DE3125197A1 - Anordnung zur messung der drehgeschwindigkeit eines rades - Google Patents
Anordnung zur messung der drehgeschwindigkeit eines radesInfo
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Description
TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER .:..'..' '.. '.." ".-"ΝΐΓρροη F-24
BESCHREIBUNG
■Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur
Messung der Drehgeschwindigkeit eines Rades, insbesondere für ein Fahrzeug-Antiblockiersystem.
Zur Verbesserung des Bremsverhaltens bei jeder Straßenbeschaffenheit
sind in letzter Zeit verschiedene Antiblockiersysteme (nachstehend kurz ABS genannt)entwickelt
worden, die ein Blockieren gebremster Räder verhindern. Alle diese AB-Systeme enthalten eine Steuereinheit, welche
Schlupfzustände eines Rades wie Verzögerungs-, Gleit- oder
Beschleunigugngszustände durch Auswertung eines Signals von einem die Rad-Drehgeschwindigkeit überwachenden Raddrehzahlfühler
messen. Auf der Grundlage des Meßwertes der Steuereinheit wird der Bremsflüssigkeitsdruck für die
Bremse des betreffenden Rades kontrolliert.
Bei der Berechnung des Radschlupfes wird auf der Grundlage
des Raddrehzahlsignals eine angenäherte Fahrzeuggeschwindigkeit simuliert. Die errechneten Verzögerungs- und Beschleunigungswerte
werden für eine Erzeugung von Verzögerungsund Beschleunigungssignalen mit gegebenen Verzögerungs- bzw.
Beschleupigungs-Bezugswerten verglichen, und unter Vergleich des errechneten Schlupfwertes mit einem gegebenen Schlupf-Bezugswert
wird ein Schlupfsignal erzeugt, und auf der Basis dieser Verzögerungs- und Beschleunigungssignale sowie des
Schlupfsignals wird der Bremsflüss'igkeitsdruck reguliert.
Grundlage der Antiblockiersteuerung ist eine Raddrehzahl.
TER MEER · MÜLLER . STEINMEISTER -:.-"--" '..""..' " .^1EiP?11 F-24
7 -
Neuere ABSe arbeiten digital. Der sinusförmige Ausgang des Raddrehzahlfühlers wird in Rechteckimpulse umgeformt,
deren Frequenz der Raddrehzahl proportional ist. Also müssen zur Ermittlung der Raddrehzahl entweder diese Impulse
über einen festgeelegten Zeitraum oder innerhalb des zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fühler-Impulsen
liegenden Zeitraums die Taktimpulse einer höheren Hilfsfrequenz
gezählt werden. Dabei ist das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der Raddrehzahl umgekehrt
proportional. Zur Erzielung einer besseren Meßgenauigkeit soll bei der erstgenannten Methode der festgelegte
Zeitraum möglichst lang.sein, folglich dauert ein Drehzahlmeßvorgang recht lange. Bei der anderen Methode
bestehen große Unterschiede in der Meßgenauigkeit zwischen
einer hohen und einer niedrigen Raddrehzahl. Nachteilig ist
f& bei beiden bekannten Methoden ferner, daß das Differenzieren
der gemessenen Raddrehzahl oder zur Ermittlung der Radverzögerung und -beschleunigung komplizierte Schaltungen nötig
sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige
Meßanordnung der genannten Art zu schaffen, die mit einer einfachen Schaltung eine schnellere Ermittlung der Raddrehzahl
ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Lösung ist kurzgefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.
. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind
in Unteransprüchen dargelegt.
TER MEER ■ MÜLLER . STEINMEISTER .:.-".-" '-."..- 'Uipgon F-24
Wesentliche Elemente der erfindungsgemäßen Anordnung
zur Messung der Raddrehgeschwindigkeit sind ein mit einer der Raddrehzahl proportionalen Frequenz angesteuerter
Zähler, ein den Digitalausgang des Zählers mit einem vorgebbaren Bezugswert vergleichender Komparäror,
eine Generatorschaltung zur Errechnung eines der Raddrehz.ahl entsprechenden Digitalwertes auf der Grundlage
des Komparator-Ausgangssignals und ein Impulsgenerator, welcher Impulse mit einer der Frequenz des Aus-0
gangssignals der Generatorschaltung proportionalen Frequenz erzeugt.
Mit dieser Schaltungsanordnung ist eine direkte und schnelle Ermittlung der Raddrehzahl möglich.
Vorteilhafterweise kann die Anordnung ferner eine Sicherheitsschaltung
enthalten, welche bei Erkennung einer Unstimmigkeit oder eines unerwünschten Betriebszustande ein
Fehlersignal erzeugt.
