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DE3242565C1 - Circuit arrangement for the analog evaluation of the signals emitted by digital speed sensors - Google Patents

Circuit arrangement for the analog evaluation of the signals emitted by digital speed sensors

Info

Publication number
DE3242565C1
DE3242565C1 DE19823242565 DE3242565A DE3242565C1 DE 3242565 C1 DE3242565 C1 DE 3242565C1 DE 19823242565 DE19823242565 DE 19823242565 DE 3242565 A DE3242565 A DE 3242565A DE 3242565 C1 DE3242565 C1 DE 3242565C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
integrator
circuit arrangement
standard
capacitor
time constant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19823242565
Other languages
German (de)
Inventor
Franz 8521 Spardorf Fellner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA
Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA, Kugelfischer Georg Schaefer and Co filed Critical FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA
Priority to DE19823242565 priority Critical patent/DE3242565C1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3242565C1 publication Critical patent/DE3242565C1/en
Expired legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/4802—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage by using electronic circuits in general
    • G01P3/4805—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage by using electronic circuits in general by using circuits for the electrical integration of the generated pulses

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

The invention proceeds from a circuit arrangement for analog evaluation of the signals transmitted by digital rocational speed sensors, in which the impulse signal transmitted by the rotational speed sensor is firstly converted into a sequence of standard pulses, the latter subsequently being supplied to an integrating element having a low time constant, and in a time-synchronised fashion relative to the standard pulses a switching device is actuated which in each case transmits a portion of the voltage of a period of the integrating element to a memory at which the analog voltage can be tapped. The invention is characterised in that the memory is fed a portion of the charging edge of the integrating element, and in that connected downstream of this integrating element is a further integrating element whose time constant is very small by comparison with the time constants of the first-named integrating element.

Description

Wie bekannt, ist die Entladefunktion eines Integriergliedes, hier also des Kondensators 8, nicht linear. Das bedeutet im vorliegenden Fall folgendes: Bei sehr großen Impulsabständen (untere Grenzfrequenz) ist die Restamplitude am Kondensator 8 bei Eintreffen eines As is known, the discharge function of an integrator is here so the capacitor 8, not linear. In the present case, this means the following: With very large pulse intervals (lower limit frequency) the residual amplitude is am Capacitor 8 when one arrives

- Leerseite - Folgeimpulses höher als es bei einer linearen Entladungsfunktion der Fall wäre. Dies ist für manche Fälle ohne Belang, nämlich bei geringen Genauigkeitsanforderungen und/oder bei nur schmalen, zu erfassenden Drehzahlbereichen. Diese Linearitätsabweichung ist jedoch in anderen Fällen störend. Um sie zu beseitigen, ist das zweite Integrierglied, 9, vorgesehen, welches hier einen reinen Verzögerungseffekt ausübt und prinzipiell auch durch andere, wenn auch aufwendigere, Zeitverzögerungsglieder ersetzt werden könnte. Die Funktion des Integriergliedes 9 wird nachfolgend erläutert.- blank page - Follow-up pulse higher than it is with a linear discharge function would be the case. In some cases this is irrelevant, namely with low accuracy requirements and / or with only narrow ones to be recorded Speed ranges. This linearity deviation is disturbing in other cases. To eliminate them, the second integrator, 9, is provided, which is here exerts a pure delaying effect and in principle also through others, albeit more complex, time delay elements could be replaced. The function of the integrator 9 is explained below.

Wie weiter oben erwähnt, findet bei langen Impulsabständen der Folgeimpuls eine höhere Restamplitude vor als es bei einer linearen Entladefunktion der Fall wäre. Dies ist in den F i g. 2 und 3 grafisch erläutert Dabei sind in F i g. 2 Verhältnisse aufgezeichnet, die denen bei größtem Impulsabstand, also der unteren, zu erfassenden Drehzahl real entsprechen. Mit 20 ist die Schaltzeit des Schaltgliedes 14 des Momentanwertspeichers 13 bezeichnet. 21 stellt die Entladeflanke des Kondensators 8 des Integriergliedes 6 dar. Die Mittelwertlinie schließlich ist mit 22 bezeichnet Wie ersichtlich, liegt diese Mittelwertlinie höher als es bei linearem Verlauf der Entladeflanke 21 der Fall wäre. As mentioned above, the following pulse takes place with long pulse intervals a higher residual amplitude than is the case with a linear discharge function were. This is shown in FIGS. 2 and 3 explained graphically. 2 ratios recorded those with the greatest pulse spacing, i.e. the lower, to be recorded Real speed. At 20 is the switching time of the switching element 14 of the instantaneous value memory 13 designated. 21 represents the discharge edge of the capacitor 8 of the integrator 6. Finally, the mean line is denoted by 22. As can be seen, it is located this mean line is higher than in the case of the linear course of the discharge edge 21 of the Case would be.

