DE4000521A1 - Geber fuer eine veraenderbare groesse - Google Patents

Geber fuer eine veraenderbare groesse

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DE4000521A1
DE4000521A1 DE19904000521 DE4000521A DE4000521A1 DE 4000521 A1 DE4000521 A1 DE 4000521A1 DE 19904000521 DE19904000521 DE 19904000521 DE 4000521 A DE4000521 A DE 4000521A DE 4000521 A1 DE4000521 A1 DE 4000521A1
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potentiometer
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center tap
tapping
resistors
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Dieter Woerner
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/16—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
    • G01D5/165—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance by relative movement of a point of contact or actuation and a resistive track

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Geber für eine ver­ änderbare Größe, mit einem Potentiometer nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE-OS 36 21 937 ist ein Geber für eine ver­ änderbare Größe bekannt, bei dem ein Endanschluß des Potentiometers mit einer Referenzspannung ver­ sehen ist und der andere Endanschluß über einen Schalttransistor nach Masse geführt ist. Eine die veränderbare Größe repräsentierende elektrische Größe wird über die Schleiferstellung des Mittelab­ griffs des Potentiometers ermittelt und als Ein­ gangssignal für einen Rechner verwendet. Die elek­ trische Größe wird hier beispielsweise als Gebersi­ gnal für ein sogenanntes "elektronisches Gaspedal" benutzt.
Bei dieser bekannten Anordnung eines Potentiometers für einen Geber zur Bereitstellung einer einstell­ baren Größe ist nachteilig, daß insbesondere in den Endlagen der Schleiferstellung des Mittelabgriffs häufig Kontaktprobleme zwischen dem Schleifer und der Widerstandsbahn des Potentiometers auftreten. Die Kontaktprobleme werden insbesondere durch den dort abgelagerten Abrieb des Potentiometers auf­ grund der Bewegung des Schleifers verursacht. Der Abrieb führt zu einer Erhöhung des Übergangswider­ standes zwischen dem Schleifer und der Widerstands­ bahn, wodurch eine falsche Potentiometerstellung vorgetäuscht wird. Da die Stellung des Schleifers des Mittelabgriffs ein Maß für den Wert der ver­ änderbaren Größe ist, die z. B. als Eingangssignal für ein Steuergerät herangezogen wird, kann die vorgetäuschte falsche Schleiferstellung somit je nach Auslegung des Steuergerätes zu einer Fehlreak­ tion oder sogar zum Abschalten des Steuergerätes führen.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Geber für eine veränderbare Größe mit den im Hauptanspruch angegebenen Merk­ malen einer Zusatzbeschaltung an den Endanschlüssen des Potentiometers hat demgegenüber den Vorteil, daß die Schleiferstellung des Mittelabgriffs des Potentiometers unabhängig von einem störenden Über­ gangswiderstand zwischen dem Schleifer und der Wi­ derstandsbahn des Potentiometers ermittelt werden kann. Dadurch, daß die Versorgungsspannung bei der erfindungsgemäßen Anordnung am Mittelabgriff des Potentiometers anliegt und mittels der Zusatzbe­ schaltung elektrische Werte ermittelbar sind, aus welchen die veränderbare Größe herleitbar ist, geht der störende Übergangswiderstand und auch die Größe der Versorgungsspannung oder deren eventuelle Schwankung nicht in die Rechnung ein. In vorteil­ hafter Weise können die auszuwertenden Spannungen an Widerständen der Zusatzbeschaltung, die von den Endanschlüssen jeweils nach Masse geführt sind, ge­ messen/ausgewertet werden und der Ermittlung der veränderbaren Größe zugrundegelegt werden. Da zwi­ schen der veränderbaren Größe und dem Verhältnis der Teilwiderstände zwischen der Schleiferstellung des Mittelabgriffs und den Endanschlüssen des Po­ tentiometers ein funktioneller Zusammenhang, bei­ spielsweise Proportionalität, besteht, kann in be­ sonders vorteilhafter Weise die Größe nach der fol­ genden Formel berechnet werden:
bei der der Widerstandswert RP als Gesamtpotentio­ meter-Widerstand und die Widerstände R als die bei­ den Widerstandswerte der Zusatzbeschaltung an den Endanschlüssen bekannt sind. Die Spannungen U1 und U4 sind Ergebnisse der oben beschriebenen Messungen und die Widerstände R2 und R3 stellen die einge­ stellten Teilwiderstände am Potentiometer dar.
Das auf diese Weise ermittelte Widerstandsverhält­ nis wird entsprechend eines vorgegebenen funktio­ nellen Zusammenhangs in ein, die Stellung des Schleifers repräsentierendes Signal umgesetzt.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann in vor­ teilhafter Weise, insbesondere bei einer Anwendung der Anordnung als Positions- bzw. Wegsensor in Ver­ bindung mit der Luftzumessung oder Kraftstoffzumes­ sung zu einer Brennkraftmaschine, eine Erhöhung von Sicherheit und Zuverlässigkeit erreicht werden. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Anordnung bei Fahrpedalstellungsgebern (E-Gas), Rückmeldepo­ tentiometern für die Stellmotor- und/oder Drossel­ klappenstellung und/oder bei einem Luftmengenmesser Anwendung finden.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur er­ läutert, welche eine Prinzipanordnung eines Poten­ tiometers mit Zusatzbeschaltung zur Bildung eines Gebers darstellt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur ist ein Potentiometer P gezeigt, des­ sen Mittelabgriff PM, der beispielsweise mit einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine verbunden ist, mit einer Versorgungsspannung Uv beaufschlagt ist. Zwischen dem Anschluß der Versorgungsspannung Uv und dem Mittelabgriff PM ist ein Schleiferwider­ stand RS eingezeichnet, der den Übergangswiderstand des Schleifers des Mittelabgriffs PM zu der Wider­ standsbahn des Potentiometers P beispielsweise auf­ grund eines Abriebs symbolisieren soll. Die zwi­ schen Mittelabgriff PM und den Endanschlüssen PE1 und PE2 des Potentiometers P liegenden Teilwider­ stände sind mit R2 und R3 gekennzeichnet. Vom End­ anschluß PE1 ist ein Widerstand R nach Masse ge­ führt an dem eine Spannung U1 liegt. Vom Endan­ schluß P2 ist ebenfalls ein Widerstand R nach Masse geführt, an dem eine Spannung U4 abnehmbar ist.
Unter Anwendung der Formel:
bei der der Widerstandswert RP als Gesamtwiderstand des Potentiometers P und die Widerstandswerte der Widerstände R als bekannt vorauszusetzen sind und die Spannungen U1 und U4 gemessen werden, kann die Schleiferstellung des Mittelabgriffs als Verhält­ nisgröße ermittelt werden und somit eine veränder­ bare Größe zur Weiterverarbeitung z. B. in einem Steuergerät verwendet werden. Da der störende Über­ gangswiderstand RS zwischen dem Schleifer des Mit­ telabgriffs PM des Potentiometers P und der Wider­ standsbahn des Potentiometers P in dieser Rechnung nicht mehr auftritt, ist eine hohe Zuverlässigkeit bei der Erzeugung der elektrischen Größe eines Ge­ bers gewährleistet, unabhängig von störendem Abrieb auf der Widerstandsbahn und auch von der Größe der Versorgungsspannung UV sowie deren eventuellen Schwankungen.
Die beiden Spannungen U1 und U4 werden zur Berech­ nung des Widerstandsverhältnisses und/oder Umset­ zung in ein die Stellung des Gebers repräsentieren­ des Signal in eine Verarbeitungseinheit C über de­ ren Eingänge I1 und I2 eingelesen. Unter Anwendung der oben beschriebenen Formel und gegebenenfalls des vorgegebenen funktionellen Zusammenhangs, bei­ spielsweise einer Proportionalität, wird ein ent­ sprechendes Signal für das Widerstandsverhältnis bzw. der Geberstellung am Ausgang 0 der Verarbei­ tungseinheit C zur Weiterverarbeitung gemäß der oben angeführten Beispiele abgegeben. Die Verarbei­ tungseinheit C kann dabei am Geber selbst angeord­ net oder in einer Steuereinheit zur Steuerung bzw. Regelung von Betriebsparametern einer Brennkraftma­ schine oder eines Kraftfahrzeugs integriert sein.