Nachstehend werden einige die Merkmale der Erfindung aufweisende Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 2 und.3 grafische Darstellungen von in der Schaltung von Fig. 1 auftretenden
Signalformen und Impulsfolgen, und
Fig. 4 ein schematisches Schaltbild zu einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Messung der
Drehgeschwindigkeit eines Rades für ein Fahrzeug-Antiblockiersystem
(ABS) umfaßt im wesentlichen einen Zähler 1, eine Latch- oder Halteschaltung 2,
einen Komparator 3, eine Radgeschwindigkeits-Generatorschaltung 4 und einen Impulsgenerator 5. Der
Zähler 1 wird gebildet durch einen Binärzähler, und die als Kompensator dienende Halteschaltung 2 wird
gebildet durch einen vorsetzbaren binären Aufwärts/ Abwärtszähler. Die Generatorschaltung 4 wird ebenfalls
durch einen vorsetzbaren binären Aufwärts/Abwärtszähler gebildet und der Impulsgenerator 5 enthält
eine Binärwert-Multiplikatoreinrichtung. Dem Rad, dessen Drehgeschwindigkeit laufend gemessen wird,
ist ein nicht dargestellter Raddrehzahlfühler zugeordnet, der ein sinusförmiges Signal mit einer der Raddrehzahl
proportionalen Frequenz erzeugt, die in Rechteckimpulse gem. Fig. 2A umgeformt wird. Durch die
Vorderflanke dieses Rechteckimpulssignals wird ein negativer Geschwindigkeitsimpuls RI (Fig.2B) erzeugt,
dessen absteigende Flanke wiederum· zur. Erzeugung eines negativen Latchsignals LT (Fig. 2C) und dessen ansteigende
Flanke zur Erzeugung eines positiven Löschsignals CLR (Fig.2D) herangezogen werden.
Das Löschsignal CLR gelangt über einen Eingang 6 zu einem Löscheingang CLR des Zählers 1 und der Geschwindigkeitsimpuls
RI über einen Eingang 7 sowie ein NAND-Glied 12 zu einem Takteingagn CP des Zählers 1. Ausgangsanschlüsse
Oo ... Om des Zählers 1 sind an jeweils zugeordnete Setzeingangsanschlüsse Po ... Pm der Halteschaltung 2 angeschlossen» über Eingangsanschlüsse 8 bzw. 9 erhält je-
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER
weils ein CPU-Eingang bzw. ein CPD-Eingang der Halteschaltung
2 Kompensierimpulse UP bzw. DOWN. Der Ausgangsanschluß Om des Zählers 1 ist als Bit höchster
Signifikanz(MSB) über einen Inverter 13 mit einem Eingang von NAND 12 verbunden. Das Latchsignal LT gelangt
über einen Eingangsanschluß 10 in einen Latcheingang L der Halteschaltung 2, deren Ausgangsanschlüsse
Oo ... Om einzeln mit Vergleichseingängen Ao ... Am des Komparators 3 verbunden sind. Aus einer Vorsetzschaltung
3A wird ein gegebener Digitalwert M über Bezugseingänge Bo ... Bm in den Komparator 3 eingegeben.
Erste und zweite Vergleichsausgangsanschlüsse A<B und
A>B sind jeweils über NAND-Glieder 14 bzw. 15, NOR-Glieder 19 bzw. 20 und einen Inverter 23 bzw. 24 mit
dem CPU-Eingang bzw. CPD-Eingang der Geschwindigkeitsgeneratorschaltung 4 verbunden, der außerdem aus einer
Vorsetzschaltung 4A ein vorgegebener Digitalwert "No" zugeführt wird, welcher einer vorgegebenen Minimal-Raddrehzahl
Vmin von z.B. 5 km/h entspricht. Mit Einschaltung des Hauptschalters für die gesamte Schaltung von
Fig. 1 gelangt ein negativer Impuls über einen Eingangsanschluß 30 zu einem Eingang L der Generatorschaltung 4,
um den Digitalwert No darin vorzusetzen.
Ausgangsanschlüsse Oo ... On der Generatorschaltung 4 sind einzeln mit Eingangsanschlüssen Io ... In des Impulsgenerators
5 verbunden. Sämtliche Ausgänge 0 ... der Generatorschaltung 4 mit Ausnahme derjenigen, die mit dem
Digitalwert No auf den hohen Pegel "1" gehen, sind einzeln mit jeweils einem Eingang eines NOR-Gliedes 25 für die Ermittlung
der minimalen Raddrehzahl verbunden. Falls "No" gleich "15" ist, dann liegen die ersten vier Ausgänge
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Oq, O.. , O2 und O3 auf dem hohen Pegel "1", und die
übrigen Ausgänge O4...0 sind mit den Eingängen von
0 1 NOR 25 verbunden. Die Summe der Binärstellen 2,2,
2 3
2 und 2 ist gleich "15". Sämtliche Ausgangsanschlüsse
0o...0m der Generatorschaltung 4 sind zur Ermittlung der maximalen Raddrehzahl mit Eingängen eines NAND-Gliedes
28 verbunden. Das NOR-Glied 25 ist über ein •NOR-Glied 21 und einen Inverter 17 an einen anderen
Eingang von NOR-Glied 20, und das NAND-Glied 28 ist über einen Inverter 27, ein NOR-Glied 22 und einen
anderen Inverter 18 an einen anderen Eingang von NOR-Glied
19 angeschlossen.
Der Impulsgenerator 5 erhält an seinem Takteingang CP
über einen Eingangsanschluß 29 Taktimpulse mit einer Frequenz Fo, die auf frimax XM eingestellt ist. Darin
bedeutet frimax die Maximalfrequenz, und M ist der im
Komparator 3 vorgegebene Digitalwert M.
Der Eingang 30 ist ferner über einen Inverter 26 mit je einem zweiten Eingang der NOR-Glieder 21 und 22 verbunden.
Obwohl nicht dargestellt, sind die Ausgänge 0o...0n des Impulsgenerators 5 ' ferner mit nicht dargestellten
Schaltungen zur Erzeugung eines angenäherten Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, eines Schlupfsignals und dergl. verbunden,
die in Fig. 1 durch den Buchstaben C angedeutet sind. Von einem Eingang 11 gehen Taktimpulse mit hoher
Frequenz von z.B. 2 kHz über einen Inverter 16 an jeweils einen zweiten Eingang der NAND-Glieder 14 und 15, die ihrerseits
in Abhängigkeit von dem Ausgang des Komparators entsprechende Impulse an den UP-Eingang 8 bzw. DWN-Eingang
abgeben.