Der Grund hierfür liegt darin, daß beim erneuten Schließen des Schaltgliedes 14, wie bei 24 angedeutet, der Folgeimpuls eine höhere Restamplitude 23 vorfindet, als es bei einer linearen Entladeflanke der Fall wäre.The reason for this is that when the switching element is closed again 14, as indicated at 24, the following pulse finds a higher residual amplitude 23, than would be the case with a linear discharge edge.

Es findet mithin eine Vor-Anhebung statt Bei der oberen Drehzahlgrenze hingegen folgen die einzelnen Impulse so kurz aufeinander daß die Entladezeit des Kondensators 8 nur kurz ist und das betreffende Anfangsstück der Entladekurve 21 als linear angesehen werden kann. Eine Verfälschung tritt daher in jenem Fall nicht ein.There is therefore a pre-increase at the upper speed limit however, the individual pulses follow one another so quickly that the discharge time of the Capacitor 8 is only short and the relevant starting part of the discharge curve 21 can be viewed as linear. A falsification therefore does not occur in that case a.

In F i g. 3 sind die Verhältnisse während der Schließzeit des Schaltgliedes 14 zeitgedehnt herausgezeichnet. Wäre das zweite Integrierglied, 9, nicht vorhanden, so würde die Aufladeflanke 25 dem Momentanwertspeicher 13 zugeführt werden. Demzu; folge ergäbe sich die verfälschte Mittelwertlinie 22, die mit der Mittelwertlinie 22 aus F i g. 2 übereinstimmt. In Fig. 3 are the conditions during the closing time of the switching element 14 drawn out over time. If the second integrator, 9, were not available, so the charging edge 25 would be fed to the instantaneous value memory 13. In addition; the result would be the falsified mean line 22, the one with the mean line 22 from FIG. 2 matches.

Über das zweite Integrierglied, 9, welches gegenüber dem Integrierglied 6 eine wesentliche kleinere Integrationszeitkonstante besitzt, wird dem Momentanwertspeicher 13 die Aufladeflanke 26 zugeführt Wie ersichtlich, ist diese gegenüber der Aufladeflanke 25 nach rechts zeitverschoben. Dadurch kann während der Schaltzeit 24 nur ein geringerer Energieinhalt auf den Kondensator 16 übertragen werden. Hierdurch wird die weiter oben erläuterte Nichtlinearität kompensiert Es resultiert mithin nunmehr die richtige Mittelwertlinie 27.About the second integrator, 9, which opposite the integrator 6 has a significantly smaller integration time constant, becomes the instantaneous value memory 13, the charging edge 26 is supplied. As can be seen, this is opposite the charging edge 25 time shifted to the right. As a result, during the switching time 24, only a smaller one can Energy content can be transferred to the capacitor 16. This will continue the The non-linearity explained above is compensated for. The correct one therefore now results Average line 27.

- Leerseite - - Leerseite -- blank page - - blank page -

Claims (1)

