DE3127267A1 - "digitale frequenzwandleranordnung, insbesondere fuer fahrzeug-tachometer" - Google Patents
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Description
HOEGER, STELLRECHT & PARTNEr3 1 2 7 2 6
PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c O 7OO0 STUTTGART 1
A 44 612 in Anmelder: Moto Meter AG
k - 176 Daimlerstrasse 6
1. Juli 1981 7250 Leonberg
Digitale Frequenzwandleranordnung, insbesondere für Fahrzeug-Tachometer
Die Erfindung betrifft eine digitale Frequenzwandleranordnung, insbesondere für eine Fahrtschreiber/Tachometer-Anordnung,
mit einer eingangsseitig mit einem Impulsgeber^ insbesondere über eine Impulsformerstufe,
verbundenen phasenstarren Schleife mit einer Reihenschaltung eines Phasendetektors, eines passiven Filters
mit einem Widerstand im Längszweig und einer RC-Serienschaltung im Querzweig und einem spannungsgesteuerten
Oszillator, und mit einem digital einstellbaren Teiler im Rückkopplungszweig sowie mit einer fest eingestellten
Teilerstufe am Ausgang der phasenstarren Schleife.
Eine digitale Frequenzwandleranordnung dieser Art ist
in der DE-OS 27 01 575 erwähnt, wobei ausgeführt ist, daß eine derartige Frequenzwandleranordnung zu aufwendig
sei, selbst wenn man nur die bei den bisher üblichen mechanischen Tachometeranordnungen erreichbare
Angleichgenauigkeit erreichen möchte.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine mit hoher Präzision
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arbeitende digitale Frequenzwandleranordnung der eingangs
beschriebenen Art anzugeben, die insbesondere bei den kritischen Bremsvorgängen sehr genaue Ergebnisse
liefert, ohne daß hierfür ein besonderer zusätzlicher Aufwand erforderlich wäre.
Diese Aufgabe wird bei einer digitalen Frequenzwandleranordnung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß parallel zum Widerstand
im Längszweig des Filters die Serienschaltung
einer mit ihrer Kathode dem RC-Glied zugewandten Diode und eines weiteren Widerstandes vorgesehen
ist.
Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Frequenzwandleranordnung
besteht darin, daß allein durch die kostenmäßig praktisch nicht ins Gewicht fallende
Änderung des mit dem Ausgang des Phasendetektors verbundenen Filters bei einer Abbremsung eines mit der
Frequenzwandleranordnung ausgerüsteten Fahrzeugs, d.h. bei einem plötzlichen Abfall der Ausgangsfrequenz des
Impulsgebers, ein verkürztes Einschwingen der Schaltung auf den neuen Betriebszustand erfolgt, insbesondere,
wenn man den Widerstandswert des weiteren Widerstandes so gewählt hat, daß sich für die Zeitkonstante des
Einschwingvorgangs des Filters nach einem negativen Frequenzsprung der Ausgangsfrequenz des Impulsgebers
ein Minimum ergibt.
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Weiterhin hat es sich in Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn parallel zu der phasenstarren
Schleife und der dieser vorgeschalteten Impulsformerstufe die Reihenschaltung eines monostabilen
Multivibrators - welcher gleichzeitig als Impulsformer dient - und eines Integrators vorgesehen ist und wenn
die Ausgänge der phasenstarren Schleife und des Integrators mit den beiden Eingängen einer Und-Schältung
verbunden sind, da auf diese Weise Störimpulse, wie sie bei stehendem Fahrzeug auftreten können, sicher
unterdrückt werden. Vom Ausgang der Und-Schaltung kann dann eine Teilerstufe mit zwei Ausgängen angesteuert
werden, denen verschiedene Teilerverhältnisse zugeordnet sind und über die dann eine Kilometerzähleranordnung
und eine Tachometeranordnung mit der jeweils günstigsten Frequenz angesteuert werden können.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert
und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:
Fig. 1 Blockschaltbilder zweier bevorzugter Ausführungs-
un°- formen von Frequenzwandleranordnungen gemäß
Fig. 3 "
der Erfindung in Verbindung mit einer davon gesteuerten Kilometerzähler- und Fahrtschreiber/
Tachometer-Anordnung und
Fig. 2 ein Schaltbild des Filters für die Frequenzwandleranordnung
gemäß' Fig. 1 .