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Bei der nachstehenden Funktionsbeschreibung der zuvor beschriebenen Geschwindigkeitsmeßanordnung sei angenommen,
daß ein zugehöriges Fahrzeug aus dem Stand heraus beschleunigt wird und sich einer gegebenen
maximalen Raddrehzahl annähert.
Beim Anlassen des Fahrzeugs wird über einen nicht dargestellten Hauptschalter die Schaltungsanordnung von
Fig. 1 eingeschaltet, der negative Impuls über den Eingang zugeführt und die Generatorschaltung 4 auf den
Digitalwert No vorgesetzt. Wenn die Raddrehzahl den Maximalwert Vmax erreicht, haben sämtliche Ausgangsanschlüsse
Oo ... On der Schaltung 4 den Zustand "1", >und der damit gegebene Digitalwert (2 -1) entspricht
der maximalen Raddrehzahl Vmax. In diesem Zustand gibt
der Impulsgenerator 5 an seinem Ausgang OUT Impulse mit folgender Frequenz f ab:
worin fo die Taktimpulsfrequenz am Takteingang CP des
Generators 5 ist. Folglich gibt der Impulsgenerator 5 Impulse ab, deren Frequenz dem Digitalausgang der Geschwindigkeitsgeneratorschaltung
4 proportional ist.
Mit Einschaltung der Schaltung von Fig.1 beträgt die
Impulsfrequenz des Generators 5 f = fo χ NQ/2 , und
diese gehen zu einem Eingang des NAND-Gliedes 12, dessen übrige Eingänge den Radgeschwindigkeitsimpuls RI bzw.
über den Inverter 13 den MSB-Ausgang Om des Zählers 1 aufnehmen. Der MSB-Ausgang Om ist normalerweise "0", so
daß die Impulse des Generators 5 von dem Augenblick an gezählt werden, wo der Geschwindigkeitsimpuls RI von "0"
auf "1" umspringt. Die wie vorstehend beschriebenen gleichzeitig erzeugten Signale LT und CLR gehen jeweils
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in die Schaltungen 2 bzw. 1, damit in der Halteschaltung
2 der Ausgang des Zählers 1 durch das Latchsignal LT
festgehalten und der Zählerinhalt von 1 durch das Löschsignal CLR gelöscht werden.
Da beim Anfahren des Fahrzeugs die Raddrehzahl zunächst kleiner als die gegebene Mindestdrehzahl Vmin ist, gibt
die Generatorschaltung 4 zunächst das Ausgangssignal "No"
ab. Folglich zählt der Zähler 1 in dem Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Geschwindigkeitsimpulsen
RI, d.h. in der Periode 1/fri Impulse mit fo χ Ν /2n+1
χ 1/fri. Dieser Ausgang des Zählers 1 wird in der Halteschaltung 2 durch das mit dem nächsten Geschwindigkeitsimpuls RI auftretende Latchsignal L verriegelt, und ein
entsprechender Digitalausgang der Halteschaltung 2 geht in die Eingänge Ao ... Am des Komparators 3, welcher diese
Eingangssignale mit dem ihm über seine Bezugseingänge Bo...Bm zugeführten vorgegebenen Digitalwert M vergleicht. Da die
Raddrehgeschwindigkeit V z.Zt. kleiner als der gegebene Minimalwert Vmin ist, sind die an den Eingängen Ao ... Am
zugeführten Digitalwerte größer als der Wert M, und der Komparator 3 gibt an seinem zweiten Vergleichsausgang A
> B das Signal "1". an einen Eingang von NAND-Glied. 15 ab, welches
gleichzeitig die· Taktimpulse von 2 kHz über 16 am
anderen Eingang aufnimmt und an NOR-Glied 20 weitergibt.
Da zu diesem Zeitpunkt der Ausgang der Generatorschaltung
"No" ist, gibt das NOR-Glied 25 seinen Minimalgeschwindigkeitsausgang "1" über den Inverter 17 als Ausgang "0" an
den anderen Eingang von NOR-Glied 20 ab, so daß NOR 20 die Taktimpulse sperrt und nicht auf den CPD-Anschluß der Generatorschaltung
4 überträgt. Deren Ausgang·bleibt folglich "No", wie er bereits mit Betätigung des Hauptschalters vorgesetzt
wurde. Dieser Zustand bleibt solange erhalten wie die
ΓΙ U Ml L R -MOLLPR · .')TniNMHISTI R
Ni pool}; J-2 4
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Raddrehzahl kleiner als Vmin ist. Der mit Einschaltung des Hauptschalters über Eingang 30 an den Inverter 26
gelangende Negativimpuls unterdrückt Störeinflüsse im Zusammenhang mit der Stromeinschaltung.
Der im Komparator 3 vorgegebene Digitalwert M ist der Impulszahl des Impulsgenerators 5 gleich, die während
einer Periode des Geschwindigkeitsimpulssignals RI gezählt
werden, wenn die Raddrehzahl V gleich der gegebenen Minimalraddrehzahl Vmin ist. Wird die Frequenz von RI bei
Vmin mit fri min bezeichnet, dann kann der Digitalwert M durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
M =
_0
,n+1
χ fo χ
fri min
Darin ist fo die Taktimpulsfrequenz am Eingang 29.
