DE69504719T2

DE69504719T2 - Vorrichtung zur Messung der Drehzahl eines rotierenden Teiles

Info

Publication number: DE69504719T2
Application number: DE69504719T
Authority: DE
Inventors: Hideki Nara-Shi Nara Fukuzono; Katsuhiro Minami-Kawachi-Gun Osaka Teramae
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2015-01-25
Also published as: CA2141154A1; EP0665437A1; EP0665437B1; DE69504719D1; CA2141154C; US5539308A; JPH07253437A

Description

TECHNISCHER BEREICH

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Drehzahl eines rotierenden Teils und insbesondere eine derartige Drehzahl-Meßvorrichtung, die mit einer Aufnehmerspule arbeitet, die ein Magnetfeld erzeugt und in der Nähe eines sich drehenden Rades zum Steuern einer Änderung der Induktivität der Spule angeordnet ist, wobei die Änderung der Induktivität durch regelmäßig erscheinende Marken auf dem Umfang des Rades hervorgerufen und mittels eines vorbestimmten Schwellenwerts zum Ausgeben eines Impulses, der die Drehgeschwindigkeit des Rades angibt, bewertet wird.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Das US-Patent Nr. 4,574,237 offenbart eine frühere Drehzahl-Meßvorrichtung, die mit einer Aufnehmerspule arbeitet, die einen Wechselstrom führt und um sich ein Magnetfeld aufbaut, in dem das sich drehende Rad angeordnet ist. Das sich drehende Rad ist längs seines Umfangs mit regelmäßig voneinander in Abstand angeordneten ersten Marken ausgebildet, die sich mit zweiten Marken abwechseln, deren magnetische Eigenschaften sich von den ersten Marken unterscheiden. Dreht sich das Rad, so wird das Magnetfeld der Spule durch die nacheinander näherkommenden ersten und zweiten Marken beeinflußt, so daß sich eine entsprechende Änderung der Induktivität der Spule ergibt. Die Änderung der Induktivität drückt sich als Spannung über der Spule aus, die anschließend mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird, um einen Impuls zu erhalten, der anzeigt, daß eine erste Marke passiert ist, das heißt, daß sich das Rad um einen Schritt gedreht hat. Es ist ein Zähler vorgesehen, der den Impuls innerhalb einer Zeiteinheit zählt, um eine Drehzahl des Rads anzugeben. In Anbetracht der Tatsache, daß die sich über der Spule aufbauende Spannung (die im weiteren als "Spulenspannung" bezeichnet wird) kleiner wird, wenn die Spule in großem Abstand zum Rad angeordnet wird, ist die Vorrichtung des Standes der Technik, die sich ausschließlich nach der Spulenspannung selbst richtet, dahingehend beschränkt, daß sich der Schwellenwert mit dem Abstand zwischen dem Rad und der Spule in hohem Maße ändern muß, damit ein erfolgreicher Vergleich zwischen der Spulenspannung und dem Schwellenwert durchgeführt werden kann. Anders ausgedrückt muß, wenn die Spule gegenüber einer vorbestimmten Standardposition versetzt ist, der Schwellenwert auf einen von einem vorbestimmten Standardwert stark verschiedenen Wert festgelegt sein. Andernfalls wäre es möglich, daß die Vorrichtung die Drehung des Rades selbst dann nicht erkennt, wenn sich die Spulenspannung in Reaktion auf die Drehbewegung des Rades ändert.
Dies verringert die Gestaltungsfreiheit und erschwert eine richtige Messung der Drehzahl des Rades insbesondere dann, wenn die Spule in großem Abstand zum Rad angeordnet ist.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, das oben beschriebene Problem zu verringern, und schafft eine Drehzahl-Meßvorrichtung, die in der Lage ist, einen meßbaren Abstand zwischen der Spule und dem Rad zu vergrößern, ohne daß es erforderlich ist, auf eine wesentliche Änderung des Schwellenwerts zurückzugreifen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Oszillator mit einem Resonanzkreis, der eine Spule umfaßt, die einen Resonanzstrom führt, der ein die Spule umgebendes Magnetfeld aufbaut. Ein Rad ist mit einem rotierenden Teil verbunden und dreht sich zusammen mit diesem; das genannte Rad ist an seinem Umfang mit abwechselnd angeordneten ersten und zweiten Marken versehen, die verschiedene magnetische Wirkungen auf das Magnetfeld haben. Die Spule ist in der Nähe des Rades angeordnet, so daß sie die magnetischen Wirkungen aufnimmt und eine entsprechende Aufnehmer-Ausgangsspannung Vs liefert. Es ist ein Analysator vorgesehen, der auf der Grundlage der erfaßten Ausgangsspannung Vs einen Parameter Vsub liefert und den Parameter mit einem vorbestimmten Schwellenwert VTH vergleicht, um einen Impuls abzugeben, wenn der Parameter den Schwellenwert bzw. der Schwellenwert den Parameter überschreitet, was anzeigt, daß sich das Rad um einen Schritt entsprechend einem Winkelabstand zwischen einer der ersten Marken und der benachbarten zweiten Marke dreht. Der Impuls wird mittels eines Zählers innerhalb einer Zeiteinheit gezählt, um eine Drehzahl des Rades zu erhalten. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen in Kreis mit dem Resonanzkreis geschalteten Bezugskreis umfaßt, der eine Bezugsspannung Vr liefert, die mit der erfaßten Ausgangsspannung Vs in Phase ist und sich in Reaktion auf die Änderung der Induktivität der Spule in einem anderen Ausmaß ändert als die erfaßte Ausgangsspannung Vs, und daß sie ein Differenz-Tiefpaßfilter umfaßt, das derart geschaltet ist, daß es die erfaßte Ausgangsspannung Vs und die Bezugsspannung Vr aufnimmt und eine Differenz zwischen diesen Spannungen als Parameter Vsub liefert, der am Analysator mit dem Schwellenwert VTH vergleichen werden muß. Die Differenz zwischen der Ausgangsspannung Vs und der Bezugsspannung Vr kann also den Parameter darstellen, dessen Amplitude innerhalb eines begrenzten Bereichs unabhängig vom Abstand zwischen der Spule und dem Rad beibehalten wird. Anders ausgedrückt, kann die Vorrichtung einen konsequenten dynamischen Bereich über den differierenden Abstand zwischen der Spule und dem Rad aufweisen. Daher ist es problemlos möglich, die Drehbewegung des Rades durch einen Vergleich des Parameters mit einem festen Schwellenwert zu messen, was es wiederum ermöglicht, den meßbaren Abstand zwischen der Spule und dem Rad bei einem festen Schwellenwert zu vergrößern.
