WO2008028948A1 - Circuit arrangement und method for converting a signal - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a circuit arrangement and a method for converting a signal, in particular a si ⁇ nusförmigen signal, in a rectangular signal, wherein the circuit arrangement comprises a Schmitt trigger.
- a transmission or crank ⁇ wave For detecting rotational speeds of rotating components in a motor vehicle, such.
- sensors are usually used. Based on the frequency of the output signal of such speed sensors, the speed of the respective component can be determined. With the aid of the rotational speeds thus determined, for example, the speed of the motor vehicle can be determined.
- an inductive sensor is used as a speed sensor.
- This sensor is arranged at a small distance from a gear, which is connected to the component whose speed is to be detected. A rotation of the gear leads to a sinusoidal signal voltage of the sensor.
- this sinusoidal voltage is usually supplied ei ⁇ ner circuit that converts the sinusoidal in a fairly ⁇ eckförmiges signal.
- Electromagnetic interference of the sensor signal can, for. B. caused by long lines between the sensor and the controller.
- a Schmitt trigger is used for the conversion of the sinusoidal Sig ⁇ Nals in a recheckförmiges signal.
- the Schmitt trigger is a comparator in which the levels for switching (high level at the output of the comparator) and the switching off (low level at the output of the
- the turn-on and turn-off of the Kompara- tors are designated as upper and lower switching threshold ⁇ net.
- the switching thresholds of the Schmitt trigger are fixed via the ⁇ sen hysteresis. Due to the disturbances occurring in the motor vehicle, the hysteresis must be chosen to be relatively large. However, this causes the problem that the sensitivity of the Schmitt trigger decreases with increasing hysteresis. So z. B.
- Object of the present invention is therefore processing arrangement, a general arrangement and to provide a method available, which also occur in an environment in which electromagnetic Stö ⁇ approximations, an error-free conversion of a signal, in particular a sinusoidal signal, in a rechteckför- Miges signal using a Schmitt trigger.
- the present task is solved by means ⁇ ge that change the hysteresis of the Schmitt trigger function of the amplitude of the signal.
- the switching thresholds of the Schmitt trigger are automatically adjusted to the amplitude of the signal.
- the Schmitt trigger For signals with very small amplitude, the Schmitt trigger a low hysteresis, and thus be ⁇ sits a very high sensitivity.
- the hysteresis of the Schmitt trigger This also insensitivity ge ⁇ genüber electromagnetic disturbances which are superposed on the signal increases. The greater the hysteresis, the larger the interference superimposed on the signal can fail, without causing an error in the conversion.
- the device according to the invention thus has the advantage that both signals of small amplitudes as well as signals of high amplitudes, with large superimposed interference, can be converted without error into a rectangle-shaped device.
- Miges signal to be converted since an automatic Anpas ⁇ solution of the sensitivity of the Schmitt trigger to the Amplitu ⁇ de of the signal takes place.
- the commonly used ver ⁇ Schmitt trigger with hysteresis constant the disadvantage in that, for a high hysteresis small-amplitude signals can not be converted, whereas at a low hysteresis, the sensitivity to interference of the signal is high.
- circuit arrangement according to the invention the advantages that an automatic adjustment of HystE ⁇ rese performed on the signal amplitudes of different sensors and that aging effects of a sensor, the z. B. may have a decreasing amplitude result, are taken into account.
- An advantageous embodiment of the method according to the invention consists in that a first input of the Schmitt trigger is connected to the signal, and the means comprise the following components:
- a positive peaking rectifier whose input is connected to the signal and whose output voltage depends on the positive half-wave of the signal
- a negative peaking rectifier whose input is connected to the signal and whose output voltage depends on the negative half-wave of the signal
- a first adder wherein one input of the adder is connected to the output of the positive peak rectifier and another input is connected to a DC voltage
- a second adder one input of the adder connected to the output of the negative peaking rectifier and another input connected to a DC voltage, and a switch having a control input connecting either a second input of the Schmitt trigger to the output of the first Adder or with the output of the second adder connects, wherein the control input of the switch is connected to the output of the Schmitt trigger.
- the hysteresis increases proportionally with the amplitude of the signal.
- the upper switching threshold is changed depending on the amplitude of the positive half-wave of Sig ⁇ Nals and the lower switching threshold as a function of Ampli tude ⁇ the negative half cycle of the signal.
- the upper switching threshold corresponds approximately to 0.667 times the difference between the positive and the negative peak value of the signal.
- the lower switching threshold ⁇ corresponds to about the 0.333 times the difference between the positive and the negative peak value of the Sig- Nals. This design can be produced inexpensively.
- the switch is realized by a Transis ⁇ tor.
- a transistor can be produced particularly inexpensively.
- the circuit arrangement can preferably be used for converting the signal of a sensor for detecting a rotational speed in a motor vehicle.
- the speed to be measured is determined by the frequency of the output signal from the comparator. Since considerable electromagnetic disturbances may occur in the motor vehicle and the exact ⁇ accuracy of the speed measurement is dependent on the conversion of the signal, the above-mentioned advantages connected with the invention are particularly strong to bear.