Solange bei steigender Raddrehzahl die innerhalb einer Periode des Geschwindigkeitsimpulses RI die gezählte Impulszahl
gleich M ist, bleibt der Ausgang der Schaltung unverändert. Wenn die Raddrehzahl V größer wird als Vmin +
Δ V (worin Λν eine Drehzahldifferenz von einem Bit oder
dem Digitalwert "1" ist), wird der nächste Geschwindigkeitsimpuls RI = M-1, da die Periode von RI um V verkürzt
ist. Der erste Vergleichsausgang A-CB des !Comparators
3 gibt jetzt "1" ab. Da einer der 2 kHz-Taktimpulse über
14, 19 und 23 zum CPU-Eingang der Generatorschaltung 4 und
ferner über 14 zum CPU-Eingang der Halteschaltung 2 geht,
zählt die Schaltung 2 um eins weiter, und ihr Ausgang wird wieder "M". Dadurch wird der erste Vergleichsausgang A<B
von Komparator 3 wieder 11O". Folglich wird nur ein Taktimpuls
über das NAND-Glied 14 übertragen.
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Falls die Drehzahldifferenz der nächsten Zählperiode von RI um "1" kleiner als der Digitalwert "M" ist,
ergeben sich in Verbindung mit den anderen Werten folgende Beziehungen. Bezeichnet man die Rl-Impulsfrequenz
bei der Raddrehzahl (Vmin +4V) mit fri' und den Zählwert der entsprechenden Periode des nächsten Geschwindigkeitsimpulses RI mit M1, dann gilt folgende Gleichung:
N0 , 1 χ fo x
No | x fo | ■ | ist, | x frimin | .,n+1 | |
2n+1 | - frnti | ( 1 | ||||
N | frimin | |||||
JH+Ί | gilt | |||||
10 | Da M-M' = 1 | |||||
•F< ■*-■) . |
fri
χ frimin χ fri1 = =;— χ fri1,
Nxro M
wobei fri - frimin = Δ fri, Δ f i = ~ χ fri1 ist.
Da die Frequenz fri der Drehzahlimpulse RI der Raddrehzahl V proportional ist, kann die oben stehende Gleichung auch
so geschrieben werden:
= ~ (Vmin + Δ V)
M .
M-1
Somit läßt sich der Wert von Δν durch ein geeignetes M beliebig
bestimmen. Die beschriebenen Vorgänge gelten nicht nur für den Drehzahlanstieg um Δν von der Minimaldrehzahl
Vmin sondern auch für den Drehzahlanstieg um Δν gegenüber
einem beliebigen Drehzahlwert Vi.
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER "--" "-- - ■"--Nippon F-24
Bei steigender Drehzahl gibt der Impulsgenerator 5
jeweils Aus gangs impulse ab, die das —jj fache der
vorhergehenden Ausgangsimpulse betragen.
In Fig. 3 werden innerhalb der laufenden Perioden T1.. ..T «
zwischen aufeinanderfolgenden Raddrehzahlimpulsen RI1 und
RIn ... RI . ., und RI ^n laufend kürzer. T1 ist die Periode
z n+i n+2 ι
zwischen den Impulsen RI1 und RI2 bei der minimalen Drehzahl
Vmin. Wenn mit dem Impuls RI die Drehzahl V größer als Vm = Vmin +Av wird, dann ist die Periode Tn ent-Nn
sprechend um einen Impuls der Frequenz χ fο als bei Periode T1. Folglich ist der Zählwert des Zählers 1 in
der Periode T = M-1, der Ausgang der Generatoschaltung 4 wird um "1" erhöht, und die Frequenz der Ausgancrsimpulse
0 +1 des Generators 5 geht höher als —^1
χ fo. Da der Zähler
1 in der nächsten Periode T +1 so zählt, wird der Ausgang
des Zählers 1 wieder M.
Mit jedem Zugang von Impuls RI am CP-Anschluß von Zähler 1
wird dieser gelöscht, sein Inhalt in der Halteschaltung 2 festgehalten und mit dem Bezugseingang M des Komparators 3
verglichen. Der Vergleichsausgang A< B von Komparator 3 bleibt "O" bis V größer als Vr = Vm + Δν wird, und damit
bleibt der Ausgang.von Generator 4 unverändert N + 1. Im weiteren Verlauf geht der Vergleichsausgang A<B des
Komparators 3 wieder auf "1", und folglich steigt der Ausgang
der Geschwindigkeitsgeneratorschaltung 4 auch wieder auf "1" an.
Wie zuvor beschrieben wird der Digitalausgang der Geschwindigkeitsgeneratorschaltung
4 mit der Raddrehzahl erhöht. Sobald die Raddrehzahl den gesetzten Maximalwert Vmax erreicht,
führen sämtliche Ausgangsanschlüsse Oo — On der Generatorschaltung 4 den Digitalwert "1". Da alle diese Generatoraus-
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gänge mit Eingängen des NAND-Gliedes 28 verbunden sind,
wird dessen Ausgang "0", der Ausgang des nachgeschalteten Inverters 18 wird "1", und damit wird das NOR-Glied 19
für die Taktimpulse gesperrt. Selbst wenn weitere Taktimpulse von NAND-Glied 14 kommen, kann die Generatorschaltung
4 nicht mehr aufwärtszählen, und dessen Ausgänge Οο.,.Οη
können wegen fehlender Taktimpulse an seinem CPU-Eingang nicht mehr auf "O" gehen.