Patentanspruch: Schaltungsanordnung zur analogen Auswertung der von digitalen Drehzahlfühlern abgegebenen Signale, bei der das vom Drehzahlfühler abgegebene Impulssignal in eine Folge von Normimpulsen umgeformt wird, diese Normimpulse hernach einem Integrierglied mit kleiner Zeitkonstante zugeführt werden und zeitsynchron zu den Normimpulsen ein Schaltglied betätigt wird, welches jeweils einen Teil der Spannung einer Periode des Integriergliedes auf einen Speicher überträgt, an dem die analoge Spannung abnehmbar ist, dadurch gekennz e i c h n et, daß wenigstens ein Teil der Aufladeflanke (20) des Integriergliedes (6), beginnend mit dem Anfang dieser Flanke, über ein weiteres Integrierglied (9), dessen Zeitkonstante sehr klein ist gegenüber der Zeitkonstante des ersten Integriergliedes, dem Speicher (13) zugeführt wird. Claim: Circuit arrangement for the analog evaluation of the digital speed sensors emitted signals, in which the speed sensor emitted Pulse signal is converted into a sequence of standard pulses, these standard pulses afterwards be fed to an integrator with a small time constant and synchronously to the standard pulses a switching element is actuated, which each part of the Voltage of a period of the integrator transfers to a memory on which the analog voltage can be removed, characterized in that at least part of the charging flank (20) of the integrator (6), starting with the beginning this edge, via a further integrator (9), the time constant of which is very small is fed to the memory (13) compared to the time constant of the first integrator will. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur analogen Auswertung der von digitalen Drehzahlfühlern abgegebenen Signale gemäß Oberbegriff des Anspruches. The invention relates to a circuit arrangement for analog Evaluation of the signals emitted by digital speed sensors according to the generic term of the claim. Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DE-AS 21 55839 bekannt. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Frequenz-Spannungswandler anzugeben, mithin einen Digital-Analog-Wandler, bei dem die abgegebene Spannung den Frequenzänderungen des zu messenden Digital-Signales sehr schnell folgen kann. Such a circuit arrangement is known from DE-AS 21 55839. It is based on the task of specifying a frequency-voltage converter, therefore a digital-to-analog converter, in which the output voltage corresponds to the frequency changes can follow the digital signal to be measured very quickly. Es wurde nun festgestellt, daß eine Schaltungsanordnung der angegebenen Art auch einen sehr breiten Drehzahlbereich verarbeiten kann. Mit zunehmender Breite dieses Bereiches treten aber auch zunehmend Linearitätsabweichungen bei den niedrigen Frequenzen in Erscheinung, welche in der Nichtlinearität der Entladekurven der üblichen RC-Integrierglieder begründet sind. It has now been found that a circuit arrangement of the specified Art can also process a very wide speed range. With increasing width In this range, however, there are also increasing linearity deviations in the low ones Frequencies in appearance, which in the non-linearity of the discharge curves of the usual RC integrators are justified. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß diese Linearitätsabweichungen ausgeglichen werden und damit ein Analogsignal mit guter Linearität über einen breiten Drehzahl-Erfassungsbereich erhalten wird. It is therefore the object of the invention to provide a device of the initially designed so that these linearity deviations compensated and thus an analog signal with good linearity over a wide speed detection range is obtained. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Kennzeichen des Anspruches angegebenen Maßnahmen. The solution to this problem takes place in the characterizing part of the claim specified measures. Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles erläutert Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, Fig.2 ein Diagramm zur Erläuterung dieser Schaltungsanordnung, F i g. 3 ein anderes Diagramm zur Erläuterung dieser Schaltungsanordnung. The invention is illustrated below with reference to one in the drawing EXEMPLARY EMBODIMENT EXPLAINED It shows FIG. 1 is a block diagram of an inventive Circuit arrangement, Figure 2 is a diagram to explain this circuit arrangement, F i g. 3 is another diagram for explaining this circuit arrangement. Gemäß F i g. 1 sitzt auf der Achse i, deren Drehzahl erfaßt werden soll, die Geberscheibe 2. Letztere ist an ihrem Umfang mit Zähnen 3 versehen. Der Geberscheibe 2 zugeordnet ist ein Drehzahlfühler 4. Ihm folgt ein Normimpulsgenerator 5. Dieser formt in an sich bekannter Weise die vom Drehzahlfühler 4 abgegebenen Impulse so um, daß an seinem Ausgang, wie aus dem eingezeichneten Impulssymbol ersichtlich, Impulse abgegeben werden, deren Längen und Amplituden einander gleich sind. Bei hohen Drehzahlen der Welle 1 haben diese Normimpulse einen sehr kleinen Abstand zueinander, während bei niedrigen Drehzahlen der Abstand dieser Impulse erheblich größer ist. According to FIG. 1 sits on axis i, the speed of which is recorded should, the encoder disc 2. The latter is provided with teeth 3 on its circumference. Of the A speed sensor 4 is assigned to encoder disk 2. It is followed by a standard pulse generator 5. This forms the output from the speed sensor 4 in a manner known per se Pulses in such a way that at its output, as can be seen from the drawn pulse symbol, Pulses are emitted whose lengths and amplitudes are equal to each other. at high speeds of shaft 1, these standard pulses have a very small distance to each other, while at low speeds the distance between these pulses is considerable is bigger. Auf den Normimpulsgenerator 5 folgt ein erstes Integrierglied 6 mit dem Widerstand 7 und dem Kondensator 8. Letztere bilden miteinander eine bestimmte Integrations-Zeitkonstante. The standard pulse generator 5 is followed by a first