- the circuit arrangement comprises a low-pass filter for filtering the signal.
- the Störunempfind- sensitivity of the circuit arrangement is increased.
- the invention includes a method for converting a signal, in particular a sinusoidal Sig ⁇ nals, in a rectangular signal, wherein the signal a Input of a Schmitt trigger is supplied and the rectangular-shaped signal is taken at the output of the Schmitt trigger and the hysteresis of the Schmitt trigger is changed depending on the amplitude of the signal.
- a first input of the Schmitt trigger is connected to the signal advantageous and it carries out the following process steps ⁇ :
- the signal is fed to a low-pass filter for filtering before conversion.
- a da ⁇ of is shown schematically in the drawing with reference to several figures and described below. Show it:
- Figure 1 is a block diagram of a circuit arrangement according to the invention and FIG. 2 shows an example of a sinusoidal signal supplied to the circuit arrangement according to FIG. 1 and the resulting converted rectangular signal.
- circuit arrangement of Figure 1 and parts thereof are shown as block diagrams. However, this does not mean that the circuit arrangement according to the invention is limited to a realization with the aid of individual circuits corresponding to the blocks. Rather, the circuit arrangement according to the invention can be realized in a particularly advantageous manner with the aid of highly integrated circuits.
- the circuit arrangement 1 shows an embodiment of an inventive ⁇ SEN circuit arrangement 1 is illustrated.
- the circuit arrangement 1 is supplied with a sinusoidal signal Ue of a sensor 2 for detecting a rotational speed in a motor vehicle.
- the speed corresponds to the frequency of the sinusoidal signal Ue.
- the signal Ue is converted by the circuit arrangement 1 into a rectangular signal Ua. Filtering with the low-pass filter 3 lowers the sensitivity of the circuit arrangement 1 to interference that may be superimposed on the signal Ue.
- the resistors Rl and R2 serve only to establish a fixed relationship between the signal Ue and the supply voltage Vcc and ground of the circuit arrangement 1.
- the signal is fed both to a negative input of a Schmitt trigger 9, the parator by a com- 9 is realized, as well as to the inputs of a po ⁇ sitiven peak detector 4 and a negative peak detector 5.
- the output voltage of positive peak value detector 4, which is realized by a diode Dl and a Kondensa ⁇ tor Cp is proportional to the peak value of the positive half-wave of the signal Ue.
- the output voltage of the negative peak detector 5 which is realized by a diode D2 and a capacitor Cn, pro ⁇ portional to the peak value of the negative half-wave of the signal Ue.
- the output voltage of the positive peak value rectifier 4 is connected to an input of a first adder 6. Another input of the first adder 6 is acted upon by a voltage divider formed by a resistor R3 and R4, with a DC voltage.
- R3 has the same value as R4, so that the DC voltage is half of Vcc.
- the output voltage of the first adder 6 corresponds to the sum of the output voltage of the positive peak value rectifier 4 with the DC voltage.
- the output voltage of the negative peak value rectifier 5 is connected to an input of a second adder 7. Another input of the second adder 7 is applied via the voltage divider, formed by the resistor R3 and R4, with the DC voltage.
- the output voltage of the second adder ⁇ 7 corresponds to the sum of the output voltage of the negative peak rectifier 5 with the DC voltage.
- a switch 8 connects either the output of the first adder 6 or the output of the second adder 7 to the positive input of the comparator 9. The control input of
- Switch 8 is connected to the output of the comparator 9, that is, the switching between the outputs of the adder 6, 7 takes place in dependence on the output voltage of Kompara ⁇ sector 9.
- the switch 8 can, for. B. be realized by a transistor.
- the comparator 9 is thus a comparison of the filtered sinusoidal signal Ue either with the sum of the DC voltage and the output voltage of positive peaking rectifier 4 or the sum of the DC voltage and the output voltage of the negative peaking rectifier 5.
- the hysteresis of the Schmitt trigger 9 is automatically sent to the amplitude the signal Ue adapted.
- switch 8 is sure ⁇ made that for the positive half-wave of the signal Ue a comparison with the upper switching threshold of the Schmitt trigger 9 takes place, whereas the comparison for the negative half-wave of the signal Ue takes place with the lower switching threshold of the Schmitt trigger 9.
- the output of the Schmitt trigger 9 can be connected to the input of a microcontroller, wel ⁇ cher determined based on the frequency of the rectangular signal Vout to be detected with the sensor 2 speed.
- FIG. 2 shows the time courses of a sinusoidal signal Ue supplied to the circuit arrangement 1 according to FIG. 1 and the resulting rectangular signal Ua at the output of the circuit arrangement 1. It can be seen that the sinusoidal signal Ue is superimposed by disturbances. Despite the superimposed interference, the sinusoidal signal Ue is converted without error into the rectangular signal Ua. The error-free conversion is ensured by the automatic adaptation of the hysteresis to the amplitude of the sinusoidal signal Ue.