Da der eingestellte Maximalwert für die Drehzahl Vmax selten erreicht wird, kann.die Raddrehzahl ständig sicher
und zuverlässig in zuvor beschriebener Weise gemessen werden. Bei Überschreitung der Maximaldrehzahl Vmax gibt die
Generatorschaltung 4 ständig einen entsprechenden konstanten Wert (2 -1) ab. Solange das Fahrzeug aus dem Stand bis zur
eingestellten Maximalgeschwindigkeit Vmax beschleunigt wird, erzeugt die Generatorschaltung 4 einen der jeweiligen Raddrehzahl
entsprechenden Digitalausgang in oben beschriebener Weise.
Der während aufeinanderfolgender Impulse RI vom Zähler 1 gezählte Wert M' kann durch folgende Gleichung ausgedrückt
werden:
"■ - ä f k # "
Darin ist N der Digitalausgang der schaltung 4 und fri die
Frequenz der Impulse RI bei einer angenommenen Raddrehzahl V. Da der Wert M1 durch Kompensation immer an den vorgegebenen
Digitalwert M angeglichen wird, gelten folgende Gleichungen:
f0 N
M = -r x
M = -r x
2n+1 Λ fri
N =■ =-s— χ M χ fri
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Da die Impulsfrequenz von RI = fri der Raddrehzahl V mit einer Proportionalkonstante k proportional ist (fri = kV),
gilt
-n+1
N = Mx =~- · k * V (N>No)
N = Mx =~- · k * V (N>No)
Da in dieser Gleichung M,fo und 2n+ konstant sind, ändert
sich der Digitalausgang N der Generatorschaltung 4 proportional zur Raddrehzahl V. Der Geschwindigkeitswert kann
pro Bit oder Digitalwert "1" mit den gegebenen Konstanten bestimmt werden.
Beim Bremsen des Fahrzeugs aus einer Geschwindigkeit, bei der das Rad mit einer gleichmäßigen Drehzahl Vm1 rotiert,
werden die Perioden T ...T +I] zwischen aufeinanderfolgenden
Impulsen RI laufend länger, s. Fig. 3B. In der Periode T beträgt die gleichförmige Raddrehzahl Vm1. In der nächstlängeren
Periode T+1 ist der Unterschied noch nicht so
groß, daß der Zählwert von Zähler 1 ansteigt. Die Raddrehzahl wird kleiner als Vp = V1n' -Δν in der Periode T . Die
Differenz zwischen den Perioden T und Tm ist so, daß der
Zählwert des Zählers 1 um eins ansteigt und sein Ausgang von M+1 auf M wechselt. Damit wird das Ausgangssignal des
zweiten Vergleichsausgangs A>B des Komparators 3 = "1". Der Generator 4 zählt um eins herunter, und die Impulsfrequenz
des Generators 5 vermindert sich proportional, so daß der Impulszählwert des Zählers 1 in der nächsten Periode
T , wieder "M" wird. Sobald bei aebremstem Rad nach Verp+1
lauf einiger Impulse RI die Raddrehzahl kleiner als V - 4V
wird, zählt der Zähler wieder "M+1", die Generatorschaltung 4 zählt um eins abwärts, und ihr Digitalausgang vermindert
sich in oben beschriebener Weise. Wenn bei Erreichen einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit die Bremse gelöst wird, gibt
die Generatorschaltung 4 einen der gewünschten Raddrehzahl
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entsprechenden Digitalwert aus. Wenn das Rad steht, bleibt der Ausgang der Generatorschaltung 4 "No". Nach Ausschaltung
des Hauptschalters kehren jedoch die Schaltung 4 und alle anderen in ihre Ausgangszustände zurück.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mißt immer die augenblickliche Raddrehzahl, Drehzahländerungen werden
entweder als Aufwärtszählimpulssignal oder Abwärtszählimpulssignal von den NAND-Gliedern 14 und 15 für die
Generatorschaltung 4 bezogen. Damit können die für eine Antiblockiersicherung notwendigen Beschleunigungs- oder
Verzögerungswerte leicht errechnet werden. Bei jeder Geschwindigkeitsänderung um Δ V kommt ein Aufwärts- oder ·
Abwärts-Zählsignal vom NAND-Glied 14 oder 15, und durch Zählen dieser Impulse über ein festgelegtes Zeitintervall
steht unmittelbar der richtige Radbeschleunigungs- oder Radverzögerungswert zur Verfügung.
Da ferner erfindungsgemäß die Impulse der NAND-Glieder und 15 mit den Taktimpulsen von 2kHz.synchronisiert sind,
können durch Straßenstöße oder dergl. verursachte kurze Drehzahlsprünge innerhalb von 0,5 ms (2kHz) die erfindungsgemäße
Drehzahlmeßschaltung nicht störend beeinflussen, es wird stets eine sichere Antiblockierwirkung gewährleistet.
Der Digitalausgang der Geschwindigkeitsgeneratorschaltung wird Schaltungen zur Erzeugung eines angenäherten Geschwindigkeitssignals,
eines Schlupfsignals u.dergl. eines ABSs
• zugeführt, welches seinerseits auf der Grundlage der Ausgänge
dieser Schaltungen die erforderliche Radbeschleunigung oder Verzögerung berechnet. Da die verschiedenen AB-Systeme bekannt
sind, brauchen sie hier nicht erläutert zu werden.
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Wie erläutert, wird der Digitalausgang der Schaltung 4 durch das NOR-Glied 25 nach unten auf den Wert "No" begrenzt,
weil darunterliegende minimale Drehzahlwerte uninteressant sind und so die Schaltung 4 immer stabil
.5 arbeiten kann.
Das in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung bestimmt insofern mit der Ausführung von Fig. 1
überein, wie gleiche Bezugszahlen verwendet werden. Zusätzlich gegenüber Fig. 1 hat die Schaltung von Fig. 4
eine Sicherheitsschaltung bzw. Fehlererkennungsschaltung.
Zu diesem Zweck sind in Fig. 4 zusätzlich ein Flip-Flop 32, ein binär arbeitender zweiter Zähler 33 und ein zweiter
Komparator 34 vorhanden. Ferner hat in Fig. 4 der erste Komparator 31 das Bit höchster Signifikanz (MSB) an einem
zusätzlichen Vergleichseingang A- sowie einen zusätzlichen
Bezugseingang B +¥], der an Masse gelegt ist. Der Zähler 1
erhält die Geschwindigkeitsimpulse RI über ein UND-Glied und das NAND-Glied 12 an seinem CP-Eingang. Die der Generaotrschaltung
4 vorgeschaltete Vorsetzschaltung 4A enthält einen vorgesetzten Digitalwert No1, welcher größer ist als
der der Minimaldrehzahl Vmin entsprechende Digitalwert No von Fig. 1. Sonst arbeitet die Schaltung in diesem Bereich
wie die zuvor in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Schaltung.
Der Setzanschluß S von Flip-Flop 32 ist über einen Inverter 35 mit dem Eingangsanschluß 30, und sein Rücksetzanschluß
R mit dem Ausgang von NOR-Glied 25 und ferner mit einem Eingang eines UND-Gliedes 37 zwecks Fehlerüberwachung der
Schaltung verbunden. Der Q-Ausgang von Flip-Flop 32 ist über einen Inverter 36 mit einem anderen Eingang von UND-Glied
31, ferner direkt mit dem MSB-Eingang Am+1 des ersten Komparators
31 und dem einen Eingang eines UND-Gliedes 38 ver-
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bunden. Auch hier gehen über den Eingang 11 Taktimpulse
mit z.B. 2 kHz zum Inverter 16 und zu einem zweiten Eingang von UND-Glied 38, dessen Ausgang mit einem CP-Eingang
des zweiten Zählers 33 verbunden ist. Die Ausgänge Oo bis 01 des zweiten Zählers 33 sind jeweils einzeln mit
entsprechenden Vergleichseingängen Ao bis Al des Komparators 34 verbunden. In der an entsprechende Bezugseingänge
Bo bis Bl angeschlossenen Vorsetzschaltung 34A ist ein vorgegebener Digitalwert L vorgesetzt. Der Ausgang A=B
des zweiten Komparators 34 ist mit einem Negativeingang von UND-Glied 37 verbunden, dessen Ausgang wiederum an
eine nicht dargestellte Sicherheits- oder Fehlerwarnungsschaltung angeschlossen ist. Der vorgegebene Digitalwert
im Komparator 34 gleicht dem Digitalwert von (N ' -N).
Wenn die Schaltung von Fig. 4 beim Start des Fahrzeugs in Betrieb gesetzt wird, erhält der Eingang 30 einen negativen
Impuls, und der in der Generatorschaltung 4 vorgegebene Digitalwert No1 veranlaßt ein Ausgangssignal "1" vom Inverter
35 in den Setzanschluß S von Flip-Flop 32, so daß dessen Q-Ausgang auf "1" geht und in den Vergleichsanschluß
A 1 des ersten Komparators 3' gelangt. Dadurch wird dessen
Vergleichsausgang A>B "1", weil Bm+1 an Masse liegt. Da
ferner der Q-Ausgang "1" von Flip-Flop 32 über Inverter zum UND-Glied 38 geht, sperrt das UND-Glied 31 die Impulsweiterleitung
von RI. Die Generatorschaltung 4 erhält Taktimpulse vom Eingang 11 über. 16, 15, 20 und 24 und zählt jetzt
abwärts von dem vorgegebenen Digitalwert No'. Der ebenfalls die Taktimpulse vom Eingang 11 über 38 erhaltende zweite
Zähler 33 zählt diese Taktimpulse.
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Wenn der Digitalausgang der Schaltung 4 den der minimalen Drehzahl Vmin entsprechenden Digitalwert No erreicht,
erhalten sämtliche Eingänge von NOR-Glied 25 "O", so daß der Ausgang von 25 = "1" wird und damit das NOR-Glied 20
sperrt. Das NOR-Glied 20 gehört ebenso wie die NOR-Glieder 25, 21 und der Inverter 17 zu einer Sperrschaltung,
welche in diesemFall die Taktimpulse vom CPD-Anschluß der
Generatorschaltung 4 fernhält, so daß diese Schaltung nicht mehr abwärtszählen kann.
Der Ausgang "1" des NOR-Gliedes 25 geht ferner zum Rücksetzanschluß
R von Flip-Flop 32 und zu einem Eingang von UND-Glied 37. Der Q-Ausgang von Flip-Flop 32 wird "0", und
dadurch wird das UND-Glied 38 für die Taktimpulse gesperrt.
Das Zählergebnis des zweiten Zählers 32 wird im zweiten Komparator 34 mit dem festgelegten Digitalwert L verglichen.
Solange die Generatorschaltung 4 und zugeordnete Schaltungen ordnungsgmäß arbeiten, gibt der Komparator 34 das Ausgangssignal·
"1" ab, weil· der Digitalwert L gleich dem Digitalswert von (No'-No) ist. Folglich bleibt der Ausgang der
Sicherheits- oder Fehlererkennungsschaltung am UND-Glied "0", das bedeutet kein Fehlersignal.
