DE2739173B2

DE2739173B2 - Schaltungsanordnung zum Unwirksammachen von Sensorstörsignalen

Info

Publication number: DE2739173B2
Application number: DE2739173A
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. 3204 Nordstemmen Rothen; Gunther Ing.(Grad.) 3000 Hannover Singbartl
Original assignee: Wabco Fahrzeugbremsen GmbH
Current assignee: Wabco Fahrzeugbremsen GmbH
Priority date: 1977-08-31
Filing date: 1977-08-31
Publication date: 1979-11-15
Also published as: GB2003610B; DE2739173A1; GB2003610A; IT7869012A0; US4251118A; FR2402211A1; FR2402211B1; JPS5437699A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Abbremsen eines Fahrzeugs kann das mechanische System Zahnrad/Sensor zum Schwingen angeregt werden. Die entstehenden Störfrequenzen können zu einem Fehlverhalten der blockiergeschützten Fahrzeiigbremsanlage führen. Ferner können Störsignale auch durch Fehler an den Zähnen des Zahnrades im Zahnrad/Sensor System hervorgerufen werden, beispielsweise durch an den Zähnen vorhandene Kerben.

Diese Kerben verursachen kurzzeitige Frequenzvervielfachungen, die ebenfalls zu einem Fehlverhalten der blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage führen können.

Bereits in der deutschen Patentanmeldung P 27 00 146 ist eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen worden, bei der von der Tatsache ausgegangen wurde, daß die Amplituden der Störsignale in der Regel wesentlich kleiner als die Amplituden der Nutzsignale sind. Bei dieser Schaltungsanordnung gab man iich ein bestimmtes Verhältnis Nutz-/Störsigna!amplitude vor und unterdrückte die Störfrequenzen bzw. Störsignale mit Hilfe von Schwellwertstufen. Es zeigte sich aber, daß bei axialen Schwingungen und Drehschwingungen häufig Störsignale auftreten, deren Amplituden in der Größenordnung der Amplituden der Nutzsignale liegen.

Durch die DE-OS 26 18 970 ist ein Tachometer für

Verbrennungsmotoren mit einem Druckmeßwertumwandler bekannt geworden, der Druckänderungen des

-° Motors in ein elektrisches Signal übersetzt, dessen Frequenz der Motordrehzahl direkt proportional ist. Dem Meßwertumwandler ist ein spannungsgesteuertes Filter, bestehend im wesentlichen aus einem Integrator und einem Multiplikator, sowie ein Frequenzspannungs-Umsetzer nachgeschaltet. Die im Umsetzer gewonnene frequenzabhängige Spannung wird einem Eingang des Integrators zugeführt, an dessen anderem Eingang das über den Meßwertumwandler gewonnene Nutzsignal anliegt. Hierdurch wird die Ausgangsgröße des Multiplikators abhängig von der Höhe der Frequenz des über den Meßwertumwandler gewonnen Signals. Bei diesem bekannten Tachometer ist der große bauliche Aufwand gegen der im Filter notwendigen Multiplikation- und Integrationsstufe als nachteilig anzusehen.

^Γΐ Der Regelbereich des Filters ist sehr gering, weil mit einem Multiplikator nur eine geringe Variationsbreite für die Eckfrequenz erzielbar ist. Die Variationsbreite beträgt nur etwa 1 : i 20 = 1 : 4.5, da der Regelbereich eines Multiplikators nicht größer ist als 1 : 20.

Den vollen Regelbereich des Multiplikators 1:20 kann man nur dann erhalten, wenn man zwei Multiplikatoren verwendet. Dies bedeutet aber eine weitere Erhöhung des baulichen Aufwandes. Außerdem wäre auch der Variationsbereich von I : 20 für die Eckfrequenz nicht ausreichend, um im Betrieb von blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlagen auftretende Störsignale zu eliminieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung gemäß Oberbegriff des An-

^Γ)|) Spruchs 1 zur Unterdrückung von Störsignalen, die durch mechanische Störeinflüsse (z. B. Schwingen des Zahnrad/Sensorsystems, Kerben an den Zähnen des Zahnrades usw.) verursacht sind und deren Amplituden in der Größenordnung der Amplituden der Nutzsignale

'^Λ liegen, so auszubilden, daß der Bauteileaufwand verringert, der Frequenz-Variationsbereich jedoch vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Gestaltlingsmerkmale gelöst.

