Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Aufnehmer oder Erfasser und genauer
Aufnehmer, die elektrische Leistung von einer äußeren Quelle
benötigen. Noch genauer betrifft die Erfindung Aufnehmer
eines Typs, der besonders zur Geschwindigkeits- bzw.
Drehzahlerfassung, wie z.B. des Rades eines Fahrzeugs,
geeignet ist.
Stand der Technik
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Zahlreiche Aufnehmer oder Erfasser bestehen zum Aufnehmen
und Bereitstellen einer Anzeige einer besonderen
Erscheinung. Obwohl die Erscheinungstypen, die erfaßt
werden, stark voneinander abweichen können, können
verschiedene weite Kategorien von Aufnehmern verstanden
werden. Zum Beispiel ist der Ausgang, der von vielen
Aufnehmertypen bereitgestellt ist, ein elektrisches Signal,
und es ist diese Klasse von Aufnehmern, die die vorliegende
Erfindung betrifft.
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Innerhalb der weiten Klasse von Aufnehmern, die ein
Ausgangssignal von elektrischer Eigenschaft bereitstellen,
sind einige, die in der Lage sind, das elektrische Signal
allein als Folge der aufgenommenen Erscheinung zu erzeugen.
Solche Aufnehmer können dem Wesen nach elektrochemisch sein
oder ein Bimetall benutzen, um ein elektrisches Signal zu
erzeugen, oder können noch ferner eine magnetische
Wechselwirkung zum Erzeugen eines Signalpotentials benutzen.
Andererseits erfordert ein anderer Aufnehmertyp mindestens
irgendeine aktive elektronische Schaltungsanordnung, um das
grundlegende Ausgangssignal bereitzustellen, und ist
dementsprechend auf eine externe elektrische Leistungsquelle
oder Spannung angewiesen, um die Schaltungsanordnung im
Aufnehmer zu versorgen. Die vorliegende Erfindung befaßt
sich mit dieser letzteren Klasse von Aufnehmern.
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Typischerweise sind für einen Aufnehmer, der eine
Schaltungsanordnung enthält, die eine externe
Leistungsquelle erfordert, drei leitende Kabel oder Drähte
zum Verbinden des Aufnehmers mit einem nachfolgenden
Verbrauchs- (oder Last-) Gerät notwendig. Ein Draht ist
typischerweise für die Lieferung des Betriebspotentials an
den Aufnehmer verantwortlich; ein anderer Draht ist für die
Beförderung des Ausgangssignals vom Aufnehmer zur Last- oder
Verbrauchsschaltung verantwortlich; und der dritte Leiter
ist zur Bereitstellung eines Bezugssignals relativ zum
Betriebspotential und auch in bezug auf das Ausgangssignal
verantwortlich. Beispiele für solche dreidrahtigen Aufnehmer
sind in unseren gleichzeitig anhängigen Anmeldungen gleichen
Datums mit den Titeln "Inductive Speed Sensor" (EP 359422)
bzw. "Speed Sensor Having Switching Hysteresis" (EP 358381)
zu finden. Die Aufnehmer dieser Anmeldungen sind zur Messung
der Raddrehzahl, wie bei einem Antiblockierbremssystem,
gedacht.
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Bei bestimmten Anwendungen von Aufnehmern des Typs, der eine
externe Versorgung von elektrischer Leistung erfordert, kann
verhältnismäßig wenig Raum zur Verlegung von drei Drähten
zwischen dem Aufnehmer und der Verbrauchsschaltung, mit dem
er verbunden ist, vorhanden sein. Überdies ist bei Fällen,
bei denen leitende Drähte zwischen dem Aufnehmer und der
Verbrauchsschaltung verlegt werden müssen, die Möglichkeit
für eine Schwierigkeit in den jeweiligen Verbindungen
zwischen Schaltungen durch die Anzahl der erforderlichen
Leiter vergrößert. Ferner können noch die Kosten für jeden
Leiterdraht und dazugehörige Verbindungsverbinder ein
wesentlicher Teil der Kosten der Aufnehmerbaugruppe sein.
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EP 355502, die nicht vor dem Prioritätsdatum der
vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde, beschreibt eine
Radrotationsgeschwindigkeits- bzw.
-drehzahlaufnehmerschaltung, die über zwei Drähte fern mit
Antischleudersteuerschaltungen verbunden ist.
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GB-A-2186979 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen der
Winkelgeschwindigkeit eines sich drehenden Körpers, die beim
Messen der Raddrehzahl in einem Antiblockierbremssystem
geeignet ist, in dem durch Einsatz einer
Rückkopplungseinrichtung bei Stillstand oder niedriger
Winkelgeschwindigkeit ein Signal von maximaler Größe erzeugt
wird, dessen Signal sich in der Größe verringert, während
die Winkelgeschwindigkeit ansteigt.
