Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung einer elektrischen Servolenkung.
Beschreibung des Standes der Technik
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In einer herkömmlichen elektrischen Servolenkung wird ein Servolenkungsmotor so
geregelt, daß er auf der Basis eines Stromzielwerts des Servolenkungsmotors, welcher
auf der Basis eines Lenkdrehmoments festgelegt wird, und eines Antriebsstroms des
Servolenkungsmotors angetrieben wird. Eine Regeleinheit, in der eine schnelle
Ansprechleistung erforderlich ist, ist aus einem Mikrocomputer aufgebaut.
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In dieser herkömmlichen elektrischen Servolenkung sind die Kennlinien des
Stromzielwerts des Servolenkungsmotors zum Lenkdrehmoment in einem ROM in der
Struktur einer Datentabelle gespeichert, und der Mikrocomputer berechnet den
Stromzielwert des Servolenkungsmotors. Der Mikrocomputer führt auch einen Prozeß
durch, um eine Differenz eines Werts des tatsächlich fließenden Stroms vom
Stromzielwert des Servolenkungsmotors für den Zweck der Rückführungsregelung zu
erhalten.
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Wenn der vorstehend erwähnte Prozeß mit schlechter Ansprechempfindlichkeit
durchgeführt wird, fühlt man sich beim Lenken unzufrieden. Daher ist der verwendete
Mikrocomputer teuer, um die Notwendigkeit für eine hohe Leistung (hohe
Geschwindigkeit) zu erfüllen, damit er zur Verwendung in Prozessen, in denen schnell
reagiert werden muß, widerstandsfähig ist. Dies erhöht die Produktionskosten.
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Eine Begrenzerschaltung, die eine analoge Schaltung verwendet, wird verwendet, um zu
verhindern, daß zu viel Strom fließt, für den Zweck, den Servolenkungsmotor zu
schützen. Ein Grenzwert des Stroms ist festgelegt und kann nicht gemäß den
Fahrbedingungen eines Fahrzeugs, wie z.B. einer Fahrzeuggeschwindigkeit oder eines
Zustands, wenn das Fahrzeug stoppt, verändert werden.
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Eine Servolenkung mit den im Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 angeführten
Merkmalen ist aus EP 0 460 406 bekannt, wobei die sogenannte
Indikatorstromfunktionseinheit die Rolle einer Knicklinienfunktionsschaltung und einer
Verstärkungsschaltung übernimmt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung wurde ausgedacht, um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen und
eine Alternative für die aus EP 0 460 406 bekannte Vorrichtung anzubieten, welche
dieselben oder ähnliche Effekte mit einer verbesserten Funktionalität und verringerten
Produktionskosten bereitstellt. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische
Servolenkung bereitzustellen, die das sanfte Gefühl beim Lenken weiter verbessern
kann, während die Produktionskosten verringert werden.
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Eine erfindungsgemäße elektrische Servolenkung weist die im beigefügten Anspruch 1
angeführten Merkmale auf.
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Das aus der Knicklinienfunktionsschaltung ausgegebene Knicklinienfunktionssignal ist
ein Hauptfaktor zum Synthetisieren von vorbestimmten Kennlinien zwischen dem
Lenkdrehmoment und dem Stromzielwert des Servolenkungsmotors. Das von der
Polaritätsumkehrschaltung durch Umkehren der Polarität des
Knicklinienfunktionssignals erhaltene und ausgegebene Signal ist ein Faktor zum
Ändern der Steigung des vorstehend erwähnten Knicklinienfunktionssignals, dem die
vorbestimmte Verstärkung erteilt wird.
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Die Additionsschaltung gibt den Additionswert als Motorstromzielwert auf der Basis
der in Fig. 1 gezeigten Kennlinien zwischen dem Lenkdrehmoment und dem
Stromzielwert des Servolenkungsmotors aus. Hier ist das von der ersten
Dämpfungsvorrichtung ausgegebene Signal ein Faktor zum Erteilen der Steigung eines
Bereichs "a", wo das Lenkdrehmoment fast 0 ist, in den vorbestimmten Kennlinien
zwischen dem Lenkdrehmoment und dem Stromzielwert des Servolenkungsmotors.
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Folglich wird in der elektrischen Servolenkung ein schnelles Ansprechen erhalten. Die
Lenksanftheit wird auch verbessert und die Auflösung des
Drehmomenterfassungssignals wird verbessert, wodurch das Regelungsrauschen
verringert wird. Ferner ist ein kostengünstiger Mikrocomputer verwendbar, um dadurch
die Produktionskosten zu senken.
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Im Stand der Technik ist die niedrigste Verstärkung eines Bereichs "b", wo das
Lenkdrehmoment groß ist, sowohl in der Richtung im Uhrzeigersinn als auch gegen den
Uhrzeigersinn gleich der Verstärkung des Bereichs "a", wo das Lenkdrehmoment fast 0
ist, in den Kennlinien zwischen dem Lenkdrehmoment und dem Stromzielwert des
Servolenkungsmotors, so daß die erhaltenen Kennlinien in einem engen Bereich liegen.
Die Bereitstellung der Polaritätsumkehrschaltung zum Berechnen des Zielwerts
ermöglicht jedoch, daß die Verstärkung des Bereichs "b" frei verändert wird, wodurch
der erhaltene Kennlinienbereich erweitert wird. Folglich ist die elektrische
Servolenkung umfangreicher auf Arten von Fahrzeugen anwendbar.