Wenn jedoch der zweite Zähler 33 in dem Zeitraum zwischen der Stroir.einschaltung und dem Erreichen des der Minimaldrehzahl
entsprechenden Wertß No durch die Schaltung 4
1 einen Impulszählwert abgibt, der kleiner oder
größer als der vorgegebene Wert L ist, dann bleibt der Vergleichsausgang
A=B des zweiten Komparators 34 auf "0" und das UND-Glied 37 erhält an einem Eingang den Ausgang "1" des
NOR-Gliedes 25, so daß der Ausgang des UND-Gliedes 37 das Fehlersignal "1" abgibt, welches den Fahrer über einen Fehlerzustand
der Meßschaltungsanordnung informiert und den Betrieb des ABSs unterbricht.
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ^ "-." " ' \ Nippon F-24
- 23 -
Bei normalem Funktionszustand der Schaltungsanordnung
von Fig. 4 arbeiten die Geschwindigkeitsgeneratorschaltung 4 und der Impulsgenerator 5 so wie dies in Verbindung
mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.
Bei der Ausführung von Fig. 4 sperrt mit Einschaltung des
Hauptschalters das UND-Glied 31 die Geschwindigkeitsimpulse RI, und die Generatorschaltung 4 beginnt mit der Abwärtszählung
von dem vorgegebenen Digitalwert No1 auf den der Minimaldrehzahl entsprechenden Digitalwert No. Der zweite
Zähler beginnt mit der Zählung der Taktimpulse und prüft dabei, ob die Meßschaltungsanordnung richtig funktioniert
oder nicht. Die Fehlerprüfung endet, wenn der Q-Ausgang von Flip-Flop 32 von "O" auf "1" übergeht. Bei einer
Störung der Schaltung wird dies durch das Fehlerausgangssignal des UND-Gliedes 37 gemeldet'; Die Fehlerprüfung
setzt automatisch ein, sobald der Hauptschalter eingeschaltet wird. Dadurch wird jede Störung einwandfrei erkannt.
Die für die Drehzahlmessung benötigten Taktimpulse werden gleichzeitig für die Störungsüberwachung ausgenutzt,
so daß eine einfache Fehlererkennungsschaltung genügt.
Wie erläutert, spricht die Fehlerkennungsschaltung an, sobald der Zählausgang des Zählers 33 von dem Digitalwert
L (welcher dem Digitalwert No1-No entspricht) abweicht.
Selbstverständlich kann der Bezugswert im zweiten Komparator 3.4 auch größer oder kleiner als L sein und die
Fehlersignalerzeugung entsprechend angepaßt werden. Alternativ kann der mit dem Zählergebnis zu vergleichende Bezugsdigitalwert
auch einen z.B. Einschaltstörungen berücksichtigenden bestimmten Bereich haben; in diesem Fall kann
TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER ' . -..* " ".. :_.: 1^i5P?11 F~24
ein Frequenzteiler zwischen UND-Glied 38 und Komparator
33 liegen. Der digitale Bezugswert für den Komparator 33 heißt dann "SL"/ wobei S dem Frequenzteilerverhältnis
entspricht. Statt eines Frequenzteilers können auch zwei Vorgabeschaltungen und zwei Komparatoren in Verbindung
mit einem UND-Glied benutzt werden, wobei dem einen Komparator ein Digitalwert L1 und dem anderen ein kleiner
Digitalwert L vorgegeben werden. Wenn das zugeführte Zählergebnis des Zählers 33 kleiner als L. ist, wird der
Vergleichsausgang B 7» A des einen Komparators "1", wenn
dagegen, das Zählergebnis größer als L2 wird, gibt der
andere Komparator "1" ab. Beide Ausgänge werden über das UND-Glied an den Negativeingang des UND-Gliedes 37 gelegt
Wenn das Zählergebnis W des Zählers 33 im Bereich von ^ >L2 liegt, gilt die Schaltung als in Ordnung befindlich.
Abweichend von den zuvor beschriebenen Ausführungen kann die Zählung der Impulse des Impulsgenerators 5 während
jeder Periode oder jeweils während mehrerer Perioden des . Geschwindigkeitsimpulssignals RI erfolgen.
Falls ferner in der Generatorschaltung 4 ein Binärzähler
mit ausreichender Kapazität benutzt wird, kann das den überlauf der Schaltung 4 verhindernde NAND-Glied 28 .mit zugeordneten
Elementen fortgelassen werden.
Claims (14)
- PATENTANWÄLTE ""
- TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER
- Beim Europä,s.en Patentamt
- Triftstrasse A1 Artur-Ladebeck-Strasse 51
- D-ΘΟΟΟ MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1
- Case: F-24 26.
- Juni 1981
- Mü/Gdt/Tß
- Nippon Air Brake Co., Ltd. 1-46 Wakinohama-kaigandori, Chuo-ku, Kobe-shi, Japan
- Anordnung zur Messung der Drehgeschwindigkeit eines Rades
- Priorität: 27.