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Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist dementsprechend die
Bereitstellung einer Anordnung, die weniger als drei Leiter
zum Verbinden des Aufnehmers mit einer Verbrauchsschaltung
benutzt, für einen Aufnehmer, der eine externe elektrische
Leistungsquelle erfordert.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Bereitstellung eines Aufnehmers, und besonders eines
Drehzahlaufnehmers, der eine verbesserte Schaltungsanordnung
hat, um ihm elektrische Leistung bereitzustellen und von ihm
einen Ausgang an eine Verbrauchsschaltung zu liefern. In
dieser Aufgabe enthalten ist die Bereitstellung einer mit
der Verbrauchsschaltung verbundenen
Eingangsschaltungsanordnung, die zur Unterstützung der
obigen Aufgaben angepaßt ist.
Offenbarung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung ist eine verbesserte Kombination von
einer Aufnehmerschaltung für die Verbindung mit einer Last-
oder Verbrauchsschaltung, die nur zwei Leiter zum Befördern
der erforderlichen elektrischen Leistung zum Aufnehmer und
des erforderlichen Ausgangssignals vom Aufnehmer zur
Verbrauchsschaltung benutzt, bereitgestellt. Die
Aufnehmerschaltung hat ein oder mehr aktive Elemente, die
ein geregeltes Betriebspotential und ein Bezugspotential
erfordern, und beinhaltet ferner eine Ausgangsschaltung zum
Bereitstellen eines Ausgangssignals an die
Verbrauchsschaltung. Das Ausgangssignal ist stellvertretend
für die aufgenommene Erscheinung, und im verdeutlichten und
bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es stellvertretend für
die Raddrehzahl. Die Verbrauchsschaltung ist zum Empfangen
des Ausgangssignals angepaßt und ist ferner die relative
Quelle eines Quellenpotentials und des Bezugspotentials. Als
Teil der Verbesserung beinhaltet die Aufnehmerschaltung
erste und zweite Anschlüsse, die zur leitenden Verbindung
mit dem Verbrauchsschaltungs-Quellenpotential bzw. mit dem
Verbrauchsschaltungs-Bezugssignal angepaßt ist, um dort das
Quellenpotential und das Bezugspotential bereitzustellen.
Überdies beinhaltet die Ausgangsschaltung der
Aufnehmerschaltung den ersten Anschluß zum dortigen
Bereitstellen des Ausgangssignals zur Verbindung mit der
Verbrauchsschaltung. Ferner beinhaltet die
Aufnehmerschaltung noch eine geregelte Spannungsversorgungs-
Schaltungsanordnung, die operativ bzw. betrieblich mit den
ersten und zweiten Anschlüssen zum Empfangen des
Quellenpotentials und des Bezugspotentials und zum
Bereitstellen des geregelten Betriebspotentials an die
Aufnehmerschaltung verbunden ist.
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Die Verbrauchsschaltung beinhaltet an ihrem Eingang erste
und zweite Anschlüsse für die Verbindung mit den jeweiligen
ersten und zweiten Anschlüssen der Aufnehmerschaltung. Die
Verbrauchsschaltung beinhaltet ferner eine Lastimpedanz und
eine Signalverarbeitungs-Schaltungsanordnung, die jeweils
betrieblich mit dem ersten Anschluß dieser
Verbrauchsschaltung verbunden sind. Die Lastimpedanz ist
angepaßt, um mit einer Versorgungsspannung zum Bereitstellen
des Quellenpotentials, ungeregelt, beim ersten Anschluß
verbunden zu sein, und die Signalverarbeitungs-
Schaltungsanordnung ist angepaßt, um das Ausgangssignal von
der Aufnehmerschaltung zu empfangen.