- the upper switching threshold of the comparator 9 is approximately 0.667 times the difference Vss between the positive and the negative peak value of the sinusoidal signal Ue.
- the lower switching threshold corresponds to approximately 0.333 times the difference between the positive and the negative peak value of the sinusoidal signal Ue. This Ver ⁇ ratio between the thresholds and the peak values of the sinusoidal signal Ue is maintained even with changes in the peak values, since the switching arrangement 1 automatically adjusts the switching thresholds to the peak values.
- the output of comparator 9 has a low level, a high level between times t1 and t2, and a low level between t2 and t3. Since the filtered sinusoidal signal Ue is supplied to the negative input of the Schmitt trigger 9, this is
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Abstract
Description
Beschreibungdescription
Schaltungsanordnung und Verfahren zur Umwandlung eines SignalsCircuit arrangement and method for converting a signal
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Umwandlung eines Signals, insbesondere eines si¬ nusförmigen Signals, in ein rechteckförmiges Signal, wobei die Schaltungsanordnung einen Schmitt-Trigger aufweist.The invention relates to a circuit arrangement and a method for converting a signal, in particular a si ¬ nusförmigen signal, in a rectangular signal, wherein the circuit arrangement comprises a Schmitt trigger.
Zur Erfassung von Drehzahlen von sich drehenden Bauelementen in einem Kraftfahrzeug, wie z. B. eine Getriebe- oder Kurbel¬ welle, werden üblicherweise Sensoren eingesetzt. Anhand der Frequenz des Ausgangssignals solcher Drehzahlsensoren kann die Drehzahl des jeweiligen Bauelementes bestimmt werden. Mit Hilfe der so ermittelten Drehzahlen kann beispielsweise die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ermittelt werden.For detecting rotational speeds of rotating components in a motor vehicle, such. As a transmission or crank ¬ wave, sensors are usually used. Based on the frequency of the output signal of such speed sensors, the speed of the respective component can be determined. With the aid of the rotational speeds thus determined, for example, the speed of the motor vehicle can be determined.
Oftmals wird ein induktiver Sensor als Drehzahlsensor verwen- det . Dieser Sensor ist im geringen Abstand zu einem Zahnrad angeordnet, welches mit dem Bauelement, dessen Drehzahl er- fasst werden soll, verbunden ist. Eine Drehung des Zahnrades führt zu einer sinusförmigen Signalspannung des Sensors. Zur Erhöhung der Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen wird diese sinusförmige Spannung üblicherweise ei¬ ner Schaltung zugeführt, die das sinusförmige in ein recht¬ eckförmiges Signal umwandelt. Elektromagnetische Störungen des Sensorsignals können z. B. durch lange Leitungen zwischen Sensor und Steuergerät verursacht werden.Often an inductive sensor is used as a speed sensor. This sensor is arranged at a small distance from a gear, which is connected to the component whose speed is to be detected. A rotation of the gear leads to a sinusoidal signal voltage of the sensor. To increase the insensitivity to electromagnetic interference, this sinusoidal voltage is usually supplied ei ¬ ner circuit that converts the sinusoidal in a fairly ¬ eckförmiges signal. Electromagnetic interference of the sensor signal can, for. B. caused by long lines between the sensor and the controller.
Üblicherweise wird für die Umwandlung des sinusförmigen Sig¬ nals in ein recheckförmiges Signal ein Schmitt-Trigger verwendet. Der Schmitt-Trigger stellt einen Komparator dar, bei dem die Pegel für das Einschalten (High-Pegel am Ausgang des Komparators) und das Ausschalten (Low-Pegel am Ausgang desTypically, a Schmitt trigger is used for the conversion of the sinusoidal Sig ¬ Nals in a recheckförmiges signal. The Schmitt trigger is a comparator in which the levels for switching (high level at the output of the comparator) and the switching off (low level at the output of the
Komparators) nicht zusammenfallen, sondern sich um einen bestimmten, vorgegebenen Wert, die so genannte Hysterese, un- terscheiden. Die Einschalt- und Ausschaltpegel des Kompara- tors werden auch als obere und untere Schaltschwelle bezeich¬ net. Die Schaltschwellen des Schmitt-Triggers sind über des¬ sen Hysterese fest vorgegeben. Aufgrund der im Kraftfahrzeug auftretenden Störungen muss die Hysterese relativ groß gewählt werden. Hierdurch tritt aber das Problem auf, dass die Empfindlichkeit des Schmitt-Triggers mit steigender Hysterese abnimmt. So muss z. B. bei einer Hysterese von 1 V die Diffe¬ renz zwischen dem positiven und dem negativen Spitzenwert des dem Schmitt-Trigger zugeführten Signals mindestens größer 1 V betragen, damit die Umwandlung des Signals durch den Schmitt- Trigger fehlerfrei erfolgen kann.Comparator) but coincide by a certain, predetermined value, the so-called hysteresis, differ. The turn-on and turn-off of the Kompara- tors are designated as upper and lower switching threshold ¬ net. The switching thresholds of the Schmitt trigger are fixed via the ¬ sen hysteresis. Due to the disturbances occurring in the motor vehicle, the hysteresis must be chosen to be relatively large. However, this causes the problem that the sensitivity of the Schmitt trigger decreases with increasing hysteresis. So z. B. at a hysteresis of 1 V be the Diffe ¬ rence between the positive and the negative peak value of the fed to the Schmitt trigger signal of at least greater than 1 V, so that the conversion of the signal by the Schmitt trigger can be carried out without errors.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Schal- tungsanordnung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche auch in einer Umgebung, in der elektromagnetische Stö¬ rungen auftreten, eine fehlerfreie Umwandlung eines Signals, insbesondere eines sinusförmigen Signals, in ein rechteckför- miges Signal unter Verwendung eines Schmitt-Triggers ermögli- chen.Object of the present invention is therefore processing arrangement, a general arrangement and to provide a method available, which also occur in an environment in which electromagnetic Stö ¬ approximations, an error-free conversion of a signal, in particular a sinusoidal signal, in a rechteckför- Miges signal using a Schmitt trigger.
