DE2352772C2 - Frequenzwandler - Google Patents
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Description
a) dem Periodendauerzähler (12) ist ein Vorzähler (11) vorgeschaltet;
b) ein Korrekturzähler (18) zum Zählen der Null-Durchgänge ist an den Divisionszähler (15)
angeschlossen;
c) eine erste Vergleichsstufe (20) zum Vergleich der Zählerinhalte des Korrekturzählers (18) und "
des Vorzählers (11) ist vorgesehen;
d) eine zweite Vergleichsstufe (19) zur Erfassung des Zählerinhalts Null des Korrekturzählers
(18) ist vorgesehen; r_
e) ein Signal der ersten Vergleichsstufe (20) ist zur Erniedrigung und ein Signal der zweiten
Vergleichsstufe (19) ist zur Erhöhung dem Zählergebnis des Periodendauerzählers (12) im
Speicher (14) zuführbar.
2. Frequenzwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung des Zählergebnisses
des Periodendauerzählers (12) und/oder des Vorzählers (11) jeweils ein Zwischenspeicher
(14,13) vorgesehen ist.
3. Frequenzwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der beiden Vergleichsstufen
(19,20) zur Veränderung des Speicherstandes des dem Periodendauerzähler (12) zugeordneten
Zwischenspeichers (14) diesem zuführbar sind.
4. Frequenzwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
a) dem Divisionszähler (15) zur Erkennung seines Null-Durchgangs eine weitere Null-Vergleichsstufe
(16) nachgeschaltet ist und 4 '
b) durch ein Signal dieser Null-Vergleichsstufe (16) der Divisionszähler (15) den Speicherstand des
dem Periodendauerzähler (12) zugeordneten Zwischenspeichers (14) übernimmt.
5. Frequenzwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Eingang des Vorzählers (11) die zweite Taktfrequenz (70) zuführbar ist und am Ausgang des
Vorzählers (11) in Abhängigkeit vom maximalen Zählerinhalt des Vorzählers (11) die erste Taktfrequenz
(71) erzeugbar ist.
6. Frequenzwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Divisionszähler
(15) und dem Korrekturzähler (18) eine Impulsvervielfachungs vorrichtung (100) geschaltet ist.
7. Frequenzwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
a) mit jedem Null-Durchgangsimpuls des Divi- b5
sionszählers (15) ein Vervielfachungszähler (101) mit einer festen Binärzahl N beaufschlagbar
ist;
b)
c)
c)
diese Binärzahl N mit der zweiten Taktfrequenz (fO) abwärts zählbar ist und
dadurch während der Zähldauer NTaktimpulse dem Korrekturzähler (18) zuführbar sind.
dadurch während der Zähldauer NTaktimpulse dem Korrekturzähler (18) zuführbar sind.
Die Erfindung betrifft einen Frequenzwandler nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Insbesondere zur Steuerung von Brennkraftmaschinen sind Geber erforderlich, die in Abhängigkeit von
der Drehzahl der Brennkraftmaschine Signale abgeben. Bei digitalen Steuerungen müssen diese Signale in Form
einer Frequenz vorliegen.
Bei bekannten Gebern dieser Art wird ein ferromagnetisches Zahnrad von der Kurbelwelle angetrieben.