integrator 6 the resistor 7 and the capacitor 8. The latter together form a certain Integration time constant. Dem Integrierglied 6 folgt ein weiteres Integrierglied 9, mit dem Längswiderstand 10 und dem Kondensator 11. An letzteres ist ein Trennverstärker 12 angeschlossen. Mit 13 ist ein sogenannter Momentanwertspeicher (engl. sample and hold circuit) bezeichnet. Er enthält im wesentlichen ein Übertragungsschaltglied 14, einen Längswiderstand 15 sowie einen Speicherkondensator 16. Dem Schaltglied 14 wird über den Eingang 17 ein Signal vom Trennverstärker 12 zugeführt Das genannte Schaltglied wird gesteuert über die Verbindung 18 vom Ausgang des Normimpulsgenerators 3. Am Anschluß 19 steht der gewünschte analoge Drehzahlmeßwert hochohmig zur Verfügung. Das Integrierglied 9 hat nun eine Zeitkonstante, die sehr klein ist gegenüber derjenigen des Integriergliedes 6. The integrating element 6 is followed by a further integrating element 9 with which Series resistor 10 and the capacitor 11. An isolating amplifier is connected to the latter 12 connected. A so-called instantaneous value memory (sample and hold circuit). It essentially contains a transmission switching element 14, a series resistor 15 and a storage capacitor 16. The switching element 14, a signal from the isolating amplifier 12 is supplied via the input 17 Switching element is controlled via connection 18 from the output of the standard pulse generator 3. The desired analog speed measurement value is available in high resistance at connection 19. The integrator 9 now has a time constant which is very small compared to that of the integrator 6. Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung in F i g. 1 wird nachfolgend erläutert Das Integrierglied 6 wird aufgeladen durch die Normimpulse vom Normimpulsgenerator 5. Mit der Anstiegsflanke eines jeden Normimpulses wird das Schaltglied t4 des Momentanwertspeichers 13 für kurze Zeit geschlossen und hernach wieder geöffnet Das bedeutet, daß mindestens ein Teil der Aufladeflanke des Integriergliedes 6, beginnend mit dem Anfang dieser Flanke, vom Ausgang des Trennverstärkers 12 über den Widerstand 15 dem Speicherkondensator 16 des Momentanwertspeichers 13 zugeführt wird. Da nun der Ausgangsanschluß 19 voraussetzungsgemäß hochohmig belastet ist, bleibt die Spannung am Kondensator 16 so lange erhalten, bis ein neuer Normimpuls vom Normimpulsgenerator 5 das Schaltglied 14 wieder für die Dauer dieses Normimpulses schließt. The mode of operation of the circuit arrangement in FIG. 1 becomes below explained The integrator 6 is charged by the standard pulses from the standard pulse generator 5. With the rising edge of each standard pulse, the switching element t4 of the instantaneous value memory 13 closed for a short time and then reopened This means that at least part of the charging edge of the integrator 6, starting with the beginning of this Edge, from the output of the isolation amplifier 12 via the resistor 15 to the storage capacitor 16 of the instantaneous value memory 13 is supplied. Since now the output terminal 19 is required is loaded with high resistance, the voltage on capacitor 16 is maintained as long as until a new standard pulse from the standard pulse generator 5, the switching element 14 again for the duration of this standard pulse closes. Daraus ist bereits ersichtlich, daß der Entladevorgang des Integriergliedes ó, im Gegensatz zu reinen Glättungsanordnungen, auch bei der Erfindung keinen Einfluß auf die Welligkeit ausüben kann. Die Integrations-Zeitkonstante des Integriergliedes 6 kann daher sehr klein und nach anderen Gesichtspunkten gewählt werden. Es hat sich gezeigt, daß es genügt, die Zeitkonstante so zu wählen, daß die Restamplitude am Kondensator 8 beim Eintreffen eines Folgeimpulses bei der unteren Grenzfrequenz, d. h. größtem vorkommenden Impulsabstand, wenigstens noch 10% der Maximalamplitude des Folgeimpulses beträgt Bei kürzeren Impulsabständen entlädt sich der Kondensator 8 in den Impulspausen in geringerem Maße, so daß die~Aufladung des Integriergliedes 6 durch die Ladeflanke des folgenden Normimpulses bei höheren Restspannungswerten am Kondensator 8 erfolgt Demgemäß steht auch hier am Kondensator 16 des Momentanwertspeichers 13, mithin am Ausgangsanschluß 19, ein analoges Abbild des mit dem Drehzahlfühler 4 erfaßten digitalen Ausgangswertes hochohmig zur Verfügung. It can already be seen from this that the discharging process of the integrating element ó, in contrast to pure smoothing arrangements, no influence on the invention either can exert on the ripple. The integration time constant of the integrator 6 can therefore be selected to be very small and according to other criteria. It has it has been shown that it is sufficient to choose the time constant so that the residual amplitude at the capacitor 8 when a subsequent pulse arrives at the lower limit frequency, d. H. largest occurring pulse spacing, at least 10% of the maximum amplitude of the following impulse is With shorter impulse intervals the capacitor discharges 8 in the pulse pauses to a lesser extent, so that the ~ charging of the integrator 6 by the loading edge of the following standard pulse with higher residual voltage values takes place on capacitor 8 Accordingly, the instantaneous value memory is also available on capacitor 16 here 13, therefore at the output connection 19, an analog image of the with the speed sensor 4 recorded digital output values are available with high resistance.
DE19823242565 1982-11-18 1982-11-18 Circuit arrangement for the analog evaluation of the signals emitted by digital speed sensors Expired DE3242565C1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3430711A1 (en) * 1984-05-09 1985-11-14 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Frequency-voltage converter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2155839B2 (en) * 1971-11-10 1974-03-28 Knorr-Bremse Gmbh, 8000 Muenchen

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