Dementsprechend ist es eine primäre Aufgabe der vorliegenden. Erfindung, eine Drehzahl-Meßvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine erfolgreiche Messung der Drehzahl zu gewährleisten, ohne daß es erforderlich ist, die relative Position des Rotors zum Rad zu berücksichtigen, und den meßbaren Abstand zwischen der Spule und dem Rad zu vergrößern.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Resonanzkreis als Brücke ausgeführt, die aus einer in Reihe mit einem Widerstand geschalteten Spule und einem Paar von in Reihe geschalteten Kondensatoren besteht. Das in Reihe geschaltete Paar von Kondensatoren ist mit der Reihenschaltung aus der Spule und dem Kondensator parallel geschaltet. Ein Gleichrichter ist mit einem Punkt zwischen der Spule und dem Widerstand verbunden, um eine gleichgerichtete Spannung eines Amplitudensignals als erfaßte Ausgangsspannung Vs abzugeben. Die resultierende Ausgangsspannung Vs ändert sich durch eine Änderung der Induktivität der Spule in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Rades. Der Oszillator umfaßt einen mit dem Resonanzkreis über eine Gleichspannungsquelle in Reihe geschalteten ersten Transistor. Der Bezugskreis umfaßt eine Reihenschaltung aus einer Feststromquelle und einem zweiten Transistor, der mit dem Oszillator parallel geschaltet ist. Der zweite Transistor ist mit dem ersten Transistor verbunden, um eine Stromspiegelschaltung zu bilden, die einen konstanten Strom durch den Resonanzkreis führt. Die Bezugsspannung Vr wird durch einen Gleichrichter als gleichgerichtete Spannung eines Amplitudensignals abgegeben, das von einem Punkt zwischen den Kondensatoren des Resonanzkreises abgeleitet ist, so daß sich die Bezugsspannung Vr in Reaktion auf die Änderung der Induktivität der Spule in geringerem Ausmaß ändert als die erfaßte Ausgangsspannung Vs. Bei dieser Anordnung kann die Differenz zwischen der erfaßten Ausgangsspannung Vs und der Bezugsspannung Vr den Parameter liefern, der ausschließlich aus der Änderung dei erfaßten Ausgangsspannung Vs resultiert. Daher definiert der Parameter den eigentlichen Änderungsbetrag der erfaßten Spannung und nicht die gesamte Spulenspannung, so daß ein konsequenter Vergleich des Parameters mit dem festen Schwellenwert gewährleistet ist, was somit eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Resonanzkreis die gleiche Konfiguration wie oben beschrieben auf, und der Oszillator umfaßt einen mit dem Resonanzkreis über eine Gleichspannungsquelle in Reihe geschalteten Transistor. Der Bezugskreis umfaßt eine Rückkoppelsteuerung, die derart geschaltet ist, daß sie die Bezugsspannung Vr aufnimmt, und steuert den Transistor mittels Rückkopplung, um die Bezugsspannung Vr auf einem konstanten Wert zu halten, so daß sich entsprechend die erfaßte Ausgangsspannung Vs in einer Richtung hin zu einer Vergrößerung der Änderung der erfaßten Ausgangsspan nung ändert, wodurch die Verstärkung und der dynamische Bereich der Vorrichtung zunehmen, was daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.
Der Analysator umfaßt vorzugsweise eine Vielzahl von Komparatoren mit individuellen Schwellenwerten VTH unterschiedlicher Werte. Die Komparatoren sind derart geschaltet, daß sie den Parameter mit den jeweiligen Schwellenwerten VTH vergleichen, so daß ein Impuls ausgegeben wird, wenn an einem beliebigen Komparator der Parameter den Schwellenwert bzw. der Schwellenwert den Parameter überschreitet. Bei dieser Anordnung ist ein erfolgreiches Messen des Drehschritts des Rades selbst dann gewährleistet, wenn das Rad exzentrisch ist und eine schwankende magnetische Induktion, das heißt eine schwankende Spulenspannung, bewirkt, was daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.
Ferner umfaßt der Analysator vorzugsweise einen Hysteresegenerator, der den Schwellenwert VTH für den Komparator in einem gewissen Maße herabsetzt, wenn der Parameter Vsub den Schwellenwert des Komparators bzw. der Schwellenwert des Komparators den Parameter Vsub überschreitet, und den Schwellenwert VTH für den Komparator in einem gewissen Maße anhebt, wenn der Parameter Vsub den Schwellenwert des Komparators bzw. der Schwellenwert des Komparators den Parameter Vsub unterschreitet. Auf diese Weise kann der Parameter eine Hysterese aufweisen, die eine falsche Messung der Raddrehung infolge einer unerwarteten Änderung der Spulenspannung verhindert und somit eine zuverlässige, rauschfreie Geschwindigkeitsmessung gewährleistet, was daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.
Diese und weitere Aufgaben und vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in der nachfolgenden genauen Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen weiter verdeutlicht.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Rades und einer Spule, die bei einer Drehzahl-Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Fig. 2 ist ein Schaltbild der Drehzahl-Meßvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist ein Wellenform-Diagramm, das die Wirkungsweise der oben genannten Vorrichtung darstellt;
Fig. 4 ist ein Schaltbild einer modifizierten Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 5 bis 7 sind Diagramme, die jeweils die Wirkungsweisen der Vorrichtung nach Fig. 4 darstellen;
Fig. 8 ist ein Schaltbild der Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist ein Schaltbild einer modifizierten Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 10 ist ein Schaltbild einer weiteren modifizierten Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 11 ist ein Impulsdiagramm, das die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 10 darstellt;
Fig. 12 ist ein Schaltbild der Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist ein Schaltbild einer Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels; und
Fig. 14 ist ein Schaltbild der Vorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Drehzahl-Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist zur Anwendung beispielsweise eines Tachometers für ein Auto geeignet und arbeitet mit einem Rad 1, das mit einem rotierenden Teil bzw. einer Achse 2 des Autos angetrieben verbunden ist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Das Rad 1 ist von herkömmlicher Gestaltung mit einer Anzahl von Zähnen 3, die längs des Umfangs des Rades 1 in gleichmäßigem Abstand angeordnet sind. Eine Spule 11 ist in der Nähe des Rades 11 angeordnet und führt einen Wechselstrom, der um die Spule ein Magnetfeld aufbaut, das die jeweiligen Zähne 3 des Rades 1 passieren, wenn sich das Rad dreht. So führt die Drehung des Rades zu einem Wirbelstrom und zu einer magnetischen Induktionswirkung auf die Induktivität der Spule 11, die zur Messung der Drehzahl des Rades 1 erfaßt werden muß. Unter diesem Aspekt arbeitet die Spule 11 als Aufnehmer für das Rad.