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Die Ausgangsschaltung der Aufnehmerschaltung beinhaltet
einen Leistungspuffer, der aus einen Halbleiter besteht, der
betrieblich mit dem Bezugspotential und dem Quellenpotential
beim ersten Anschluß verbunden ist. Der Halbleiter ist
empfindlich gegen ein Steuersignal von der
Aufnehmerschaltungsanordnung zum Bereitstellen des
Ausgangssignals beim ersten Anschluß. Der Halbleiter,
besonders wenn er ein bipolarer Transistor ist, beinhaltet
einen Stromshunting- bzw. Strom-Parallelschaltungs-
Widerstand in seiner Basisschaltung zum Verhindern des
Sperrens des Halbleiters in einem besonderen
Leitungszustand, der vom Leistungshochfahren der
Aufnehmerschaltungsanordnung mit dem ungeregelten
Quellenpotential herrührt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 bildet, teilweise in Blockdiagrammform, einen
Drehzahlaufnehmer oder -erfasser ab, der die
Ausgangsschaltungsanordnung und
Spannungsregel-Schaltungsanordnung in Übereinstimmung
mit der Erfindung beinhaltet;
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Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, teilweise in
Blockdiagrammform, der
Ausgangsschaltungsanordnung und
Spannungsregel-Schaltungsanordnung des Aufnehmers von Fig. 1, aber
nicht in Übereinstimmung mit der Erfindung,
die operativ mit einer Verbrauchsschaltung
verbunden sind;
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Fig. 3 bildet die Wellenform des Ausgangssignals vom
Drehzahlaufnehmer der Figuren 1 und 2 ab;
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Fig. 4 bildet ein schematisches Diagramm einer Form
der Ausgangsschaltungsanordnung und
Spannungsregel-Schaltungsanordnung des Aufnehmers von
Fig. 1 ab, der mit der Erfindung in
Übereinstimmung ist; und
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Fig. 5A-5C bilden verschiedene Wellenformen ab, die an
verschiedenen Testpunkten (TP) in der
Schaltung von Fig. 4 vorhanden sind.
Beste Ausführungsform(en) der Erfindung
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Obwohl die vorliegende Erfindung in irgendeinem von einer
Reihe von Aufnehmertypen, der die Verbindung mit einer
externen Quelle von elektrischer Energie erfordert, und der
ferner ein Ausgangssignal liefern muß, Anwendung finden
kann, wird sie nachstehend im Ausführungsbeispiel eines
Raddrehzahlerfassers, wie z.B. des Typs, der in einem
Antiblockierbremssystem benutzt werden kann, beschrieben.
Mit Ausnahme der Ausgangsschaltung und der
Spannungsregelschaltung der Erfindung ist der Rest des
Drehzahlerfassers oder -aufnehmers, der nachfolgend zu
beschreiben ist, wesentlich derselbe wie der in einer der
vorher erwähnten gleichzeitig anhängigen Anmeldungen
EP 359422 und EP 358381.
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Bezug nehmend auf Fig. 1 ist in Diagrammform ein
Drehzahlerfasser oder -aufnehmer 10 abgebildet, der
betrieblich neben einem Tonrad 12 positioniert ist. Das
Tonrad 12, und spezieller die Stifte oder Zähne 14 davon,
sind aus einem Metall gebildet, das mit dem
Drehzahlaufnehmer 10 in Wechselwirkung tritt. Das Tonrad 12
dreht sich in der durch den Pfeil angegebenen Richtung.
Seine Drehgeschwindigkeit entspricht typischerweise der
Geschwindigkeit bzw. Drehzahl eines anderen Bauteils, dessen
Drehzahl letztendlich zu bestimmen ist, wie z.B. die
Drehzahl eines Automobilrads zum Einsatz in einem
Antiblockierbremssystem.
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Kurz, das Tonrad 12 ist mit einer verhältnismäßig großen
Anzahl von Zähnen 14 versehen, die durch die jeweiligen
Zwischenräume oder Schlitze 15 getrennt sind. Die Teilung
zwischen demselben Punkt an aufeinanderfolgenden Zähnen 14
ist gleichförmig um das Tonrad 12. Ein Paar
Eisenschnurspulen L1 und L2 stellen die physikalischen
aufnehmenden Komponenten bereit, die direkt mit dem Tonrad
12 in Wechselwirkung treten. Die aufnehmenden Spulen L1 und
L2 sind relativ zu den sich vorbeibewegenden Zähnen 14 am
Tonrad 12 so voneinander versetzt, daß die Änderung, die
jede Spule beeinflußt oder in jeder Spule induziert ist,
relativ versetzt oder mit derjenigen der anderen außer Phase
ist. Neben den Spulen L1 und L2 beinhaltet der Aufnehmer 10
einen Phasenaufnahmeoszillator 20, ein abgestimmtes
Aufnehmernetzwerk 22, einen Phasenzustandserfasser 24' und
eine Hysteresesteuerschaltung 80. Der Phasenzustandserfasser
24' ist, in gestrichelten Linien, als die Spannungsregel-
und Ausgangsschaltungsanordnung 28', die die Erfindung
einschließt, enthaltend gezeigt.
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Kurz auf die Schaltungsanordnung und den Betrieb des "front-
end" bzw. "Front-Endes" des Aufnehmers 10 Bezug nehmend,
beinhaltet der Phasenaufnahmeoszillator 20 einen Oszillator,
der von der-Spule L1, den Kondensatoren C2 und C3, einem
Widerstand R2 und einem Vergleicher 91 gebildet ist, die als
geschlossene Schleife bzw. Regelkreis verbunden sind. Der
Vergleicher 91 dient zum Digitalisieren der sonst
sinusförmigen Wellenform und Bereitstellen eines
digitalisierten Ausgangs, der als SIG A gekennzeichnet ist.