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Die elektrische Servolenkung umfaßt ferner auch eine Differentialschaltung zum
Differenzieren des Drehmomenterfassungssignals und zum Ausgeben des Ergebnisses
an die Polaritätsumkehrschaltung, wobei die Additionsschaltung das Ausgangssignal der
Polaritätsumkehrschaltung mit einer vorbestimmten Rate dämpft, das gedämpfte Signal,
das Ausgangssignal der Dämpfungsvorrichtung und das Ausgangssignal der
Verstärkungsschaltung addiert und den Additionswert als Zielwert ausgibt.
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In der elektrischen Servolenkung wird eine Phasenkompensation unter Verwendung des
von der Differentialschaltung differenzierten Signals zur Berechnung des Zielwerts
durchgeführt. Dies verbessert die Ansprechverzögerung und macht eine
Trägheitsregelung zum Negieren einer Gewichtslast des Motors stabil, um Vibrationen
eines Lenkrades zu unterdrücken.
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Die elektrische Servolenkung umfaßt ferner eine Verstärkungsfestlegungsvorrichtung
zum Festlegen der Verstärkung auf der Basis der Fahrbedingung des Fahrzeugs, wobei
die Verstärkungsschaltung die von der Verstärkungsfestlegungsvorrichtung festgelegte
Verstärkung dem Knicklinienfunktionssignal erteilt.
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In dieser elektrischen Servolenkung legt die Verstärkungsfestlegungsvorrichtung im
Mikrocomputer die Verstärkung auf der Basis der Fahrbedingung des Fahrzeugs, wie
z.B. der Fahrzeugfahrgeschwindigkeit oder des Stoppzustands usw., fest. Der Prozeß,
der im Stand der Technik vom Mikrocomputer bearbeitet wurde, wird überdies von der
Verstärkungsschaltung einer analogen Schaltung durchgeführt. Dies kann die Belastung
des Mikrocomputers erleichtern. Wenn das Widerstandsverhältnis von geteilten
Widerständen zum Festlegen der Verstärkung in der Verstärkungsschaltung
beispielsweise 1 : 2 : 4 : 8 ist, kann eine Fahrzeuggeschwindigkeitskennlinie (Verstärkung)
der elektrischen Servolenkung mit gleicher Breite realisiert werden.
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Es ist auch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Servolenkung
bereitzustellen, in der ein Grenzwert einer Begrenzerschaltung in Übereinstimmung mit
der Fahrbedingung eines Fahrzeugs verändert werden kann.
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In einer elektrischen Servolenkung der Erfindung werden obere/untere Grenzwerte, die
im Stand der Technik festgelegte Werte waren, auf der Basis der Fahrbedingung des
Fahrzeugs, wie z.B. der Fahrgeschwindigkeit und des Stoppzustands usw., durch eine
Festlegungsvorrichtung Ihr einen oberen/unteren Grenzwert in einem Mikrocomputer
festgelegt, und eine Begrenzerschaltung begrenzt einen Motorstromzielwert durch die
oberen/unteren Grenzwerte. Auf diese Weise kann der Grenzwert der
Begrenzerschaltung, der im Stand der Technik festgelegt war, verändert werden.
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Die obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der
folgenden ausführlichen Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen genauer
ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Figur. 1 ist ein Kennliniendiagramm eines Lenkdrehmoments und eines Stromzielwerts
eines Servolenkungsmotors;
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Fig. 2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Struktur einer elektrischen
Servolenkung der Erfindung zeigt;
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Fig. 3A ist ein Kennliniendiagramm eines Drehmomenterfassungssignals;
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Fig. 3B ist ein Kennliniendiagramm eines Ausgangssignals einer
Knicklinienfunktionsschaltung;
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Fig. 3C ist ein Kennliniendiagramm eines Ausgangssignals einer
Verstärkungsveränderungsschaltung;
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Fig. 4A ist ein Kennliniendiagramm eines Ausgangssignals einer
Polaritätsumkehrschaltung;
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Fig. 4B ist ein Kennliniendiagramm eines Motorzielstromsignals;
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Fig. 5 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel der Knicklinienfunktionsschaltung, einer
Phasenkompensationsschaltung, der Polaritätsumkehrschaltung, der
Verstärkungsveränderungsschaltung, einer Additionsschaltung und einer
Begrenzerschaltung zeigt;
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Fig. 6 ist ein Schaltplan, der ein weiteres Beispiel der Begrenzerschaltung zeigt; und
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Fig. 7 ist ein Kennliniendiagramm der Begrenzerschaltung von Fig. 6.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen, die ihre
Ausführungsbeispiele zeigen, beschrieben.
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Fig. 2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Beispiel der Struktur einer
elektrischen Servolenkung der Erfindung zeigt. In dieser elektrischen Servolenkung
wird ein Drehmomenterfassungssignal, das aus einem Drehmomentsensor 1 zum
Erfassen eines Lenkdrehmoments, der an einer Lenksäule angeordnet ist, ausgegeben
wird, in eine Knicklinienfunktionsschaltung 2, eine Phasenkompensationsschaltung
(Differentialschaltung) 3, einen Mikrocomputer 22 und eine
Phasenkompensationsschaltung (Differentialschaltung) 11 eingegeben und auch über
einen Widerstand (erste Dämpfungsvorrichtung) 6 in eine Additionsschaltung 7
eingegeben.
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Ein Knicklinienfunktionssignal, das aus der Knicklinienfunktionsschaltung 2
ausgegeben wird, wird zu einer Verstärkungsveränderungsschaltung
(Verstärkungsschaltung) 5 und einer Polaritätsumkehrschaltung 4 geliefert, und zur
Polaritätsumkehrschaltung 4 wird auch ein differenziertes Signal des aus der
Phasenkompensationsschaltung 3 ausgegebenen Drehmomenterfassungssignals
geliefert.