In Fig. 2 ist eine Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung umfaßt einen Oszillator 10, der einen Resonanzkreis mit der Spule 11 erregt. Der Resonanzkreis ist als Brücke ausgeführt, die aus einem Reihenpaar aus der Spule 11 und einem Widerstand 12 und einem Reihenpaar aus Kondensatoren 13 und 14 besteht. Der Oszillator 10 umfaßt einen Transistor 15, der mit dem Resonanzkreis über eine Spannungsquelle Vcc in Reihe geschaltet ist, um den elektrischen Strom zum Erregen des Resonanzkreises zu liefern. Ein weiterer Transistor 21 ist mit einer Konstantstromquelle 22 über die Spannungsquelle Vcc derart in Reihe geschaltet, daß die beiden Transistoren 15 und 21 eine Stromspiegelschaltung zum Liefern des konstanten Stroms durch den Resonanzkreis bilden. Ein Gleichrichter 31 ist mit einem Punkt zwischen der Spule 11 und dem Widerstand 12 des Resonanzkreises verbunden, um eine gleichgerich tete Ausgangsspannung Vs zu liefern, die eine sich mit der Änderung der Spuleninduktivität ändernde Spulenspannung darstellt. Ein weiterer Gleichrichter 32 ist mit einem Punkt zwischen den Kondensatoren 13 und 14 verbunden, um eine gleichgerichtete Bezugsspannung Vr zu liefern, die eine geteilte Spannung dieses Punkts durch die Widerstände 16 und 17 darstellt. Die Spule 11, der Widerstand 12 und die Kondensatoren 13 und 14 der Brücke sind bezüglich der Impedanz abgeglichen, so daß die Spannung Vs und die Spannung an dem Punkt zwischen den Kondensatoren 13 und 14 gleich sind, wenn keine Änderung der magnetischen Wirkung infolge des Rades auftritt. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird immer dann, wenn der Zahn 3 des Rades 1 der Spule 11 näherkommt, die Amplitude der Spannung V&sub1;&sub2; an dem Punkt zwischen der Spule 11 und dem Widerstand 12 infolge der zunehmenden Induktivität der Spule 11 kleiner. Gleichzeitig wird auch die Amplitude der Spannung V&sub1;&sub4; an dem Punkt zwischen dem Kondensator 14 und dem Widerstand 14 kleiner, jedoch erfolgt diese Abnahme in einem geringeren Ausmaß als bei der Spannung V&sub1;&sub2;. Diese Spannungen werden durch die Gleichrichter 31 und 32 gleichgerichtet und anschließend einem nichtinvertierenden Eingang (+) und einem invertierenden Eingang (-) eines Differenzverstärkers 50 zugeführt. Eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 51 und einem Kondensator 52 ist zwischen den Ausgang des Verstärkers 50 und dessen nicht invertierenden Eingang (+) geschaltet, so daß die resultierende Differenz Vsub zwischen der Spannung Vs und Vr als niederfrequente Wellenform, das heißt als Differenz zwischen den Hüllkurven (Vs) und (Vr) der jeweiligen Spannungen Vs und Vr geliefert wird, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Mit dem Verstärker 50 ist eine Versatzspannungsquelle 53 verbunden, um eine resultierende Ausgangsspannung Vsub mit einer Versatzspannung zu beaufschlagen. Die Ausgangsspannung Vsub wird anschließend einem invertierenden Eingang eines Komparators 61 zugeführt, der diese mit einem vorbestimmten Schwellenwert VTH vergleicht, der ausgehend von einer Schwellenwert-Spannungsquelle 65 einem nicht invertierenden Eingang (+) des Komparators 61 zugeführt wird. Der Ausgang des Komparators 61 ist über einen Widerstand 66 mit dessen nicht invertierenden Eingang verbunden, um dem Schwellenwert VTH eine Hysterese zu verleihen.
Grundsätzlich gibt dann, wenn die Spannung Vsub unterhalb des Schwellenwerts VTH liegt, der Komparator 61 ein High-Ausgangssignal, das heißt, einen Impuls aus, der anzeigt, daß die Spule 11 einer Vertiefung zwischen den Zähnen 3 zugewandt ist; andernfalls gibt der Komparator 61 ein Low-Ausgangssignal aus, das anzeigt, daß die Spule 11 einem Zahn 3 zugewandt ist. Folglich wird der Impuls immer dann ausgegeben, wenn die Spule 11 aufeinanderfolgend auf die Vertiefung und einen benachbarten Zahn 3 trifft. Die Anzahl der Impulse wird an einem Zähler 70 unter Berücksichtigung der Zeit gezählt, um eine Drehgeschwindigkeit des Rades 1 zu erhalten. Das Ergebnis wird einer Anzeige 71 o. dergl. zuge führt. Die oben erwähnte Hysterese dient dazu, vorübergehende Spannungsschwankungen infolge von Rauschen o. dergl. zur zuverlässigen Drehzahlmessung zu eliminieren. Fällt beispielsweise die Spannung Vsub unter den Schwellenwert VTH, so überlagert sich das resultierende High-Ausgangssignal vom Komparator 61 mit der Schwellenwert-Spannungsquelle 65, um den Schwellenwert auf VTH+ anzuheben, und wenn die Spannung Vsub den Schwellenwert VTH+ überschreitet, so überlagert sich das resultierende Low-Ausgangssignal mit der Schwellenwert-Spannungsquelle 65, um den Schwellenwert auf VTH- herabzusetzen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß infolge der Brückenanordnung aus der Spule 11, dem Widerstand 12 und den Kondensatoren 13 und 14 die relative Beziehung zwischen den Spannungen Vs und Vr von einer Änderung der oszillierenden Spannung des Resonanzkreises im wesentlichen unbeeinträchtigt ist, was eine Änderung der Differenz Vsub zwischen den Spannungen Vs und Vr bei der veränderlichen oszillierenden Spannung zum Erreichen einer konsequenten und zuverlässigen Geschwindigkeitsmessung unabhängig von der Änderung der Quellenspannung verringert.
Fig. 4 stellt eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar, das abgesehen davon, daß ein genauerer Analysator 60 mit einer Vielzahl von Komparatoren 161 bis 163 anstelle eines einzelnen Komparators 61 vorgesehen ist, mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch ist. Gleiche Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen mit Suffix "A" bezeichnet, und um der Einfachheit willen werden diese in der vorliegenden Schrift kein zweites Mal erläutert. Die Ausgangsspannung Vsub vom Differenzverstärker 50A wird einem invertierenden Eingang der jeweiligen Komparatoren 161 bis 163 mit verschiedenen Schwellenwerten VTH1 bis VTH3, die durch Teilen des Ausgangssignals des Differenzverstärkers 80 mittels eines Teilernetzwerks aus Widerständen 81 bis 84 erhalten werden, zugeführt. Der Differenzverstärker 80 liefert das zu der Differenz zwischen einer Gleichspannung 85 und Masse proportionale Ausgangssignal. Die Ausgangssignale der Komparatoren 161 bis 163 werden gemeinsam über erste Differenzierglieder, die jeweils aus einem gemeinsamen Widerstand 91, einer gemeinsamen Diode 92 und einem entsprechenden Kondensator 93 bis 95 aufgebaut sind, einem Rücksetzeingang R eines R-S-Flipflops 90 zugeführt, und gleichzeitig werden sie gemeinsam über zweite Differenzierglieder, die jeweils aus einem Inverter 101 bis 103, einem Kondensator 104 bis 106, einem gemeinsamen Widerstand 107 und einer gemeinsamen Diode 108 aufgebaut sind, einem Setzeingang S eines R-S-Flipflops 90 zugeführt. Das Ausgangssignal Q des Flipflops 90 wird einem ähnlichen Zähler 70A zur Bestimmung der Drehzahl zugeführt und ferner über einen Widerstand 97 auf den nicht-invertierenden Eingang (+) des Differenzverstärkers 80 zurückgeführt, um die jeweiligen Schwellenwerte VTH1 bis VTH3 mit einer Hysterese zu versehen.