Das abgestimmte Aufnehmernetzwerk 22 beinhaltet Spule L2,
Kondensator C4 und C5, Widerstand R3 und Vergleicher 92. Das
abgestimmte Netzwerk 22 wird vom Oszillator 20 getrieben
bzw. angesteuert und liefert ähnlich ein digitalisiertes
Ausgangssignal, das als SIG B gekennzeichnet ist. SIG A und
SIG B sind mit den C- bzw. D-Eingängen eines D-Typ-Flip-Flop
50 im Phasenzustandserfasser 24' verbunden. Je nachdem, ob
SIG B "führt", SIG A hatte eine besondere Positionierung des
Tonrads 12, ist der Q-Ausgang des Flip-Flops 50 entweder ein
logisches Hoch oder ein logisches Niedrig. Wenn sich die
Phasenbeziehung zwischen SIG A und SIG B umkehrt, erfährt
der Zustand des Q-Ausgangs des Flip-Flops 50 einem Übergang.
Dieser Übergang, oder mindestens ein Übergang in einer
speziellen Richtung wie von einem logisch niedrigen zu einem
logisch hohen Zustand, bildet die Grundlage des
Bezugsereignissignals, das als der Ausgang vom Aufnehmer 10
bereitzustellen ist. Eine Hystereseschaltung 80, die aus
einem Widerstand R5 und einer Diode CR5 besteht, ist
zwischen dem Q-Ausgang des Flip-Flops 50 und entweder dem
oszillator 20 oder abgestimmten Netzwerk 22 verbunden, um
einen gewünschten Hysteresegrad bereitzustellen.
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Die verschiedenen aktiven Elemente des Aufnehmers 10,
einschließlich der Vergleicher 91 und 92 und des Flip-Flop
50, erfordern eine Verbindung mit einem Bezugspotential, wie
z.B. Erde, und ein Bezugspotential, wie z.B. +5 Volt. Obwohl
diese aktiven Elemente CMOS-Vorrichtungen benutzen können
und bei einigen Schwankungen ihrer Betriebspotentiale
verhältnismäßig tolerant sein können, ist es vorzuziehen,
daß das Betriebspotential geregelt ist. Ein geregeltes
+5-Volt-Betriebspotential ist am Kabel 70 von der
Spannungsregel- und Ausgangsschaltung 28' auf eine
nachfolgend zu beschreibende Weise bereitgestellt. Ferner
erscheint noch der Q-Ausgang des Flip-Flop 50 auf einem als
72 bezeichneten Leiter, der sich zur
Ausgangsschaltungsanordnung 28' erstreckt. Dieses Signal aus
dem Flip-Flop 50 ist von der Ausgangsschaltung 28'
verarbeitet, wie zur Weiterführung an eine Last- oder
Verbrauchsschaltung 75, die das Signal vom Aufnehmer 10 noch
weiter aufbereiten kann, beschrieben wird.
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Bezug wird auf Fig. 2 genommen, die die Spannungsregel- und
Ausgangsschaltungsanordnung 28' und die entsprechende
Eingangsschaltungsanordnung in der Verbrauchsschaltung 75
zeigt. Das am Kabel 72 vom Flip-Flop 50 erscheinende Signal
geht zwischen einem logisch niedrigen und logisch hohen
Zustand über, wobei das Auftreten eines solchen Übergangs
das gewünschte Ausgangsereignis ist, daß vom Aufnehmer 10 an
die Verbrauchsschaltung 75 bereitzustellen ist. Die
alleinige Verbindung des Aufnehmers 10 mit der
Verbrauchsschaltung 75 besteht über ein Paar von Leitern,
die als 73 und 74 bezeichnet sind und zwischen den
jeweiligen Anschlußpaaren am Aufnehmer 10 und der
Verbrauchsschaltung 75 verbunden sind. Die Leiter 73 und 74
können eine Vielfalt von Formen annehmen, aber am
typischsten sind ein Paar von isolierten Drähten, die
mehrere Fuß (1 Fuß = 30,48 cm) lang sein können. Speziell
beinhaltet der Aufnehmer 10 die Anschlüsse 76 und 77, und
die Verbrauchsschaltung 75 beinhaltet die Klemmen 78 und 79.