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Ferner wird das Drehmomenterfassungssignal durch die Phasenkompensationsschaltung
3 differenziert und hinsichtlich der Polarität umgekehrt, dann durch die
Polaritätsumkehrschaltung 4 wieder hinsichtlich der Polarität umgekehrt, damit es in die
ursprüngliche Polarität zurückgeführt wird. Die Verstärkungsveränderungsschaltung 5
legt eine Verstärkung auf der Basis eines Befehls von einer
Verstärkungsfestlegungseinheit 20 des Mikrocomputers 22 fest, verstärkt das
Knicklinienfunktionssignal gemäß der Verstärkung und gibt das erhaltene Signal an die
Additionsschaltung 7 aus.
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Die Polaritätsumkehrschaltung 4 addiert das Knicklinienfunktionssignal und das
differenzierte Signal des Drehmomenterfassungssignals, kehrt das addierte Signal
hinsichtlich der Polarität um und liefert das erhaltene Signal zu einem Widerstand
(zweite Dämpfungsvorrichtung) 76. Der Widerstand 76 dämpft ein Ausgangssignal aus
der Polaritätsumkehrschaltung 4 mit einer vorbestimmten Rate und liefert das
gedämpfte Signal zur Additionsschaltung 7. Die Additionsschaltung 7 addiert das durch
den Widerstand 76 gedämpfte Signal, das Drehmomenterfassungssignal, das mit einer
vorbestimmten Rate durch den Widerstand 6 gedämpft wird, und ein Ausgangssignal
der Verstärkungsveränderungsschaltung 5, und gibt das erhaltene Signal an eine
Begrenzerschaltung 8 als Stromzielwert für einen Servolenkungsmotor 24 aus. Die
Begrenzerschaltung 8 legt obere/untere Grenzwerte des Stromzielwerts des Motors 24
fest, begrenzt den Stromzielwert des Motors 24 durch die oberen/unteren Grenzwerte
und gibt den Wert an eine Differenzverstärkungsschaltung 9 aus.
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Die Differenzverstärkungsschaltung 9 gibt ein Signal entsprechend einer Differenz eines
Motorstromwerts, der von einer Motorstromerfassungsschaltung 26 erfaßt wird, vom
Stromzielwert des Motors 24 an eine Motorantriebsschaltung 23 aus. Die
Motorantriebsschaltung 23 treibt den Motor 24 mit PWM (Impulswellenmodulation
[Impulsbreitenmodulation]) gemäß dem Signal von der Differenzverstärkungsschaltung
9 an. Die Motorstromerfassungsschaltung 26 erfaßt den Motorstrom von einer
Spannung an beiden Enden eines Widerstandes 25, der zwischen die
Motorantriebsschaltung 23 und einen Erdanschluß geschaltet ist, und gibt das
Motorstromerfassungssignal an die Differenzverstärkungsschaltung 9 aus.
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Ferner wird noch das Drehmomenterfassungssignal vom Drehmomentsensor 1, das in
den Mikrocomputer 22 eingegeben wird, durch einen A/D-Wandler 10 in ein digitales
Signal umgewandelt und dann einer Motorstromzielwert-Festlegungseinheit 12
übergeben. Die Motorstromzielwert-Festlegungseinheit 12 legt den Motorstromzielwert
auf der Basis einer Datentabelle, die Kennlinien zwischen Lenkdrehmomenten und
Motorstromzielwerten für jede Verstärkung speichert, und eines Befehlswerts aus der
Verstärkungsfestlegungseinheit 20 fest, und liefert den Wert zu einer Additionseinheit
13.
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Überdies wird das Drehmomenterfassungssignal vom Drehmomentsensor 1 durch die
Phasenkompensationsschaltung 11 differenziert und hinsichtlich der Polarität umgekehrt
und dann durch einen A/D-Wandler 27 in ein digitales Signal umgewandelt. Danach
wird das digital Signal durch eine Polaritätsumkehreinheit 28 hinsichtlich der Polarität
umgekehrt und zur Additionseinheit 13 geliefert. Die Additionseinheit 13 addiert das
Signal von der Motorstromzielwert-Festlegungseinheit 12 zum Signal von der
Polaritätsumkehreinheit 28 und gibt das Ergebnis an eine Vergleichseinheit 14 aus.
Wenn der Stromzielwert des Motors 24, der durch einen A/D-Wandler 15 in ein
digitales Signal umgewandelt wird, von der Additionsschaltung 7 zur Vergleichseinheit
14 geliefert wird, vergleicht die Vergleichseinheit 14 den Stromzielwert mit dem
Stromzielwert von der Additionseinheit 13 und liefert das Ergebnis des Vergleichs zu
einer Anormalitätsbeurteilungseinheit 21. Die Anormalitätsbeurteilungseinheit 21
beurteilt die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Anormalität aus dem Ergebnis. Wenn
die Anormalitätsbeurteilungseinheit 21 beurteilt, daß eine Anormalität vorliegt, wird
eine Diagnoseanzeigelampe eingeschaltet.
