EP0049334A2 - Elektronischer Dividierer - Google Patents

Elektronischer Dividierer Download PDF

Info

Publication number
EP0049334A2
EP0049334A2 EP81105664A EP81105664A EP0049334A2 EP 0049334 A2 EP0049334 A2 EP 0049334A2 EP 81105664 A EP81105664 A EP 81105664A EP 81105664 A EP81105664 A EP 81105664A EP 0049334 A2 EP0049334 A2 EP 0049334A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
output
input
pulse
voltage
electronic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP81105664A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0049334A3 (de
Inventor
Günter Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mannesmann VDO AG
Original Assignee
Mannesmann VDO AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann VDO AG filed Critical Mannesmann VDO AG
Publication of EP0049334A2 publication Critical patent/EP0049334A2/de
Publication of EP0049334A3 publication Critical patent/EP0049334A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06G—ANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • G06G7/16—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for multiplication or division
    • G06G7/161—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for multiplication or division with pulse modulation, e.g. modulation of amplitude, width, frequency, phase or form

Definitions

  • the invention relates to an electronic divider for forming a quotient from a voltage value as a denominator and a pulse frequency of an input pulse as a numerator.
  • the present invention is therefore based on the object of designing an electronic divider to form a quotient of two analog electrical input variables, namely a voltage value as a denominator and an input pulse as a numerator, so that it does without analog / digital converters or digital / analog converters in pure analog -Working works and is therefore not very expensive. This should make the divider particularly suitable for cost-effective use for electronic vehicle instrumentation.
  • the quotient of a voltage value as the denominator and a pulse frequency of an input pulse as a numerator is determined in a less complex manner at the output of a bistable multivibrator in accordance with the duty cycle of the output pulse the flip-flop formed.
  • the electronic divider works purely analog. As a result of the low use of electronic components and assemblies, this divider is advantageously characterized by great operational reliability.
  • the output variable, which represents the quotient can be derived from the pulse duty factor in a manner to be specified as a mean voltage value or as a deflection of a pointer instrument, and likewise using less complex means.
  • the pulse frequency of an input pulse it is also easily possible to introduce an input voltage as a denominator for forming the quotient if the input voltage is first converted into a pulse frequency proportional to the voltage by means of a voltage frequency converter.
  • the operational safety of this circuit arrangement is further increased in that the setting input of the bistable multivibrator can be controlled by the input pulse via an edge-controlled monostable multivibrator.
  • a low-pass filter can be connected to the output of the bistable multivibrator to form an average output voltage proportional to the duty cycle as a quotient.
  • the low-pass filter which can consist in the simplest way of a resistance capacitor combination, causes the output pulse to be averaged.
  • the mean value of the output pulse can also be displayed by connecting a moving-coil instrument to the output of the bistable multivibrator.
  • the moving coil is preferably instrument, which is designed as a current measuring instrument, is connected via a voltage / current converter to the output of the bistable multivibrator.
  • a voltage value x is fed into a terminal 1 in the electronic divider according to FIG.
  • Terminal 1 is connected to a capacitor 3 via a voltage / current converter 2.
  • An electronic switch 4 is connected in parallel with the capacitor. Furthermore, a line goes from the capacitor via the hysteresis switch 5 to a reset input 6 of a bistable multivibrator 7.
  • a feedback branch 9 leads from an output 8 of the bistable multivibrator to a control input of the electronic switch.
  • a moving coil instrument 11 is connected to the output 8 via a voltage / current converter 10.
  • an average voltage value can be derived from the output 8 via a low-pass filter 12: terminal 13.
  • a terminal 14 for feeding an input pulse is connected to an edge-controlled monostable multivibrator 15, the output of which is connected to a set input 16 of the bistable multivibrator 7.
  • the bistable flip-flop 7 While the bistable flip-flop 7 is occupied, the electronic switch 4 is open.
  • the charging current generated from the voltage x at the terminal 1 by the voltage / current converter 2 thus causes a sawtooth-like increase in the capacitor voltage U c in accordance with the sawtooth pulse a in FIG. 2.
  • the capacitor voltage increases more or less steeply, the gradient ⁇ , depending on how large the charging current is.
  • the rise of the capacitor voltage takes so long until the switch-U one of Hysteresisschalters reached. Then the hysteresis switch 5 emits an output pulse c in FIG. 2, which resets the bistable flip-flop: compare time "reset" in FIG. 2.
  • the output variable at the output 8 of flip-flop 7 thus assumes a value (0) that the electronic switch 4 can close, so that the capacitor 3 is quickly discharged.
  • the magnitude of the output voltage at the output 8 of the multivibrator results from the pulse d in FIG. 2.
  • the circuit arrangement in FIG. 3 is completed by the voltage / current converter which is formed by a further differential amplifier 29, a transistor 30 and a feedback branch 31 which is branched off between the emitter and an emitter resistor 32.
  • the operating voltage at terminal 33 is designated U B.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

Bei einem elektronischen Dividierer zur Bildung eines Quotienten aus einem Spannungswert als Nenner und einer Pulsfrequenz eines Eingangspulses als Zähler, ist eine bistabile Kippstufe (7) vorgesehen, deren Setz-Eingang (16) mit dem Eingangsimpuls beaufschlagt wird und deren Rücksetz- Eingang (6) über einen Hystereseschalter (5) mit einem Kondensator (3) in Verbindung steht, wobei der Kondensator durch einen Spannungs/Stromwandler (2) mit einem dem Spannungswert proportionalen Strom beaufschlagbar ist und durch einen elektronischen Schalter (4) entladbar ist, dessen Steuereingang mit einem Ausgang (8) der bistabilen Kippstufe rückgekoppelt ist, so daß des Tastverhältnis eines von einem Ausgang der bistabiligen Kippstufe ableitbaren Ausgangspuls dem Quotienten proportional ist. Hierdruch wird ein wenig Aufwand erfordernder Dividierer erhalten (Fig. 1).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektronischen Dividierer zur Bildung eines Quotienten aus einem Spannungswert als Nenner und einer Pulsfrequenz eines Eingangspulses als Zähler.
  • Es sind bereit elektrische und elektronische Dividierer zur Bildung eines Quotienten aus zwei analogen elektrischen Eingangsgrößen bekannt. Diese bekannten Dividierer sind aber mit Analog/Digitalumsetzern oder Digital/Analogumsetzern aufgebaut und entsprechend aufwendig.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Dividierer zur Bildung eines Quotienten aus zwei analogen elektrischen Eingangsgrößen, nämlich eines Spannungswerts als Nenner und eines Eingangspulses als Zähler so auszubilden, daß er unter Verzicht von Analog/Digitalumsetzern oder Digital/Analogumsetzern in reiner Analog-Arbeitsweise funktioniert und somit wenig aufwendig ist. Damit soll sich der Dividierer insbesondere zum kostengünstigen Einsatz für die elektronische Fahrzeuginstrumentierung eignen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Durch den erfindungsgemäßen Dividierer wird in wenig aufwendiger Weise an dem Ausgang einer bistabilen Kippstufe der Quotient eines Spannungswerts als Nenner und einer Pulsfrequenz eines Eingangspulses als Zähler nach Maßgabe des Tastverhältnisses des Ausgangspulses der Kippstufe gebildet. Der elektronische Dividierer arbeitet dabei rein analog. Infolge des geringen Einsatzes elektronischer Bauelemente und Baugruppen zeichnet sich dieser Dividierer in vorteilhafter Weise durch eine große Betriebssicherheit aus. Die Ausgangsgröße, die den Quotienten darstellt, kann in noch anzugebender Art als Spannungsmittelwert oder als Ausschlag eines Zeigerinstruments aus dem Tastverhältnis abgeleitet werden, und zwar ebenfalls unter Einsatz wenig aufwendiger Mittel. Auch ist es einfach möglich anstelle der Pulsfrequenz eines Eingangspulses eine Eingangsspannung als Nenner zur Quotientenbildung einzuführen, wenn die Eingangsspannung durch einen 'Spannungsfrequenzumsetzer zunächst in eine der Spannung proportionale Pulsfrequenz umgesetzt wird.
  • Bei der Ansteuerung des elektronischen Dividierers durch einen Eingangspuls wird die Betriebssicherheit dieser Schaltungsanordnung dadurch weiter erhöht, daß der Setz-Eingang der bistabilen Kippstufe über eine flankengesteuerte monostabile Kippstufe durch den Eingangspuls ansteuerbar ist.
  • Zur Bildung einer dem Tastverhältnis proportionalen mittleren Ausgangsspannung als Quotient kann, wie in Anspruch 3 angegeben, an den Ausgang der bistabilen Kippstufe ein Tiefpaßfilter angeschlossen sein. Der Tiefpaßfilter, der in einfachster Weise aus einer Widerstandskondensatorkombination bestehen kann, bewirkt eine Mittelwertbildung des Ausgangspulses.
  • Anstelle des Tiefpaßfilters kann auch der Mittelwert des Ausgangspulses angezeigt werden, indem ein Drehspulinstrument an den Ausgang der bistabilen Kippstufe angeschlossen wird. Vorzugsweise ist das Drehspulinstrument, welches als Strommeßinstrumentvon Hause aus ausgebildet ist, über einen Spannungs/Stromwandler an den Ausgang der bistabilen Kippstufe angeschlossen.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung mit 3 Figuren erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 ein Blockschaltbild des elektronischen Dividierers
    • Figur 2 Pulsdiagramme verschiedener Größen in der Schaltungsanordnung nach Figur 1 und
    • Figur 3 eine Realisierung der Schaltungsanordnung nach Figur 1.