Erfindungsgemäß wird die vorliegende Aufgabe durch Mittel ge¬ löst, die die Hysterese des Schmitt-Triggers in Abhängigkeit der Amplitude des Signals verändern. Somit werden die Schalt- schwellen des Schmitt-Triggers automatisch an die Amplitude des Signals angepasst. Für Signale mit sehr kleiner Amplitude weist der Schmitt-Trigger eine geringe Hysterese auf und be¬ sitzt somit eine sehr hohe Empfindlichkeit. Mit steigender Amplitude des Signals nimmt auch die Hysterese des Schmitt- Triggers zu. Hierdurch steigt auch die Unempfindlichkeit ge¬ genüber elektromagnetischen Störungen, die dem Signal überlagert sind. Je größer die Hysterese, desto größer können die dem Signal überlagerten Störungen ausfallen, ohne einen Fehler bei der Umwandlung hervorzurufen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit den Vorteil auf, dass sowohl Signale kleiner Amplituden als auch Signale hoher Amplituden, mit großen überlagerten Störungen, fehlerfrei in ein rechteckför- miges Signal umgewandelt werden, da eine automatische Anpas¬ sung der Empfindlichkeit des Schmitt-Triggers an die Amplitu¬ de des Signals erfolgt. Dagegen weisen die üblicherweise ver¬ wendeten Schmitt-Trigger mit konstanter Hysterese den Nach- teil auf, dass bei einer hohen Hysterese Signale mit kleiner Amplitude nicht umgewandelt werden können, wogegen bei einer geringen Hysterese die Empfindlichkeit gegenüber Störungen des Signals hoch ist.According to the invention, the present task is solved by means ¬ ge that change the hysteresis of the Schmitt trigger function of the amplitude of the signal. Thus, the switching thresholds of the Schmitt trigger are automatically adjusted to the amplitude of the signal. For signals with very small amplitude, the Schmitt trigger a low hysteresis, and thus be ¬ sits a very high sensitivity. As the amplitude of the signal increases, so does the hysteresis of the Schmitt trigger. This also insensitivity ge ¬ genüber electromagnetic disturbances which are superposed on the signal increases. The greater the hysteresis, the larger the interference superimposed on the signal can fail, without causing an error in the conversion. The device according to the invention thus has the advantage that both signals of small amplitudes as well as signals of high amplitudes, with large superimposed interference, can be converted without error into a rectangle-shaped device. Miges signal to be converted, since an automatic Anpas ¬ solution of the sensitivity of the Schmitt trigger to the Amplitu ¬ de of the signal takes place. In contrast, the commonly used ver ¬ Schmitt trigger with hysteresis constant the disadvantage in that, for a high hysteresis small-amplitude signals can not be converted, whereas at a low hysteresis, the sensitivity to interference of the signal is high.
Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung die Vorteile auf, dass eine automatische Anpassung der Hyste¬ rese an die Signalamplituden unterschiedlicher Sensoren erfolgt und dass auch Alterungseffekte eines Sensors, die z. B. eine nachlassende Amplitude zur Folge haben können, berück- sichtigt werden.Furthermore, the circuit arrangement according to the invention the advantages that an automatic adjustment of HystE ¬ rese performed on the signal amplitudes of different sensors and that aging effects of a sensor, the z. B. may have a decreasing amplitude result, are taken into account.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein erster Eingang des Schmitt- Triggers mit dem Signal verbunden ist, und die Mittel folgen- de Komponenten umfassen:An advantageous embodiment of the method according to the invention consists in that a first input of the Schmitt trigger is connected to the signal, and the means comprise the following components:
— einen positiven Spitzenwertgleichrichter, dessen Eingang mit dem Signal verbunden ist und dessen Ausgangsspannung von der positiven Halbwelle des Signals abhängt,A positive peaking rectifier whose input is connected to the signal and whose output voltage depends on the positive half-wave of the signal,
— einen negativen Spitzenwertgleichrichter, dessen Eingang mit dem Signal verbunden ist und dessen Ausgangsspannung von der negativen Halbwelle des Signals abhängt,A negative peaking rectifier whose input is connected to the signal and whose output voltage depends on the negative half-wave of the signal,
— einen ersten Addierer, wobei ein Eingang des Addieres mit dem Ausgang des positiven Spitzenwertgleichrichters verbunden ist und ein anderer Eingang mit einer Gleich- Spannung verbunden ist,A first adder, wherein one input of the adder is connected to the output of the positive peak rectifier and another input is connected to a DC voltage,
— einen zweiten Addierer, wobei ein Eingang des Addieres mit dem Ausgang des negativen Spitzenwertgleichrichters verbunden ist und ein anderer Eingang mit einer Gleichspannung verbunden ist, — und einen Schalter mit einem Steuereingang, der einen zweiten Eingang des Schmitt-Triggers entweder mit dem Ausgang des ersten Addierers oder mit dem Ausgang des zweiten Addierers verbindet, wobei der Steuereingang des Schalters mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers verbunden ist .A second adder, one input of the adder connected to the output of the negative peaking rectifier and another input connected to a DC voltage, and a switch having a control input connecting either a second input of the Schmitt trigger to the output of the first Adder or with the output of the second adder connects, wherein the control input of the switch is connected to the output of the Schmitt trigger.
Bei dieser Ausführung steigt die Hysterese proportional mit der Amplitude des Signals. Die obere Schaltschwelle wird in Abhängigkeit der Amplitude der positiven Halbwelle des Sig¬ nals und die untere Schaltschwelle in Abhängigkeit der Ampli¬ tude der negativen Halbwelle des Signals verändert. Bei sym- metrischen Signalen entspricht die obere Schaltschwelle dabei ca. dem 0,667-fachen der Differenz zwischen dem positiven und dem negativen Spitzenwert des Signals. Die untere Schalt¬ schwelle entspricht ca. dem 0,333-fachen der Differenz zwischen dem positiven und dem negativen Spitzenwert des Sig- nals. Diese Ausführung kann kostengünstig hergestellt werden.In this embodiment, the hysteresis increases proportionally with the amplitude of the signal. The upper switching threshold is changed depending on the amplitude of the positive half-wave of Sig ¬ Nals and the lower switching threshold as a function of Ampli tude ¬ the negative half cycle of the signal. In the case of symmetrical signals, the upper switching threshold corresponds approximately to 0.667 times the difference between the positive and the negative peak value of the signal. The lower switching threshold ¬ corresponds to about the 0.333 times the difference between the positive and the negative peak value of the Sig- Nals. This design can be produced inexpensively.
Besonders vorteilhaft wird der Schalter durch einen Transis¬ tor realisiert. Ein Transistor kann besonders kostengünstig hergestellt werden.Particularly advantageously, the switch is realized by a Transis ¬ tor. A transistor can be produced particularly inexpensively.
Bevorzugt kann die Schaltungsanordnung zur Umwandlung des Signals eines Sensors zur Erfassung einer Drehzahl in einem Kraftfahrzeug Anwendung finden. Bei dieser Anwendung wird die zu messende Drehzahl anhand der Frequenz des Ausgangssignals des Komparators bestimmt. Da im Kraftfahrzeug erhebliche elektromagnetische Störungen auftreten können und die Genau¬ igkeit der Drehzahlmessung von der Umwandlung des Signals abhängt, kommen die mit der Erfindung verbundenen o. g. Vorteile besonders stark zum Tragen.The circuit arrangement can preferably be used for converting the signal of a sensor for detecting a rotational speed in a motor vehicle. In this application, the speed to be measured is determined by the frequency of the output signal from the comparator. Since considerable electromagnetic disturbances may occur in the motor vehicle and the exact ¬ accuracy of the speed measurement is dependent on the conversion of the signal, the above-mentioned advantages connected with the invention are particularly strong to bear.
Vorzugsweise umfasst die Schaltungsanordnung einen Tiefpass zur Filterung des Signals. Hierdurch wird die Störunempfind- lichkeit der Schaltungsanordnung erhöht.Preferably, the circuit arrangement comprises a low-pass filter for filtering the signal. As a result, the Störunempfind- sensitivity of the circuit arrangement is increased.
Des Weiteren beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zur Umwandlung eines Signals, insbesondere eines sinusförmigen Sig¬ nals, in ein rechteckförmiges Signal, wobei das Signal einem Eingang eines Schmitt-Triggers zugeführt wird und das recht- eckförmige Signal am Ausgang des Schmitt-Triggers entnommen wird und die Hysterese des Schmitt-Triggers in Abhängigkeit der Amplitude des Signals verändert wird.Furthermore, the invention includes a method for converting a signal, in particular a sinusoidal Sig ¬ nals, in a rectangular signal, wherein the signal a Input of a Schmitt trigger is supplied and the rectangular-shaped signal is taken at the output of the Schmitt trigger and the hysteresis of the Schmitt trigger is changed depending on the amplitude of the signal.