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Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal wird von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
16 an den Mikrocomputer 22 gegeben. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird durch eine
Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungseinheit 17 in ein digitales Signal umgewandelt
und dann zur Verstärkungsfestlegungseinheit 20 und zu einer Festlegungseinheit 18 für
einen oberen/unteren Grenzwert geliefert. Die Verstärkungsfestlegungseinheit 20 legt
eine Verstärkung der Verstärkungsveränderungsschaltung 5 und eine Kenlinie der
Motorstromzielwert-Festlegungseinheit 12 auf der Basis des
Fahrzeuggeschwindigkeitssignals fest, und die festgelegte Verstärkung eines digitalen
4-Bit-Signals wird der Verstärkungsveränderungsschaltung 5 und der
Motorstromzielwert-Festlegungseinheit 12 zugeführt. Die Festlegungseinheit 18 für
einen oberen/unteren Grenzwert legt obere/untere Grenzwerte der Begrenzerschaltung 8
fest und befiehlt der Begrenzerschaltung 8 die festgelegten oberen/unteren Grenzwerte
über einen D/A-Wandler 19.
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Nachstehend wird der Betrieb der elektrischen Servolenkung mit der vorstehend
angeführten Konfiguration beschrieben.
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Das Drehmomenterfassungssignal vom Drehmomentsensor 1, wie in Fig. 3A gezeigt,
wird zur Knicklinienfunktionsschaltung 2, zur Phasenkompensationsschaltung 3, zum
Mikrocomputer 22 und zur Phasenkompensationsschaltung 11 geliefert und über den
Widerstand 6 zur Additionsschaltung 7 geliefert.
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Das aus der Knicklinienfunktionsschaltung 2 ausgegebene Knicklinienfunktionssignal
weist eine Kennlinie in Form einer Knicklinie auf, wie in Fig. 3B gezeigt, und es wird
an die Verstärkungsveränderungsschaltung 5 und die Polaritätsumkehrschaltung 4
angelegt. Zur Polaritätsumkehrschaltung 4 wird das differenzierte Signal des
Drehmomenterfassungssignals geliefert, das aus der Phasenkompensationsschaltung 3
ausgegeben wird. Die Verstärkungsveränderungsschaltung 5 legt die Verstärkung auf
der Basis des Befehls der Verstärkungsfestlegungseinheit 20 fest, verstärkt das
Knicklinienfunktionssignal mit der Verstärkung und gibt das Ergebnis an die
Additionsschaltung 7 aus. Das Ausgangssignal der Verstärkungsveränderungsschaltung
5 kann in der Kennlinie durch Verändern der Verstärkung, wie in Fig. 3C gezeigt,
verändert werden.
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Die Polaritätsumkehrschaltung 4 addiert das Knicklinienfunktionssignal zum
differenzierten Signal des Drehmomenterfassungssignals, kehrt das addierte Signal
hinsichtlich der Polarität um und liefert das erhaltene, hinsichtlich der Polarität
umgekehrte Signal, wie in Fig. 4A gezeigt, zum Widerstand 76. Der Widerstand 76
dämpft das Ausgangssignal der Polaritätsumkehrschaltung 4 mit der vorbestimmten
Rate und liefert das gedämpfte Signal zur Additionsschaltung 7. Die Additionsschaltung
7 addiert das durch den Widerstand 76 gedämpfte Signal, das
Drehmomenterfassungssignal, das mit der vorbestimmten Rate durch den Widerstand 6
gedämpft wird, und das Ausgangssignal der Verstärkungsveränderungsschaltung 5 und
gibt das in Fig. 4B gezeigte addierte Signal als Stromzielwert des Motors 24 aus. In der
in Fig. 4B gezeigten Kennlinie des Stromzielwerts wird die Steigung eines mittleren
Bereichs durch den Wert des Widerstandes 6 festgelegt. Da das gedämpfte Signal des
Ausgangssignals von der Polaritätsumkehrschaltung 4 addiert wird, kann die Kennlinie
freier verändert werden.
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Der Stromzielwert des Motors 24, der von der Additionsschaltung 7 ausgegeben wird,
wird in die Begrenzerschaltung 8 eingegeben. Die Begrenzerschaltung 8 legt die
oberen/unteren Grenzwerte des Stromzielwerts des Motors 24 auf der Basis des Befehls
von der Festlegungseinheit 18 für einen oberen/unteren Grenzwert fest, begrenzt den
Stromzielwert des Motors 24 durch die oberen/unteren Grenzwerte und gibt den Wert an
die Differenzverstärkungsschaltung 9 aus. Die oberen/unteren Grenzwerte weisen
dieselbe Breite über eine vorbestimmte Bezugsspannung als mittleren Wert auf.
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Die Differenzverstärkungsschaltung 9 gibt das Signal entsprechend der Differenz
zwischen dem Stromzielwert des Motors 24 und dem Motorstrom von der Motorstrom-
Erfassungsschaltung 26 an die Motorantriebsschaltung 23 aus. Die
Motorantriebsschaltung 23 treibt den Motor 24 mit PWM gemäß dem Signal von der
Differenzverstärkungsschaltung 9 an. Die Motorstrom-Erfassungsschaltung 26 erfaßt
den Motorstrom von der Spannung an beiden Enden des Widerstandes 25, zu dem
derselbe Strom wie jener im Motor 24 fließt, und gibt das Erfassungssignal des
Motorstroms an die Differenzverstärkungsschaltung 9 aus.
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Da der Betrieb des Mikrocomputers 22 derselbe ist wie der bei der vorstehend
erwähnten Anordnung beschriebene Betrieb, wird auf dessen Beschreibung verzichtet.
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Fig. 5 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel der Knicklinienfunktionsschaltung 2, der
Phasenkompensationsschaltung 3, der Polaritätsumkehrschaltung 4, der
Verstärkungsveränderungsschaltung 5, der Additionsschaltung 7 und der
Begrenzerschaltung 8 zeigt.
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In der Knicklinienfunktionsschaltung 2 wird das Drehmomenterfassungssignal vom
Drehmomentsensor 1 über Widerstände 47 und 57 in invertierende Eingangsanschlüsse
von Operationsverstärkern 46 und 56 eingegeben.
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Eine konstante Spannung von 2,5 V wird über einen Widerstand 48 an einen nicht-
invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 46 angelegt und ein
Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 46 ist mit einer Anode einer Diode 49
verbunden. Eine Kathode der Diode 49 ist über einen Widerstand 43 mit einem
invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 46 verbunden. Die
Widerstände 47 und 43 sind so festgelegt, daß sie denselben Wert aufweisen. Eine
Anode einer Diode 44 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß des
Operationsverstärkers 46 verbunden. Die Diode 44 ist in Durchlaßrichtung mit einer
Diode 45 verbunden, deren Kathode mit dem Ausgangsanschluß des
Operationsverstärkers 46 verbunden ist. Eine geteilte Spannung einer
Spannungsteilerschaltung mit einer konstanten Spannung von 5 V mit Widerständen 40
und 41 wird über einen Widerstand 42 an den invertierenden Eingangsanschluß
angelegt.
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Eine konstante Spannung von 2,5 V wird über einen Widerstand 58 an einen nicht-
invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 56 angelegt und ein
Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 56 ist mit einer Kathode einer Diode 59
verbunden, deren Anode über einen Widerstand 53 mit einem invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 56 verbunden ist. Die Widerstände 57 und
53 sind so festgelegt, daß sie denselben Wert aufweisen. Eine Kathode einer Diode 54
ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 56 verbunden.
Die Diode 54 ist in Durchlaßrichtung mit einer Diode 55 verbunden, deren Anode mit
dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 56 verbunden ist. Eine geteilte
Spannung einer Spannungsteilerschaltung mit einer konstanten Spannung von 5 V mit
Widerständen 50 und 51 wird über einen Widerstand 52 an den invertierenden
Eingangsanschluß angelegt.
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Die zwei Schaltungen, die im wesentlichen die vorstehend erwähnten
Operationsverstärker 46 und 56 umfassen, sind ideale Dioden mit zueinander
entgegengesetzten Kennlinien, wobei negative Rückführungsspannungen jeweils durch
die Spannungsteilerschaltungen (40 und 41/50 und 51) eingestellt werden und
Vorspannungen von 2,5 V angelegt werden.
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Die Ausgangssignale dieser idealen Dioden werden über Widerstände 60 und 61 addiert
und über einen Widerstand 63 in einen invertierenden Eingangsanschluß eines
Operationsverstärkers 64 eingegeben.
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Eine konstante Spannung von 2,5 V wird an einen nicht-invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 64 angelegt und ein Ausgangsanschluß des
Operationsverstärkers 64 ist über einen Widerstand 62 und den Widerstand 63 mit
dessen invertierendem Eingangsanschluß verbunden. Die Schaltung, die im
wesentlichen aus dem Operationsverstärker 64 besteht, ist eine invertierende
Verstärkungsschaltung mit einer Umkehrspannung von 2,5 V.
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In dem Fall, in dem die geteilten Spannungen der Spannungsteilerschaltungen (40 und
41/50 und 51) in der Knicklinienfunktionsschaltung 2 jeweils 2,8 V und 2,2 V
betragen, gibt der Operationsverstärker 46 eine negative Spannung aus, wenn das
Drehmomenterfassungssignal 2,2 bis 2,8 V beträgt, da die Spannung des invertierenden
Eingangsanschlusses des Operationsverstärkers 46 eine überwiegende Tendenz zeigt,
erhöht zu werden, so daß sie höher ist als die Spannung von 2,5 V, aufgrund des
virtuellen Kurzschlusses durch die geteilte Spannung von 2,8 V. In diesem Fall gibt der
Operationsverstärker 56 eine positive Spannung aus, da die Spannung des
invertierenden Eingangsanschlusses des Operationsverstärkers 56 überwiegend
wahrscheinlich gesenkt wird, so daß sie niedriger ist als die Spannung von 2,5 V,
aufgrund des virtuellen Kurzschlusses durch die geteilte Spannung von 2,2 V. Folglich
geben die Operationsverstärker 46 und 56 von idealen Dioden 2,5 V aus.
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Der Operationsverstärker 46 gibt eine positive Spannung aus, wenn das
Drehmomenterfassungssignal niedriger ist als 2,2 V, da der invertierende
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 46 überwiegend gewöhnlich auf eine
niedrigere Spannung als die Spannung von 2,5 V gesenkt wird. Folglich gibt der
Operationsverstärker 46 der idealen Diode eine höhere Spannung aus, wenn das
Drehmomenterfassungssignal gesenkt wird.
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Der Operationsverstärker 56 gibt eine negative Spannung aus, wenn das
Drehmomenterfassungssignal höher ist als 2,8 V, da der invertierende Eingangsanschluß
des Operationsverstärkers 56 überwiegend dazu neigt, auf eine höhere Spannung als die
Spannung von 2,5 V angehoben zu werden. Folglich gibt der Operationsverstärker 56
der idealen Diode gemäß der Zunahme des Drehmomenterfassungssignals eine
niedrigere Spannung aus.
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Die invertierende Verstärkungsschaltung mit dem Operationsverstärker 64 kehrt die
Ausgangssignale der Operationsverstärker 46 und 56 der vorstehend erwähnten idealen
Diode hinsichtlich der Polarität mit der Umkehrspannung von 2,5 V um. Daher weist
die Knicklinienfunktionsschaltung 2 einen unempfindlichen Bereich (2, 2 bis 2,8 V), der
durch die geteilte Spannung der Spannungsteilerschaltungen (40 und 41 / 50 und 51)
festgelegt ist, dessen Zentrum bei 2,5 V liegt, wie in Fig. 3B gezeigt, und eine
Eingangs-Ausgangs-Kennlinie mit einer polygonalen Linienform, die eine
Rotationssymmetrie von 180º zeigt, auf.
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In der Phasenkompensationsschaltung 3 wird das Drehmomenterfassungssignal vom
Drehmomentsensor 1 über einen Widerstand 71 und einen Kondensator 72 in einen
invertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 74 eingegeben. Eine
konstante Spannung von 2,5 V wird über einen Widerstand 73 an einen nicht-
invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 74 angelegt, und der
Operationsverstärker 74 wird über eine parallele Schaltung mit einem Widerstand 70
und einem Kondensator 69 gegengekoppelt. Die Phasenkompensationsschaltung 3 ist
eine Differentialschaltung zum Umkehren der Polarität des
Drehmomenterfassungssignals vom Drehmomentsensor 1, zum Differenzieren des
Ergebnisses und zum Ausgeben des differenzierten Signals über einen Widerstand 75 an
die Polaritätsumkehrschaltung 4.
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In der Polaritätsumkehrschaltung 4 werden das differenzierte Signal des
Drehmomenterfassungssignals von der Phasenkompensationsschaltung 3 und das
Ausgangssignal der Knicklinienfunktionsschaltung 2, das über einen Widerstand 65
eingegeben wird, addiert und das Ergebnis wird über einen Widerstand 67 in einen
invertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 68 eingegeben. Eine
konstante Spannung von 2,5 V wird an einen nicht-invertierenden Eingangsanschluß des
Operationsverstärkers 68 angelegt und der Operationsverstärker 68 wird über einen
Widerstand 66 und den Widerstand 67 gegengekoppelt. Die Polaritätsumkehrschaltung
4 ist eine invertierende Verstärkungsschaltung mit einer Umkehrspannung von 2,5 V,
die das differenzierte Signal des Drehmomenterfassungssignals und das Ausgangssignal
der Knicklinienfunktionsschaltung 2 addiert, die Polarität des addierten Signals umkehrt
und das Ergebnis über den Widerstand 76 an die Additionsschaltung 7 ausgibt.
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In der Verstärkungsveränderungsschaltung 5 wird das Ausgangssignal der
Knicklinienfunktionsschaltung 2 in einen analogen Schaltkreis eingegeben, in dem vier
Reihenschaltungen jeweils mit Schaltkreisen 78, 79, 80 und 81 und Widerständen 82,
83, 84 und 85 und ein Widerstand 77 parallel geschaltet sind. Ein Ausgangssignal des
analogen Schaltkreises wird in einen invertierenden Eingangsanschluß eines
Operationsverstärkers 88 über einen Widerstand 87 in der Additionsschaltung 7
eingegeben. Die Schaltkreise 78, 79, 80 und 81 werden auf der Basis des
Verstärkungsbefehlssignals von der Verstärkungsfestlegungseinheit 20 im
Mikrocomputer 22 geöffnet/geschlossen, wodurch die Verstärkung festgelegt wird.
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Wenn in der Verstärkungsveränderungsschaltung 5 das Verhältnis der Widerstände 82,
83, 84 und 85 so festgelegt ist, daß es 1 : 2 : 4 : 8 ist, kann die
Fahrzeuggeschwindigkeitskennlinie (Verstärkung) der Vorrichtung mit gleicher Breite
realisiert werden.
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Eine konstante Spannung von 2,5 V wird an einen nicht-invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 88 angelegt, und der Operationsverstärker
88 wird über einen Widerstand 89 und den Widerstand 87 gegengekoppelt. Die
Schaltung, die im wesentlichen aus dem Operationsverstärker 88 besteht, ist eine
invertierende Verstärkungsschaltung mit einer Umkehrspannung von 2,5 V.
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Die invertierende Verstärkungsschaltung addiert das Drehmomenterfassungssignal, das
mit der vorbestimmten Rate durch den Widerstand 6 gedämpft wird, das
Ausgangssignal der Verstärkungsveränderungsschaltung 5 und das Ausgangssignal der
Polaritätsumkehrschaltung 4, das mit der vorbestimmten Rate durch den Widerstand 76
gedämpft wird, invertiert und verstärkt das addierte Signal, und gibt dann das Ergebnis
als Zielstromwert des Motors 24 aus.
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In der Begrenzerschaltung 8 wird das Begrenzersignal von der Festlegungseinheit 18 für
einen oberen/unteren Grenzwert im Mikrocomputer 22 über Widerstände 91 und 99 in
invertierende Eingangsanschlüsse von Operationsverstärkern 92 und 100 eingegeben.
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Eine konstante Spannung von 2,5 V wird an einen nicht-invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 angelegt und der Operationsverstärker
92 wird über einen Widerstand 93 gegengekoppelt. Die Schaltung, die im wesentlichen
aus dem Operationsverstärker 92 besteht, ist eine invertierende Verstärkungsschaltung
mit einer Umkehrspannung von 2,5 V. Ein Ausgangssignal der invertierenden
Verstärkungsschaltung wird über einen Widerstand 94 in einen invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 95 eingegeben.