Claims (5)

1. Geber für eine veränderbare Größe, mit einem Po­ tentiometer, bei dem die Schleiferstellung des Mit­ telabgriffs die Größe bestimmt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - eine Versorgungsspannung (Uv) am Mittelab­ griff (PM) des Potentiometers (P) anliegt und
  • - eine Zusatzbeschaltung an den Endanschlüssen (PE1, PE2) des Potentiometers (P) vorhanden ist zur Ermittlung der Stellung des Mittel­ abgriffs (PM) durch Auswertung von elektri­ schen Werten der Zusatzbeschaltung und des Potentiometers (P).
2. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - von den Endanschlüssen (PE1, PE2) des Poten­ tiometers (P) jeweils Widerstände (R) an den jeweils anderen Pol der Versorgungsspannung (Uv) geführt sind, an deren Spannungen (U1, U4) als Werte abnehmbar sind.
3. Geber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß
  • - die Größe proportional zu dem Verhältnis der Teilwiderstandswerte (R2, R3) des Potentiome­ ters (P) ist, wobei das Verhältnis nach der Beziehung ermittelt wird, und wobei R2 einen Teilwiderstandswert des Potentio­ meters (P) zwischen dem Mittelabgriff (PM) und dem ersten Endanschluß (PE1), R3 einen Teilwiderstandswert des Potentiometers (P) zwischen dem Mittelabgriff (PM) und dem zweiten Endanschluß (PE2), RP den Gesamtwi­ derstand des Potentiometers (P), und U1, U4 die Spannungen an den Widerständen (R, R) dar­ stellen.
4. Geber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Größe eine Stellgröße, insbesondere für elektronische Baugruppen in der Kraftfahr­ zeugtechnik ist.
5. Geber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Positionssensor oder Wegsensor in Verbindung mit der Luft- und/oder Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine ist.
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