Vorteilhaft wird ein erster Eingang des Schmitt-Triggers mit dem Signal verbunden, und es werden folgende Verfahrens¬ schritte durchgeführt:A first input of the Schmitt trigger is connected to the signal advantageous and it carries out the following process steps ¬:
— Bestimmung des Spitzenwertes der positiven Halbwelle des Signals mittels eines positiven Spitzenwertgleichrich- ters,Determination of the peak value of the positive half-wave of the signal by means of a positive peak value rectifier,
- Bestimmung des Spitzenwertes der negativen Halbwelle des Signals mittels eines negativen Spitzenwertgleichrich- ters, — Addition einer Gleichspannung mit dem Spitzenwert der positiven Halbwelle des Signals mittels eines ersten Ad¬ dierers,- determining the peak value of the negative half-wave of the signal by means of a negative Spitzenwertgleichrich- ters, - addition of a DC voltage with the peak value of the positive half wave of the signal by means of a first ad ¬ dierers,
- Addition einer Gleichspannung mit dem Spitzenwert der negativen Halbwelle des Signals mittels eines zweiten Addierers,Adding a DC voltage with the peak value of the negative half-wave of the signal by means of a second adder,
— Verbinden eines zweiten Eingangs des Schmitt-Triggers mittels eines Schalters entweder mit dem Ausgang des ersten oder des zweiten Addieres, wobei der Schalter durch die Ausgangsspannung des Schmitt-Triggers gesteu- ert wird.- Connecting a second input of the Schmitt trigger by means of a switch either to the output of the first or the second adder, wherein the switch is controlled by the output voltage of the Schmitt trigger.
Vorzugsweise wird das Signal vor der Umwandlung einem Tief- pass zur Filterung zugeführt.Preferably, the signal is fed to a low-pass filter for filtering before conversion.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine da¬ von ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:The invention allows numerous embodiments. A da ¬ of is shown schematically in the drawing with reference to several figures and described below. Show it:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schal- tungsanordnung und Figur 2 ein Beispiel für ein der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 zugeführtes sinusförmiges Signal und das hieraus resultierende umgewandelte rechteckförmige Signal .Figure 1 is a block diagram of a circuit arrangement according to the invention and FIG. 2 shows an example of a sinusoidal signal supplied to the circuit arrangement according to FIG. 1 and the resulting converted rectangular signal.
Die Schaltungsanordnung nach Figur 1 sowie Teile davon sind zwar als Blockschaltbilder dargestellt. Dieses bedeutet je¬ doch nicht, dass die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auf eine Realisierung mit Hilfe von einzelnen den Blöcken ent- sprechenden Schaltungen beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist vielmehr in besonders vorteilhafter Weise mit Hilfe von hoch integrierten Schaltungen realisierbar .Although the circuit arrangement of Figure 1 and parts thereof are shown as block diagrams. However, this does not mean that the circuit arrangement according to the invention is limited to a realization with the aid of individual circuits corresponding to the blocks. Rather, the circuit arrangement according to the invention can be realized in a particularly advantageous manner with the aid of highly integrated circuits.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä¬ ßen Schaltungsanordnung 1 dargestellt. Der Schaltungsanord¬ nung 1 wird ein sinusförmiges Signal Ue eines Sensors 2 zur Erfassung einer Drehzahl in einem Kraftfahrzeug zugeführt. Dabei entspricht die Drehzahl der Frequenz des sinusförmigen Signals Ue. Das Signal Ue wird von der Schaltungsanordnung 1 in ein rechteckförmiges Signal Ua umgewandelt. Hierzu erfolgt eine Filterung des Signals durch einen Tiefpass 3. Durch die Filterung mit dem Tiefpass 3 wird die Empfindlichkeit der Schaltungsanordnung 1 gegenüber Störungen, die dem Signal Ue überlagert sein können, erniedrigt. Die Widerstände Rl und R2 dienen lediglich zur Herstellung eines festen Bezugs zwischen dem Signal Ue und der Versorgungsspannung Vcc und Masse der Schaltungsanordnung 1.1 shows an embodiment of an inventive ¬ SEN circuit arrangement 1 is illustrated. The circuit arrangement 1 is supplied with a sinusoidal signal Ue of a sensor 2 for detecting a rotational speed in a motor vehicle. The speed corresponds to the frequency of the sinusoidal signal Ue. The signal Ue is converted by the circuit arrangement 1 into a rectangular signal Ua. Filtering with the low-pass filter 3 lowers the sensitivity of the circuit arrangement 1 to interference that may be superimposed on the signal Ue. The resistors Rl and R2 serve only to establish a fixed relationship between the signal Ue and the supply voltage Vcc and ground of the circuit arrangement 1.