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Im Operationsverstärker 100 wird eine konstante Spannung von 2,5 V an einen nicht-
invertierenden Eingangsanschluß desselben angelegt und ein Ausgangsanschluß
desselben ist mit einer Kathode einer Diode 103 verbunden. Eine Anode der Diode 103
ist über einen Widerstand 102 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des
Operationsverstärkers 100 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß ist mit einer
Kathode einer Diode 101 verbunden, und der Ausgangsanschluß des
Operationsverstärkers 100 ist mit einer Anode der Diode 101 verbunden.
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An einen nicht-invertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 95 wird
eine konstante Spannung von 2,5 V angelegt und ein Ausgangsanschluß desselben ist
mit einer Anode einer Diode 98 verbunden. Eine Kathode der Diode 98 ist über einen.
Widerstand 97 an den invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 95
angelegt. Der invertierende Eingangsanschluß ist mit einer Anode einer Diode 96
verbunden, und der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 95 ist mit einer
Kathode der Diode 96 verbunden.
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Die Schaltungen, die im wesentlichen die Operationsverstärker 100 und 95 umfassen,
sind ideale Dioden mit zueinander entgegengesetzten Kennlinien, an die Vorspannungen
von 2,5 V angelegt werden.
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Die Kathode der Diode 98 und die Anode der Diode 103 sind über einen Widerstand 90
mit einem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 88 verbunden. Ein
gemeinsamer Anschlußpunkt der Kathode der Diode 98, der Anode der Diode 103 und
des Widerstandes 90 ist ein Ausgangsanschluß der Begrenzerschaltung.
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Das Verhältnis des Widerstandes 94 und der Summe der Widerstände 97 und 90 ist auf
2 : 1 festgelegt. Das Verhältnis des Widerstandes 99 und der Summe der Widerstände
102 und 90 ist auf 2 : 1 festgelegt.
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In der Begrenzerschaltung 8 gibt der Operationsverstärker 92 5,5 V aus, wenn das
Begrenzersignal von der Festlegungseinheit 18 für den oberen/unteren Grenzwert im
Mikrocomputer 22 beispielsweise -0,5 V ist und die Werte der Widerstände 91 und 93
einander gleich sind. Zu diesem Zeitpunkt empfangen die idealen Dioden, die im
wesentlichen die Operationsverstärker 95 und 100 umfassen, Eingangsspannungen von
5,5 V bzw. -0,5 V.
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Wenn in diesem Einstellungszustand die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers
88 l bis 4 V beträgt, gibt der Operationsverstärker 95 eine negative Spannung aus, da
der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 95 überwiegend dazu
neigt, auf eine höhere Spannung als die Spannung von 2,5 V angehoben zu werden,
aufgrund des virtuellen Kurzschlusses durch die Eingangsspannung von 5,5 V. Folglich
wird die Diode 96 durchgesteuert und die Diode 98 wird gesperrt.
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In diesem Fall gibt der Operationsverstärker 100 eine positive Spannung aus, da der
invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 100 überwiegend dazu neigt,
auf eine niedrigere Spannung als die Spannung von 2,5 V gesenkt zu werden, aufgrund
des virtuellen Kurzschlusses durch die Eingangsspannung von -0,5 V. Folglich wird die
Diode 101 durchgesteuert und die Diode 103 wird gesperrt.
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Folglich üben die Operationsverstärker 95 und 100 der idealen Dioden keine Einflüsse
auf die Ausgangsspannung der Begrenzerschaltung 8 durch den Spannungsabfall der
Widerstände 97 und 102 aus. Die Ausgangsspannung der Begrenzerschaltung 8 ist
gleich der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 88, die von dem
Spannungsabfall des Widerstandes 90 beeinflußt wird.
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Wenn die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 88 niedriger ist als 1 V, gibt der
Operationsverstärker 95 eine positive Spannung aus, da der invertierende
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 95 überwiegend dazu neigt, auf eine
niedrigere Spannung als die Spannung von 2,5 V gesenkt zu werden, aufgrund des
virtuellen Kurzschlusses. Folglich wird die Diode 96 gesperrt und die Diode 98 wird
durchgesteuert.
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Auf diese Weise wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 95 der idealen
Diode auf etwa 1 V gehalten, wodurch die Ausgangsspannung der Begrenzerschaltung 8
auch auf etwa 1 V gehalten wird.
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Hier gibt der Operationsverstärker 100 eine positive Spannung aus, da der invertierende
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 100 überwiegend dazu neigt, auf eine
niedrigere Spannung als die Spannung von 2,5 V gesenkt zu werden, aufgrund des
virtuellen Kurzschlusses. Folglich wird die Diode 101 durchgesteuert und die Diode 103
wird gesperrt. Der Operationsverstärker 100, der die ideale Diode bildet, übt keinen
Einfluß auf die Ausgangsspannung der Begrenzerschaltung 8 aufgrund des
Spannungsabfalls des Widerstandes 102 aus.
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Wenn die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 88 höher ist als 4 V, gibt der
Operationsverstärker 100 eine negative Spannung aus, da der invertierende
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 100 überwiegend dazu neigt, auf eine
höhere Spannung als die Spannung von 2,5 V angehoben zu werden, aufgrund des
virtuellen Kurzschlusses. Folglich wird die Diode 101 gesperrt und die Diode 103 wird
durchgesteuert. Folglich wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 100 der
idealen Diode auf etwa 4 V gehalten, und die Ausgangsspannung der
Begrenzerschaltung 8 wird auch auf etwa 4 V gehalten.
