DE3724917C2

DE3724917C2 - Schaltungsanordnung zur Ableitung eines digitalen Signals

Info

Publication number: DE3724917C2
Application number: DE3724917A
Authority: DE
Inventors: Michael Degen; Thomas Bluemel
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1987-07-28
Filing date: 1987-07-28
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2007-07-29
Also published as: DE3724917A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ableitung eines digitalen Signals, welches die Stel lung eines Potentiometerschleifers beinhaltet, wobei in einem ersten Stellbereich eine höhere Auflösung als in einem zweiten Stellbereich vorliegt.

Bei verschiedenen digitalen Systemen werden analoge Eingangsgrößen dadurch eingegeben, daß eine Span nung, welche der Stellung eines Potentiometerschlei fers entspricht, in ein digitales Signal umgewandelt wird. Dabei tritt in an sich bekannter Weise eine Quantisierung ein, welche durch entsprechende Ausle gung des Analog/Digital-Wandlers sowie der nachfol genden digitalen Schaltungen nicht störend in Er scheinung tritt. Dabei bedeutet eine Erhöhung der Zahl der Quantisierungsstufen auch eine Erhöhung des technischen Aufwandes.

Bei manchen Anwendungen genügt eine bestimmte Zahl von Quantisierungsstufen über den gesamten Stellbereich gesehen, wobei jedoch für einen Teil des Stellbereichs die Quantisierung zu grob bzw. die Auflösung zu niedrig ist. So ist beispielsweise bei einem Geber für eine elektronische Gaspedalanlage eine besonders hohe Auflösung im unteren Stellbereich erforderlich, damit beim Anfahren und Rangieren die Motorleistung feinfühlig gesteuert werden kann.

Gemäß US-PS 4383247 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, welche mittels eines Verstärkers und eines nachgeschalteten Analog/Digital-Wandlers das von unterschiedlichen Sensoren stammende analoge Eingangssignal mit jeweils unterschiedlicher Auflösung für die verschiedenen Amplitudenbereiche umwandelt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Ableitung eines digitalen Signals anzugeben, welches die Stellung eines Potentiometerschleifers innerhalb eines Teils des gesamten Stellbereichs mit größerer Auflösung wiedergibt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Schleifer verbunden ist, daß der Schleifer und der Ausgang des Verstärkers an Eingänge eines steuerbaren Umschalters angeschlossen sind, daß der steuerbare Umschalter derart steuerbar ist, daß bei einer vorgegebenen Stellung des Schleifers eine Umschaltung erfolgt, und daß ein Ausgang des steuerbaren Umschalters mit einem Analog/Digital-Wandler verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht in einfacher Weise eine Erhöhung der Auflösung innerhalb eines Teils des Stellbereichs des Potentiometers. Dabei kann die Größe des ersten Stellbereichs durch einfache Dimensionierung weniger elektronischer Bauteile festgelegt werden.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungs anordnung besteht darin, daß zwischen dem Schleifer und einem Steuereingang des steuerbaren Umschalters eine Schwellwertschaltung angeordnet ist und daß der Ausgang der Schwellwertschaltung und der Ausgang des Analog/Digital-Wandlers Ausgänge der Schaltungsanord nung bilden.

Hierdurch werden einer nachgeschalteten digitalen Verarbeitungsschaltung alle über die Potentiometer stellung notwendigen Informationen zugeleitet.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Schwellwertschaltung mit einer Hysterese verse hen. Hierdurch ist ein durch statistische Schwankun gen der Spannung am Schleifer des Potentiometers bedingtes Hin- und Herschalten des Umschalters ausge schlossen.

Eine einfache, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin dung besteht darin, daß der Verstärker von einem gegengekoppelten Operationsverstärker gebildet wird.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend be schrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 die Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Stellung des Schleifers.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist die Widerstandsbahn eines Potentiometers 1 einerseits mit dem positiven Pol einer Betriebsspannungsquelle und andererseits mit Massepotential verbunden. Am Schleifer 2 des Potentiometers 1 ist eine im wesent lichen linear von der Stellung des Schleifers 2 ab hängige Spannung abnehmbar, welche zwischen Massepo tential und der Betriebsspannung liegt. Diese Span nung wird einem Eingang eines steuerbaren Umschal ters 3 und dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 4 zugeführt. Der Arbeitspunkt und der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 4 sind in an sich bekannter Weise durch Widerstände 5, 6, 7, 8 festgelegt. Der Ausgang des Operationsver stärkers 4 ist mit einem weiteren Eingang des steuer baren Umschalters 3 verbunden.

