, die größer als diese Nutzfrequenz sind, und oberhalb der Nutzfrequenz das Filter wieder einzuschalten, um die Nutzsignale ungedämpft durchlassen zu können; schaltungsmäßig ist eine solche Ausbildung näher im Anspruch 5 gekennzeichnet.

909810/0337

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 3 gekennzeichnet. Hierdurch besteht die Möglichkeit, den Tiefpaß nicht abzuschalten und wieder einzuschalten, sondern seine Grenzfrequenz Über steuerbareWiderstände, z.B. Feldeffekttransistoren oder durch den Einsatz von programmierbaren Filtern, deren Eckfrequenz durch eine Steuerspannung verändert werden kann,durch die Nutzfrequenz zu verschieben, beispielsweise dadurch, daß die Grenzfrequenz immer um 50 Hz vor der Nutzfrequenz hergeschoben wird. Hierdurch ist eine kontinuierliche Anpassung möglich, und der besondere Vorteil ist darin zu sehen, daß das Filter immer wirksam ist, wenn Störfrequenzen auftreten, und zwar unabhängig von der jeweils vorhandenen Nutzfrequenz.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 6 gekennzeichnet. Hierdurch besteht die Möglichkeit, Störsignale zunächst durch den Tiefpaß zu dämpfen und dann diese in der nachfolgenden Triggerschwellwertstufe des Sinusrechteckwandlers zu sperren. Oberhalb eines Nutzfrequenzbereiches, in dem das Signal ausreichend groß ist, wird durch diese weitere Ausgestaltung die Signalauswerteschwelle erhöht. Der Vorteil besteht darin, daß nicht die Erhöhung der Signalsauswerteschwelle über dem gesamten Frequenzbereich bei einer Geschwindigkeitssensierung in blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlagen zu einem frühen Signalabfall führt, der die Regelung im niedrigen Geschwindigkeitsbereich unmöglich machen würde. Läßt man im unteren Geschwindigkeitsbereich die Signalauswerteschwelle bestehen und vergrößert nur im oberen Geschwindigkeitsbereich, in dem das Nutzsignal größer ist, die AuswerteschwelIe, gewährleistet man eine Regelung im gesamten Frequenzbereich und verbessert die Signalgewinnung

909810/0337 - 6 -

in einem oberen Bereich, in dem evtl. Störungen größere Auswirkungen auf die Fahrzeugstabilität erwarten lassen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 7 gekennzeichnet, wobei die Widerstände vorzugsweise Feldeffekttransitoren sind.

Eine vorteilhafte andere Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 8 gekennzeichnet. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß das Störsignal den schaltbaren Tiefpaß ausschaltet, bevor der Tiefpaß eingeschwungen ist und seine Dämpfungsfunktion erfüllen kann.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der AusfUhrungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine Schaltungsanordnung mit

einem schaltbaren Tiefpaß gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die Möglichkeit der zusätzlichen Verwendung eines Sinusrechteck-Wandlers mit einem Triggerschwellwertkreis durch den gestrichelt eingezeichneten Block angedeutet ist,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines schaltbaren Tiefpasses zur Verwendung bei der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem Tiefpaß, dessen Grenzfrequenz veränderbar ist,

- 7 909810/0337

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild eines Sinusrechteckwandlers mit veränderlicher Triggerschwelle zur Verwendung bei den Schaltungen nach den Fig. 1 und 3.

Es sei zunächst Bezug genommen auf die Fig. 1, die einen Sensor 2 zeigt, dem ein schaltbarer Tiefpaß 4 nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignale einem Frequenzspannungsumsetzer 6 zugeführt werden. Die Ausgangssignale des Frequenzspannungsumsetzers gelangen einmal in eine üblicherweise in einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage vorhandenen Auswerteschaltung 8, die über einen Endverstärker 1o Magnetventile 12 ansteuert. Die Ausgangssignale desFrequenzspannungsumsetzers 6 werden ferner einem Schaltverstärker 14 zugeführt, dessen Schaltsignale über eine Ansteuerleitung 16 dem Tiefpaß 4 zugeführt werden.

Zwischen dem Tiefpaß 4 und dem FrequenzSpannungsumsetzer kann, wie gestrichelt eingezeichnet ist, ein Sinuerechteckwandler mit einem Triggerschwellwertkreis 18 vorgesehen sein, dessen Triggerschwelle frequenzabhängig veränderbar ist. In die Ansteuerleitung zum Tiefpaß 4 und Triggerschwellwertkreis 18 kann ferner ein Tiefpaß 2o, wie gestrichelt eingezeichnet ist, geschaltet sein.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt, wobei die Arbeitsweise zunächst ohne den Triggerschwellwertkreis und den Tiefpaß 2o beschrieben werden soll.