Überschreitet die Ausgangsspannung Vsub vom Verstärker 50A eine beliebige der Schwellenwerte VTH1 bis VTH3 als Folge dessen, daß sich der Zahn 3 des Rades der Spule 11A nähert, so liefert der entsprechende Komparator 161 bis 162 über das erste Differenzierglied einen auf Low wechselnden Triggerimpuls an den Rücksetzeingang R eines R-S- Flipflops 90, so daß das Ausgangssignal Q des Flipflops 90 bei der Hinterflanke des auf Low wechselnden Triggerimpulses ausgehend von einem H-Pegel auf einen L- Pegel wechselt. In Reaktion auf den L-Pegel des Ausgangssignals Q des Flipflops 90 fällt die an den nicht invertierenden Eingang (+) des Verstärkers 80 gelieferte Spannung ab, so daß dessen Ausgangssignal entsprechend abfällt, wodurch die Schwellenwerte so lange auf VTH1 bis VTH3- herabgesetzt werden, bis die Ausgangsspannung Vsub einen der Schwellenwerte VTH1- bis VTH3- unterschreitet. Unterschreitet die Spannung Vsub einen der Schwellenwerte VTH1- bis VTH3- infolgedessen, daß sich die Vertiefung zwischen den Zähnen 3 des Rades der Spule 11A nähert, so reagiert der entsprechende Komparator unter den Komparatoren 161 bis 163 derart, daß er ein H-Pegel-Ausgangssignal liefert, das wiederum über das zweite Differenzierglied einen auf Low wechselnden Triggerimpuls an den Setzeingang 5 des R-S-Flipflops 90 liefert, so daß das Ausgangssignal Q des Flipflops 90 ausgehend von einem L-Pegel auf einen H-Pegel wechselt. Ein derartiges Ausgangssignal Q wird als Impuls dem Zähler 70A zur Bestimmung der Drehzahl des Rades zugeführt. Gleichzeitig wird der H-Pegel des Ausgangssignals Q zum Verstärker 80 zurückgeführt, um dessen Ausgangsspannung zum Erhöhen des Wertes der Schwellenwerte auf VTH1+ bis VTH3+ anzuheben. Ein derart erhöhter Schwellenwert bleibt so lange erhalten, bis die Ausgangsspannung Vsub erneut größer wird als der Schwellenwert. Auf diese Weise wird den Schwellenwerten eine Hysterese zur zuverlässigen Messung der Drehzahl des Rades verliehen.
Die Schwellenwerte VTH1+ bis VTH3+ werden in Übereinstimmung mit einer in Fig. 5 dargestellten Beziehung festgelegt, wobei die Abszisse in Fig. 5 den Abstand zwischen der Spule und dem Rad, die Ordinate die Ausgangsspannung Vsub darstellt. In der Figur gibt Vsub1 die Ausgangsspannung Vsub an, die dann erzeugt wird, wenn sich der Zahn des Rades der Spule nähert, Vsub2 gibt die Ausgangsspannung Vsub an, die dann erzeugt wird, wenn sich die Vertiefung zwischen den Zähnen des Rades der Spule nähert, V(n) gibt die Hysterese für die Schwellenwerte an, Dn gibt eine Grenze des meßbaren Abstands an, bei der die entsprechenden Schwellenwerte VTHn+ und VTHn+ wirksam sind, Vmg(n) ist eine Spanne in bezug auf eine obere Grenze von Vsub2 innerhalb des entsprechenden meßbaren Bereichs Dn, und Dmg(n) ist eine Spanne in bezug auf die untere Grenze von Vsub1 zur Bestimmung des meßbaren Bereichs Dn.
Sind mehrere Komparatoren 161 bis 163 mit verschiedenen Schwellenwerten VTH1 bis VTH3 vorgesehen, so läßt sich die Geschwindigkeitsmessung über einen erweiterten Ab stand bis zu D3 erfolgreich durchführen, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Dies bedeutet, daß der Komparator 161 für die Geschwindigkeitsmessung verantwortlich ist, wenn sich die Spule 11A in einem Abstand zum Rad von weniger als D1 befindet, daß der Komparator 162 für die Geschwindigkeitsmessung verantwortlich ist, wenn der Abstand zwischen D1 und D2 liegt, und daß der Komparator 163 für die Geschwindigkeitsmessung verantwortlich ist, wenn der Abstand zwischen D2 und D3 liegt, wie dies aus den nachfolgenden Tabellen ersichtlich ist. Abstand zwischen D0 und D1 Abstand zwischen D1 und D2 Abstand zwischen D2 und D3
Fig. 6 stellt die Spannung Vsub dar, deren Amplitude sich mit dem Abstand zwischen der Spule und dem Rad in einem gewissen Maße ändert. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß aufgrund der Tatsache, daß die Ausgangsspannung Vsub als Differenz zwischen der Spannung Vs und der Bezugsspannung Vr erhalten wird, sich die Amplitude der Spannung Vsub gegenüber der Amplitude der Ausgangsspannung Vs lediglich in einem geringeren Maße ändert. Dies bedeutet, daß jeder der Abstandsbereiche D0 bis D1, D1 bis D2 und D2 bis D3 gegenüber dem Fall, bei dem die Ausgangsspannung Vs selbst, das heißt, deren Absolutwert, mit einem geeigneten Schwellenwert verglichen wird, bei einem entsprechend festgelegten Schwellenwert weiter vergrößert wird.
Ferner wird bei Vorhandensein der mehreren Komparatoren 161 bis 163 erreicht, daß die Durchführung einer Geschwindigkeitsmessung selbst dann erfolgreich ist, wenn das Rad exzentrisch ist und somit ein Flattern bzw. eine Schwankung der resultierenden Spannung Vsub bewirkt, wie dies durch die Wellenform in Fig. 7 dargestellt ist. Dies bedeutet, daß selbst dann, wenn die Schwankung der Spannung Vsub auftritt, um die Amplitude sowie deren Mittelwert zu ändern, die Spannung Vsub jeden beliebigen der Schwellenwerte VTH1 bis VTH3 am entsprechenden Komparator über- und unterschreitet, wie dies in der nachfolgenden Tabelle dargestellt ist, um eine erfolgreiche Geschwindigkeitsmessung zu gewährleisten.
Fig. 8 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, das dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, abgesehen von der Tatsache, daß eine Rückkoppelsteuerung durchgeführt wird, um die Differenz zwischen der Spannung Vs und der Spannung Vr, das heißt, die Spannung Vsub, zu vergrößern, ähnlich ist. Die Vorrichtung umfaßt einen Oszillator 10B, der aus einem ähnlichen Resonanzbrückenkreis aus einer Spule 11B, einem Widerstand 12B und Kondensatoren 13B und 14B, sowie aus einem Transistor 15B aufgebaut ist. Ein ähnlicher Gleichrichter 31B ist derart geschaltet, daß er ausgehend von einem Verbindungspunkt zwischen der Spule 11B und dem Widerstand 12B eine gleichgerichtete Spannung Vs liefert, während ein Gleichrichter 32B derart geschaltet ist, daß dieser ausgehend von einem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 13B und 14B eine gleichgerichtete Spannung Vr liefert. Die Spannung Vr wird einem invertierenden Eingang eines ähnlichen Differenzverstärkers 50B und gleichzeitig einem invertierenden Eingang eines Verstärkers 110 zugeführt, der an seinem nicht invertierenden Eingang eine Bezugsspannung von einer Festspannungsquelle 111 aufnimmt. Ein Parallelkreis aus einem Widerstand 112 und einem Kondensator 113 ist wischen den Ausgang des Verstärkers 110 und dessen invertierenden Eingang geschaltet, und das Ausgangssignal wird zur Basis eines Transistors 15B zurückgeführt, um die Amplitude der Spannung Vr auf einem konstanten Wert zu halten. Auf diese Weise erkennt der Resonanzkreis eine konstante Spannungsamplitude, um weiterhin Resonanz bei einer erhöhten Differenz zwischen der Spannung Vs und der Spannung Vr zu liefern. Die anderen Wirkungsweisen und Konfigurationen sind mit de nen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 identisch. Daher sind gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen mit Suffix "B" bezeichnet, um eine doppelte Erläuterung zu vermeiden.