- Juni 1980, Japan, No. 88193/1980
- 13. Juni 1981, Japan, Ser.Nr. ist noch nichtbekanntPATENTANSPRÜCHE(T·) Anordnung zur Messung der Drehgeschwindigkeit eines Rades,
gekennzeichnet durch- einen durch ein Geschwindigkeitssignal (RI), welches eine der Drehzahl des Rades proportionale Frequenz hat, ansteuerbaren Zähler (1),- einen den Digitalausgang des Zählers mit einem vorgebbaren digitalen Bezugswert (M) vergleichenden Komparator (3;3') ,- eine Generatorschaltung (4,4A,14,15,19,20,23,24) zur Errechnung eines der Paddrehzahl entsprechenden Digitalwertes auf der Grundlage des Komparator-Ausgangssignals, undTER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER .:.- -- ".. .- -Jißppn F-24- einen das digitale Ausgangssignal der Generatorschaltung aufnehmenden und seinerseits Impulse mit einer diesem digitalen Ausgangssignal proportionalen Frequenz erzeugenden Impulsgenerator (5), so daß die Ausgangssignale der Generatorschaltung durch einen Zähler während der Periode (T) des Geschwindigkeitssignals oder während eines auf diese Periode bezogenen Zeitintervalls gezählt und der Digitalausgang des Zählers in dem Komparator mit dem vorgebbaren digitalen Bezugswert verglichen werden.2. Anordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorschaltung einen Aufwärts/Abwärtszähler (4) enthält, der aus einem Taktimpulsgeber Taktimpulse gegebener Frequenz - abhängig von dem Vergleichsausgang des !Comparators (3) - als Aufwärts- oder Abwärtsζählsignal bezieht.3. Anordnunq nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zähler (1) und dem Komparator (3;3') eine das Aufwärtszählsignal oder das Abwärtsζählsignal aufnehmende Kompensationsschaltung (2) angeschlossen ist, um den Vergleichs-Eingangswert des Komparators an den digitalen Bezugswert (M) anzugleichen.4. Anordnung nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß der Aufwärts/Abwärtszähler (4) die Taktimpulse in Abhängigkeit davon, ob das Vergleichs-Ausgangs signal des Komparators (3) kleiner oder größer als der gegebene digitale Bezugswert (M) ist, die Taktimpulse als Aufwärtszählsignal oder als Abwärtszählsignal bezieht.TER MEER - MÜLLER · STEINMEISTER -'-.'--' "..""..* N-ippOH F-245. Anordnung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß in dem Aufwärts/Abwärtszähler (4) ein bestimmter Digitalwert (No) vor-eingegeben ist, welcher der kleinsten zu messenden Raddrehzahl entspricht, und daß eine zwischen dem Aufwärts/ Abwärtszähler und dem Taktimpulsgeber angeordnete Sperrschaltung (25,21,17,20) die als Abwärtszählsignal fungierenden Taktimpulse sperrt, falls die Raddrehzahl unter diese kleinste zu messende Drehzahl■absinkt.6. Anordnung nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß di.e Sperrschaltung ein NOR-Glied (25) enthält, mit dessen Eingängen alle Ausgangsanschlüsse des Aufwärts/Abwärtszählers mit Ausnahme derjenigen, wo die Ausgangssignale bei dem Digitalwert (No) hochliegen, verbunden sind.7. Anordnung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltung (2) einen Aufwärts/Abwärts zähler enthält, der den Digi>e talausgang des Zählers während jeder Periode des Raddrehzahlsignals oder während des darauf bezogenen Zeitintervalls festhält.8. Anordnung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (5) einen Taktimpulse gegebener Frequenz aufnehmenden Binärwertvervielfacher enthält.9. Anordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitssignal aus einem Rechteckimpulssignal, welches durch Signalformung des Ausgangssignals eines Raddrehzahlfühlers entsteht, gebildet wird.. TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ·-'-- '--" "--" "--' *Νί-"ΡΒζ>Ρ F-2410. Anordnung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß nach Einschaltung der Meßanordnung zu einem Zeitpunkt (t1) der Aufwärts/ '. Abwärtszähler (4) auf einen gegebenen Digitalwert (No1) vorgesetzt wird;daß, wenn der Aufwärts/Abwärtszähler bis auf No abwärtszählt, die Sperrschaltung (25...) die als Abwärtszählsignal dienenden Taktimpulse gegenüber dem Aufwärts/Abwärtszähler zu einem Zeitpunkt t2 sperrt; unddaß ferner eine Sicherheitsschaltung mit einem zweiten Zähler (33) und einem zweiten Komparator (34) vorhanden ist, deren zweiter Zähler nach Ein-.schaltung der Meßanordnung die Taktimpulse zwischen t1 und t„, wenn der Aufwärts/Abwärtsζähler No erreicht, zählt, und der zweite Komparator das Zählergebnis des .zweiten Zählers mit einem gegebenen Digitalwert oder einem in ihm vorgegebenen Bereich vergleicht und bei Feststellung einer Ungleichheit zwischen beiden Werten ein Fehlersignal erzeugt.11. Anordnung nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitraurrizwischen den Zeitpunkten t1 und t2 durch ein Flip-Flop (32) ermittelt wird.12. Anordnung nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß das Flip-Flop zum Zeitpunkt t1 mit Einschaltung der Stromversorgung der Meßanordnung gesetzt und durch den Ausgang des NOR-Gliedes (25) rück-.gesetzt wird.TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Nippen F-2413. Anordnung nach Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang des Flip-Flop an den einen Eingang und der Taktimpulsgeber an den anderen Eingang eines UND-Gliedes (38) angeschlossen sind, dessen Ausgang dem zweiten Zähler zugeleitet wird. - 14. Anordnung nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsanschluß des Flip-Flop an den Anschluß (Om + D) für das Bit höchster Signifikanz (MSB) der Vergleichseingangsanschlüsse des ersten !Comparators (31) angeschlossen ist.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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