DE69201904T2

DE69201904T2 - Vorrichtung zur Steuerung eines Kreuzspuleninstrumentes.

Info

Publication number: DE69201904T2
Application number: DE1992601904
Authority: DE
Inventors: Xavier Levesque
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1992-04-21
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2012-04-22
Also published as: DE69201904D1; EP0511078A1; EP0511078B1; FR2675916B1; FR2675916A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Quotientenmessers bzw. Kreuzspulinstruments.
Gegenwärtig ist es üblich, als Anzeigevorrichtung beispielsweise für einen Flüssigkeitsstand oder für die Temperatur Quotientenmeßvorrichtungen zu verwenden, die beispielsweise von zwei rahmenförmigen, in 90º angeordneten Wicklungen gebildet sind, in deren Innerem ein Magnetplättchen drehbeweglich montiert ist, das mit der Nadel der Anzeigevorrichtung fest verbunden ist. Wenn jede Spule von einem elektrischen Strom durchflossen wird, ergibt sich daraus ein resultierendes Magnetfeld, nach welchem sich das Magnetplättchen ausrichtet und auf diese Weise die Nadel der Anzeigevorrichtung bewegt.
Im allgemeinen verwendet man zum Andern des Verhältnisses der elektrischen Ströme in beiden Wicklungen einen veränderlichen Widerstand, der an die Anschlüsse des Quotientenmessers angeschlossen ist. Dieser veränderliche Widerstand kann beispielsweise ein Thermistor sein, wenn es sich um die Messung von Temperaturen handelt, oder ein Rheostat im Fall eines Füllstandanzeigers.
Aus dem nachstehenden geht hervor, daß verschiedene elektrische Schaltungen für die beiden Wicklungen möglich sind.
Der direkte Anschluß des Fühlers an den Anschlüssen des Quotientenmessers besitzt den Vorteil, daß er besonders einfach ist und die interessante Eigenschaft einer Unveränderlichkeit der Winkelanzeige des Quotientenmessers bezüglich der Versorgungsspannung bei einem gegebenen Verhältnis der Ströme besitzt. Nun weiß man, daß diese Versorgungsspannung beispielsweise in einem Kraftfahrzeug sich von 10,5 Volt bis 16 Volt ändern können muß.
Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen es nicht möglich ist, den Fühler direkt an den Quotientenmesser anzuschließen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn mehrere Fühler mit einem Mikroprozessor verbunden sind, der programmiert ist, um von den Messungen der einzelnen Fühler abhängige Parameter zu erarbeiten.
Man kann beispielsweise den Fall nennen, in dem der Mikroprozessor die momentane Reichweite des Fahrzeugs in Abhängigkeit nicht nur von den Angaben des Benzinstandmessers, sondern auch von verschiedenen Betriebsparametern des Motors berechnen muß.
In diesem Fall ist der Fühler nicht mehr für seinen Anschluß an den Quotientenmesser direkt zugänglich, und es ist notwendig, über den Rechner zu gehen.
Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie in der Schrift US-A-4 924 178 beschrieben wird, gestattet eine solche Steuerung.
In dieser Schrift legt man an den Eingang eines Quotientenmessers über einen Rechner ein Signal in Impulsen und insbesondere ein Rechtecksignal an, das ein Abbild einer zu messenden physikalischen Größe ist.
Insbesondere kann das Rechtecksignal ein impulsbreitenmoduliertes Signal mit konstanter Frequenz sein.
Man kann nachweisen, daß man hierbei die Eigenschaft der Unveränderlichkeit der Winkelanzeige bezüglich der Versorgungsspannung des Quotientenmessers beibehält.
Diese Vorrichtungen besitzen jedoch den Nachteil, daß sie nicht die Tatsache berücksichtigen, daß der Wert der physikalischen Größe am Ausgang des Fühlers sich nicht von null bis unendlich, sondern von einem Minimumwert zu einem Maximumwert ändert. Sie verfügen also nicht über den maximalen möglichen Meßbereich.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen.
Gegenstand der Erfindung ist zu diesem Zweck eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1.
Der Schalter wird vorzugsweise durch den Rechner über eine Impulsbreitenkodierschaltung gesteuert.
Der Rechner kann insbesondere ein digitaler Rechner sein, der über einen Analog/Digitalwandler mit einem analogen Fühler verbunden ist.
Wenn diese zu messende physikalische Größe der Wert eines veränderlichen elektrischen Widerstands ist, der von einem Stromgenerator bzw. Stromquelle versorgt wird, regelt man diesen bzw. diese vorzugsweise so, daß die Spannung an den Anschlüssen des Widerstands, wenn dessen Wert maximal ist, gleich der maximalen kodierbaren Spannung am Eingang des Rechners ist.
Durch diese Anordnung kommt man in den Genuß der maximalen Genauigkeit. Natürlich kann eine ähnliche Regelung auch vorgenommen werden, wenn der Fühler kein Widerstandsfühler ist.