Fig. 9 stellt eine Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels dar, das abgesehen von der Konfiguration zum Liefern einer Hysterese bei einer Geschwindigkeitsmessung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel identisch ist. Zu diesem Zweck weist ein Analysator 60C eine Konfiguration auf, die sich von der beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Konfiguration dahingehend etwas unterscheidet, daß drei Komparatoren 161C bis 163C feste Schwellenwerte aufweisen, die aus einer Festspannungsquelle Vcc über einen Spannungsteiler aus Widerständen 81C bis 84C erhalten werden. Das Ausgangssignal eines R-S- Flipflops 90C wird über einen Widerstand 114 auf den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 110C zurückgeführt, um die Bezugsspannung des Verstärkers 1100 zwischen den Spannungen High und Low zu schalten. Die übrige Konfiguration ist mit dem zweiten Ausführungsbeispiel identisch. Daher werden gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen mit Suffix "C" bezeichnet. Liefert das Ausgangssignal Q des Flipflops 90C einen Low- Pegel, der anzeigt, daß der Zahn des Rades die Aufnehmerspule 11C passiert, so schaltet die Bezugsspannung des Verstärkers 110C auf Low-Spannung, um die Spannung Vr herabzusetzen, wodurch die Spannung Vsub (Vs - Vr) zum Vergrößern der Differenz zwischen der Spannung Vsub und den festen Schwellenwerten VTH1 bis VTH3 ansteigt. Liefert hingegen das Ausgangssignal Q des Flipflops 90C einen High-Pegel, der anzeigt, daß die Vertiefung zwischen den Zähnen des Rades die Aufnehmerspule 11C passiert, so steigt die Bezugsspannung des Verstärkers 110C auf die von der Spannungsquelle 111C gelieferte hohe Spannung an, so daß die Spannung Vr entsprechend ansteigt, wodurch die Spannung Vsub (Vs - Vr) abfällt. Auf diese Weise steigt die Spannung Vsub an und fällt ab, wobei dies in Rückkopplung und in Reaktion auf das Ausgangssignal Q des Flipflops 90C geschieht, was bedeutet, daß die Schwellenwerte VTH1 bis VTH3 relativ herabgesetzt und angehoben werden, um, wie beim zweiten Ausführungsbeispiel, eine Hysterese zu erhalten.
Fig. 10 stellt eine weitere Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels dar, das abgesehen davon, daß ein Analysator 60 von verschiedener Konfiguration zum Erkennen der Drehbewegung des Rades vorgesehen ist, mit der Vorrichtung nach Fig. 9 identisch ist. Gleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen mit Suffix "D" bezeichnet. Der Analysator 60D umfaßt einen einzelnen Komparator 61D, der an seinem invertierenden Eingang eine Spannung Vsub und an seinem nicht invertierenden Eingang einen veränderlichen Schwellenwert VTH1 bis VTH4 aufnimmt. Der veränderliche Schwellenwert VTH1 bis VTH4 wird selektiv durch Schließen eines der Schalter 121 bis 124 erzeugt, die zwischen den nicht invertierenden Eingang eines Komparators 61D und einen Spannungsteiler aus Widerständen 131 und 135 geschaltet sind, die eine Festspannung Vcc mittels einer Kombi nation von Widerständen teilen. Die Schalter werden durch einen 4-Bit-Zähler 140 betätigt, der vier getrennte Bitsignale von Anschlüssen P1 bis P4 auf der Grundlage eines Eingangstaktimpulses eines Zyklus von 8 us, wie in Fig. 11 dargestellt, zeitverzögert erzeugt. Diese Bitsignale werden derart geführt, daß sie die zugehörigen Momentschalter 121 bis 124 schließen, und sie werden jeweils Takteingängen CK1 bis CK4 von D-Flipflops 141 bis 144 zugeführt. Die Ausgänge Q1 bis Q4 der Flipflops sind über Differenzierglieder, die aus individuellen Kondensatoren 151 bis 154, einem gemeinsamen Widerstand und 155 einer gemeinsamen Diode 156 aufgebaut sind, mit dem Rücksetzeingang R des R-S-Flipflops 90D verbunden, während sie über Differenzierglieder, die aus individuellen Invertern 161 bis 164, individuellen Kondensatoren 171 bis 174, einem gemeinsamen Widerstand 175 und einer gemeinsamen Diode 176 aufgebaut sind, mit dem Setzeingang S des R-S-Flipflops 90D verbunden sind.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Vorrichtung anhand der Fig. 11 und der Tabelle unten erläutert. Ein Komparator 61D vergleicht eine Spannung Vsub mit Schwellenwerten VTH1 bis VTH4, die durch die Wirkung des Zählers 140 zyklisch dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 61D zugeführt werden. Überschreitet die Spannung Vsub einen beliebigen der Schwellenwerte VTH1 bis VTH4, zum Beispiel den VTH2, so liefert der Komparator 61D einen auf Low wechselnden Impuls an die Eingänge D des Flipflops 141 bis 144. Bei Empfang des anschließenden Bitimpulses P2 vom Zähler 140 durch das entsprechende Flipflop 142 liefert anschließend dieses Flipflop 142 den auf Low wechselnden Triggerimpuls an den Rücksetzeingang R des R-S-Flipflops 90D, wodurch das Ausgangssignal Q des R-S-Flipflops 90D ausgehend von High auf Low wechselt, durch den erkannt wird, daß der einzelne Zahn des Rades die Aufnehmerspule 11D passiert. Fällt hingegen die Spannung Vsub unter den Schwellenwert VTH2 ab, so liefert der Komparator 61D ein High-Ausgangssignal an das Flipflop 142 zur Zeitgabe eines Bitimpulses P2. Nach Auftreten des anschließenden Bitimpulses P2 reagiert das Flipflop 142 derart, daß es einen auf High wechselnden Impuls liefert, der durch den Inverter 162 invertiert wird, um einen auf Low wechselnden Triggerimpuls an den Setzeingang S des R-S-Flipflops 90D zu liefern, wodurch das Ausgangssignal Q des Flipflops ausgehend von Low auf High wechselt, durch den erkannt wird, daß eine Vertiefung zwischen den Zähnen des Rades die Aufnehmerspule 11D passiert. Der gleiche Vorgang wird ebenso durch die anderen Flipflops in Kombination mit den zugehörigen Bitimpulsen vom Zähler 140 durchgeführt. Kurz ausgedrückt, betätigt eine Änderung des Komparator-Ausgangssignals von High auf Low das R-S-Flipflop 90D derart, daß das Ausgangssignal des Flipflops einen Low-Pegel aufweist, während eine Änderung des Komparator-Ausgangssignals von Low auf High das R-S-Flipflop 90D derart betätigt, daß das Ausgangssignal des Flipflops einen High-Pegel aufweist, wobei die Pegeländerung mit einer Verzögerung erfolgt, die einem Zyklus des Bitimpulses entspricht.
Das Ausgangssignal des R-S-Flipflops 90D wird auf einen Fehlerverstärker 110D zurückgeführt, um in ähnlicher Weise wie bei der Vorrichtung nach Fig. 9 erörtert eine Hysterese zu erhalten. Die übrigen Vorgänge und Konfigurationen sind mit der Vorrichtung nach Fig. 9 identisch.