Nach der Filterung gelangt das Signal sowohl auf einen negativen Eingang eines Schmitt-Triggers 9, der durch einen Kom- parator 9 realisiert ist, als auch auf die Eingänge eines po¬ sitiven Spitzenwertdetektors 4 und eines negativen Spitzen- wertdetektors 5. Die Ausgangsspannung des positiven Spitzen- wertdetektors 4, der durch eine Diode Dl und einen Kondensa¬ tor Cp realisiert ist, ist proportional zum Spitzenwert der positiven Halbwelle des Signals Ue. Entsprechend ist die Aus- gangsspannung des negativen Spitzenwertdetektors 5, der durch eine Diode D2 und einen Kondensator Cn realisiert ist, pro¬ portional zum Spitzenwert der negativen Halbwelle des Signals Ue.After filtering, the signal is fed both to a negative input of a Schmitt trigger 9, the parator by a com- 9 is realized, as well as to the inputs of a po ¬ sitiven peak detector 4 and a negative peak detector 5. The output voltage of positive peak value detector 4, which is realized by a diode Dl and a Kondensa ¬ tor Cp is proportional to the peak value of the positive half-wave of the signal Ue. Accordingly, the output voltage of the negative peak detector 5, which is realized by a diode D2 and a capacitor Cn, pro ¬ portional to the peak value of the negative half-wave of the signal Ue.
Die Ausgangsspannung des positiven Spitzenwertgleichrichters 4 ist mit einem Eingang eines ersten Addieres 6 verbunden. Ein anderer Eingang des ersten Addierers 6 wird über einen Spannungsteiler, gebildet durch einen Widerstand R3 und R4, mit einer Gleichspannung beaufschlagt. Für dieses Beispiel hat R3 den gleichen Wert wie R4, so dass die Gleichspannung die Hälfte von Vcc beträgt. Die Ausgangsspannung des ersten Addierers 6 entspricht der Summe aus der Ausgangsspannung des positiven Spitzenwertgleichrichters 4 mit der Gleichspannung. Durch die Addition mit der Gleichspannung wird der korrekte Gleichspannungsarbeitspunkt der Schaltungsanordnung 1 einge¬ stellt.The output voltage of the positive peak value rectifier 4 is connected to an input of a first adder 6. Another input of the first adder 6 is acted upon by a voltage divider formed by a resistor R3 and R4, with a DC voltage. For this example, R3 has the same value as R4, so that the DC voltage is half of Vcc. The output voltage of the first adder 6 corresponds to the sum of the output voltage of the positive peak value rectifier 4 with the DC voltage. By adding with the DC voltage of the correct DC operating point of the circuit 1 is ¬ sets.
Analog ist die Ausgangsspannung des negativen Spitzenwert- gleichrichters 5 mit einem Eingang eines zweiten Addieres 7 verbunden. Ein anderer Eingang des zweiten Addierers 7 wird über den Spannungsteiler, gebildet durch den Widerstand R3 und R4, mit der Gleichspannung beaufschlagt. Die Ausgangs¬ spannung des zweiten Addierers 7 entspricht der Summe aus der Ausgangsspannung des negativen Spitzenwertgleichrichters 5 mit der Gleichspannung.Analogously, the output voltage of the negative peak value rectifier 5 is connected to an input of a second adder 7. Another input of the second adder 7 is applied via the voltage divider, formed by the resistor R3 and R4, with the DC voltage. The output voltage of the second adder ¬ 7 corresponds to the sum of the output voltage of the negative peak rectifier 5 with the DC voltage.
Ein Schalter 8 verbindet entweder den Ausgang des ersten Addierers 6 oder den Ausgang des zweiten Addierers 7 mit dem positiven Eingang des Komparators 9. Der Steuereingang desA switch 8 connects either the output of the first adder 6 or the output of the second adder 7 to the positive input of the comparator 9. The control input of
Schalters 8 ist mit dem Ausgang des Komparators 9 verbunden, d. h. die Umschaltung zwischen den Ausgängen der Addierer 6, 7 erfolgt in Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Kompara¬ tors 9. Der Schalter 8 kann z. B. durch einen Transistor rea- lisiert werden. Durch den Komparator 9 erfolgt somit ein Vergleich des gefilterten sinusförmigen Signals Ue entweder mit der Summe aus der Gleichspannung und der Ausgangsspannung des positiven Spitzenwertgleichrichters 4 oder mit der Summe aus der Gleichspannung und der Ausgangsspannung des negativen Spitzenwertgleichrichters 5.Switch 8 is connected to the output of the comparator 9, that is, the switching between the outputs of the adder 6, 7 takes place in dependence on the output voltage of Kompara ¬ sector 9. The switch 8 can, for. B. be realized by a transistor. By the comparator 9 is thus a comparison of the filtered sinusoidal signal Ue either with the sum of the DC voltage and the output voltage of positive peaking rectifier 4 or the sum of the DC voltage and the output voltage of the negative peaking rectifier 5.