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Im einzelnen liegt am eingangsseitigen Ende der Schaltung gemäß Fig. 1 , d.h. auf der linken Seite dieser
Figur, ein Impulsgeber I, der pro Streckeneinheit eine bestimmte Impulszahl erzeugen kann, wobei Impulsform
und Tastverhältnis je nach Art des verwendeten Gebers in weiten Grenzen verschieden sein können. Die Impulsfolge
vom Ausgang des Impulsgebers I wird dann zunächst einem Impulsformer ST zugeführt, mit dessen Hilfe Impulse
erzeugt werden,die für die weitere Verarbeitung geeignet sind. Der Ausgang des Impulsformers ST ist
mit dem Eingang einer integrierten PLL-Schaltung PLL verbunden, die das Kernstück einer phasenstarren Schleife
S bildet, welche neben der integrierten PLL-Schaltung ein Filter F aufweist, welches beispielsweise aus diskreten
Bauelementen aufgebaut sein kann und mit zugeordneten Anschlüssen (Pins 9 und 13) der PLL-Schaltung
verbunden ist, zusätzlich eine einstellbare Teilerkette T1, die aus Binärzählern oder Zähldekaden aufgebaut
sein kann und an der das gewünschte Teilerverhältnis mittels eines Drehschalters oder - vorzugsweise mittels
austauschbarer Brücken eingestellt wird.
Der Ausgang der phasenstarren Schleife S ist mit dem einen Eingang einer Und-Schaltung U verbunden. Der
zweite Eingang dieser Und-Schaltung U ist mit dem Ausgang eines Integrators Int 1 verbunden, der in Serie
mit einem vorgeschalteten monostabilen Multivibrator MF1
parallel zu der Serienschaltung von Impulsformer ST und phasenstarrer Schleife S mit dem Ausgang des Impulsgebers
I verbunden ist.
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Der Ausgang der Und-Schaltung U ist mit dem Eingang
einer Teilerstufe T2 verbunden, die beim Ausführungsbeispiel zwei Ausgänge a und b aufweist, die sich aufgrund
der Teilung mit unterschiedliehen Teilerverhältnissen aus dem Eingangssignal der Teilerstufe T2 ergeben
.
Der Ausgang a der Teilerstufe T2 ist mit einer Kilometerzähler-Anordnung
K verbunden. Diese besitzt eingangsseitig zunächst eine Treiberschaltung TR, welche
aus den ihr zugeführten Impulse Leistungsimpulse für einen Motor M erzeugt, der seinerseits ein Zählwerk Z
antreibt, an dem der Kilometerstand abgelesen werden kann.
Der Ausgang b der Teilerstufe T2 ist mit einer Tachometer-Anordnung
Ta verbunden, die eingangsseitig eine monostabile Kippschaltung MF2 aufweist, an die sich
ein Integrator Int 2 anschließt. Der Ausgang des Integrators Int 2 ist mit dem invertierenden Eingang eines
als Operationsverstärker ausgebildeten Komparators verbunden,
an dessen nicht invertierendem Eingang eine Referenzspannung anliegt. Der Ausgang des Komparators Ko
ist: mit einer Motor-Brückenschaltung MB verbunden, die einen Servomotor SM speist. Dieser Servomotor SM treibt
einerseits eine Geschwindigkeitsanzeige An, also beispielsweise eine Tachometernadel, und andererseits
einen Fahrtschreiber FS. Außerdem treibt der als Gleichstrommotor ausgebildete Servomotor SM vorzugsweise über
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ein Getriebe G, welches nur gestrichelt eingezeichnet
ist, ein Stellelement, durch welches die Referenzspannung
für den Komparator Ko beeinflusst wird, wobei als Stellelement in der Zeichnung der Schieber eines Potentiometers
dargestellt ist, welches an eine geeignete Speisespannung +V angeschlossen ist. (Die Speisung der
übrigen Baugruppen über ein geeignetes Netzteil ist in der Zeichnung nicht besonders dargestellt, da sie
für den Fachmann selbstverständlich und problemlos zu verwirklichen ist.) Insgesamt ist also für den Gleichstrom-Servomotor
SM bei der gezeigten Tachometeranordnung Ta eine übliche Nachlaufsteuerung vorgesehen.