Nun werden als nicht begrenzendes Beispiel besondere Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen
- Fig. 1 und 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigen, die an Quotientenmesser von zwei verschiedenen Typen angeschlossen ist.
- Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung detaillierter darstellt und
- Fig. 4 und 5 zwei mögliche Meßbereichkorrekturschaltungen darstellen.
In Fig. 1 sieht man einen Quotientenmesser 1 vom Typ I. In einem solchen Quotientenmesser sind die Wicklungen 2 und 3 in Reihe geschaltet, wobei die Eingangsanschlüsse 4 und 5 des Quotientenmessers von den Anschlüssen der Wicklung 3 gebildet sind. Widerstände 6 und 7 gestatten die Regelung des Gesamtstroms im Quotientenmesser in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung V sowie des Verhältnisses der Ströme in den Wicklungen 2 und 3.
In Fig. 2 ist mit 1' ein Quotientenmesser vom Typ 11 dargestellt. In diesem Fall sind die Spulen 2' und 3' parallel geschaltet und die Eingangsanschlüsse 4 und 5 des Quotientenmessers sind mit der Spule 2' in Reihe. Ein Widerstand 8 gestattet die Durchführung der Regelung der Ströme.
In beiden Fällen schließt man an die Anschlüsse 4, 5 des Quotientenmessers einen elektronischen Schalter 9, beispielsweise einen Transistor, an, der durch einen Rechner 10 gesteuert wird.
Der Rechner 10 erhält seinerseits an seinem Eingang eine Spannung, die das Abbild einer von einem Fühler 11 gemessenen physikalischen Größe ist.
Wie Fig. 3 zeigt, besteht der Fühler 11 aus einem veränderlichen Widerstand, beispielsweise einem Thermistor oder einem Rheostat, der durch einen Stromgenerator 13 versorgt wird, wie es aus der Schrift DE-A-3634052 an sich bekannt ist.
Die Spannung an den Anschlüssen des Widerstands 12, die zum Wert dieses Widerstands proportional ist, wird in einem Analogdigitalwandler 14 umgewandelt, dessen Ausgang einer Recheneinheit 15 als Eingang geliefert wird.
Die Recheneinheit 15 erhält ferner die Ausgangssignale von anderen Fühlern, um zusammengesetzte Parameter beispielsweise des Verbrauchs oder der Reichweite zu erarbeiten, die auf einer Anzeigevorrichtung 16 angezeigt werden können. Der Rechner 15 kann auch Korrekturen des vom Fühler 11 gemessenen Werts vornehmen. Der Rechner 15 liefert an seinem Ausgang einer Impulsbreitenkodierschaltung 17 den vom Quotlentenmesser anzuzeigenden Wert.
Die Schaltung 17 erarbeitet auf bekannte Weise ein Rechtecksignal mit konstanter Frequenz und mit veränderlicher Impulsbreite.
Man kann nachweisen, daß wenn diese Frequenz gegenüber dem Frequenzbereich bzw. Durchlaßbereich des Quotientenmessers hoch ist, dessen Winkelabweichung eine von der Versorgungsspannung des Quotientenmessers unabhängige Funktion von dem Verhältnis der Breite der Impulse zur Periode des Signals ist. In den beiden Fällen der Figuren 1 und 2 ist nämlich das Verhältnis der Stromstärken in den Spulen 2 und 3 oder 2' und 3' nur von den Wertender Widerstände der einzelnen Bauelemente und dem genannten Verhältnis zwischen der Periode des Signals und der Breite der Impulse abhängig.
Das von der Schaltung 17 gelieferte Signal kann beispielsweise eine Frequenz von 200 Hz bei einer Zeitkonstanten des Quotientenmessers von 2 Sekunden haben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung simuliert infolgedessen am Eingang des Quotientenmessers den Widerstand 12 des Fühlers.
Tatsächlich ändert sich dieser Widerstand nicht von null bis unendlich, sondern von einem Minimumwert zu einem Maximumwert. Um die höchstmögliche Genauigkeit beizubehalten, ersetzt man den elektronischen Schalter 9 durch den Schalter 9' von Fig. 4 oder den Schalter 9" von Fig. 5.
Im Fall von Fig. 4 ist der eigentliche Schalter 18 mit einem Widerstand 19 mit dem Wert RA in Reihe geschaltet, wobei die aus Schalter 18 und Widerstand 19 bestehende Einheit an den Anschlüssen 4 und 5 des Quotientenmessers zu einem Widerstand 20 vom Wert RB parallel geschaltet ist.
Wenn Rm der kleinsmögliche Wert des Widerstands 12 und RM sein höchstmöglicher Wert ist, wählt man RA und RB so, daß: und
Im Fall von Fig. 5 ist der eigentliche elektronische Schalter 21 zu einem Widerstand 22 mit dem Wert R'B parallel geschaltet, wobei die aus Schalter 21 und Widerstand 22 bestehende Einheit an den Anschlüssen 4 und 5 des Quotientenmesser zu einem Widerstand 23 mit dem Wert R'A in Reihe geschaltet ist.
In diesem Fall wählt man R'A und R'B so, daß:
R'A + R'B = RM
und R'A = Rm
Es ist leicht zu erkennen, daß sich in beiden Fällen der simulierte Widerstand zwischen den Eingangsanschlüssen 4 und des Quotientenmessers zwischen Rm und RM ändert, wenn das Verhältnis der Breite der Impulse zur Periode des aus Schaltung 17 austretenden Signals sich von 0 bis 1 ändert.

