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DE2918961A1 - Auswerteschaltung fuer einen induktiven kurzschlussring-weggeber - Google Patents

Auswerteschaltung fuer einen induktiven kurzschlussring-weggeber

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DE2918961A1
DE2918961A1 DE19792918961 DE2918961A DE2918961A1 DE 2918961 A1 DE2918961 A1 DE 2918961A1 DE 19792918961 DE19792918961 DE 19792918961 DE 2918961 A DE2918961 A DE 2918961A DE 2918961 A1 DE2918961 A1 DE 2918961A1
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Robert Bosch GmbH
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Description

R. 5464
6.4.1979 Lr/Sm
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1
Auswerteschaltung für einen induktiven Kurzschlußring-Weggeber
Die Erfindung betrifft eine Auswerteschaltung für einen induktiven Kurzschlußring-Weggeber, mit den im Gattungsbegriff des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen.
Aus der DE-OS 24 16 237 ist eine Auswerteschaltung für einen induktiven Kurzschlußring-Weggeber bekannt, bei welcher die eine wegabhängig veränderbare Induktivität aufweisende Spule an den Ausgang eines als Spannungskomparator geschalteten Operationsverstärkers angeschlossen und mit ihrem anderen Wicklungsende mit einem an Masse angeschlossenen Widerstand verbunden ist und über eine Rückkopplungsleitung mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist, während der nichtinvertierende Eingang mit dem Abgriff eines aus zwei Widerständen bestehenden Spannungsteilers verbunden ist. Der Komparator erzeugt eine Rechteckschwingung konstanter Amplitude mit einer Frequenz, die umgekehrt proportional zu dem zu messenden Weg und der Induktivität ist. Die Periodendauer der Rechteckschwingung ist demzufolge proportional zu dem zu messenden Weg.
030047/0206
Lr/Sm
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Auswertung der variablen Induktivität durch Vergleich mit der Induktivität einer zweiten Spule zu erhöhen. Hierzu sind die. im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen vorgesehen.
Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele , die in der Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben und erläutert.
Figur 1 zeigt einen induktiven Weggeber, welcher den. Verstellweg einer Membran 1 in eine Veränderung der Induktivität einer Spule 2 umwandelt, welche auf dem Mittelschenkel 3 eines Eisenkerns 4 angeordnet ist. Die Membran 1 ist druckdicht mit einem Gehäuse 5 verbunden, dessen Innenraum über einen Rohrstutzen 6 an das Ansaugrohr einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeschlossen ist und dazu dienen soll, den dort herrschenden, von der Fahrgeschwindigkeit, der Drosselklappenstellung und dem Lastzustand der Brennkraftmaschine abhängigen Ansaugluftdruck in eine analoge elektrische Größe umzuwandeln, mit welcher eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, beispielsweise der Zündverstellxfinkel oder die eingespritzte Kraftstoffmenge den jeweils herrschenden Betriebsbedingungen angepaßt werden kann. ·
Im Gehäuse 5 ist eine Schraubenfeder 7 angeordnet, die sich einerseits gegen die Membran 1 und andererseits gegen das Gehäuse 5 abstützt· und gleichachsig mit einem Anschlag 8 angeordnet ista der mittels eines Schraub™ gewindes 9 in axialer Richtung verstellt werden kann und den Verstellweg s des Membranzentrums begrenzt.
Im Zentrum der Membran 1 sitzt ein rohrförmiger, aus Isolierstoff hergestellter Träger 10 für einen auf seiner
030047/0206 ../3
ORIGINAL INSPECTED
R- 5k6h Lr/Sm
Stirnseite angebrachten Kurzschlußring 11, der den Mittelschenkel 3 umgreift und die Induktivität der Spule 2- umsomehr vergrößert, je stärker der Druck im Ansaugrohr und demgemäß der im Gehäuse 5 herrschende Druck gegenüber dem äußeren Atmosphärendruck abfällt und je mehr sich dabei das Zentrum der Membran 1 in Richtung des Wegpfeiles s bewegt.
Um die bei den Änderungen des Weges s entstehenden Änderungen der Induktivität Ll der Spule 2 in eine Rechteckschwingung 12 umwandeln zu können, ist eine im folgenden näher beschriebene Auswerteschaltung 13 vorgesehen, mit welcher ein zur Frequenz, dem Tastverhältnis oder der Periodendauer der Rechteckspannung 12 analoges Signal U. gewonnen werden kann.
Die Auswerteschaltung kann erfindungsgemäß nach dem in Figur 2 dargestellten Schaltbild aufgebaut sein. Als Hauptbestandteile weist diese Auswerteschaltung einen als Spannungskomparator verwendeten Operationsverstärker · O5 ein bistabiles Flip-Flop FF mit zwei zueinander entgegengesetzten Ausgängen Q und Q sowie zwei Schalttransistoren Tl und T2 auf, die dazu dienen, abwechslungsweise die Spule 2 des induktiven Weggebers nach Figur 1 mit ihrer variablen Induktivität Ll und dann eine zweite Spule 15s deren Induktivität L2 auf einen festen Wert eingestellt sein kann, in den Steuerkreis des Spannungskomparators 0 einzuschalten'. Hierzu sind die beiden Spulen 2 und 15 einem gemeinsamen Verbindungspunkt 16 zugeführt und an einen zur gemeinsamen, an den Pluspul einer nicht dargestellten Fahrzeugbatterie angeschlossenen Betriebsstromleitung 17 führenden Widerstand R angeschlossen und außerdem über eine Leitung 18 mit dem invertierenden Eingang 20 des Spannungskomparators 0 verbunden. Dieser ist über einen"Entkopplungswiderstand 21 ebenso wie der Plusein-