Spezieller verbindet der Leiter 73 den Anschluß 76 mit dem
Anschluß 78, und der Leiter 74 verbindet den Anschluß 77 mit
dem Anschluß 79. Es wird verstanden werden, daß jeder
Anschluß und jeweilige Leiter ebenfalls als eine integrale
bzw. angeformte Einheit angesehen werden kann. Die
Anschlüsse 76 und 77 stellen die alleinige elektrische
Verbindung des Aufnehmers 10 mit anderen
Schaltungsanordnungen, wie z.B. der Verbrauchsschaltung 75,
dar. Das Ausgangssignal vom Aufnehmer 10 zur
Verbrauchsschaltung 75 wird allgemein über den Leiter 73 vom
Anschluß 76 zum Anschluß 78 übertragen. Ähnlich ist die
Versorgung mit einem Quellenpotential von der
Verbrauchsschaltung 75 zur Spannungsregel-
Schaltungsanordnung 28' zur Entwicklung der geregelten
Spannung 70 ebenfalls über den Anschluß 78, Leiter 73 und
Anschluß 76 bereitgestellt. Es wird in Fig. 2 bemerkt
werden, daß ein Bezugspotential, wie z.B. Erdpotential, von
der Verbrauchsschaltung 75 über den Anschluß 79 und Leiter
74 an den Anschluß 77 geliefert ist. Dieses Bezugspotential,
das am Anschluß 77 des Aufnehmers 10 erscheint, wird an eine
solche andere Schaltungsanordnung des Aufnehmers
weitergeführt, wie es erforderlich ist, um auf dieses
Potential bezogen zu werden.
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Kurz auf die Last- oder Verbrauchsschaltung 75 Bezug
nehmend, stellt der Anschluß 78 dort einen Eingang für das
Ausgangssignal vom Aufnehmer 10 bereit, dient aber auch zur
Lieferung eines Quellenpotentials an den Aufnehmer 10.
Speziell ist der Anschluß 78 mit einem Ausgang eines
Verstärkers 81 oder eines ähnlichen aktiven Elements, wie
z.B. eines Flip-Flop, CMOS und/oder einer TTL-Logik oder
einer Eingangspufferschaltung, verbunden, welches als
anfängliche signalverarbeitende Funktion dient. Ebenfalls
mit dem Anschluß 78 verbunden ist eine Impedanz, die hier
als Lastwiderstand RL abgebildet ist, und die an ihrem
anderen Ende mit einer +13-Volt-Gleichstrom-
Versorgungsspannung verbunden ist. Diese Versorgungsspannung
kann ungeregelt sein und ist fern von dem Aufnehmer 10 und
verknüpft mit der Verbrauchsschaltung 75.
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Zu einer Betrachtung der Schaltungsanordnung des Aufnehmers
10 zurückkehrend, ist das Signal am Kabel 72 vom Flip-Flop
50 zur Ausgangsschaltung 28' weitergeführt, und speziell zu
einer beinhalteten Signalaufbereitungsschaltung 82, die
teilweise in Blockdiagrammform gezeigt ist. Der
Signalaufbereiter 82 ist vorzugsweise für den Zweck des
Umwandelns der Zustandsübergangsereignisse am Kabel 72 in
jeweilige kurze Digitalimpulse und zum weiteren
Bereitstellen eines Maßes von Leistungspufferung zwischen
dem Flip-Flop 50 und den Anschlüssen 76, 77. Der
Signalaufbereiter 82 kann verschiedene aktive CMOS- und/oder
TTL-Halbleiter enthalten, um die erforderlichen Funktionen
bereitzustellen, wobei ein einzelner NMOS-
Feldeffekttransistor Q10 hierin als das letzte Element des
Signalaufbereiters 82 abgebildet ist. Das Signal am Kabel 72
steuert entweder direkt oder indirekt die Leitung des
Transistors Q10, um das geeignete Ausgangssignal
bereitzustellen. Die Drain- bzw. Senke-Elektrode von Q10 ist
mit dem Anschluß 76 verbunden. Eine 5-Volt-Zenerdiode CR11
ist vom Bezugspotential her mit dem Anschluß 76 verbunden
und daher auch mit der Drain-Elektrode des Transistors Q10.
Die Zenerdiode CR11 stellt sicher, daß die Spannung V&sub0;, die
am Anschluß 76 erscheint, 5 Volt nicht überschreitet, obwohl
die Versorgungsspannung am oberen Ende des Widerstands RL in
der Verbrauchsschaltung 75 13 Volt beträgt. So dient die
Zenerdiode CR11 in Kombination mit dem Widerstand RL zum
Sicherstellen, daß die Quellenspannung, die am Anschluß 76
erscheint, in dem verdeutlichten Ausführungsbeispiel 5 Volt
nicht überschreitet.