Die vorstehend beschriebene Schaltung arbeitet im Prinzip während des normalen Fahrbetriebes und beim
Anfahren mit hoher Präzision und lässt sich durch Einstellen des entsprechenden Teilerverhältnisses am Teiler
bzw. an der Teilerkette der phasenstarren Schleife auf Geber der unterschiedlichsten Art, d.h. auf sehr
verschiedene Wegdrehzahlen einstellen. Probleme ergeben
sich allerdings bei schnellen Bremsvorgängen dann, wenn ein übliches Filter verwendet wird, dessen Kondensator
sich bei schnell abnehmender Ausgangsfrequenz des Impulsgebers nicht schnell genug entladen kann.
Wenn man nun gemäß der Erfindung mit einem Filter arbeitet, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, dann wird auch
bei schnellen Bremsvorgängen eine .schnelle Entladung des Filterkondensators erreicht, wobei in der Praxis
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auch bei extremen Bremsvorgängen ein Einschwingen des Filters innerhalb eines Zeitintervalls erreichbar ist,
welches deutlich kürzer ist als 0,5 Sekunden, während bisher mit einer Einschwingzeit von 1,5 Sekunden und
mehr gerechnet werden musste.
mehr gerechnet werden musste.
Erfindungsgemäß ergibt sich diese deutliche Verbesserung
dadurch, daß parallel zu dem im Längszweig des
Filters F liegenden Widerstand R1 die Serienschaltung einer Diode D1 und eines Widerstandes R3 geschaltet
ist, während die RC-Serienschaltung mit dem Widerstand R2 und dem Kondensator C im Querzweig des Filters unverändert erhalten bleibt. Durch den Parallelzweig
wird nämlich bei absinkender Frequenz am Ausgang des
Filters F und entsprechend absinkender Ausgangsspannung U,, am Ausgang des Phasendetektors über den Parallelzweig D1, R3 mit der in diesem Fall in Durchlassrichtung gepolten Diode ein beschleunigter Ladungsabfluß aus dem Kondensator C ermöglicht, so daß die Spannung Uf am
Ausgang des Filters der Frequenzänderung entsprechend schnell folgen kann. Bei einem positiven Frequenzsprung am Ausgang des Impulsgebers I bleibt der Parallelzweig D1, R3 dagegen unwirksam, weil die Diode D1 in
diesem Fall in Sperrichtung gepolt ist. Insgesamt ergibt sich somit bei Vernachlässigung des Spannungsabfalls an der Diode D1. für einen positiven Frequenzsprung eine Zeitkonstante T1 = (R1 + R2) χ C und für einen negativen Frequenz sprung eine Zeitkonstante
T1n = . R1//R3 + R2) χ C.