Ein induktiver Signalaufnehmer gibt bei jedem vorbeigeführten Zahn des Zahnrads ein Signal ab. Der
zeitliche Abstand zwischen zwei Signalen ist ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit des Zahnrads und damit
für die Drehzahl der Brennkraftmaschine. Diese Signale werden einem Periodendauerzähler zugeführt, der mit
einer Taktfrequenz beaufschlagt ist. Während einer Periode, d. h. in der Zeitdauer zwischen zwei Zähnen,
werden die Taktimpulse gezählt Das Zählergebnis wird auf einen Divisionszähler übertragen und dort mit einer
zweiten, höheren Taktfrequenz abwärts gezählt. Das Verhältnis der beiden Taktfrequenzen ist gleich dem
Verhältnis, mit dem die vom Zahnrad erzeugte Frequenz heraufgesetzt ist. Sie ist durch die Nulldurchgänge
des Divisionszählers gegeben. Der Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß bei hohen
Drehzahlen die Zähldauer im Periodendauerzähler sehr kurz wird. Um eine genügend große Genauigkeit zu
erreichen, müßten die Taktfrequenzen stark heraufgesetzt werden, um noch genügend große Zählergebnisse
zu erreichen. Die zweite Taktfrequenz müßte entsprechend noch höher werden. Diesen Heraufsetzungen der
Taktfrequenzen steht jedoch der immer größer werdende Bauteileaufwand dafür entgegen, d. h. in einer
praktischen Ausführung sind der Heraufsetzung der Taktfrequenzen Grenzen gesetzt. Die Folge davon sind
ungenügend hohe Zählergebnisse im Periodendauerzähler und damit ein zu großer Fehler bei hohen
Drehzahlen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzwandler mit verbesserter Auflösung zu entwickeln,
der bei noch leicht zu realisierenden Taktfrequenzen den entstehenden Fehler bei höheren Eingangsfrequenzen
korrigiert. Die Ausgangsfrequenz des Frequenzwandlers soll bei möglichst geringem Aufwand
an Material und Fläche der Bauteile eine möglichst hohe Genauigkeit bieten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Periodendauerzähler ein Vorzähler vorgeschaltet
ist, daß ein Korrekturzähler zum Zählen der Nulldurchgänge an den Divisionszähler angeschlossen
ist, daß eine erste Vergleichsstufe zum Vergleich der Zählerinhalte des Korrekturzählers und des Vorzählers
vorgesehen ist, daß eine zweite Vergleichsstufe zur Erfassung des Zählerinhalts Null des Korrekturzählers
vorgesehen ist und daß ein Signal der ersten Vergleichsstufe zur Erniedrigung und ein Signal der
zweiten Vergleichsstufe zur Erhöhung dem Zählergebnis des Periodendauerzählers im Speicher zuführbar ist.
Um eine möglichst regelmäßige Ausgangsfrequenz zu erhalten, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
zwischen den Divisionszähler und den Korrekturzähler eine Impulsvervielfachungsvorrichtung geschaltet
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß unter Verwendung von
handelsüblichen Zählern in integrierter Bauweise ein billiger und platzsparender Aufbau ermöglicht wird. Die
Taktfrequenzen sind so klein gehalien, daß sie ebenfalls in integrierter Bauweise billig und platzsparend zu
realisieren sind. Die erreichte Genauigkeit in der Bestimmung der Drehzahl durch die Ausgangsfrequenz
ist bei nur geringem Mehrbedarf an Bauteilen wesentlich höher.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden
näher beschrieben. Es zeigt 1 ">
Fig. 1 das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig.2 ein Diagramm zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels
nach F i g. 1,
F i g. 3 ein Blockschaltbild, das zusammen mit dem in :o
F i g. 1 dargestellten Blockierschaltbild ein zweites Ausführungsbeispiel darstellt, und
Fig.4 ein Diagramm zur Erläuterung des Blockschaltbilds
nach F i g. 3.
In dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild ist der r> Ausgang eines von der Drehzahl der Brennkraftmaschine
abhängigen Impulsgebers sowohl mit den Rücksetzeingängen reines Vorzählers 11 und eines Periodendauerzählers
12, wie auch mit den Ladeeingängen eines ersten Zwischenspeichers 13 und eines zweiten jo
Zwischenspeichers 14 verbunden. Die Binärzahienausgänge des Zählers 11 bzw. 12 sind mit den
Binärzahleneingängen des Zwischenspeichers 13 bzw. 14 verbunden. Weiterhin sind die Binärzahlenausgänge
des Zwischenspeichers 14 mit den Binärzahleneingän- r>
gen eines Divisionszählers 15 verbunden, dessen Binärzahlenausgänge an eine Null-Vergleichsstufe 16
angeschlossen sind. Der die Ausgangsfrequenz (A führende Ausgang der Null-Vergleichsstufe 16 ist
sowohl mit dem Ladeeingang des Divisionszählers 15, wie auch mit einer Ausgangsklemme 17 und dem
Zähleingang eines Korrekturzählers 18 verbunden. Die Binärzahlenausgänge des Korrekturzählers 18 sind
sowohl mit einer weiteren Null-Vergleichsstufe 19, wie auch mit einer weiteren Vergleichsstufe 20 verbunden, 4 >
Weiterhin sind die Binärzahlenausgänge des Zwischenspeichers 13 ebenfalls mit weiteren Binärzahleneingängen
der Verg'eichsstufe 20 verbunden. Der Ausgang der Vergleichsstufe 20 ist an einen Abwärts-Zähleingang ζ 1
und der Ausgang der Null-Vergleichsstufe 19 an einen Aufwärts-Zähleingang ζ 2 des Zwischenspeichers 14
angeschlossen. Eine an einer Klemme 21 anliegende Taktfrequenz [Q, die in einem in der Zeichnung nicht
näher dargestellten Oszillator erzeugt wird, ist sowohl mit dem Zähleingang des Vorzählers 11, wie auch mit
dem Zähleingang des Divisionszählers 15 verbunden. Der Überlaufausgang des Vorzählers 11, an dem die
Taktfrequenz /1 erzeugt wird, ist mit dem Zähleingang des Periodendauerzählers 12 verbunden.