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Wie jedoch in Fig. 3 abgebildet, zieht der Transistor Q10,
wenn er über seine Gate- bzw. Gatterelektrode durch das
Steuersignal vom Flip-Flop 50 zur Leitung getrieben bzw.
angesteuert ist, einen Strom IL, der wesentlich größer ist
als der Strom, der normalerweise durch RL fließt, und
verursacht so, daß die Spannung an den Anschlüssen 76 und 78
wesentlich unter das 5-Volt-Quellenpotential abfällt, das
vorhanden ist, wenn der Transistor nicht leitend ist. In der
Tat verursacht die niedrige Impedanz des leitenden
Transistors Q10, daß die Spannung V&sub0; an den Anschlüssen 76
und 78 sich dem Bezugspotential nahe annähert. Dieses Signal
umfaßt daher den Ausgang von Aufnehmer 10, der wiederum das
Eingangssignal zum Verstärker 81 in der Verbrauchsschaltung
75 bildet.
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Um sicherzustellen, daß die +5-Volt-Gleichstromversorgung am
Kabel 70 zur übrigen Schaltungsanordnung des Aufnehmers 10
geregelt ist, oder mit anderen Worten, wesentlich
unbetroffen ist von den Spannungsschwankungen in der
Quellenspannung, die am Anschluß 76 auftreten, wenn das
Ausgangssignal auf nahezu 0 Volt abfällt, ist durch die
Diode CR12 und den Speicherkondensator C20 eine einfache
Regelschaltung bereitgestellt. Die Anode der Diode CR12 ist
mit dem Anschluß 76 verbunden, und ihre Kathode ist mit
einem Anschluß des Kondensators C20 verbunden, wobei der
andere Anschluß dieses Kondensators mit dem Bezugspotential
verbunden ist. Die geregelte +5-Volt-Versorgung ist an der
Zusammenführung zwischen der Diode CR12 und dem Kondensator
C20 erhalten. Diese Form der geregelten
Spannungsversorgungsschaltung ist beim vorliegenden
Drehzahlaufnehmer 10 verhältnismäßig wirkungsvoll, da der
Arbeitszyklus, während dem der Transistor Q10 leitet,
relativ zu seinem Intervall der Nichtleitung verhältnismäßig
kurz ist, wie in Fig. 3 abgebildet ist. Während der
Nichtleitung des Transistors Q10 dient das 5-Volt-
Quellenpotential, das von der Zenerdiode CR11 bestimmt wird,
zum Laden des Kondensators C20 auf diesen Pegel. Während der
Intervalle, in denen Q10 leitend ist, ist die Diode CR12 so
gepolt, daß sie Entladung des Kondensators C20 durch den
Transistor Q10 verhindert. Wenn angenommen wird, daß der
Arbeitszyklus oder die Arbeitsraten bzw. -häufigkeit von TON
bis TOFF verhältnismäßig klein ist, wird der 5-Volt-Pegel am
Kabel 70 aufrechterhalten. 0bwohl eine Erhöhung der Drehzahl
des Tonrades 12 dazu neigt, das Intervall von TOFF relativ
zu TON verringern, ist der Wert des Kondensators C20
typischerweise zur Unterbringung dieser Situation bei den
höchsten erwarteten Drehzahlen gewählt. Bei dem
verdeutlichten Ausführungsbeispiel kann der Kondensator C20
beispielsweise einen Wert von 0,2 uf haben.
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Auf Fig. 4 Bezug nehmend, ist eine Spannungsregel- und
Ausgangsschaltungsanordnung 28" in Übereinstimmung mit der
Erfindung abgebildet, die von einer anderen Form als der in
Fig. 2 abgebildeten ist. In bezug auf die
Verbrauchsschaltung 75 ist die Anordnung dieselbe wie die
des Ausführungsbeispiels von Fig. 2, der Wert des
Lastwiderstands RL kann jedoch in Übereinstimmung mit der
Ausgangsschaltung 28" abweichen. Im vorliegenden Fall hat
RL einen Wert von einem kOhm. In dem gepunkteten bzw.
gestrichelten Block, der die Spannungsregel- und
Ausgangsschaltungsanordnung 28" definiert, enthalten ist
ein weiteres D-Typ-Flip-Flop 84, dessen Q-Ausgang des Flip-
Flop 50 zu dessen C-Eingang über das Kabel 72 fortgeführt
ist. Der D-Eingang des Flip-Flop 84 ist so mit +5 Volt
verbunden, daß sein Q-Ausgang jedesmal in einen logisch
hohen Zustand übergeht, wenn der C-Eingang von einem logisch
niedrigen zu einem logisch hohen Zustand übergeht. Man
bemerke, daß SIG A über das Kabel 85 mit dem R-Eingang des
Flip-Flops 84 so verbunden ist, daß der Q-Ausgang des Flip-
Flop in seinen niedrigen Zustand übergeht, wenn SIG A das
nächstemal zu seinem niedrigen Zustand zurückkehrt. Da SIG A
mit einer verhältnismäßig hohen Frequenz, d.h. 20 kHz,
zwischen seinem hohen und niedrigen Zustand schwingt, aber
der Q-Ausgang des Flip-Flop 50 mit einer niedrigeren Rate
bzw. Geschwindigkeit, die viel langsamer ist, übergeht, und
von der Drehzahl des Tonrades 12 bestimmt ist, erscheint das
Signal am Q-Ausgang des Flip-Flop 84 als verhältnismäßig
kurzer Impuls von weniger als ungefähr 0,03 ins. Das Flip-
Flop 84 beinhaltet wie das Flip-Flop 50 eine CMOS-
Schaltungsanordnung und könnte auch Teil der
Schaitungsanordnung gewesen sein, die in dem als
SIGNALAUFBEREITER 82 bezeichneten Block in Fig. 2 enthalten
ist.