^h0 Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß die Frequenz der Sensorstörsignale in aller Regel höher ist als die Frequenz der Sensornutzsignale. Das Prinzip der Erfindung besteht darin, elektrische Filter so zu steuern, daß die höherfrequenten Störsignale gedämpft

^hi und die niedrigerfrequenten Nutzsignale durchgelassen werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Veränderung der Eckfrequenz bzw. Grenzfrequenz des Filters

ein steuerbarer Widerstand vorgesehen, wodurch der Bauteileaufwand erheblich geringer wird. Der steuerbare Widerstand kann ein ohm'scher, ein kapazitiver, ein induktiver, ein magnetfeldgesteuerter oder ein spannungs- oder stromgesteuerter Widerstand sein. Der Variationsbereich für die Eckfrequenz entspricht dem durch den steuerbaren Widerstand realisierbaren Regelbereich. Da die Frequenz linear abhängig ist von diesem Widerstand, steht ste'.s der volle Regelbereich bzw. Variationsbereich zur Verfugung, der praktisch ohne Mehraufwand den beim Blockierschutz vorkommenden Frequenzen anpaßbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung werden ganz sicher Störsignale unwirksam gemacht, deren Amplituden gleich oder größer sind als die Amplituden der Sensorsignale. Vorteilhaft ist ferner, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Luftspaltänderungen im Sensorsystem keine nachteiligen Wirkungen haben, da keine Veränderung der Nutzamplitude vorgesehen ist.

Für die Aufgabenlösung vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beansprucht

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 2 gekennzeichnet. Hierdurch ist es möglich, unterhalb einer bestimmten Nutzfrequenz das Filter einzuschalten, das dann Störfrequenzen dämpft, die größer als diese Nutzfrequenz sind, und oberhalb der Nutzfrequenz das Filter wieder einzuschalten, um die Nutzsignale ungedämpft durchlassen zu können; schaltungsmäßig ist eine solche Ausbildung näher im Anspruch 4 gekennzeichnet.

Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 besteht die Möglichkeit, Störsignale zunächst durch den Tiefpaß zu dämpfen und dann diese in der nachfolgenden Triggerschwellwertstufe des Sinusrechteckwandlers zu sperren. Oberhalb eines Nutzfrequenzbereiches, in dem das Signal ausreichend groß ist, wird durch diese weitere Ausgestaltung die Signalauswerteschwelle erhöht. Der Vorteil besteht darin, daß nicht die Erhöhung der Signalauswerteschwelle über dem gesamten Frequenzbereich bei r^ner Geschwindigkeitssensierung in blokkiergeschützten Fahrzeugbremsanlagen zu einem früheren Signalabfall führt, der die Regelung im niedrigen Geschwindigkeitsbereich unmöglich machen würde. Läßt man im unteren Geschwindigkeitsbereich die Signalauswerteschwelle bestehen und verzögert nur im oberen Gerchwindigkeitsbereich, in (Έιτι das Nutzsignai größer ist, die Auswerteschwelle, gewährleistet man eine Regelung im gesamten Frequenzbereich und verbessert die Signalgewinnung in einem oberen Bereich, in dem evtl. Stör'ingen größere Auswirkungen auf die Fahrzeugstabilität erwarten lassen.

Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 7 wird verhindert, daß das Störsignal den schaltbaren Tiefpaß ausschaltet, bevor der Tiefpaß eingesciiwungen ist und seine Dämpfungsfu;iktion erfüllen kann

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. I schematisch eine Schaltungsanordnung mit einem schaltbaren Tiefpaß, bei der die Möglichkeit der zusätzlichen Verwendung eines Sinusrechteckwandlers mit einem Triggerschwellwertkreis durch den gestrichelt eingezeichneten Block angedeutet ist,

F i g. 2 ein Prinzipschaltbild eines schaltbaren Tiefpas- < ses zur Verwendung bei der Schaltung nach Fig. 1,

F i g. 3 eine Schaltungsanordnung mit. einem Tiefpaß, dessen Grenzfreauenz ve^ränderbar ist.

F i g. 4 ein Prinzipschaltbild eines Sinusrechteckwandlers mit veränderlicher Triggerschwelle zur Verwendung bei den Schaltungen nach den F i g. 1 und 3.

Es sei zunächst Bezug genommen auf die Fig. 1, die einen Sensor 2 zeigt, dem ein schaltbarer Tiefpaß 4 nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignale einem Frequenzspannungsumsetzer 6 zugeführt werden. Die Ausgangssignale des Frequenzspannungsumsetzers gelangen einmal in eine üblicherweise in einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage vorhandenen Auswerteschaltung 8, die über einen Endverstärker 10 Magnetventile 12 ansteuert Die Ausgangssignale des Frequenzspannungsumsetzers 6 werden ferner einem Schaltverstärker 14 zugeführt, dessen Schaltsignale über eine Ansteuerleitung 16 dem Tiefpaß 4 zugeführt werden.