  • In den elektronischen Dividierer nach Figur 1 wird in eine Klemme 1 ein Spannungswert x eingespeist. Die Klemme 1 ist über einen Spannungs/Stromwandler 2 an einen Kondensator 3 angeschlossen. Parallel zu dem Kondensator liegt ein elektronischer Schalter 4. Weiter geht von dem Kondensator eine Leitung über den Hysteresisschalter 5 zu einem Rücksetzeingang 6 einer bistabilen Kippstufe 7.
  • Von einem Ausgang 8 der bistabilen Kippstufe führt ein Rückführzweig 9 zu einem Steuereingang des elektronischen Schalters zurück.
  • An den Ausgang 8 ist über einen Spannungs/Stromwandler 10 ein Drehspulinstrument 11 angeschlossen. Zusätzlich dazu kann von dem Ausgang 8 über einen Tiefpaß 12 ein Spannungsmittelwert abgeleitet werden: Klemme 13.
  • Eine Klemme 14 zum Einspeisen eines Eingangspulses ist mit einer flankengesteuerten monostabilen Kippstufe 15 verbunden, deren Ausgang an einen Setzeingang 16 der bistabilen Kippstufe 7 angeschlossen ist.
  • Die Pulsfrequenz y an der Klemme 14 bewirkt ein periodisches Setzen der bistabilen Kippstufe 7, und zwar mit der Periode T =
    Figure imgb0001
    , vergleiche Impulse b in Figur 2.
  • Während die bistabile Kippstufe 7 besetzt ist, ist der elektronische Schalter 4 geöffnet. Damit bewirkt der aus der Spannung x an der Klemme 1 durch den Spannungs/Stromwandler 2 erzeugte Ladestrom ein sägezahnartiges Ansteigen der Kondensatorspannung Uc gemäß dem Sägezahnimpuls a in Figur 2. Die Kondensatorspannung steigt mehr oder weniger steil an, Steigung α, je nachdem wie groß der Ladestrom ist. Das Ansteigen der Kondensatorspannung dauert so lange bis sie den Einschaltpegel Uein des Hysteresisschalters erreicht. Dann gibt der Hysteresisschalter 5 einen Ausgangsimpuls c in Figur 2 ab, der die bistabile Kippstufe zurücksetzt: vergleiche Zeitpunkt "reset" in Figur 2. Damit nimmt die Ausgangsgröße an dem Ausgang 8 der Kippstufe 7 einen Wert (0) an, der den elektronischen Schalter 4 schließen läßt, so daß der Kondensator 3 schnell entladen wird. Die Größe der Ausgangsspannung an dem Ausgang 8 der Kippstufe ergibt sich aus dem Impuls d in Figur 2.
  • Dieser Zustand des Dividierers'wird so lange beibehalten bis von dem Eingangspuls ein neuer Impuls b in Figur 2 zum Setzen der bistabilen Kippstufe 7 abgeleitet wird, wodurch sich der voranstehend beschriebene Vorgang wiederholt.
  • Der Quotient der Eingangsspannung x mit der Pulsfrequenz y wird also in folgender Weise gebildet: Der Kondensator 3 wird entsprechend folgender Funktion aufgeladen:
    • C = Kapazität des Kondensators
    • i = Ladestrom aus dem Spannungs/Stromwandler 2
    • Mit K1 als Übertragungsfaktor des Spannungs/Stromwandlers ergibt sich dabei unter der Voraussetzung der Konstanz der Eingangsgröße x während der Periodendauer T für die Zeitdauer t bis zu der die Einschaltspannung U . ein des Hysteresisschalter 5 erreicht wird:
      Figure imgb0002
      Für die Periodendauer T =
      Figure imgb0003
       gilt dann als Tastverhältnis:
      Figure imgb0004
  • Daraus ergibt sich, daß das Tastverhältnis proportional dem Quotienten der Eingangspulsfrequenz dividiert durch die Eingangsspannung ist.
  • In der Realisierungsform in Figur 3 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet, die jedoch zum Teil detaillierter dargestellt sind:
    • Die bistabile Kippstufe wird aus den negierten ODER-Gliedern 17. und 1.8 gebildet.
    • Während die monostabile Kippstufe 15 in Figur 3 gegenüber Figur 1 keine Besonderheiten aufweist, die an den Setzeingang 16 angeschlossen ist, wird der Rücksetz- eingang 6 durch einen Differenzverstärker 19 gespeist, der mit einem Rückführwiderstand 20 als Hysteresisschalter geschaltet ist. Ein Eingang 21 des Differenzverstärkers ist außer mit dem Rückführwiderstand 20 über einen Spannungsteiler 22, 23 mit der Betriebsspannungsquelle verbunden. Ein zweiter Eingang 24 des Differenzverstärkers steht mit dem Kondensator 3 in Verbindung. Der Kondensator wird über einen Widerstand 25 und einen Transistor 26 kurzgeschlossen, wenn die Basis des Transistors ein entsprechendes Signal von dem Ausgang der bistabilen Kippstufe über einen Transistor 27 und einen Widerstand 28 erhält. Die Ansteuerung des durch den Transistor 26 gebildeten elektronischen Schalters erfolgt also von einem anderen Ausgang der bistabilen Kippstufe als dem Ausgang 8, im Unterschied zu Figur 1.
  • Die Schaltungsanordnung in Figur 3 wird vervollständigt durch den Spannungs/Stromwandler, der durch einen weiteren Differenzverstärker 29, einen Transistor 30 und einen Rückführzweig 31 gebildet wird, der zwischen dem Emitter und einem Emitterwiderstand 32 abgezweigt ist. Die Betriebsspannung an der Klemme 33 ist mit UB bezeichnet.