Filters F liegenden Widerstand R1 die Serienschaltung einer Diode D1 und eines Widerstandes R3 geschaltet
ist, während die RC-Serienschaltung mit dem Widerstand R2 und dem Kondensator C im Querzweig des Filters unverändert erhalten bleibt. Durch den Parallelzweig
wird nämlich bei absinkender Frequenz am Ausgang des
Filters F und entsprechend absinkender Ausgangsspannung U,, am Ausgang des Phasendetektors über den Parallelzweig D1, R3 mit der in diesem Fall in Durchlassrichtung gepolten Diode ein beschleunigter Ladungsabfluß aus dem Kondensator C ermöglicht, so daß die Spannung Uf am
Ausgang des Filters der Frequenzänderung entsprechend schnell folgen kann. Bei einem positiven Frequenzsprung am Ausgang des Impulsgebers I bleibt der Parallelzweig D1, R3 dagegen unwirksam, weil die Diode D1 in
diesem Fall in Sperrichtung gepolt ist. Insgesamt ergibt sich somit bei Vernachlässigung des Spannungsabfalls an der Diode D1. für einen positiven Frequenzsprung eine Zeitkonstante T1 = (R1 + R2) χ C und für einen negativen Frequenz sprung eine Zeitkonstante
T1n = . R1//R3 + R2) χ C.
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Man erkennt, daß sich aufgrund dieser Zusammenhänge durch geeignete Wahl des Widerstandswertes des Widerstandes
R3 ein Minimum der Zeitkonstante des Einschwingvorganges einstellen lässt.
Die in Fig. 3 der Zeichnung gezeigte Schaltung ist derjenigen gemäß Fig. 1 weitgehend ähnlich, jedoch mit
dem Unterschied, daß der Eingang der fest eingestellten Teilerstufe T2 direkt mit dem Ausgang der phasenstarren
Schleife verbunden ist - und nicht über ein Ünd-Glied U wie in Fig. 1 - während andererseits der
zweite Ausgang b der Teilerstufe T2 mit demjenigen Eingang der Und-Schaltung U verbunden ist, der bei
dem Ausführungsbeispiel· gemäß Fig. 1 mit dem Ausgang der phasenstarren Schleife S verbunden ist. Der
andere Eingang der ünd-Schaltung ist wieder über die
Serienschaitung der monostabilen Kippschaltung MF1 und des Integrationsgliedes Int 1 mit dem Eingang
des Impulsformers ST verbunden, während der Ausgang der Und-Schaltung U bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 3 mit dem Eingang der Tachometer-Anordnung Ta bzw. mit dem Eingang der monostabilen Kippschaltung
MF 2 derselben verbunden ist.
Die Variante gemäß Fig. 3 hat den Vorteil, daß der Kilometerzähler bis herab zur Geschwindigkeit Null
arbeiten kann, während die Tachometeranordnung beispielsweise erst ab einer Geschwindigkeit von 5 km/h
anspricht.
Leerseite
Claims (6)
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Patentansprüche
Digitale Frequenzwandleranordnung, insbesondere für eine Fahrtschreiber/Tachometer-Anordnung, mit
einer eingangsseitig mit einem Impulsgeber, insbesondere über eine Impulsformerstufe, verbundenen
phasenstarren Schleife mit einer Reihenschaltung eines Phasendetektors, eines passiven Filters mit
einem Widerstand im Längszweig und einer RC-Serienschaltung im Querzweig und einem spannungsgesteuerten
Oszillator, und mit einem digital einstellbaren Teiler im Rückkopplungszweig sowie mit einer
fest eingestellten Teilerstufe am Ausgang der phasenstarren Schleife, dadurch gekennzeichn
et, daß parallel zum Widerstand (R1) im Längszweig des Filters (F) die Serienschaltung
einer mit ihrer Kathode dem RC-eiied (R2,C) zugewandten
Diode (D1) und eines weiteren Widerstandes (R3) vorgesehen ist.
2. Frequenzwandleranordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des weiteren Widerstandes (R3) so gewählt ist, daß sich für die
Zeitkonstante (T. = (R1//R3+R2) χ C) des
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Einschwingvorganges des Filters (F) nach einem negativen Frequenzsprung der Ausgangsfrequenz des
Impulsgebers (I) ein Minimum ergibt.
3. Frequenzwandleranordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Impulsformerstufe am Eingang der phasenstarren
Schleife, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Impulsformerstufe (ST) und der phasemstarrem
Schleife (S) eine nonostabile Kippschaltung (MFI) mit ausgangsseitigem Integrationsglied (Int 1) vorgesehen ist und daß die Ausgänge
der phasenstarren Schleife (S) und des Integrationsgliedes (Int 1) mit den beiden Eingängen einer
Und-Schaltung (U) verbunden sind, die ausgangsseitig mit der fest eingestellten Teilerstufe (T2)
verbunden ist (Fig. 1).
4. Frequenzwandleranordnung nach Anspruch 3, ,dadurch
gekennzeichnet, daß die fest eingestellte Teilerstufe (T2) zwei Ausgänge (a) und (b) aufweist, an
denen mit zwei verschiedenen Teilerverhältnissen aus dem Eingangssignal der Teilerstufe (T2) abgeleitete
Impulsfolgen zur Verfügung stehen, von denen die eine (a) einer Kilometerzähleranordnung
(K) und die andere (b) einer Tachometeranordnung (Ta) zuführbar ist.
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5. Frequenzwandleranordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Impulsformerstufe am Eingang der phasenstarren
Schleife, dadurch gekennzeichnet, daß die fest eingestellte Teilerstufe (T2) direkt mit dem
Ausgang der phasenstarren Schleife (S) verbunden ist und zwei Ausgänge (a und b) aufweist/ an denen
mit zwei verschiedenen Teilerverhältnissen aus dem Eingangssignal der Teilerstufe (T2) abgeleitete
Impulsfolgen zur Verfügung stehen, von denen die eine (a) einer Kilometerzähleranordnung (K)
und die andere (b) dem einen Eingang einer ünd-Schaltung (U) zuführbar ist, deren zweiter Eingang
mit dem Ausgang eines Integrationsgliedes (Int 1) verbunden ist, dessen Eingang mit dem
Ausgang einer monostabilen Kippschaltung (MF 1) verbunden ist, die eingangsseitig mit dem Eingang
der Impulsformerstufe (ST) verbunden ist, und daß der Ausgang der Und-Schaltung (U) mit
einer Tachometeranordnung (Ta) verbunden ist (Fig. 3).
6. Frequenzwandleranordnung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kilometerzähleranordnung eine Treiberschaltung (Tr),. einen
durch die Ausgangsimpulse der Treiberschaltung (Tr) ansteuerbaren Motor (M) und ein davon angetriebenes
Zählwerk (Z) zur Anzeige der zurückgelegten Strecke aufweist, und daß die Tachometeranordnung
eine monostabile Kippschaltung (MF2), einen dieser nachgeschalteten Integrator (Int 2),
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einen damit verbundenen Komparator (Ko), dessen zweitem Eingang eine Referenzspannung zuführbar
ist, eine ausgangsseitig mit dem Komparator (Ko) verbundene Motorbrückenschaltung (MB) und einen
damit verbundenen Servomotor (SM) aufweist, der ausgangsseitig mit einer Geschwindigkeitsanzeige
(AN) verbunden ist und außerdem über eine Nachlaufsteuerung die dem Komparator (Ko) zugeführte
Referenzspannung beeinflußt.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813127267 DE3127267A1 (de) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | "digitale frequenzwandleranordnung, insbesondere fuer fahrzeug-tachometer" |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813127267 DE3127267A1 (de) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | "digitale frequenzwandleranordnung, insbesondere fuer fahrzeug-tachometer" |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3127267A1 true DE3127267A1 (de) | 1983-01-27 |
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ID=6136590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19813127267 Withdrawn DE3127267A1 (de) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | "digitale frequenzwandleranordnung, insbesondere fuer fahrzeug-tachometer" |
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ES (1) | ES513237A0 (de) |
GB (1) | GB2101431B (de) |
IT (1) | IT1151239B (de) |
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1981
- 1981-07-10 DE DE19813127267 patent/DE3127267A1/de not_active Withdrawn
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