Zwischen dem Tiefpaß 4 und dem Frequenzspannungsumsetzer 6 kann, wie gestrichelt eingezeichnet ist, ein Sinusrechteckwandler mit einem Triggerschwellwertkreis 18 vorgesehen sein, dessen Triggerschwelle freqienzabhängig veränderbar ist. In die Ansteuerleitung zum Tiefpaß 4 und Triggersc.wellwertkreis 18 kann ferner ein Tiefpaß 20, wie gestrichelt eingezeichnet ist, geschaltet sein.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 arbeite" wie folgt, wobei die Arbeitsweise zunächst ohne den Trigger^hwellwertkreis 18 und den Tiefpaß 20 beschrieben werden soll.

Sensorsignale gelangen über den schaltbaren Tiefpaß 4 zum Frequenzspannungsumsetzer 6, dessen frequenzproportionale Ausgangsspannung einmal der Auswerteschaltung 8 und zum anderen dem Schaltverstärker 14 zugeführt wird. Der Schaltverstärker 14 weist eine Schaltschwe'.le auf. die einer bestimmten Nutzfrequenz des Sensorausgangssignales zugeordnet ist. unterschreitet die Frequenz des Sensorausgangssignals diese Frequenz, was beispielsweise im Falle eines Störsignals zutrifft, so schaltet der Schaltverstärker in einen bestimmten Schaltzustand und erzeugt ein Schaltsignal, das den Tiefpaß einschaltet, wodurch die Störfrequenzen gedämpft werden. Wird der vorgegebene Frequenzwert überschritten, so schaltet der Schaltverstärker in den anderen Schaltzustand und sein Ausgangssignal schaltet den Tiefpaß ab, so daß eine Dämpfung der Sensornutzsignale verhindert wird.

Zusätzlich kann der an sich üblicherwei^re vorhandene Sinusrechteckwandler mit einem Triggerschwellwertkreis ausgestattet sein, der zwischen dem schaltbaren Tiefpaß 4 und dem Frequenzspannungsumsetzer geschaltet ist. Dieser Triggerschwellwertkreis wird ebenfalls von den Ausgangssignalen des Schaltverstärkers angesteuert. Die Erhöhung der Triggerschwelle im Sinusrechtcckwandler bewirkt, daß das Störsignal unte^r die Triggerschwelle fällt und somit gesperrt wird.

Dei zusätzlich in der F i g. I eingezeichnete, als Zeitverzögerung dienende Tiefpaß 20 kann dazu verwendet werden, die Triggerschwelle im Sinusrechteckwandler als auch die Grenzfrequenz des Tiefpasses 4 durch die Sensornutzsignale verzöger' zu verändern.

Die Fig. 2 zeig' eine Schaltung eines schaltbaren Tiefpasses, wie er in der Schaltung nach F i g. 1 verwendet werden kann. Der Schaltungsaufbau ergibt sich ohne weiteres aus der Zeichnung.

Durch Widerstände Rs und R* wird der Arbeitspunkt eines Operationsverstärkers 30 eingestellt, wobei Rj, Ri > Ru Ri. Die freiuenzbestimmenden Glieder sind R]. C₁ und /?2, Ci. Von einem Sensor 32 erzeugte Signale werden dem Tiefpaß über einen Kondensator Ci

zugeführt, der lediglich zum Sperren der Gleichspannung dient. Er wird dabei so groß bewählt, daß er im benutzten Frequenzbereich ohne Einfluß ist. Das eigentliche Schaltelement, das die Ein- und Ausschaltung des Tiefpasses bewirkt, ist ein Feldeffekttransistor 34, der über eine Leitung 36 vom Schaltverstärker angesteuert wird. Unterhalb einer vorgegebenen Nutzfrequenz wird der Feldeffekttransistor durchgeschaltet, wodurch der Kondensator Cj des Tiefpasses wechselspannungsmäßig an Masse gelegt wird und der Tiefpaß damit eingeschaltet ist. Oberhalb der genannten Frequenz wird der Feldeffekttransistor 34 gesperrt. Er stell! dann einen sehr hochohmigen Widerstand Ri (Jar. wodurch der Tiefpaß abgeschaltet ist.

Bei der in F i g. J gezeigten Schaltungsanordnung ist ein Tiefpaß 40 vorgesehen, dessen Grenzfrequen/. durch die frcquenzproportionale Ausgangsspannung eines Frequenzspannungsumsetzers 42 verändert werden kann, um höher frequente Störsignale zu dämpfen und niedriger frequente Nutzsignale eines Sensors 44 durchzulassen. Der Aufbau der Schaltung des Tiefpasses 40 mit variabler Grenzfrequenz ist aus der F i g. 3 ohne weiteres ersichtlich, so daß sich eine detaillierte Beschreibung des Aufbaues erübrigt. Widerstände R\ und /?4 dienen zur Arbeitspunkteinstellung eines Operationsverstärkers 46, wobei R₁. Ra > Ri (Ri stellt den Widerstand von Feldeffekttransistoren 48 und 50 dar, die als veränderliche Widerstände eingesetzt sind). Die frequenzbestimmenden Glieder sind Rr. C] und Ri. C>. Der Kondensator Cj dient zur Sperrung der Gleichspannung.