In der nun folgenden, anhand des Diagramms nach wi
F i g. 2 erläuterten Funktionsbeschreibung treten die in der Digitaltechnik gebräuchlichen Ausdrücke Null-Signal
und Eins-Signal auf. Dabei entspricht einem Null-Signal ein Potential, das näherungsweise gleich
dem Massepotential ist, und ein Eins-Signal entspricht tr>
einem Potential, das in der Größenordnung der Versorgungsspannung liegt. Weiterhin werden in der
folgenden Beschreibung zur besseren Veranschaulichung Dezimalzahlenbsispiele genannt, während in
Wirklichkeit in den Zählern natürlich Binärzahlen gezählt bzw. gespeichert werden.
Der Impulsgeber 10 erzeugt eine Eingangsfrequenz [E Dies geschieht im einfachsten Falle dadurch, daß ein
ferromagnetisches Zahnrad von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird und ein induktiver
Aufnehmer bei jedem vorbeigeführten Zahn einen Impuls erzeugt Diese Impulse werden durch eine
bekannte Schaltung in Rechteckimpulse umgesetzt und über eine Zeitrasterstufe geführt Eine solche Zeitrasterstufe,
die eine synchrone Rasterung der Impulse mit den Taktfrequenzimpulsen bewirkt, wird in fast allen
digitalen Schalrungen benötigt und stellt ein bekanntes Bauelement dar.
Durch einen Impuls (E werden die Zähler 11 und 12
auf Null gesetzt Die Taktfrequenz /Ό zählt nun den Vorzähler 11 aufwärts. Überschreitet er seinen maximalen
Zählerstand, so entsteht an seinem Ausgang ein Überlaufinipuls /1, der Zähler wird dadurch auf Null
zurückgesetzt und erneut mit der Taktfrequenz /Ό
aufwärts gezählt Durch die überlaufenden Impulse f\ wird der Periodendauerzähler 12 aufwärts gezählt. Zu
Beginn eines neuen Eingangsimpulses (E wird jeweils der Zählersland der Zähler 11 bzw. 12 in die
Zwischenspeicher 13 bzw. 14 übernommen. Kurz danach ,verden die Zähler 11, 12 wieder auf Null
zurückgesetzt Diese beiden kurz aufeinanderfolgenden Vorgänge können entweder mit der Anstiegsflanke und
der Rückflanke des Eingangssignal fE bewirkt werden, es kann jedoch auch eine Zeitrasterstufe vorgesehen
sein, die jeweils kurz aufeinanderfolgende Impulse erzeugt.
Wenn der Zählerstand des Divisionszählers 15 den Wert Null aufweist, so entsteht am Ausgang der
Null-Vergleichsstr.fe 16 ein Eins-Signal. Diese Null-Vergleichsstufe
16 kann als NOR-Gatter ausgeführt sein, dessen Eingänge mit den Binärzahlenausgängen des
Divisionszählers 15 verbunden sind. Dieses Eins-Signal wird dem Ladeeingang des Divisionszählers 15 zugeführt,
der dadurch den Zahlenwert des Zwischenspeichers 14 übernimmt. Der Divisionszähler 15 wird im
folgenden durch die Taktfrequenz /0 heruntergezählt. Dadurch entsteht an der Ausgangsklemme 17 eine
Ausgangsfrequenz (A, die dadurch entsteht, daß bei jedem Null-Durchgang des Divisionszählers 15 ein
Eins-Signal erscheint. Diese Ausgangsfrequenz (A ist damit proportional zum Verhältnis /0 :/1, d.h. sie ist
beeinflußbar durch die Taktfrequenz und durch den maximalen Zählerstand des Vorzählers 11.
Bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, d. h. bei großer Eingangsfrequenz (E, kann nun der Fall
eintreten, daß der Zählerstand des Periodendauerzählers 12 bei sehr kleinen Zahlenwerten liegt. Als Beispiel
sei angenommen, daß der Vorzähler 11 auf 9 zählt und
dann einen Überlaufimpuls (\ abgibt. Bei einer bestimmten Frequenz (E sei das gezählte Ergebnis 3,2,
d. h. der Periodendauerzähler 12 hat auf 3 und der Vorzähler 11 auf 2 gezählt Mit den Ausgangsimpulsen
[A wird nun der Korrekturzähler 18 aufwärts gezählt. Dieser Korrekturzähler 18 ist als Ringzähler geschaltet,
d.h. bei Erreichen eines maximalen Zählerstandes beginnt er automatisch wieder, von Null an aufwärts zu
zählen. Es sei für das Beispiel angenommen, daß sein maximaler Zählerstand 9 sei. Die weitere Funktionsbeschreibung
erfolgt unter Verwendung der Diagramme nach F i g. 2. Zum Zeitpunkt 11 wird der maximale
Zählerstand des Korrekturzählers 18 überschritten und
der Zählerstand auf Null zurückgesetzt. Dadurch spricht die Null-Vergleichsstufe 19 an. Diese kann als
NOR-Gatter ausgebildet sein und führt demzufolge beim Zählerstand Null des Korrekturzählers 18 ein
Eins-Signal dem Aufwärts-Zähleingang ζ 2 des Zwischenspeichers 14 zu. Dadurch erhöht sich dessen
Zählerstand von 3 auf 4. Die Ausgangsfrequenz (A verringert sich. Der Korrekturzähler 18 zählt nun mit
der verringerten Ausgangsfrequenz fA aufwärts. Erreicht sein Zählerstand die Zahl 2, so spricht die
Vergleichsstufe 20 an, da im Zwischenspeicher 13 ebenfalls die Zahl 2 gespeichert ist. Am Ausgang der
Vergleichsstufe 20 erscheint ein Eins-Signal, das dem Abwärts-Zähleingang z\ des Zwischenspeichers 14
zugeführt wird. Der Speicherstand des Zwischenspeichers 14 verringert sich von 4 wieder auf 3. Zum
Zeitpunkt f2 erhöht sich demnach die Ausgangsfrequenz
fA wieder. Ohne den Korrekturzähler 18 würde ein großer Fehler der Ausgangsfrequenz fA entstehen,
da der Periodendauerzähler 12 nicht zwischen dem Zählwert 3 und 3,9 unterscheiden kann. Der Vorzähler
11 erfaßt die Dezimalen und erzeugt entsprechende Korrekturimpulse.
Die verwendeten Bauelemente sind übliche, im Handel erhältliche integrierte Schaltungen. Dabei kann
für die Zähler 11, 12, 15, 18 das integrierte Bauteil SN 74 191, für den Zwischenspeicher 13 das Bauteil SN
74 174, für den Zwischenspeicher 14 das Bauteil SN 74 193 und für die Vergleichsstufe 20 das Bauteil SN
7486 verwendet werden.
Die in F i g. 3 dargestellte Schaltungsanordnung stellt eine Impulsvervielfachungsvorrichtung 100 dar, die
zwischen die Klemme 17 und den Korrekturzähler 18 geschaltet ist Dabei ist die Klemme 17 mit dem
Ladeeingang eines Vervielfachungszählers 101 verbunden. Die Binärzahleneingänge des Vervielfachungszählers
101 sind auf eine feste Binärzahl N geschaltet Die Binärzahlenausgänge sind über eine Null-Vergleichsstufe
102 an einen Eingang eines UND-Gatters 103 angeschlossen. Der andere Eingang des UND-Gatters
103 ist mit der die Taktfrequenz /"0 führenden Klemme
21 verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 103 ist mit den Zähleingängen des Vervielfachungszählers 101
und des Korrekturzählers 18 verbunden.
■> Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 3 im Zusammenhang mit der Schaltung nach F i g. 1 wird im folgenden anhand der Diagramme nach Fig.4 beschrieben. Durch einen Impuls fA wird der Vervielfachungszähler 101 mit einer festen Binärzahl N
■> Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 3 im Zusammenhang mit der Schaltung nach F i g. 1 wird im folgenden anhand der Diagramme nach Fig.4 beschrieben. Durch einen Impuls fA wird der Vervielfachungszähler 101 mit einer festen Binärzahl N
ίο beaufschlagt. Diese Binärzahl ist in unserem Beispiel die
Zahl 3. Die nachgeschaltete Null-Vergleichsstufe 102 kann als ODER-Gatter realisiert sein und führt daher
dem Eingang des UND-Gatters 103 einen Eins-Impuls zu. Die Taktimpulse /0 zählen den Zählerstand N des
Vervielfachungszählers 101 bis Null herunter. Es erscheint ein Null-Signal am Ausgang der Null-Vergleichsstufe
102, durch das das UND-Gatter 103 für Taktimpulse /0 gesperrt wird. Mit jedem Ausgangsimpuls
fA werden demzufolge dem Vervielfachungszähler 101, wie auch dem Korrekturzähler 18, N Impulse
zugeführt. Es liegt eine Impulsvervielfachungsschaltung vor, durch die die Eingangsimpulse fA um den Faktor N
vervielfacht werden.
Mit jedem Ausgangsimpuls fA wird der Korrekturzähler 18 im gewählten Beispiel um die Zahl 3
heraufgezählt. Dies ist in Fig.4 als ein Schritt gezeichnet, da die Taktimpulse /0 eine wesentlich
höhere Frequenz als die Ausgangsimpulse FA haben. Zur Zeit i3 wird also der Zählerstand 8 um 3 Impulse auf
den Zählerstand 1 heraufgezählt Beim Null-Durchgang verringert sich die Frequenz FA entsprechend der
Funktionsbeschreibung zu Fig. 1. Zum Zeitpunkt f4
wird von 1 auf 4 hochgezählt und es tritt wieder eine höhere Frequenz fA auf. Es sind 4 Zählperioden in
F i g. 4 dargestellt und es ist daraus zu erkennen, daß die Verteilung der Impulse fA gleichmäßiger ist als die
Impulsverteilung nach Fig.2. Die Impulse niedrigerer
Frequenz treten einzeln auf und sind gleichmäßiger verteilt
Hierzu 2 Blatt Zeichnuncen
Claims (1)
1. Frequenzwandler zur Umwandlung einer Eingangsimpulsfolge in eine Ausgangsimpulsfolge
mit höherer Frequenz zur Drehzahlerfassung, insbesondere für Zündanlagen bei Brennkraftmaschinen,
mit einem Periodendauerzähler, dem die Eingangsimpulsfolge zuführbar ist, mit einer ersten
Taktfrequenz für den Periodendauerzähler und mit einem Divisionszähler, durch den das Zählergebnis
des Periodendauerzählers mit einer zweiten Taktfrequenz abwärts zählbar ist, gekennzeichnet
d u r c h die Vereinigung folgender Merkmale:
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2352772A DE2352772C2 (de) | 1973-10-20 | 1973-10-20 | Frequenzwandler |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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DE2352772C2 true DE2352772C2 (de) | 1982-02-18 |
Family
ID=5896017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS583607B2 (de) |
DE (1) | DE2352772C2 (de) |
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---|---|---|---|---|
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US4232368A (en) * | 1977-09-16 | 1980-11-04 | Lucas Industries Limited | Internal combustion engine function control system |
JPS6045509U (ja) * | 1983-09-02 | 1985-03-30 | 東京電波株式会社 | 水晶発振基板 |
JPH0613966B2 (ja) * | 1985-11-26 | 1994-02-23 | 日産自動車株式会社 | エンジンクランク角センサの異常検出装置 |
FR2618576B1 (fr) * | 1987-07-24 | 1990-12-28 | Bendix Electronics Sa | Dispositif de declenchement d'evenement en phase avec une position angulaire d'un organe rotatif et son application |
JP4168907B2 (ja) | 2003-10-29 | 2008-10-22 | 株式会社デンソー | エンジン制御装置 |
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1973
- 1973-10-20 DE DE2352772A patent/DE2352772C2/de not_active Expired
-
1974
- 1974-10-21 JP JP49121288A patent/JPS583607B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5066619A (de) | 1975-06-05 |
DE2352772A1 (de) | 1975-04-30 |
JPS583607B2 (ja) | 1983-01-22 |
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D2 | Grant after examination | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |