DE69020879T2 - Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes. - Google Patents
Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes.Info
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes und insbesondere auf eine Anordnung zur Steuerung eines Kreuzspulen- Anzeigeinstrumentes, welches bei Erregung eines Kreuzspulen- Paares die den Eingangswerten entsprechenden Winkelrichtungen anzeigt.
- Aus der EP 0 255 722 A2 ist ein Anzeigeinstrument mit einem beweglichen Magneten vom Kreuzspulentyp bekannt, bei dem ein beweglicher Magnet drehbar um einen Schaft einer Anzeigenadel in einer Kreuzspuleneinheit eingebaut ist und ein gemessener quantitativer Wert oder dergleichen durch Zuführen eines elektrischen Stromes an die Kreuzspuleneinheit angezeigt wird. Das Anzeigeninstrumt besitzt eine Eingangseinheit zum Aufnehmen eines von einem zu messenden Meßobjekt stammenden Eingangssignals, einen arithmetischen Abschnitt oder ROM zum Einstellen der Richtungen und Zeitwerte der an die Spulen der Kreuzspuleneinheit anzuliegenden Ströme, und einen Schaltungsabschnitt mit dem Impulssignale mit vorbestirnmten Potentialwerten im Zusammenhang mit den Richtungen und Zeitwerten an die Kreuzspulen angelegt werden, um einen besonders breiten Winkelbereich der Anzeigenadel zu erhalten.
- Ein derartiges Kreuzspulen-Anzeigeninstrument zum Anzeigen von Winkelrichtungen entsprechend eingegebener Werte ist allgemein bekannt. Die Anzeige erhält man durch Anlegen eines Drehmoments an einem drehbar gelagerten Magneten, wobei das Drehmoment von einem Magnetfeld herrührt, das durch die einem Kreuzspulen-Erregerpaar zugeführten elektrischen Ströme erzeugt wird, welche den eingegebenen Werten entsprechen. Derartige Kreuzspulen-Anzeigeninstrumente finden beispielsweise Verwendung in Geschwindigkeits-Anzeigeninstrumenten, Tachometern, Tankanzeigen oder Öldruckanzeigen von Kraftfahrzeugen und dergleichen.
- Die Figuren 5 und 6 zeigen schematische Ansichten eines derartigen Kreuzspulen-Anzeigeninstrumentes. Ein Paar von Erregerspulen Ls und Lc, die senkrecht zueinander angeordnet sind, erzeugen ein magnetisches Feld in einem gewünschten Winkelbereich bzw. einer gewünschten Winkelrichtung, wenn elektrische Ströme entsprechend den Eingangswerten, wie beispielsweise der Geschwindigkeit, zugeführt werden. Ein drehbar gelagerter Permanentmagnet M erhält dann ein vom magnetischen Feld der beiden Erregerspulen Ls und Lc erzeugtes Drehmoment. Als Folge bewegt sich eine auf dem Permanent-Magnet M befestigte Anzeigenadel, wie in Fig. 6 gezeigt um einen Drehwinkel entsprechend dem eingegebenen Wert. Dadurch wird eine vorgegebene Lage auf einer Anzeigeplatte, die in eine zu messende physikalische Größe (= Geschwindigkeit im Falle der Fig. 6) eingeteilt ist.
- Bei einer Anordnung zur Steuerung eines derartigen Kreuzspulen-Anzeigeninstrumentes, wie beispielsweise einem Geschwindigkeits-Anzeigeinstrument und einer Tankanzeige bei Kraftfahrzeugen usw. ist es üblicherweise möglich, Impulssignale einzugeben, deren Frequenz vom eingegebenen Wert, d.h. der Geschwindigkeit abhängt; darüberhinaus können auch die von einem Taktgenerator erzeugten Grundtaktsignale eingegeben werden; anhand der Impulssignale des Grundtaktsignals kann dann ein Zyklus des Impuls-Taktsignals gezählt werden, wodurch man die Frequenz des eingegebenen Wertes erhält.
- Die der berechneten Frequenz entsprechenden elektrischen Ströme werden durch PWM (Pulsbreitenmodulation) moduliert und über eine Treiberschaltung den Kreuzerregerspulen Ls und Lc zugeführt. Zum Anlegen der der Frequenz des Eingang- Impulssignals entsprechenden Ströme werden die Anzeige- Drehwinkel für mehrere Eingangswerte S im voraus bestimmt und diese Werte (S, θ) vorab in einem E²PROM abgespeichert, welches ein elektrisch programmierbares und elektrisch löschbares ROM darstellt. Wie in Fig. 7 dargestellt werden beispielsweise 4 Zeigerdrehwinkel θ1, θ2, θ3 und θ4 entsprechend den Eingangswerten S1, S2, S3 und S4 als Parameter in das E²PROM abgespeichert. Um einen jeweiligen Drehwinkel θ zum Anzeigen einer dem Eingangswert S entsprechenden Position anzuzeigen, werden die Parameter aus dem E²PROM ausgelesen und die folgende Berechnung durchgeführt:
- θ = θn + (θn+1 - θn) / (Sn+1 - Sn) (S - Sn) ... (1)
- wobei n = 1, 2, 3, 4 ist.
- Nachfolgend wird ein vorbestimmter Prozeß entsprechend der erhaltenen Werte θ durchgeführt, um die Ströme den Spulen Ls und Lc zuzuführen.
- Auf diese Weise ist es möglich, eine Vieizahl von Anzeigeninstrumenten durch eine einzige Ansteuervorrichtung anzusteuern, wobei die Drehwinkel θ für die vorbestimmten Eingangswerte S in das E²PROM abgespeichert werden und die den anzuzeigenden Eingangswerten entsprechenden Drehwinkel anhand der abgespeicherten Werte berechnet werden. Aufgrund der unterschiedlichen Anzeigesysteme der Anzeigeninstrumente in den verschiedenen KFZ-Typen mußten unterschiedliche Ansteuersysteme zum Ansteuern der Anzeigeninstrumente vorbereitet werden. Solche Unterschiede kann das Ansteuersystem nunmehr durch entsprechendes Einschreiben der Daten (S, θ) in ein entsprechend angepaßtes E²PROM ausgleichen.
- Eine derartige herkömmliche Anordnung zur Ansteuerung eines Anzeigeninstrumentes muß jedoch die Formel (1) verwenden, um den dem Eingangswerte S entsprechenden Zeigerdrehwinkel θ zu erhalten, was zu einem komplizierten Rechenprogramm führt. Im einzelnen wurde es notwendig, ein Programm zum Durchführen der Divisionsberechnung (θn+1 - θn) / (Sn+1 - Sn) gemäß Formel (1) in einen IC der Anordnung zum Steuern des Anzeigeinstrumentes einzubringen, was die Anzahl der ROMS erhöht, und die Prozeßschritte verkompliziert.
- Darüberhinaus werden beim Ansteuern eines Kreuzspulen- Anzeigeninstrumentes die Erregerspulen mittels einem Zyklus eines Eingangs-Impulssignals eines Geschwindigkeitssensors oder Umdrehungssensors erregt, wobei das Eingangs- Impulssignal durch Zählen der Impulse eines Grundtaktsignals mit einer vorbestimmten Grundfrequenz (z.B. 2 MHz) erfaßt wird. Da jedoch die maximale Frequenz, d.h. die minimale Zeitperiode eines zu erfassenden Eingangs-Signals, vom KFZ- Typ abhängt, ergibt sich ein Nachteil dahingehend, daß die Anzahl der Bits in dem Zähler zum Zählen der Anzahl von Grundtakt-Signalimpulsen sehr stark ansteigt.
- Es wird nun angenommen, daß die maximalen Frequenzen der eingegebenen Impulssignale für die Zeitperiodenerfaßung zueinander um 250Hz, 500Hz, 1KHz und 2KHz in Abhängigkeit vom verwendeten KFZ-Typ verschieden sind. Um beim Zählen des Zyklus der Eingangsimpulssignale mittels der Grundtaktsignale den mit dem Quantisierungsfehler einher-gehenden Zykluserfassungsfehler zu begrenzen, der beim Zählen bis zu einem vorbestimmten Wert (normalerweise unter 1/1000) entsteht, muß die Anzahl der Grundtaktimpulse notwendigerweise über 1000 liegen. Genauer gesagt muß die Grundtaktfrequenz auf das über 1000-fache von fmax eingestellt werden, wobei die maximale Eingangsfrequenz als fmax bezeichnet wird, d.h. wenn fmax = 2KHz ist, muß die Grundtaktfrequenz über 2MHz liegen.
- Wenn die Frequenz des Grundtaktsignals 2MHz ist, muß der Zähler zum Zählen der Anzahl von Impulsen dieses Taktsignals mit einer Anzeigeauflösung von 1/1000 beurteilen, ob die Eingangsfrequenz 0Hz oder 2Hz ist. Wenn die Beurteilungslinie bei 1 Hz liegt, muß die gezählte Impulsanzahl 2 Millionen betragen, weshalb ein Zähler von 21 Bits gefordert ist. Zum Zählen des Zyklus des Eingangsimpulssignals mit einer vorbestimmten Grundtaktsignalfrequenz von 2MHz genügt für ein Eingangssignal mit einer maximalen Frequenz von 2KHz ein Zähler mit 21 Bits. Wenn jedoch ein Eingangssignal mit einer maximalen Frequenz von 1KHz verarbeitet wird, benötigt man einen Zähler mit 22 Bits, da sich der Zyklus im Vergleich zum 2KHz-Signal verdoppelt. Darüberhinaus müssen für ein Eingangssignal mit einer maximalen Frequenz von 500Hz ein vierfacher, d.h. ein 23 Bitzähler, und für ein Eingangssignal mit einer maximalen Frequenz von 250Hz ein achtfacher, d.h. ein 24 Bitzähler, vorgesehen werden.
- Natürlich erhöht sich die Genauigkeit proportional mit der Anzahl der verwendeten Bits. Da jedoch die anzuzeigende Winkelrichtung einen starken Zusammenhang mit den festen Auflösungseigenschaften des Anzeigeinstrumentes aufweisen, ist es weder durchführbar noch wirkungsvoll die Genauigkeit einfach zu erhöhen.
- Ferner war es bei der herkömmlichen Anordnung zur Steuerung des Anzeigeinstrumentes nachteilig, daß die dem Eingangswert entsprechende Anzeige insbesondere zum Zeitpunkt eines Ein- und Ausschaltens der Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung nicht genau durchgeführt werden konnte, da das Anzeigeinstrument durch direktes Zuführen von PWM modulierten Strömen zur Ansteuervorrichtung angesteuert wurde.
- Der Grund für diesen Nachteil ist darin zu sehen, daß wenn die KFZ-Zündung ausgeschaltet ist, die Steuerschaltung üblicherweise auch ausgeschaltet ist und keine Spannung erhält, um einen unnötig großen Leistungsverbrauch aufgrund der an sein analoges System zugeführten Ströme zu verhindern. Wenn der Zündschalter und die Spannungsversorgung eingeschaltet werden, baut sich die Spannung der Steuerschaltung auf. In diesem Anfangszustand sind jedoch die Prozeßdaten noch nicht eingestellt. Die auf diesen unbestimmten Werten basierende Erregung der Erregerspulen durch die Ansteuerschaltung würde daher eine ungenaue Anzeige des Anzeigeninstrumentes hervorrufen, die nicht dem eingegebenen Wert entspricht. Gleiches gilt für den Auszustand der Spannungsversorgung, bei der die Ansteuerschaltung nicht richtig funktionieren kann, da das Absinken der Spannung unter die Arbeitsspannung anormale Anzeigewerte hervorruft.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes zu schaffen, mit dem die einem Eingangswert entsprechenden Winkelpositionen zuverlässig angezeigt werden können, wobei ein vereinfachtes Verarbeitungssystem für die Eingangs- Impulssignale verwendet werden kann und mit dem eine vielseitige Verarbeitung verschiedener Eingangsimpulssignale mit unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt werden kann.
- Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes zu schaffen, mit dem ein anormales Anzeigen während dem Einschalten und Ausschalten der Spannungsversorgung sicher gestellt ist, wodurch man eine hohe Zuverlässigkeit der Anordnung erhält.
- Erfindungsgemäß wird eine Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes geschaffen, mit einer Takterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Grundtaktsignals; einer Frequenzberechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Eingangsimpulssignal-Frequenz, welche als Eingangswert zum Anzeigen der Winkelrichtung dient; einer Speichervorrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Eingangswerten Sm (m = 1, 2, ...), Winkelrichtungen θm entsprechend den Eingangswerten Sm, und Koeffizienten Rm, die das Änderungsausmaß in der Winkelrichtung in Abhängigkeit von der Änderung zwischen zwei Eingangswerten Sm und Sm+1 aus einer Vielzahl von Eingangswerten darstellen, als Parameter; einer Berechungsvorrichtung zum Berechnen der Winkelrichtung entsprechend dem Eingangswert, der auf der durch die Frequenzberechnungsvorrichtung erhaltenen Eingangsimpulssignalfrequenz und den aus der Speichervorrichtung ausgelesenen Parametern basiert, und zum Ausgeben eines Winkelrichtungssignals; und einer Steuervorrichtung mit einer Spannungsversorgung und zum Erregen einer ersten und zweiten miteinander gekreuzten Erregerspule auf der Grundlage des ausgegebenen Winkelrichtungssignals.
- Die Winkelrichtung kann anhand folgender Formel ohne einen Divisionsvorgang berechnet werden:
- θ = θm + Rm (S - Sm) ... (2)
- wobei Sm einen Eingangswert, θm eine dem Wert Sm entsprechende Winkelrichtung, Rm einen Koeffizienten für den Grad der Änderung und S eine Eingangsimpulssignalfrequenz darstellt.
- Die Frequenzberechnungsvorrichtung besitzt einen Frequenzteiler zum Teilen des Grundtaktsignals mit einer dem minimalen Zyklus des Eingangsimpulssignals entsprechenden Frequenzdivisionsrate, und zählt die Anzahl der geteilten Grundtaktsignalimpulse pro Zyklus des Eingangsimpulssignals, wodurch die Frequenz des Eingangsimpulssignals erfaßt werden kann.
- Insbesondere wenn die für das Zählen des Zyklus des Eingangsimpulssignals mit einem minimalen Zyklus Tmin verwendete Grundtaktsignalfrequenz als "fref" bezeichnet wird, teilt der Frequenzteiler die Basistaktsignalfrequenz um 2, d.h. fref/2 zum Erhöhen der Zählgenauigkeit, wodurch der Zyklus eines Eingangsimpulses mit einem minimalen Zyklus von 2Tmin gezählt wird.
- Die Steuervorrichtung PWM-moduliert das Winkelrichtungssignal und verstärkt dieses mittels zweier Treiberschaltungen, die dann das gekreuzte Erregerspulenpaar derart erregen, daß die dem Eingangswert entsprechende Winkelrichtung angezeigt wird.
- Ferner gibt, nachdem eine vorbestimmte Zeit nach dem Ein- oder Ausschalten der Spannungsversorgung in der Steuervorrichtung verstrichen ist, eine Ausgangssteuervorrichtung ein Anzeige-Freigabesignale oder ein Anzeige-Unterdrücksignal aus, wobei nur wenn das Anzeige-Freigabesignal ausgegeben wird, eine logische Gattervorrichtung das Winkelrichtungssignal an die Steuervorrichtung zum Anzeigen weitergibt.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
- Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
- Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Eingangswert und dem Zeigerdrehwinkel gemäß Fig. 1 zeigt.
- Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Andordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
- Fig. 4 ist eine zeitliche Darstellung der Signale gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
- Fig. 5 bis 7 sind schematische Ansichten und eine Darstellung für eine herkömmliche Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes.
- Die Grundsätze der Erfindung sind insbesondere nützlich, wenn sie in einer Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes gemäß den Fig. 1 und 3 eingesetzt werden.
- Die Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Normalerweise geben ein Geschwindigkeitssensor und ein Umdrehungssensor digitale Signale mit einer der Anzahl der Umdrehungen entsprechenden Anzahl von Impulsen aus, während ein Wassertemperatur-Sensor und ein Tankfühler die der Wassertemperatur und der Treibstoffmenge entsprechende analoge Signale ausgeben. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Anordnung zwei Signalverarbeitungssysteme zum Verarbeiten sowohl digitaler als auch analoger Signale, welche von den Sensoren zugeführt werden. Im einzelnen wird, wenn das eingegebene Signal ein analoges Signal ist, dieses Signal einer CPU12 (Zentraleinheit) zugeführt, die den analogen Wert in einen binären 8 Bitwert zum Steuern des Systems umwandelt, und andererseits wird es der Zykluserfassungsschaltung 14 zugeführt, wenn das Eingangssignal ein digitales Signal, d.h. Impulssignal, ist.
- Die Zykluserfassungsschaltung 14 erhält darüberhinaus Grundtaktsignale vom Grundtaktsignalgenerator 16, womit der Zyklus T des Eingangs-Impulssignals erfaßt werden kann, und zählt die Anzahl der Impulse innerhalb eines Zyklus, d.h. innerhalb einer Zeitperiode von einem Impulsanstieg bis zum nächsten Impulsanstieg oder von einer fallenden Flanke eines Impulses bis zur nächsten fallenden Flanke eines Impulses, wobei das gezählte Ergebnis in einem binären 21 Bit-Zähler abgelegt wird. Der gespeicherte Wert, d.h. der Zyklus T, wird dann an einem Berechnungs-Verarbeitungsabschnitt 18 ausgegeben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich zwischen dem Grundtakt-Signalgenerator 16 und der Zyklus-Erfassungsschaltung 14 ein Frequenzteiler 20, der die Frequenz (2MHz) des Grundtaktsignals vom Grundtakt-Signalgenerator 16 entsprechend dem Eingangsimpulssignal mit einer geeigneten Teilerrate und im Ansprechen auf den Befehl der Steuereinheit CPU 12 teilt. Die Art und Weise, in der die Teilerrate eingestellt wird, wird später beschrieben.
- Auf diese Weise werden das von dem A/D-Umwandler 10 und der Steuereinheit (CPU) 12 ausgegebene analoge Signal oder das von der Zyklus-Erfassungsschaltung 14 ausgegebene Impulssignal in den Berechnungs-Verarbeitungsabschnitt 18 eingegeben, in dem verschiedene Berechnungen wie beispielsweise eine Frequenzberechnung, eine Sinusberechnung, eine Cosinusberechnung, und eine Winkelrichtungs-θ-Berechnung ausgeführt werden. Diese Berechnungen werden mittels der zum Berechnungs-Verarbei-tungsabschnitt 18 zugeführten Parameter durchgeführt, welche vorab in einem E²PROM 22 eingespeichert bzw. aus diesem ausgelesen werden, wobei in dem E²PROM 22 Daten eingeschrieben, bzw. gelöscht werden können.
- Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung werden Zeiger- Drehwinkel θm entsprechend einer Vielzahl von vorbestimmten Eingangswerten Sm (m = 1, 2, 3, ...) und den Gradienten Rm zwischen zwei benachbarten Eingangswerten Sm und Sm+1 von Eingangswerten Sm in das E²PROM 22 neben den für den vorherstehend genannten Berechnungsprozeß benötigten Parametern abgespeichert. Der Gradient Rm kann mittels einer Vorspannvorrichtung (Jig) oder dergleichen berechnet werden und gleichzeitig mit dem Speichern der Parameter in das E²PROM 22 abgespeichert werden. Im Falle eines Geschwindigkeits- Anzeigeninstruments, eines Tachometers oder dergleichen, welche entsprechend der Eingangswerte eine lineare Anzeige aufweisen, können zwei Punkte, d.h. der Anfangspunkt und der Endpunkt als Eingangswerte Sm ausgewählt werden. Andererseits kann im Falle von nicht-linearen Anzeigeninstrumenten, wie beispielsweise einer Tankanzeige, eine Vielzahl von zusätzlichen Eingangswerten neben dem Anfangspunkt und dem Endpunkt, wie in Fig. 2 gezeigt, eingegeben werden.
- Da die Parameter in das E²PROM 22 unter derartigen Formaten abgespeichert sind, werden die Eingangswerte Sm, die Winkelrichtung θm und der Gradient Rm über die Steuereinheit (CPU) 12 dem Berechnungs-Verarbeitungsabschnitt 18 zugeführt, wobei man die dem Eingangssignal S entsprechende Winkelrichtung θ durch die vorherstehend genannte Formel 2 erhält
- = θm + Rm (S - Sm)
- wobei Sm ≤ S < Sm+1.
- Die so erhaltene Winkelrichtung θ dient dann einer Sinus- und Cosinusberechnung und wird anschließend an die Steuervorrichtung 24 ausgegeben. Die Steuervorrichtung 24 besteht aus einem Paar von Impulsbreiten-Modulatoren 24a vom Sinustyp und Cosinustyp, welche an den vom Berechnungs- Verarbeitungsabschnitt 18 ausgegebenen Signalen eine Impulsbreiten-Modulation durchführen; einer Quadrantenbestimmungsschaltung 24b; und einem Paar von Treiberschaltungen 24c zum direkten Ansteuern der gekreuzten Erregerspulen Ls und Lc, wobei die Treiberschaltungen 24c die gleiche Anzahl wie die Spulen Ls und Lc aufweisen und das Anzeigeninstrument durch Erregen der Spulen Ls und Lc mit den modulierten Impulsströmen ansteuern. Die Quandrantenbestimmungsschaltung 24 bestimmt den Code der auf den Sinus und Cosinus angewendet wird. Beispielsweise wird der erste Quadrant als sin+/cos+ und der zweite Quadrant als sin+/cos- dargestellt.
- In dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem ein Gradient Rm einer vorab berechneten Winkelposition in das E²PROM 22 abgespeichert ist, wird der Gradient Rm vorzugsweise durch die Gleitpunktskala abgespeichert, damit die Speicherkapazität nicht vergrößert werden muß. Insbesondere wenn beispielsweise die Anzahl der Bits folgendermaßen angeordnet ist: 1 Bit für eine Polarität S, 10 Bits für eine Mantisse D, und 5 Bits für einen Exponenten m und somit 16 Bits in Summe, so erhält man den Gradienten R in einem großen Bereich:
- -1023 ≤ R ≤ -1023 2&supmin;³¹
- 1023 2&supmin;³¹ ≤ R ≤ 1023
- wobei R als R = (-1)S D 2-m ist.
- Auf diese Weise kann die Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes gemäß der Erfindung die Winkelrichtung ohne Verwendung eines Divisionsprozeßes berechnen, was zu einer verringerten Anzahl von Komponenten führt. Wie vorherstehend beschrieben, wird in diesem Ausführungsbeispiel das Grundtaktsignal mit einer dem Eingangsimpulssignal entsprechenden angemessenen Teilerrate geteilt, wodurch man die Frequenz des Eingangsimpulssignals mit einer hohen Genauigkeit erhält.
- Die im Frequenzteiler 20 und der Zyklus-Erfassungsschaltung 14 ausgeführten Verarbeitungsschritte werden nachfolgend beschrieben.
- Obwohl die Zyklus-Erfassungsschaltung 14 die Anzahl der Impulse des durch den Frequenzteiler 20 pro Zyklus des Eingangsimpulssignals zählt, werden in diesem Ausführungsbeispiel die Teilerraten des Frequenzteilers 20 in 4 Abstufungen mit 1, 1/2, 1/4 und 1/8 eingestellt, um den Fällen zu genügen, bei denen die maximale Frequenz fmax in Abhängigkeit von den verschiedenen KFZ-Typen unterschiedlich ist, d.h. 2KHz, 1 KHz, 500 KHz und 250 KHz beträgt. Diese vier Teilerraten werden vorab in das E²PROM 22 abgespeichert und über die Steuereinheit CPU 12 dem Frequenzteiler 20 zugeführt, wodurch die Teilerrate auf 1 gesetzt wird, d.h. die Frequenz des Grundtaktsignals beträgt 2 MHz, wenn die 20 maximale Frequenz des Eingangsimpulssignals 2 KHz beträgt; die Teilerrate auf 1/2 eingestellt, d.h. die Frequenz des Grundtaktsignals 1MHz beträgt, wenn die maximale Frequenz des Eingangsimpulssignals 1 KHz ist; die Teilerrate auf 1/4 eingestellt, d.h. die Frequenz des Grundtaktsignals 500 KHz beträgt, wenn die maximale Frequenz des Eingangsimpulssignals bei 500 KHz liegt; und die Teilerrate auf 1/8 eingestellt, d.h. die Frequenz des Grundtaktsignals beträgt 250 KHz, wenn die maximale Frequenz des Eingangsimpulssignals 250 Hz beträgt. Diese angemessenen frequenzgeteilten Grundtaktsignale werden anschließend der Zyklus-Erfassungsschaltung 14 zugeführt. Die Zyklus-Erfassungsschaltung 14 besitzt einen Zwischenspeicherzähler mit 21 Bits, der zum Erfassen des Zyklus T des Eingangsimpulssignals die Anzahl der Impulse des Grundtaktsignals zählt.
- Im dargestellten Ausführungsbeispiel ermöglicht die von der maximalen Frequenz fmax des Eingangsimpulssignals abhängige Frequenzteilung des Grundtaktsignals eine Begrenzung des Quantisierungsfehlers auf unter 1/1000 und eine Begrenzung der Anzahl von Bits im Zähler auf 21 Bits. Im einzelnen wird beim Zählen des Zyklus eines Eingangsimpulssignals mit einer maximalen Frequenz von 2KHz die Grundtaktfrequenz auf 2 MHz eingestellt (Teilerrate: 1) . Die für eine Anzeigeauflösung von 1/1000 zum Zählen von 1Hz benötigte Zähleranzahl wird daher zu 2.000.000, was mit 21 Bits gezählt werden kann. Beim Zählen eines Zyklus eines Eingangsimpulssignals mit einer maximalen Frequenz von beispielsweise 1KHz ist die Zählanzahl auch 2.000.000 und mit 21 Bits zählbar, da die Frequenz des Grundtaktsignals 1 MHz ist. Gleiches gilt für den Fall, daß die Eingangsimpulssignale 500 Hz bzw. 250 Hz betragen, wobei die Grundtaktsignale 500 KHz bzw. 250 KHz betragen und mit dem gleichen 21 Bitzähler ohne Vergrößerung der Anzahl von Bits gezählt werden können.
- Fig. 3 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, die eine modifizierte Anordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. In Fig. 3 ist die Quadrantenbestimmungsschaltung 24b aus Gründen der Einfachheit entfallen. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß sich die Treiberschaltungen 24c aus vier kombinierten Schalttransistoren zusammensetzen, die zum Erregen der gekreuzten Erregerspulen Ls und Lc mittels PWM-modulierter Ströme ein- und ausgeschaltet werden.
- Gemäß einem besonderen Merkmal dieses Ausführungsbeispiels ist eine Ausgangssteuerleitung 28 mit der Steuereinheit CPU 12 verbunden und Logikgatterschaltungen 30a, 30b vorgesehen, welche in Abhängikeit des von der Steuereinheit CPU 12 über die Ausgangssteuerleitung 28 ausgegebenen Wertes beurteilen, ob das Ausgangssignal der Impulsbreitenmodulator-Schaltung 24a den Treiberschaltungen 24c zugeführt wird oder nicht. Die logischen Gatterschaltungen 30a und 30b setzen sich aus einer Vielzahl von AND-Gattern und NAND-Gattern zusammen, wodurch die eingegebenen Signale von der Ausgangssteuerleitung 28 und den Impulsbreiten-Modulatorschaltungen 24a an die Treiberschaltungen 24c übertragen werden können. Gemäß der zeitlichen Darstellung in Fig. 4 befindet sich im Aus-Zustand des Zündschalters der Grundtakt-Signalgenerator ebenso im Aus-Zustand, weshalb das System und die Treiberschaltungen 24c ausser Betrieb sind, obwohl die Steuereinheit CPU 12 und die Zyklus-Erfassungsschaltung 14 usw. von der Spannungsversorgung versorgt werden.
- Beim Einschalten des Zündschalters baut die Spannungsversorgung eine Spannung auf, die von der Steuereinheit (CPU) 12 eraßt wird. Die Steuereinheit (CPU) 12 stößt daraufhin den Grundtaktsignalgenerator 16 zur Takterzeugung an, wodurch der Betrieb gestartet wird. Während dieser Anfangszeitperiode gibt die Steuereinheit (CPU) 12 einen Nullwert auf die Ausgangssteuerleitung 28 als Anzeige-Unterdrücksignal aus, wodurch eine Anzeige des Anzeigeninstruments verhindert wird. Da die Logikgatterschaltungen 30a und 30b wie vorherstehend bereits beschrieben aus AND-Gattern und NAND-Gattern bestehen, werden die Masse-seitigen Transistoren abgeschaltet und die Kreuzerregerspulen Ls und Lc nicht erregt, wodurch das Anzeigeninstrument abgeschaltet ist, wenn die Ausgangssteuerleitung 28 auf einem 0-Wert liegt.
- Die Steuereinheit (CPU) 12, in die Erfassungsignale der Sensoren und abgeschlossene Sinus- und Cosinusberechnungssätze eingegeben wurden, gibt die berechneten Ergebnisdaten nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit an die Impulsbreiten- Modulatorschaltungen 24a ab und gibt anschließend einen 1- Wert als Anzeigefreigabesignal auf die Ausgangssteuerleitung 28. Die logischen Gatterschaltungen 30a und 30b geben in Abhängigkeit von den Signalen der Impulsbreitenmodulator-Schaltungen 24a den 1-Wert an die Treiberschaltungen 24c, wodurch die Erregerkreuzspulen Ls und Lc zum Ansteuern des Anzeigeninstrumentes erregt werden.
- Beim Ausschalten des Zündschalters erniedrigt sich die Spannungsversorgung an den Treiberschaltungen 24c und fällt ausserhalb des normalen Arbeitsbereichs. Die Steuereinheit (CPU) 12 kann jedoch diesen Spannungsabfall erkennen und gibt wiederum einen 0-Wert auf die Ausgangssteuerleitung 28, wodurch die Anzeigeninstrument-Ansteuerschaltung ausgeschaltet und eine Fehlfunktion verhindert wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind somit zusätzlich die Ausgangssteuerleitugn 28 und die logischen Gatterschaltungen 30a, 30b vorgesehen, die sich aus einer Vielzahl von AND-Gattern und NAND-Gattern zusammensetzen, wodurch entsprechend den digitalen Signalen eines 0-Wertes oder 1-Wertes eine Ausgangssignal-Freigabe- oder Ausgangsignal-Unterdrück-Funktion erfolgt. Wird die Spannungsversorgung an den Treiberschaltungen 24c eingeschaltet, so unterdrückt die Steuereinheit (CPU) 12 über die Ausgabesteuerleitung 12 die Ausgabe der logischen Gatterschaltungen 30a und 30b solange, bis vollständige Daten in den Impulsbreiten-Modulatorschaltungen 24a eingestellt sind. Und wenn die Spannungsversorgung der Treiberschaltugnen 24c aufgrund einer Spannungsverringerung unter einem bestimmten Wert fällt, verhindert die Steuereinheit (CPU) 12 die Ausgabe. Auf diese Weise kann durch das Abschneiden der Signalversorgung zu den Treiberschaltungen in einem Einschalt- oder Ausschaltvorgang der Spannungsversorgung jegliche anormale Anzeige des Anzeigeninstrumentes verhindert werden.
- Wie vorherstehend beschrieben, kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine anormale Anzeige während eines Einschalt- oder Ausschaltvorgangs der Spannungsversorgung zu verhindert werden, wodurch ein Anzeigeninstrument mit hoher Zuverlässigkeit geschaffen wird.
- Es ist eine Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes zum Anzeigen einer einem Eingangswert entsprechenden Winkelposition offenbart. Die Anordnung besitzt einen Speicher zum Speichern von Parametern, die aus vorab eingegebenen Werten, aus den eingegebenen Werten entsprechenden Winkelrichtungen und aus dem Grad der Änderung in der Winkelrichtung in Abhängigkeit von der Änderung zwischen zwei benachbarten eingegebenen Werten darstellende Koeffizienten bestehen. Auf der Grundlage dieser Parameter und der die Eingangswerte darstellenden Frequenz der Eingangs-impulssignale wird die entsprechende Winkelrichtung berechnet. Das Winkelrichtungssignal wird einem Impulsbreitenmodulationsverfahren unterzogen, und einem Paar von gekreuzten Erregerspulen über eine Treiberschaltung zugeführt. Während einer vorbestimmten Zeitperiode beim Ein- und Ausschalten der Spannungsversorgung wird die Übertragung der Winkelrichtungssignale zu den Treiberschaltungen mittels logischer Gatter unterbunden, wodurch eine falsche Anzeige am Anzeigeninstrument verhindert wird.
Claims (6)
1. Anordnung zur Steuerung eines Anzeigeninstrumentes
zum Ansteuern einer Kreuzspulenanzeige, die Winkelrichtungen
(θm) entsprechend eingegebenen Werten (Sm) anzeigt, mit:
a) einer Takterzeugungsvorrichtung (16) zum Erzeugen
eines Grundtaktsignals;
b) einer Frequenzberechnungsvorrichtung (12) zum
Berechnen der Eingangsimpulssignalfrequenz, die den
Eingangswert (Sm) zum Anzeigen der Winkelrichtung (θm)
darstellen;
c) einer Spreichervorrichtung (22) zum Speichern, als
Parameter, eine Vielzahl von Eingangswerten (Sm),
Winkelrichtungen (θm) entsprechend den Eingangswerten (Sm),
und Koeffizienten (Rm), die den Grad der Änderung in der
Winkelrichtung in Abhängigkeit von der Änderung zwischen zwei
benachbarten Eingangswerten (Sm, Sm+1) unter einer Vielzahl
von Eingangswerten darstellt;
d) einer Berechnungsvorrichtung (18) zum Berechnen einer
dem Eingangswert (Sm) entsprechenden Winkelrichtung (θm) auf
der Grundlage der Eingangsimpulssignalfrequenz, welche man
von der Frequenzberechnungsvorrichtung (12) und den aus der
Speichervorrichtung (22) ausgelesenen Parametern erhält, und
zum Ausgeben eines Winkelrichtungssignals; und
e) einer Ansteuervorrichtung (24) mit einer
Spannungsversorgung zum Erregen einer ersten und einer zweiten
miteinander gekreuzten Spule (Ls, Lc) auf der Grundlage des
ausgegebenen Winkelrichtungssignals.
2. Anordnung nach Patentanspruch 1, bei der die
Berechnungsvorrichtung (18) durch die unten angegebene Formel
berechnet wird, um eine Winkelrichtung (θm) zu erhalten,
wobei die Berechnung auf der von der
Frequenzberechnungsvorrichtung (12) erhaltenen
Eingangsimpulssignalfrequenz (S) basiert, und wobei die
Berechnungsvorrichtung (18) sinus-θ oder Cosinus-θ als
Winkelrichtungssignal ausgibt:
θ = θm + Rm (S - Sm)
wobei Sm ≤ S ≤ Sm+1
3. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die
Frequenzberechnungsvorrichtung (12)
i) einen Frequenzteiler (20) zum Teilen des
Grundtaktsignals der Takterzeugungsvorrichtung (16); und
ii) eine Zyklus-Erfassungsschaltung (14) zum Zählen der
Anzahl von Grundtaktsignalimpulsen pro Zyklus des
Eingangsimpulssignals aufweist.
4. Anordnung nach Patentanspruch 3, wobei der
Frequenzteiler (20) die Grundtaktsignalfrequenz mit einer dem
minimalen Zyklus des Eingangsimpulssignals entsprechenden
Frequenz-Teilerrate teilt.
5. Anordnung nach einem der vorherstehend genannten
Patentansprüche 1 bis 4, wobei die Ansteuervorrichtung (24)
i) eine PWM- (Impulsbreitenmodulations-)Schaltung (24a)
zum Impulsbreitenmodulieren des Winkelrichtungssignals der
Berechnungsvorrichtung (18); und
ii) erste und zweite Treiberschaltungen (24c) zum Anlegen
des PWM-modulierten Winkelrichtungssignals an die
entsprechenden ersten und zweiten Erregerspulen (Ls, Lc)
aufweist.
6. Anordnung nach einem der vorherstehend genannten
Patentansprüche 1 bis 5, wobei die Anordnung ferner
i) eine Ausgangssignal-Steuervorrichtung (12) aufweist,
die ein Anzeige-Freigabesignal oder ein Anzeige-
Unterdrücksignal nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer
ausgibt, wenn die Spannungsversorgung der Ansteuer-
Vorrichtung (24) ein- oder ausgeschaltet wird; und
ii) einer Vorrichtung mit logischen Gattern (30a, 30b)
aufweist, mit der das Winkelrichtungssignal nur dann der
Ansteuervorrichtung (24) zugeführt wird, wenn das
Ausgangssignal der Ausgangssignal-Steuervorrichtung (12) das Anzeige-
Freigabesignal ist.
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