030047/0206- ■ " · M
R. Lr/Sm
gang 22 des Komparators über einen Entkopplungswiderstand an den Abgriff eines aus zwei Widerständen 24 und 25 gebildeten Spannungsteiler angeschlossen. Vom Pluseingang des Komparators 0 führt außerdem ein Widerstand 26 nach Masse.
Von dem mit den Spulen 2 bzw. 15 verbundenen Kollektoren der beiden Transistoren Tl und T2 führt jeweils eine Diode Dl bzw. D2 zur Kathode einer Zenerdiode Z3 deren Anode mit den beiden Spulen und dem Widerstand R verbunden ist.
Die als Schalter wirkenden Transistoren Tl und T2 steuern abwechselnd die Spulen 2 und 15 an. Die über dem Widerstand R abgenommene Spannung ist proportional zu dem durch die jeweils angesteuerte Spule fließenden Strom, dessen zeitlicher Verlauf in Figur 3 durch den Linienzug 27 angedeutet ist. Wenn mit Uß die Spannung an der Plusleitung 17 bezeichnet wird, 'ergibt sich am Minuseingang 20 des Komparators 0 eine Steuerspannung üg nach der Gleichung
ÜS '= Ll/2 * =1 * 1
R tl/2
wobei t^/tp das Tastverhältnis der Rechteckschwingung bedeutet.
Wird die am Komparator 0 fest eingestellte Schwellwertspannung unterschritten^ so schaltet dieser seinen Ausgang auf positive Versorgungsspannung. Das nachfolgende Flip-Flop ändert dabei seinen Ausgangszustand und steuert somit über den entsprechenden Transistor Tl bzw. T2 die andere Spule an. Während in der nicht angesteuerten Spule über die zugehörige Diode Dl5 D2 und die Zenerdiode Z der Strom gelöscht wird, integriert die aktivierte Spule den
030047/0206
R. 5k6h Lr/Sm
Strom proportional ihrer Induktivität auf, bis die Schwellwertspannung des Komparators erneut erreicht wird.
Verwendet man die in Figur 3 in der obersten Zeile wiedergegebene Rechteckspannung am Q-Ausgang des Flip-Flops FF, welche durch den Linienzug 28 in Figur 3 wiedergegeben ist, so ergibt sich durch Umformen der obengenannten Gleichung:
Ur τ
Dies bedeutet, daß die Impulsdauer t. proportional zur Induktivität Ll und die Pausendauer t~ proportional zur Induktivität L2 der Vergleichsspule 15 ist. Das in Figur bei U„ angedeutete Ausgangssignal kann sowohl digital als auch analog durch Mittelwertbildung weiterverarbeitet werden. Für eine digitale Auswertung können die am Ausgang des Komparators 0 entstehenden Schaltimpulse 29 verwendet werden, welche im untersten Linienzug der Figur 3 · angedeutet sind.
In Figur 4 ist ein zweiter induktiver Kurzschlußringgeber dargestellt, der als Differentialwinkelgeber ausgebildet ist und die Umwandlung des Drehwinkels cK, einer Welle 30, beispielsweise der Drosselklappenwelle einer Brennkraftmaschine in eine analoge elektrische Größe erlaubt.
Im einzelnen weist der Drehwinkelgeber nach Figur 4 zwei zueinander konzentrische, halbzylindrische Ringsegmente 31 und 32 auf, welche untereinander durch radiale magnetische Stege 33 und 34 verbunden sind. Nahe bei diesen Stegen sitzt jeweils eine von zwei Spulen 35 bzw. 36, deren Induktivitäten mit Ll bzw. L2
030047/0206
R. 5k6k Lr/Sm
bezeichnet sind. Auf der Welle 30 sitzt ein Ausleger 37 aus Metall, welcher in einem Kurzschlußring 38 endigt3 der das äußere Ringsegment 31 umschließt und bei der Drehbewegung der Welle 30 die Induktivitäten Ll und L2 der beiden Spulen 35 und 36 in entgegengesetztem Sinne verändert, nämlich die Induktivität der Spule 35 verkleinert, während gleichzeitig die Induktivität L2 der Spule 36 vergrößert wird und umgekehrt.
Zur Auswertung der beiden in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel o( veränderbaren Induktivitäten Ll und L2 kann die in Figur 2 dargestellte Schaltung verwendet werden. In Figur 5 ist eine andere Auswerteschaltung dargestellt, die ebenfalls selbsttätig schwingt und an ihrem Ausgang A eine Ausgangsspannung U. ergibt, welche taktverhältnisanalog, frequenzanalog und/oder periodenanalog ist.
Im einzelnen enthält die Auswertesehaltung nach Figur 5, in welcher die mit der Schaltung nach Figur 3 übereinstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, den als Spannungskomparator verwendeten Operationsverstärker 0, zwei Schaltverstärker Sl und S2 für die beiden Induktivitäten Ll und L2 soifie einen zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 0 und den Eingang des Flip-Flops FF geschalteten Taktverstärker V und zwei mit den Ausgängen Q und § geschaltete Trennverstärker Pl und P2.
Die Auswerteschaltung nach Figur 5 arbeitet im Prinzip gleich wie diejenige nach Figur 3S so daß sich eine ins einzelne.gehende Funktionsbeschreibung erübrigt.
030047/0208
Leerseite

Claims (1)

  1. 6Λ. 1979 Lr/Sm
    ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1 Anspruch
    Auswerteschaltung für einen induktiven Kurzschlußring-Weggeber, der auf einem Eisenkern eine Spule trägt, deren Induktivität auch einen Kurzschlußring veränderbar ist, der einen Schenkel des Eisenkerns umfaßt und entlang diesem Schenkel um eine Wegstrecke verschiebbar ist, deren jeweilige Größe in ein analoges elektrisches Signal, insbesondere eine Spannung umgewandelt wird mit Hilfe eines als Spannungs-Komparator geschalteten Operationsverstärkers, der eine in ihrer Periodendauer von dem jeweiligen Induktivitätswert der Spule abhängige Rechteckschwingung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Komparator ein Flip-Flop nachgeschaltet ist, an dessen beide Ausgänge (Q, Q) je einer von zwei Schalttransistoren angeschlossen ist, von denen einer die Spule mit veränderbarer Induktivität und der andere Transistor eine zweite, zum Vergleich dienende. Spule abwechslungsweise in einen am Eingang des Komparators liegenden Stromkreis einschaltet.
    03Ö047/02GS
DE2918961A 1979-05-11 1979-05-11 Auswerteschaltung für einen induktiven Kurzschlußring-Weggeber Expired DE2918961C2 (de)

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