Da die Ausgangsspannung des positiven Spitzenwertgleichrichters 4 von dem Spitzenwert der positiven Halbwelle des gefil¬ terten Signals Ue und die Ausgangsspannung des negativen Spitzenwertgleichrichters 5 von dem Spitzenwert der negativen Halbwelle des gefilterten Signals Ue abhängen, wird die Hysterese des Schmitt-Triggers 9 automatisch an die Amplitude des Signals Ue angepasst. Durch den von der Ausgangsspannung Ua des Schmitt-Triggers 9 gesteuerten Schalter 8 wird sicher¬ gestellt, dass für die positive Halbwelle des Signals Ue ein Vergleich mit der oberen Schaltschwelle des Schmitt-Triggers 9 erfolgt, wogegen der Vergleich für die negative Halbwelle des Signals Ue mit der unteren Schaltschwelle des Schmitt- Triggers 9 erfolgt. Der Ausgang des Schmitt-Triggers 9 kann mit dem Eingang eines MikroControllers verbunden werden, wel¬ cher anhand der Frequenz des rechteckförmigen Signals Ua die mit dem Sensor 2 zu erfassende Drehzahl bestimmt.Since the output voltage of the positive peak value rectifier 4 depend on the peak value of the positive half-wave of the gefil ¬ failed signal Ue, and the output voltage of the negative peak rectifier 5 from the peak value of the negative half cycle of the filtered signal Ue, the hysteresis of the Schmitt trigger 9 is automatically sent to the amplitude the signal Ue adapted. By controlled by the output voltage Ua of the Schmitt trigger 9 switch 8 is sure ¬ made that for the positive half-wave of the signal Ue a comparison with the upper switching threshold of the Schmitt trigger 9 takes place, whereas the comparison for the negative half-wave of the signal Ue takes place with the lower switching threshold of the Schmitt trigger 9. The output of the Schmitt trigger 9 can be connected to the input of a microcontroller, wel ¬ cher determined based on the frequency of the rectangular signal Vout to be detected with the sensor 2 speed.
In Figur 2 sind die Zeitverläufe ein der Schaltungsanordnung 1 gemäß Figur 1 zugeführtes sinusförmiges Signal Ue und das hieraus resultierende rechteckförmige Signal Ua am Ausgang der Schaltungsanordnung 1 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass das sinusförmige Signal Ue von Störungen überlagert ist. Trotz der überlagerten Störungen wird das sinusförmige Signal Ue fehlerfrei in das rechteckförmige Signal Ua umgewandelt. Die fehlerfreie Umwandlung wird durch die automatische Anpas- sung der Hysterese an die Amplitude des sinusförmigen Signals Ue gewährleistet. Die obere Schaltschwelle des Komparators 9 beträgt ca. dem 0,667-fachen der Differenz Vss zwischen dem positiven und dem negativen Spitzenwert des sinusförmigen Signals Ue. Die untere Schaltschwelle entspricht ca. dem 0,333-fachen der Differenz zwischen dem positiven und dem negativen Spitzenwert des sinusförmigen Signals Ue. Dieses Ver¬ hältnis zwischen den Schaltschwellen und den Spitzenwerten des sinusförmigen Signals Ue bleibt auch bei Veränderungen der Spitzenwerte erhalten, da durch die Schaltungsanordnung 1 eine automatische Anpassung der Schaltschwellen an die Spitzenwerte erfolgt.FIG. 2 shows the time courses of a sinusoidal signal Ue supplied to the circuit arrangement 1 according to FIG. 1 and the resulting rectangular signal Ua at the output of the circuit arrangement 1. It can be seen that the sinusoidal signal Ue is superimposed by disturbances. Despite the superimposed interference, the sinusoidal signal Ue is converted without error into the rectangular signal Ua. The error-free conversion is ensured by the automatic adaptation of the hysteresis to the amplitude of the sinusoidal signal Ue. The upper switching threshold of the comparator 9 is approximately 0.667 times the difference Vss between the positive and the negative peak value of the sinusoidal signal Ue. The lower switching threshold corresponds to approximately 0.333 times the difference between the positive and the negative peak value of the sinusoidal signal Ue. This Ver ¬ ratio between the thresholds and the peak values of the sinusoidal signal Ue is maintained even with changes in the peak values, since the switching arrangement 1 automatically adjusts the switching thresholds to the peak values.
Zwischen den Zeitpunkten tθ und tl weist der Ausgang des Kom- parators 9 einen Low-Pegel, zwischen den Zeitpunkten tl und t2 einen High-Pegel und zwischen t2 und t3 einen Low-Pegel auf. Da das gefilterte sinusförmige Signal Ue dem negativen Eingang des Schmitt-Triggers 9 zugeführt wird, ist diesesBetween times tθ and t1, the output of comparator 9 has a low level, a high level between times t1 and t2, and a low level between t2 and t3. Since the filtered sinusoidal signal Ue is supplied to the negative input of the Schmitt trigger 9, this is
Verhalten verständlich. Es handelt sich hierbei um einen invertierenden Schmitt-Trigger 9. Die erfindungsgemäße Schal¬ tungsanordnung 1 kann natürlich auch mit einem nicht- invertierenden Schmitt-Trigger 9 realisiert werden. Behavior understandable. This is a Schmitt trigger inverter 9. The invention scarf ¬ processing arrangement 1 can of course also be realized with a non-inverting Schmitt trigger. 9
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