Fig. 12 stellt eine Drehzahl-Meßvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Die Vorrichtung ist abgesehen davon, daß ein zweiter Oszillator 200 mit einem zweiten Resonanzkreis zusätzlich in Verbindung mit einem ähnlichen Oszillator 10E mit einem ersten Resonanzkreis vorgesehen ist, bezüglich der Wirkungsweise und der Konfiguration mit dem zweiten Ausführungsbeispiel identisch. Gleiche Elemente und Blöcke sind durch gleiche Bezugszeichen mit Suffix "E" bezeichnet. Der erste Resonanzkreis besteht aus einer ähnlichen Aufnehmerspule 11E und einem Reihenpaar aus Kondensatoren 13E und 14E, die über die Spule 11E geschaltet sind. Ein erster Transistor 15E ist mit dem ersten Resonanzkreis über die Spannungsquelle Vcc in Reihe geschaltet. Der zweite Resonanzkreis besteht aus einer zweiten Spule 211 und einem Reihenpaar aus Kondensatoren 213 und 214, die über die Spule 211 geschaltet sind. Ein zweiter Transistor 215 ist mit dem zweiten Resonanzkreis ebenfalls über die Spannungsquelle Vcc in Reihe geschaltet. Ein dritter Transistor 23 ist mit einem Stromregel-Transistor 24 über die Spannungsversorgung Vcc derart in Reihe geschaltet, daß drei Transistoren 15E, 23 und 215 eine Stromspiegelschaltung bilden, die über den ersten und den zweiten Resonanzkreis einen konstanten Strom liefert. Die erste Spule 11E ist in der Nähe des Rades angeordnet, während die zweite Spule 211 gegenüber der ersten Spule 11E sowie gegenüber dem Rad magnetisch isoliert ist. Der zweite Resonanzkreis ist derart aufgebaut, daß er die gleiche Resonanzfrequenz wie der erste Resonanzkreis aufweist, vorausgesetzt, daß das durch die erste Spule erzeugte Magnetfeld nicht durch das Rad gestört ist. Ein erster Gleichrichter 31E ist derart geschaltet, daß er eine Spannung über der ersten Spule 11E aufnimmt, um eine gleichgerichtete erfaßte Spannung Vs abzugeben, die sich bei Nichtvorhandensein einer Rückkoppelsteuerung, wie unten erläutert, mit der Änderung der Spuleninduktivität ändern würde. Ein zweiter Gleichrichter 32E ist derart geschaltet, daß er eine Spannung über der zweiten Spule 211 aufnimmt und eine gleichgerichtete Bezugsspannung Vr abgibt, die einem nicht invertierenden Eingang des Komparators 50E zugeführt wird. Eine Spannung Vs wird einem invertierenden Eingang des Komparators 50E und gleichzeitig einem invertierenden Fehlerverstärker 110E zugeführt. Das Ausgangssignal des Fehlerverstärkers 11E wird zum Stromregel-Transistor 24 zurückgeführt, um die Spannung Vs konstant zu halten. Die Stromspiegelschaltung wirkt infolgedessen derart, daß ein veränderlicher Strom fließt, der den zweiten Resonanzkreis zum Schwingen bringt, wodurch eine entsprechend veränderliche Bezugsspannung Vr über der zweiten Spule 211 erzeugt wird. Auf diese Weise ist anstelle der ersten, die Raddrehung erfassenden Spule 11E die zweite Spule 211, die gegenüber dem Rad magnetisch isoliert ist, dafür zuständig, eine veränderliche Spannung Vr zu liefern. Bei dieser Parallelkombination aus dem ersten und dem zweiten Oszillator läßt sich für die Oszillatoren eine Temperaturkompensation durchführen, um eine zuverlässige Geschwindigkeitsmessung zu gewährleisten, die von temperaturabhängigen Kennlinien der Elemente und ferner von möglichen Schwankungen der Spannungsquelle sowie von Rauschen frei ist. Ferner ist es bei der oben beschriebenen Rückkopplungssteuerung leicht möglich, die Änderung der Größe der Spannung Vr, daß heißt, die Spannung Vsub, zu vergrößern, um eine zuverlässigere und konsequentere Erkennung der Raddrehung zu erreichen. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn die zweite Spule 211 derart aufgebaut ist, daß sie, eher als die Bewegung der Zähne, den Abstand zwischen der Spule und dem Rad erfaßt, die resultierende Spannung Vr gegenüber der Spannung Vs eine Differenz aufweisen kann, die im wesentlichen ausschließlich aus dem Radumfang resultiert, wodurch eine konsequentere Geschwindigkeitsmessung gewährleistet ist, die von dem Abstand zwischen dem Rad und der Aufnehmerspule 11E praktisch unabhängig ist. Aus diesem Grund weist die zweite Spule 211 eine geringere Richtfähigkeit auf als die erste Spule 11E. Die Abläufe des Analysators 60E und der anschließenden Abschnitte lassen sich in jeder der oben erwähnten Weisen ausführen. Daher enthält die vorliegende Schrift hierzu keine wiederholte Erläuterung. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das Ausgangssignal des Analysators 60E dazu verwendet wird, eine Hysterese zur Erkennung der Raddrehung in der bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2, 4 bzw. 9 beschriebenen Weise zu bilden.
Fig. 13 stellt eine modifizierte Vorrichtung dar, die hinsichtlich Konfiguration und Wirkungsweise mit dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 identisch ist, abgesehen davon, daß anstelle des zweiten Resonanzkreises nach Fig. 2 ein Netzwerk aus Widerständen 221 bis 223 verwendet wird. Gleiche Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen mit Suffix "F" bezeichnet. Bei dieser Modifikation liefert der zweite Gleichrichter 32F eine Bezugsspannung Vr ausgehend von einer Verbindung zwischen dem zweiten Transistor 215F und dem Widerstand 221. Die Bezugsspannung Vr wird infolgedessen, daß die Stromspiegelschaltung einen veränderlichen Kollektorstrom an den zweiten Transistor 215F in Reaktion auf die Rückkoppelsteuerung zum Halten einer konstanten Spannung Vs liefert, in der gleichen Weise wie beim dritten Ausführungsbeispiel zum Schwingen gebracht. Hierdurch liefert die Spannung Vr und somit die Spannung Vsub (= Vr - Vs), wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, einen wirksamen Parameter zur Bestimmung der Raddrehung. Durch die Verwendung des Widerstandsnetzwerks in Reihe mit dem zweiten Transistor 215F ist es möglich, einen geeigneten Widerstand ohne Beschränkung vom Schwingen des Resonanzkreises auszuwählen. Die Widerstände 222 und 223 werden hinzugefügt, um einen geeigneten Kombinationswiderstand zum Durchführen einer Temperaturkompensation der Schaltung zu erreichen.
Fig. 14 stellt eine Drehzahl-Meßvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Die Vorrichtung ist bezüglich der Konfiguration mit dem dritten Ausführungsbeispiel identisch, abgesehen davon, daß die Spannung Vr vom zweiten Gleichrichter 32G durch eine ähnliche Rückkopplungsschleife mit einem ähnlichen Fehlerverstärker 110G konstant gehalten wird, während die erste Spule 11G des ersten Oszillators 10G dafür zuständig ist, eine veränderliche Spannung Vs durch den ersten Gleichrichter 31G zu liefern. Gleiche Elemente und Blöcke sind durch gleiche Bezugszeichen mit Suffix "G" bezeichnet. Die erste Spule 11G ist in der Nähe des Rades angeordnet, um dessen Drehbewegung zu erfassen, während die zweite Spule 211G gegenüber dem Rad sowie gegenüber der ersten Spule 11G magnetisch isoliert ist. Ein Differenzverstärker 50G ist derart geschaltet, daß er eine Spannung Vsub liefert, die anschließend in der bei allen vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Weise verarbeitet wird. Ferner läßt sich bei dieser Modifikation mittels der Parallelkombination aus dem ersten und dem zweiten Oszillator eine Temperaturkompensation für die Oszillatoren durchführen, um eine zuverlässige, von temperaturabhängigen Kennlinien der Elemente und ferner von möglichen Schwankungen der Spannungsquelle und Rauschen freie Geschwindigkeitsmessung zu gewährleisten.