Eine Veränderung der Widerstände der Feldeffekttransistoren 48 und 50 erfolgt in einfacher Weise durch Anlegen der Ausgangsspannung des Frequenzspannungsumsetzers 42. Durch Erhöhung der zugeführten Spannung werden die Widerstände der Feldeffekttransistoren verkleinert und die Grenzfrequenz des Tiefpasses 40 somit erhöht. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die Grenzfrequenz um einen bestimmten Betrag vor der Frequenz der Sensornut/signale herzuschieben, wodurch eine kontinuierliche Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse möglich ist und der Tiefpaß praktisch immer eingeschaltet bleibt, ohne die Nutzsignale des Sensors zu dämpfen.

In der F i g. 4 ist das Prinzipschaltbild eines Sinusrechteckwandlers mit veränderlicher Triggerschwelle dargestellt. Zur Veränderung der Triggerschwelle dient ein Schaltkreis 51, der vom Schaltverstärker (nicht dargestellt) angesteuert wird. Durch Widerstände R· und R; wird der Arbeitspunkt eines Operationsverstärkers 52 eingestellt. Der Kondensator Ci dient zum Sperren der Gleichspannung. Er ist so groß gewählt, daß sein Einfluß im benutzten Frequenzbereich vernachlässigbar ist.

Der Schaltkreis 51 weist einen spanniingsveranderlichen Widerstand in Form eines Feldeffekttransistors 54 auf. Die Triggerschwellc selbst ist über die parallelen Widerstände R-,. Rh veränderlich, wobei die Voreinstellung durch Widerstände /?j und Ri erfolgt. Die Widerstände R_t und Rt dienen außerdem zusammen mit dem Widerstand W? zur Einstellung der Hysterese des Operationsverstärkers 52. Unterhalb einer bestimmten Nutzfrequenz, der eine bestimmte vom Schaltverstärker zuge'ührte Schaltspannung zugeordnet ist. wird der Feldeffekttransistor 54 in den leitenden Zustand geschaltet, wodurch eine kleine Triggerschwelle eingeschaltet wird, weil in diesem Fall lediglich die Widerstände R^, und Rb als Parallelwiderstände wirken. Oberhalb dieser Frequenz wird der Feldeffekttransistor 54 in den nichtleitenden Zustand geschaltet. Fr stellt dann einen sehr hohen Widerstand dar, wodurch praktisch nur noch der Widerstand /?, wirksam ist und eine entsprechend größere Triggerschwelle eingeschaltet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Unwirksammachen von Sensorstörsignalen zur Verwendung bei einer Blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage mit wenigstens einem das Drehverhalten wenigstens eines Fahrzeugrades abtastenden Sensor, dem eine Analogverarbeitungsstufe und eine Auswerteschaltung zur Gewinnung von Bremsdruckregelsignalen sowie ein frequenzabhängig steuerbarer Tiefpaß nachgeschahet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaß (4, 40) über steuerbare Widerstände (34, 48, 50) in seiner Eckfrequenz frequenzabhängig der Frequenz des Nutzsignales nachführbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaß (4,40) in Abhängigkeit von einer bestimmten Nutzfrequenz der Sensorsignale ein- oder ausschaltbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tiefpaß (4, 40) in an sich bekannter Weise ein Frequenzspannungsumsetzer (6, 42) nachgeschaltet ist, dessen von der Frequenz bzw. Nutzfrequenz des Eingangssignales abhängiges Ausgangssignal den Tiefpaß steuert.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzspannungsumsetzer (6) ein Schaltverstärker (14) nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal den Tiefpaß (4) ausschaltet (einschaltet), wenn das zugeführte Ausgangssignal des Frequenzspannungsumsetzers einen bestimmten We^rt überschreitet (unterschreitet).

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem steuerbaren Tiefpa3 (4) ein an sich bekannter und üblicherweise bei biockiei geschützten Fahrzeugbremsanlagen verwendeter Sinusrechteckwandler nachgeschaltet ist, der einen frequenzabhängig steuerbaren Triggcrschwellwertkreis (18) für die Sensorsignale aufweist, dessen Triggerschwelle durch das frequenzabhängige Ausgangssignal des Schaltverstärkers oder des Frequenzspannungsumsetzers veränderbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertkreis des Sinusrechteckwandlers wenigstens einen spannungsgesteuerten Widerstand zur Steuerung der Triggerschwelle aufweist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einschaltverzögertes Zeitglied (20) in die Ansteuerleitung des Tiefpasses und/oder des Triggerschwellwertkreises des Sinusrechteckwandlers geschaltet ist.