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Fig. 5A bildet die Wellenform ab, die beim Testpunkt TP6 am
Q-Ausgang des Flip-Flop 50 erscheint, und Fig. 5B bildet die
impulsähnliche Wellenform ab, die bei TP10 am Q-Ausgang des
Flip-Flip 84 erscheint. Wie früher erwähnt, stellt der
Übergang des Q-Ausgangs des Flip-Flop 50 von einem niedrigen
Zustand zu einem hohen Zustand das Zeittaktungsereignis dar,
das letztendlich das Ausgangssignal von Aufnehmer 10
bereitzustellen hat. Es wird bemerkt werden, daß der Impuls
bei TP10 mit diesem Ereignis zusammenfällt.
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Zur Bereitstellung einer Leistungspufferung ist das
Ausgangssignal von Flip-Flop 84 bei TP10 mit dem Anschluß 76
über einen Halbleiterschalter, wie z.B. den bipolaren
Transistor Q11, verbunden. Der Transistor Q11 ist mindestens
in der Funktion analog bzw. entsprechend zum FET Q10 in Fig.
2. Der Emitter von Transistor Q11 ist mit Erde verbunden,
und sein Kollektor ist durch einen kleinen Widerstand R12
mit dem Anschluß 76 verbunden. Der Widerstand R12 kann
typischerweise einen Wert von 10 Ohm haben. Das Steuersignal
von TP10 ist an die Basis des Transistors Q11 über einen
strombegrenzenden Widerstand R10 angelegt. Ein weiterer
Widerstand R11 ist zwischen der Basis von Transistor Q11 und
Erde verbunden, um einen Strom-Shunt- bzw.
-Parallelschaltungsweg zum Aufrechterhalten des Transistors
in seinem nichtleitenden Zustand während des
Leistungshochfahrens, wenn das Betriebspotential von +5V
vielleicht noch keinen stabilen Zustand erreicht hat,
bereitzustellen.
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Bei Abwesenheit eines Strom-Shunt bzw. einer
Stromparallelschaltung, wie durch den Widerstand R11
bereitgestellt, ist es einem bipolaren Transistor wie z.B.
Q11 möglich, die Leitung zu beginnen, wenn das Potential an
seinem Kollektor nur mehrere Volt beträgt, und ein erster
Impuls, entweder zufällig oder normal, erscheint an seiner
Basis. Sollte das eintreten, würde die Leitung des
Transistors zu dieser Zeit die geregelte Versorgung daran
hindern, ihren stabilen Zustandspegel zu erreichen, und der
Ausgang würde in diesem Zustand gesperrt. Durch die Wahl des
Widerstands R11 und auch des Widerstands R10 von geeigneten
Werten ist es jedoch möglich, während des kurzen
Leistungshochfahrintervalls genügend Strom von der Basis des
Transistors Q11 zur Erde zu shunten bzw. parallel zu
schalten. Bei dem verdeutlichten Ausführungsbeispiel ist
Widerstand R10 7,5 kohm und Widerstand R11 4,3 kOhm. Diese
Werte erlauben ausreichend Basisstrom, um den Transistor Q11
zu treiben bzw. anzusteuern, sobald das Betriebspotential
bei oder in der Nähe von dem stabilen Zustand ist.
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Auf Fig. 5C Bezug nehmend, wird jedesmal, wenn bei TP10 ein
positivgehender Impuls erscheint, wie in Fig. 5B abgebildet,
der normalerweise nichtleitende Transistor Q11 zur Leitung
getrieben bzw. angesteuert. Wenn der Transistor Q11
nichtleitend ist, was der viel größere Prozentsatz der Zeit
ist, ist der Strom I, der durch die Last RL in der
Verbrauchsschaltung 75 zur Versorgung der geregelten
Stromversorgungsschaltungsanordnung, die nachfolgend zu
beschreiben ist, gezogen wird, klein. Wenn andererseits der
Transistor Q11 zur Leitung getrieben ist, steigt der Strom I
durch den viel niedrigeren Impedanzweg, der Widerstand RL,
Widerstand R12 und die niedrige Impedanz des leitenden
Transistors beinhaltet, wesentlich an. Fig. 5C bildet das
sich ergebende Signal ab, das bei TP11 am Kollektor des
Transistors Q11 und daher auch am Anschluß 76 erscheint.
Während der Zeit, in der Transistor Q11 nichtleitend ist,
kann der Strom I einen Wert von nur ungefähr 3 mA haben, so
daß das Quellenpotential, das am Anschluß 76 erscheint,
ungefähr 13 Volt - 3 Volt = 10 Volt ist. Wenn andererseits
der Transistor Q11 leitet, fällt die Spannung am Anschluß 76
auf nahezu 0 Volt ab. Dieses Signal, das in Fig. 5C
abgebildet ist, wird vom Anschluß 76 über den Leiter 73 zum
Anschluß 78 der Verbrauchsschaltung 75 und so zum Verstärker
81 befördert.
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Die Spannungsregel-Schaltungsanordnung von Fig. 4 ist
funktionell der von Fig. 2 ähnlich, unterscheidet sich aber
von ihr. Wie vorher ist die Anode einer Diode CR12 mit dem
Anschluß 76 verbunden, und ihre Kathode ist mit dem weiteren
Teilbereich der Spannungsregel-Schaltungsanordnung
verbunden. Die Kathode der Diode CR12 ist mit dem Kollektor
eines Transistors Q12 verbunden, dessen Emitter als Ausgang
für das +5-Volt-Betriebspotential an den Rest des Aufnehmers
10 dient. Die Diode CR12 dient zur Isolation bzw. Trennung
der Spannungsregel-Schaltungsanordung von Transistor Q11,
wenn der letztere leitend ist. Wenn Transistor Q11 nicht
leitend ist, ist das Quellenpotential von ungefähr 10V
Gleichstrom an die Diode CR12 angelegt, um die mit ihrer
Kathode verbundene Spannungsregelschaltung zu versorgen.
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Als eine Alternative zu dem einzelnen Kondensator C20 von
Fig. 2 beinhaltet der Rest der Spannungsregel-
Schaltungsanordnung von Fig. 4 den Transistor Q12, einen
Widerstand R13, eine Zenerdiode CR13 und zwei Kondensatoren
C21 und C22. Kondensator C22 hat einen Wert von 0,2 uf und
ist zwischen dem Emitter von Transistor Q12 und Erde
verbunden, um einer Speicher- und Glättungsfunktion analog
derjenigen des Kondensators C20 von Fig. 2 zu dienen. Die
geregelten +5V sind über den Kondensator C22 bei Kabel 70'
bereitgestellt. Die Zenerdiode CR13 und der
Rauschunterdrückungskondensator C21 sind zwischen der Basis
des Transistors Q12 und Erde parallel verbunden und dienen
in Kombination mit dem Widerstand R13, der zwischen der
Basis und dem Kollektor von Transistor Q12 verbunden ist,
zum Regeln der Leitung dieses Transistors. Die Zenerdiode
CR13 hat einen Wert von 5,1 Volt, um das Betriebspotential
zu regeln. Der Widerstand R13 kann einen Wert von 1 kohm
haben, und der Kondensator C21 ist 0,1 uf. Das
Beinhaltetsein von Transistor Q12 und Zenerdiode CR13 in
dieser Anordnung ergibt eine verbesserte Spannungsregelung
für Schwankungen des Quellenpotentials und besonders für
Abfälle dieses Potentials.
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Daher wird gesehen werden, daß die Spannungsregel- und
Ausgangsschaltung 28" funktionell der von 28' in Fig. 2
ähnlich ist; es wird jedoch bemerkt werden, daß das
Ausgangssignal, das beim Anschluß 76 erscheint, jetzt
zwischen ungefähr 10V Gleichstrom und Erde variiert bzw.
schwankt, wogegen es bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2
zwischen 5V Gleichstrom und Erde war. In jedem Fall
erfordert die Aufnehmerschaltung 10 nur zwei Leiter, 73 und
74, um sie mit den erforderlichen Leistungsverbindungen zu
versehen und das Ausgangssignal an eine geeignete
Verbrauchsschaltung zu liefern.
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Obwohl diese Erfindung in bezug auf ausführliche
Ausführungsbeispiele davon gezeigt und beschrieben wurde,
wird von den Fachkundigen verstanden werden, daß
verschiedene Änderungen seiner Form und Einzelheiten gemacht
werden können, ohne vom Umfang der beanspruchten Erfindung
abzuweichen.