Claims

1. Gerät zum Messen der Drehzahl eines rotierenden Teils, umfassend einen Oszillator (10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G) mit einem Resonanzkreis mit einer Spule (11, 11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 11F, 11G), die Resonanzstrom führt und ein Magnetfeld um sich erzeugt,

ein mit dem rotierenden Teil (2) verbundenes und sich mit diesem drehendes Rad (1) mit an seinem Umfang abwechselnd angeordneten ersten und zweiten Marken (3), die auf das Magnetfeld unterschiedliche Magnetwirkung ausüben, wobei die Spule zur Erfassung der Magnetwirkungen und Erzeugung einer entsprechenden erfaßten Ausgangsspannung (Vs) in der Nähe des Rades angeordnet ist,

eine Analysiereinrichtung (60, 60A, 60B, 60C, 60D, 60E, 60F, 60G), die aufgrund der erfaßten Ausgangsspannung (Vs) einen Parameter (Vsub) abgibt und diesen mit einem vorgegebenen Schwellenwert (VTH) vergleicht, um einen Impuls zu erzeugen, wenn der Parameter den Schwellenwert überschreitet oder umgekehrt, was anzeigt, daß sich das Rad um einen dem Winkelabstand zwischen einer der ersten Marken und der benachbarten zweiten Marke entsprechenden Betrag dreht, und

einen Zähler (70, 70A, 70B, 70C, 70D, 70E, 70F, 70G), der zur Ermittlung die Drehzahl des Rades die Impulse innerhalb einer Zeiteinheit zählt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät aufweist:

einen mit dem Resonanzkreis zusammengeschalteten Referenzkreis, der entsprechend der Induktanzänderung in der Spule eine mit der erfaßten Ausgangsspannung (Vs) phasengleiche Referenzspannung (Vr) erzeugt, deren Amplitude sich in einem anderen Maß ändert als die der erfaßten Ausgangsspannung (Vs), und

ein Differenz-Tiefpaßfilter (50, 50A, 50B, 50C, 50D, 50E, 50F, 50G), das zur Aufnahme der erfaßten Ausgangsspannung (Vs) und der Referenzspannung (Vr) geschaltet ist und die Differenz zwischen diesen Spannungen als den in der Analysiereinrichtung mit dem Schwellenwert (VTH) zu vergleichenden Parameter (Vsub) erzeugt.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Resonanzkreis eine Brücke, die aus der mit einem Widerstand (12, 12A) in Serie liegenden Spule (11, 11A) und einem Paar von in Serie liegenden Kondensatoren (13, 14; 13A, 14A) aufgebaut ist, wobei die Serienschaltung der Kondensatoren parallel zu der Serienschaltung aus der Spule und dem Widerstand liegt, und wobei die erfaßte Ausgangsspannung (Vs) als gleichgerichtete Spannung eines Amplitudensignals vom Verbindungspunkt zwischen der Spule und dem Widerstand in dem Resonanz kreis derart abgeleitet ist, daß sie sich mit der Induktanzänderung in der Spule in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rades ändert,

wobei der Oszillator (10, 10A) einen in Serie mit dem Resonanzkreis zu einer Gleichspannungsquelle (Vcc) parallel geschalteten ersten Transistor (15, 15A) aufweist, und

wobei der Referenzkreis eine zu dem Oszillator parallel geschaltete Serienschaltung aus einer reststromquelle (22, 22A) und einem zweiten Transistor (21, 21A) aufweist, wobei der zweite Transistor mit dem ersten Transistor zu einer Stromspiegelschaltung zusammengeschaltet ist, um den Resonanzkreis mit einem Konstantstrom zu beaufschlagen, und wobei die Referenzspannung (Vr) als gleichgerichtete Spannung eines Amplitudensignals vom Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren in dem Resonanzkreis derart abgeleitet ist, daß sie sich entsprechend der Induktanzänderung in der Spule in geringerem Maß ändert als die erfaßte Ausgangsspannung (Vs).

3. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Resonanzkreis die mit einem Widerstand (128, 12C, 12D) in Serie liegende Spule (11B, 11C, 11D) und ein Paar von in Serie liegenden Kondensatoren (13B, 14B; 13C, 14C; 13D, 14D) umfaßt, wobei die Serienschaltung aus den Kondensatoren parallel zu der Serienschaltung aus der Spule und dem Widerstand liegt, und wobei die erfaßte Ausgangsspannung (Vs) als gleichgerichtete Spannung eines Amplitudensignals vom Verbindungspunkt zwischen der Spule und dem Widerstand in dem Resonanzkreis derart abgeleitet ist, daß sie sich mit der Induktanzänderung in der Spule in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rades ändert,

wobei der Oszillator einen in Serie mit dem Resonanzkreis zu einer Gleichspannungsquelle (Vcc) parallel geschalteten Transistor (15B, 15C, 15D) umfaßt, und

wobei der Referenzkreis eine Rückkoppelsteuerung umfaßt, die zur Aufnahme der Referenzspannung (Vr) geschaltet ist, wobei die Referenzspannung eine gleichgerichtete Spannung eines vom Verbindungspunkt der Kondensatoren in dem Resonanzkreis abgeleiteten Amplitudensignals ist und die Rückkoppelsteuerung den Transistor in Rückkopplung derart steuert, daß die Referenzspannung (Vr) auf konstantem Pegel gehalten wird.

4. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Oszillator (10E) einen in Serie mit dem Resonanzkreis zu einer Spannungsquelle (Vcc) parallel geschalteten ersten Transistor (15E) aufweist und wobei die erfaßte Ausgangsspannung (Vs) als gleichgerichtete Spannung eines an der Spule (11E) auftretenden Amplitudensignals derart abgeleitet ist, daß sie sich mit der Induktanzänderung in der Spule in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rades (1) ändert, und

wobei der Referenzkreis umfaßt:

einen zweiten Oszillator (200) mit einem zweiten Transistor (215), der mit einem eine zweite Spule (211) enthaltenden zweiten Resonanzkreis in Serie liegt, wobei der zweite Resonanzkreis im wesentlichen mit der Resonanzfrequenz des besagten Resonanzkreises oszilliert und wobei die zweite Spule an ihren Klemmen ein zur Erzeugung der Referenzspannung (Vr) gleichgerichtetes Amplitudensignal abgibt,

eine variable Stromquelle mit einer zu dem Oszillator parallel geschalteten Serienschaltung aus einem Stromregeltransistor (24) und einem dritten Transistor (23), und

eine Rückkoppelsteuerung (110E), die zum Empfang der erfaßten Ausgangsspannung (Vs) geschaltet ist,

wobei der dritte Transistor (23) mit dem ersten und dem zweiten Transistor (15E, 215) zu einer Stromspiegelschaltung zusammengeschlossen ist, um den Resonanzkreis und den zweiten Resonanzkreis mit einem von der variablen Stromquelle bestimmten Konstantstrom zu beaufschlagen,

wobei die Rückkoppelsteuerung (110E) den Stromregeltransistor (24) derart steuert, daß sich der durch die variable Stromquelle fließende Strom ändert und einen Konstantstrom durch den Resonanzkreis und den zweiten Resonanzkreis derart erzeugt, daß die erfaßte Ausgangsspannung (Vs) auf konstantem Pegel gehalten wird, wodurch die Referenzspannung (Vr) anstelle der erfaßten Ausgangsspannung (Vs) sich mit der Induktanzänderung der Spule (11E) in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rades (1) ändert, und

wobei die zweite Spule (211) von dem Rad (1) magnetisch derart isoliert ist, daß die Referenzspannung (Vr) sich im wesentlichen ausschließlich mit dem den Stromspiegel durchsetzenden Strom ändert und dadurch die Induktanzänderung der Spule (11E) in dem Resonanzkreis wiedergibt.

5. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Oszillator (10F) einen in Serie mit dem Resonanzkreis zu einer Spannungsquelle (Vcc) parallel geschalteten ersten Transistor (15F) umfaßt, wobei die erfaßte Ausgangsspannung (Vs) als gleichgerichtete Spannung eines an der Spule (12F) entstehenden Amplitudensignals derart abgeleitet ist, daß sie sich mit der Induktanzänderung in der Spule in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rades (1) ändert, und

wobei der Referenzkreis umfaßt:

einen in Serie mit einem Widerstand (221) zu der Spannungsquelle parallel geschalteten zweiten Transistor (215F), wobei die Referenzspannung (Vr) als gleichgerichtete Spannung eines Amplitudensignals von einem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Transistor (215F) und dem Widerstand (221) abgeleitet ist,

eine in Serie mit einem Stromregeltransistor (24F) und einem dritten Transistor (23F) zu dem Oszillator parallel geschaltete variable Spannungsquelle, und

eine zur Aufnahme der erfaßten Ausgangsspannung (Vs) geschaltete Rückkoppelsteuerung (110F),

wobei der dritte Transistor (23F) mit dem ersten und dem zweiten Transistor (15F, 215F) zu einer Stromspiegelschaltung zusammengeschaltet ist, um den Resonanzkreis und die Serienschaltung aus dem zweiten Transistor (215F) und dem Widerstand (221) mit einem von der variablen Stromquelle bestimmten Konstantstrom zu beaufschlagen, und

wobei die Rückkoppelsteuerung (110F) den Stromregeltransistor (24F) derart steuert, daß sich der durch die variable Stromquelle fließende Strom ändert und einen Konstantstrom durch den Resonanzkreis und den zweiten Transistor (215F) derart erzeugt, daß die erfaßte Ausgangsspannung (Vs) auf konstantem Pegel gehalten wird und sich somit die Referenzspannung (Vr) anstelle der erfaßten Spannung (Vs) ändert.

6. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Oszillator (10G) einen in Serie mit dem Resonanzkreis zu einer Spannungsquelle (Vcc) parallel geschalteten ersten Transistor (15G) umfaßt, wobei die erfaßte Spannung (Vs) als gleichgerichtete Spannung eines an der Spule (10G) entstehenden Amplitudensignals derart abgeleitet ist, daß sie sich mit der Induktanzänderung in der Spule in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rades (1) ändert, und

wobei der Referenzkreis umfaßt:

einen zweiten Oszillator (200G) mit einem zweiten Transistor (215G), der mit einem eine zweite Spule (211G) enthaltenden und im wesentlichen auf der gleichen Resonanzfrequenz wie der erste Resonanzkreis oszillierenden zweiten Resonanzkreis in Serie liegt,

eine in Serie mit einem Stromregeltransistor (24G) und einem dritten Transistor (23G) zu dem Oszillator (10G) parallel geschaltete variable Stromquelle, und

eine zur Aufnahme des Referenzsignals (Vr) geschaltete Rückkoppelsteuerung (110G), wobei das Referenzsignal als gleichgerichtete Spannung einer an der Spule (211G) entstehenden Amplitudensignals abgeleitet ist,

wobei der dritte Transistor (23G) mit dem ersten und dem zweiten Transistor (15G, 215G) zu einer Stromspiegelschaltung zusammengeschaltet ist, um den besagten Resonanzkreis und den zweiten Resonanzkreis mit einem von der variablen Stromquelle bestimmten Konstantstrom zu beaufschlagen,

wobei die Rückkoppelsteuerung (110G) den Stromregeltransistor (24G) derart steuert, daß sich der durch die variable Stromquelle fließende Strom ändert und einen Konstantstrom durch den besagten Resonanzkreis und den zweiten Resonanzkreis derart erzeugt, daß die Referenzspannung (Vr) auf konstantem Pegel gehalten wird, und

wobei die zweite Spule (211G) von dem Rad (1) magnetisch isoliert ist, so daß sich die erfaßte Ausgangsspannung (Vs) in Abhängigkeit sowohl von der Induktanzänderung der Spule (11G) in dem Resonanzkreis als auch von dem durch die Stromspiegelschaltung fließenden Strom ändert.

7. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Analysiereinrichtung (60, 60B, 60C) mehrere Komparatoren (161, 162, 163; 161B, 162B, 163B; 161C, 162C, 163C) mit individuellen unterschiedlichen Schwellenwerten (VTH1, VTH2, VTH3) aufweist, die so geschaltet sind, daß sie den Parameter mit den individuellen Schwellenwerten (VTH1, VTH2, VTH3) vergleicht und somit die Analysiereinrichtung den Impuls ausgibt, wenn in einem der Komparatoren der Parameter den Schwellenwert überschreitet oder umgekehrt.

8. Gerät nach Anspruch 7, wobei die Analysiereinrichtung (60, 60B, 60C) eine Hystereseeinrichtung (80, 85, 87) aufweist, die den Schwellenwert (VTH1, VTH2, VTH3) für jeden Komparator um ein gewisses Maß absenkt, wenn der Parameter den Schwellenwert des betreffenden Komparators überschreitet oder umgekehrt, und die den Schwellenwert (VTH1, VTH2, VTH3) für jeden Komparator um das gleiche Maß erhöht, wenn der Parameter (Vsub) den Schwellenwert des betreffenden Komparators unterschreitet oder umgekehrt.

9. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Analysiereinrichtung (60D) einen einzelnen, den Parameter als einen Eingang empfangenden Komparator (61D) sowie eine Einrichtung (140, 121, 122, 123, 124, 131, 132, 133, 134, 135) aufweist, die dem anderen Komparatoreingang unterschiedliche Schwellenwerte (VTH1, VTH2, VTH3, VTH4) zyklisch zuführt, so daß dieser den Parameter mit den sich zeitlich ändernden Schwellenwerten vergleicht und die Analysiereinrichtung den Impuls abgibt, wenn der Parameter den Schwellenwert überschreitet oder umgekehrt.

Beschriftung der Figuren

Fig. 2

22 KONSTANTSTROMQUELLE

31, 32 GLEICHRICHTER

53 VERSATZSPANNUNGSQUELLE

65 SCHWELLENSPANNUNGSQUELLE

70 ZÄHLER

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Fig. 3

envelop → Hüllkurve

Fig. 4

22A KONSTANTSTROMQUELLE

31A, 32A GLEICHRICHTER

53A VERSATZSPANUNGSQUELLE

70A ZÄHLER

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Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7

Distance between wheel an coil → Abstand zwischen Rad und Spule

Fig. 8

31B, 32B GLEICHRICHTER

53B VERSATZSPANNUNGSQUELLE

70B ZÄHLER

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Fig. 9

31C, 32C GLEICHRICHTER

53C VERSATZSPANNUNGSQUELLE

70C ZÄHLER

71C ANZEIGE

Fig. 10

31D, 32D GLEICHRICHTER

53D VERSATZSPANNUNGSQUELLE

Fig. 12

31E, 32E GLEICHRICHTER

53E VERSATZSPANUNGSQUELLE

60E ANALYSATOR

70E ZÄHLER

71E ANZEIGE

111E RÜCKKOPPLUNGS-BEZUGSSPANNUNGSQUELLE

Fig. 13

31F, 32F GLEICHRICHTER

53F VERSATZSPANNUNGSQUELLE

60F ANALYSATOR

70F ZÄHLER

71F ANZEIGE

111F RÜCKKOPPLUNGS-BEZUGSSPANNUNGSQUELLE

Fig. 14

31G, 32G GLEICHRICHTER

53G VERSATZSPANNUNGSQUELLE

60G ANALYSATOR

70G ZÄHLER

71G ANZEIGE

111G RÜCKKOPPLUNGS-BEZUGSSPANNUNGSQUELLE