Schließlich wird die am Schleifer 2 des Potentio meters 1 anliegende Spannung über einen weiteren Widerstand 9 dem nichtinvertierenden Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 10 zugeführt. Der wei tere Operationsverstärker ist als Schwellwertschal tung ausgeführt, wozu eine Mitkopplung über den Widerstand 11 erfolgt. Mit Hilfe der Widerstände 12 und 13 wird eine entsprechende Schaltschwelle vorge geben. Der Ausgang des Operationsverstärkers 10 ist mit dem positiven Pol der Betriebsspannung über einen Widerstand 14 und mit einem Steuereingang des steuerbaren Umschalters 3 verbunden.

Der Ausgang des steuerbaren Umschalters 3 ist mit dem Eingang eines Analog/Digital-Wandlers 15 verbun den, dessen beispielsweise 8 Bit breites Ausgangssig nal über einen Ausgang 16 einer digitalen Schaltung, beispielsweise einem digitalen Regler, zugeführt werden kann. Die Ausgangsspannung des weiteren Opera tionsverstärkers 10 wird über einen weiteren Ausgang 17 ebenfalls der digitalen Schaltung zugeführt.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 stellt die Gerade 21 die Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Poten tiometers von der Schleiferstellung dar - bei einem Drehpotentiometer also in Abhängigkeit des Drehwin kels. Innerhalb eines ersten Stellbereichs wird vom Umschalter 3 die Ausgangsspannung des Operationsver stärkers 4 weitergeleitet, so daß sich für diesen Stellbereich als Ausgangsspannung die Gerade 22 ergibt. Der Arbeitspunkt und die Verstärkung des Operationsverstärkers sind derart eingestellt, daß die Gerade am Anfang des gesamten Stellbereichs bei 0 V anfängt und beim Umschalten des steuerbaren Um schalters 3 (Fig. 1) die Betriebsspannung erreicht, wobei eine geringfügige Differenz (Offset) übrig bleibt. Die Größe dieses Offsets ist von der Art des jeweils verwendeten Operationsverstärkers abhängig. Nach dem Umschalten wird die vom Schleifer abgege bene Spannung weitergeleitet. Durch die Eigenart des Schwellwertschalters ergibt sich eine Schalthyste rese, die verhindert, daß durch geringe Schwankungen der vom Potentiometer abgegebenen Spannung laufend umgeschaltet wird, wenn der Schleifer in der Nähe der Schaltschwelle steht. Es ist außerdem möglich, diese Hysterese auszunutzen, um die Bewegungsrich tung des Schleifers zu erkennen.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Ableitung eines digitalen Signals, welches die Stellung eines Potentiometer schleifers beinhaltet, wobei in einem ersten Stell bereich eine höhere Auflösung als in einem zweiten Stellbereich vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (4) vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Schleifer (2) verbunden ist, daß der Schlei fer (2) und der Ausgang des Verstärkers (4) an Ein gänge eines steuerbaren Umschalters (3) angeschlos sen sind, daß der steuerbare Umschalter (3) derart steuerbar ist, daß bei einer vorgegebenen Stellung des Schleifers (2) eine Umschaltung erfolgt, und daß ein Ausgang des steuerbaren Umschalters (3) mit einem Analog/Digital-Wandler (15) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schleifer und einem Steuereingang des steuerbaren Umschalters (3) eine Schwellwertschaltung (10) angeordnet ist und daß der Ausgang der Schwellwertschaltung (10) und der Aus gang des Analog/Digital-Wandlers (15) Ausgänge (16, 17) der Schaltungsanordnung bilden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung (10) mit einer Hysterese versehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstär ker von einem gegengekoppelten Operationsverstärker (4) gebildet wird.