Claims

1. Steuervorrichtung für einen Quotientenmesser (1; 1'), umfassend einen elektronischen Schalter (9; 9'; 9"), der mit den Eingangsanschlüssen (4, 5) des Quotientenmessers verbunden ist und durch einen Rechner (10) gesteuert wird, welcher an seinem Eingang eine Spannung erhält, die für eine durch einen Aufnehmer gemessene physikalische Größe repräsentativ ist, deren entsprechender Wert zwischen zwei Extremwerten variiert, einem Minimalwert Rm und einem Maximalwert RM, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einer Meßbereichskorrekturschaltung (18-20; 21-23) zugeordnet ist, die so eingerichtet ist, daß diese Korrekturschaltung, wenn der Schalter ständig offen ist, einen dieser Extremwerte des Aufnehmers darstellt, und wenn der Schalter ständig geschlossen ist, den anderen der Extremwerte.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter mit einem ersten Widerstand (19) des Wertes RA in Reihe geschaltet ist, wobei die Einheit aus Schalter und erstem Widerstand mit einem zweiten Widerstand (20) des Wertes RB an den Anschlüssen des Quotientenmessers parallel angeschlossen sind, und wobei RA und RB so gewählt sind, daß

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter mit einem ersten Widerstand (22) des Wertes R'B parallel geschaltet ist, wobei die Einheit aus Schalter und erstern Widerstand mit einem zweiten Widerstand (23) des Wertes R'A an den Anschlüssen des Quotientenmessers in Reihe angeschlossen sind, und wobei R'A und R'B so gewählt sind, daß

R'A = Rm

R'A + R'B =RM.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter durch den Rechner unter Zwischenschaltung eines Impulsbreitenkodierungskreises (17) gesteuert wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner ein numerischer Rechner ist, der unter Zwischenschaltung eines Analog/Numerikwandlers (14) an einem Analogaufnehmer (11) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch S5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer ein Widerstandsaufnehmer ist, der von einem Stromerzeuger (13) gespeist wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromerzeuger so bestimmt, daß die Spannung an den Anschlüssen des Widerstands, wenn dessen Große maximal ist, gleich der maximalen kodierbaren Spannung am Eingang des Rechners ist.