Sensorsignale gelangen über den schaltbaren Tiefpaß 4 zum FrequenzSpannungsumsetzer 6, dessen frequenzproportionale Ausgangsspannung einmal der Auswerteschaltung 8 und zum anderen dem

909810/0337

Schaltverstärker 14 zugeführt wird. Der Schaltverstärker 14 weist eine Schaltschwelle auf, die einer bestimmten Nutζfrequenz des Sensorausgangssignales zugeordnet ist. Unterschreitet die Frequenz des Sensorausgangssignals diese Frequenz, was beispielsweise im Falle eines Störsignals zutrifft, so schaltet der
Schaltverstärker in einen bestimmten Schaltzustand und erzeugt ein Schaltsignal, das den Tiefpaß einschaltet, wodurch die Störfrequenzen gedämpft werden. Wird der vorgegebene Frequenzwert
überschritten, so schaltet der Schaltverstärker in den anderen Schaltzustand und sein Ausgangssignal schaltet den Tiefpaß ab, so daß eine Dämpfung der Sensornutzsignale verhindert wird.

Zusätzlich kann der an sich üblicherweise vorhandene Sinusrechteckwandler mit einem Triggerschwellwertkreis ausgestattet sein, der zwischen dem schaltbaren Tiefpaß 4 und dem Frequenzspannungsumsetzer geschaltet ist. Dieser Triggerschwellwertkreis wird ebenfalls von den Ausgangssignalen des Schaltverstärkers
angesteuert. Die Erhöhung der Triggerschwelle im Sinusrechteckwandler bewirkt, daß das Störsignal unter die Triggerschwelle fällt und somit gesperrt wird.

Der zusätzlich in der Fig. 1 eingezeichnete, als Zeitverzögerung dienende Tiefpaß 20 kann dazu verwendet werden, die
Triggerschwelle im Sinusrechteckwandler als auch die Grenzfrequenz des Tiefpasses 4 durch die Sensornutzsignale verzögert
zu verändern.

Die Fig. 2 zeigt eine Schaltung eines schaltbaren Tiefpasses, wie er in der Schaltung nach Fig. 1 verwendet werden kann. Der Schaltungsaufbau ergibt sich ohne weiteres aus der Zeichnung.

909810/0337 .₉ _

Durch Widerstände R₃ und R. wird der Arbeitspunkt eines Operationsverstärkers 30 eingestellt, wobei R₃, R₄ » R₁, R₃. Die frequenzbestimmenden Glieder sind R-, C₁ und R₂, C₂* Von einem Sensor 32 erzeugte Signale werden dem Tiefpaß über einen Kondensator C₃ zugeführt, der lediglich zum Sperren der Gleichspannung dient. Er wird dabei so groß gewählt, daß er im benutzten Frequenzbereich ohne Einfluß ist. Das eigentliche Schaltelement, das die Ein- und Ausschaltung des Tiefpasses bewirkt, ist ein Feldeffekttransistor 34, der über eine Leitung 36 vom Schaltverstärker angesteuert wird. Unterhalb einer vorgegebenen Nutzfrequenz wird der Feldeffekttransistor durchgeschaltet, wodurch der Kondensator C₂ des Tiefpasses wechselspannungsmäßig an Masse gelegt wird und der Tiefpaß damit eingeschaltet ist. Oberhalb der genannten Frequenz wird der Feldeffekttransistor 34 gesperrt. Er stellt dann einen sehr hochohmigen Widerstand dar, wodurch der Tiefpaß abgeschaltet ist.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung ist ein Tiefpaß 40 vorgesehen, dessen Grenzfrequenz durch die frequenzproportionale Ausgangsspannung eines Frequenzspannungsumsetzers 42 verändert werden kann, um höher frequente Störsignale zu dämpfen und niedriger frequente Nutzsignale eines Sensors 44 durchzulassen. Der Aufbau der Schaltung des Tiefpasses 40 mit variabler Grenzfrequenz ist aus der Fig. 3 ohne weiteres ersichtlich, so daß sich eine detaillierte Beschreibung des Aufbaues erübrigt. Widerstände R- und R₄ dienen zur Arbeitspunkteinstellung eines Operationsverstärkers 46, wobei R₃, R₄ » R₅₁ (Rp stellt den Widerstand von Feldeffekttransistoren 48 und 50 dar, die als veränderliche Widerstände eingesetzt sind). Die frequenzbestimmenden Glieder sind R_, C₁ und R-, C₂. Der Kondensator C₃ dient zur Sperrung der Gleichspannung.