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Hier gibt der Operationsverstärker 95 eine negative Spannung aus, da der invertierende
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 95 überwiegend dazu neigt, auf eine
höhere Spannung als die Spannung von 2,5 V angehoben zu werden, aufgrund des
virtuellen Kurzschlusses. Folglich wird die Diode 96 durchgesteuert und die Diode 98
wird gesperrt. Der Operationsverstärker 95 der idealen Diode übt keinen Einfluß auf die
Ausgangsspannung der Begrenzerschaltung 8 aufgrund des Spannungsabfalls des
Widerstandes 97 aus.
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Folglich kann die Begrenzerschaltung 8 die oberen/unteren Grenzwerte mit gleicher
Breite von 2,5 V beabstandet festlegen.
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Fig. 6 ist ein Schaltplan, der ein weitres Beispiel der Begrenzerschaltung zeigt.
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In dieser Begrenzerschaltung 8a wird das Begrenzersignal von der Festlegungseinheit
18 für einen oberen/unteren Grenzwert im Mikrocomputer 22 über einen Widerstand
106 in einen invertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 107
eingegeben. Eine konstante Spannung von 2,5 V wird an einen nicht-invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 107 angelegt und der Operationsverstärker
107 wird über einen Widerstand 108 einer Gegenkopplung unterzogen. Die Schaltung,
die im wesentlichen den Operationsverstärker 107 umfaßt, ist eine invertierende
Verstärkungsschaltung mit einer Umkehrspannung von 2,5 V. Ein Ausgangssignal der
invertierenden Verstärkungsschaltung wird in einen invertierenden Eingangsanschluß
eines Operationsverstärkers 104 und in einen invertierenden Eingangsanschluß eines
Operationsverstärkers 110 über einen Widerstand 109 eingegeben.
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An einen nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 110 wird
eine konstante Spannung von 2,5 V angelegt und ein Ausgangsanschluß desselben ist
mit einer Anode einer Diode 113 verbunden. Eine Kathode der Diode 113 ist über einen
Widerstand 112 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers
110 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß ist mit einer Anode einer Diode
111 verbunden und der Ausgangsanschluß ist mit einer Kathode der Diode 111
verbunden.
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Ein Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 104 ist mit einer Basis eines NPN-
Transistors 105 verbunden, dessen Emitter geerdet ist, und dessen Kollektor mit einem
nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 104 verbunden ist.
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Die Kathode der Diode 113 und der Kollektor des NPN-Transistors 105 sind über den
Widerstand 90 mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 88 verbunden.
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In der Begrenzerschaltung 8a sind die Widerstände 106 und 108 so festgelegt, daß die
Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 107 4 V beträgt, wenn das
Begrenzersignal von der Festlegungseinheit 18 für den oberen/unteren Grenzwert im
Mikrocomputer 22 beispielsweise 0 V beträgt. Die Widerstände 109 und 112 sind so
festgelegt, daß sie einen gleichen Wert aufweisen.
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Wenn in diesem Einstellungszustand ein Ausgangssignal der Additionsschaltung 7, das
heißt ein Eingangssignal der Begrenzerschaltung 8a, V&sub2;, 0 V beträgt, gibt der
Operationsverstärker 110 eine positive Spannung aus, da der invertierende
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 110 überwiegend dazu neigt, auf eine
niedrigere Spannung als die Spannung von 2,5 V gesenkt zu werden, aufgrund des
virtuellen Kurzschlusses. Folglich wird die Diode 113 durchgesteuert und die Diode 111
wird gesperrt. Hier befindet sich der Transistor 105 im Sperrzustand. Da der
Spannungsabfall in den Widerständen 109 und 112 gleich ist (1,5 V), wird ein
Ausgangssignal V&sub3; der Begrenzerschaltung 8a auf 1 V gehalten.
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Wenn das Eingangssignal V&sub2; nicht niedriger als 4 V ist, beispielsweise 5 V, gibt der
Operationsverstärker 104 eine positive Spannung aus und der Transistor 105 wird
durchgesteuert, wodurch das Ausgangssignal V&sub3; auf 4,0 V gehalten wird. Hier wird die
Diode 113 gesperrt und die Diode 111 wird durchgesteuert.
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Wenn das Eingangssignal V&sub2; der Additionsschaltung 7 3 V beträgt, wird der Transistor
105 gesperrt, die Diode 113 wird gesperrt und die Diode 111 wird durchgesteuert. Das
Ausgangssignal V&sub3; wird zu einem Wert, der geringfügig kleiner ist als 3 V, aufgrund der
geteilten Spannung, die durch Teilen der Differenz, d.h. 0,5 V, zwischen der Spannung
von 2,5 V des invertierenden Eingangsanschlusses des Operationsverstärkers 110 und
dem Eingangssignal V&sub2; von 3 V durch die Widerstände 112, 90 erhalten wird.
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Wie vorstehend beschrieben, weist das Ausgangssignal V&sub3; der Begrenzerschaltung 8a
eine Kennlinie, die aufgrund des Widerstandes 90 eine leicht sanfte Steigung zeigt, zum
Ausgangssignal der Additionsschaltung 7, das heißt zum Eingangssignal der
Begrenzerschaltung 8a, V&sub2;, wie in Fig. 7 gezeigt, auf. Die oberen/unteren Grenzwerte
können auf 4,0 V und 1,0 V, im gleichen Abstand von 2,5 V als mittlerem Wert,
festgelegt werden.