9 0 9810/0337 - 10 -

Eine Veränderung der Widerstände der Feldeffekttransistoren 48 und 5o erfolgt in einfacher Weise durch Anlegen der Ausgangsspannung des Freguenzspannungsumsetzers 42. Durch Erhöhung der zugeführten Spannung werden die Widerstände der Feldeffekttransistoren verkleinert und die Grenzfrequenz des Tiefpasses 4o somit erhöht. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die Grenzfrequenz um einen bestimmten Betrag vor der Frequenz der Sensornutzsignale herzuschieben, wodurch eine kontinuierliche Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse möglich ist und der Tiefpaß praktisch immer eingeschaltet bleibt, ohne die Nutzsignale des Sensors zu dämpfen.

In der Fig. 4 ist das Prinzipschaltbild eines Sinusrechteckwandlers mit veränderlicher Triggerschwelle dargestellt. Zur Veränderung der Triggerschwelle dient ein Schaltkreis 5o, der vom Schaltverstärker (nicht dargestellt) angesteuert wird. Durch Widerstände R₁ und R- wird der Arbeitspunkt eines Operationsverstärkers 52 eingestellt. Der Kondensator C₁ dient zum Sperren der Gleichspannung. Er ist so groß gewählt, daß sein Einfluß im benutzten Frequenzbereich vernachlässigbar ist.

Der Schaltkreis 5o weist einen spannungsveränderlichen Widerstand in Form eines Feldeffekttransistors 54 auf. Die Triggerschwelle selbst ist über die parallelen Widerstände R₅, R_g veränderlich. Unterhalb einer bestimmten Nutzfrequenz, der eine bestimmte vom Schaltverstärker zugeführte Schaltspannung zugeordnet ist, wird der Feldeffekttransistor 54 in den leitenden Zustand geschaltet, wodurch eine kleine Triggerschwelle eingeschaltet wird, weil in diesem Fall lediglich die Widerstände R₅ und R_g als Parallelwiderstände wirken. Oberhalb dieser Frequenz wird der FeId-

909810/0337

- 11 -

effekttranslstor 54 In den nichtleitenden Zustand geschaltet. Er stellt dann einen sehr hohen Widerstand dar, wodurch praktisch nur noch der Widerstand R- wirksam 1st und eine entsprechend größere Triggerschwelle eingeschaltet wird.

909810/0337

Claims

Hannover, den 25.θ.1977 UABCO HESTIMGHOUSE GIIBH, Hannover «Ρ ³⁸/⁷⁷

Patentansprüche

(j\j Schaltungsanordnung zum Unwirksammachen von Sensorstörsignalen zur Verwendung bei einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage mit wenigstens einem das Drehverhalten wenigstens eines Fahrzeugrades abtastenden Sensor, dem eine Analogverarbeitungsstufe und " eine Auswerteschaltung zur Gewinnung von Bremsdruckregelsignalen nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sensor(z.B.2) ein frequenzabhängig steuerbarer Tiefpaß (z.B.4) nachgeschaltet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß der Tiefpaß in Abhängigkeit von einer bestimmten Nutzfrequenz der Sensorsignale ein- oder ausschaltbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz des Tiefpasses in Abhängigkeit von der Nutzfrequenz der Sensorsignale veränderbar ist.

Dr.K/H. - 2 -

909810/0337

ORIGINAL INSPECTH)
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tiefpaß (z.B. 4) ein Frequenzspannungsumsetzer (z.B. 6) nachgeschaltet ist/ dessen von der Frequenz bzw.

Nutzfrequenz /des Eingangssignales abhängiges Ausgangssignal den Tiefpaß steuert.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet! daß dem Frequenzspannungsumsetzer (z.B. 6) ein Schaltverstärker (z.B. 14) nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal den Tiefpaß (z.B. 4) ausschaltet (einschaltet), wenn das zugeführte Ausgangssignal des FrequenzSpannungsumsetzers einen bestimmten Wert überschreitet (unterschreitet) .
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem steuerbaren Tiefpaß ein an sich bekannter und üblicherweise bei blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlagen verwendeter Sinusrechteckwandler nachgeschaltet ist, der einen frequenzabhängig steuerbaren Triggerschwellwertkreis (z.B.18) für die Sensorsignale aufweist, dessen Triggerschwelle durch das frequenzabhängige Ausgangssignal des Schaltverstärkers oder des Frequenzspannungsumsetzers veränderbar ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaß und/oder der Schwellwertkreis des Sinusrechteckwandlers wenigstens einen spannungsgesteuerten Widerstand (z.B. 34; 48, 5o; 54) aufweist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einschaltverzögertes Zeitglied(20) in die Ansteuerleitung des Tiefpasses und/oder des Triggerschwellkreises des Sinusrechteckwandlers geschaltet ist.

909810/0337 - 3 -