Claims (4)

1. Elektronischer Dividierer zur Bildung eines Quotienten aus einem Spannungswert als Nenner und einer Pulsfrequenz eines Eingangspulses als Zähler,
dadurch gekennzeichnet ,
daß eine bistabile Kippstufe (7) vorgesehen ist, deren Setz-Eingang (16) mit dem Eingangspuls beaufschlagt wird und deren Rücksetz-Eingang (6) über einen Hysteresisschalter (5) mit einem Kondensator (3) in Verbindung steht, und daß der Kondensator durch einen Spannungs/Stromwandler (2) mit einem dem Spannungswert proportionalen Strom beaufschlagbar ist und durch einen elektronischen Schalter (4) entladbar ist, dessen Steuereingang mit einem Ausgang (8) der bistabilen Kippstufe rückgekoppelt ist, so daß das Tastverhältnis eines von einem Ausgang der bistabilen Kippstufe ableitbaren Ausgangspuls dem Quotienten proportional ist.
2. Elektronischer Dividierer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß der Setz-Eingang (16) der bistabilen Kippstufe über eine flankengesteuerte monostabile Kippstufe (15) durch den Eingangspuls ansteuerbar ist.
3. Elektronischer Dividierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,
daß an den Ausgang (8) der bistabilen Kippstufe ein Tiefpaßfilter (12) zur Bildung einer dem Tastverhältnis proportionalen mittleren Ausgangsspannung angeschlossen ist.
4. Elektronischer Dividierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,
daß an den Ausgang der bistabilen Kippstufe (7) vorzugsweise über einen Spannungs/Stronwandler (10) ein Drehspulinstrument (11) angeschlossen ist.
EP81105664A 1980-10-03 1981-07-20 Elektronischer Dividierer Withdrawn EP0049334A3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803037416 DE3037416A1 (de) 1980-10-03 1980-10-03 Elektronischer dividierer
DE3037416 1980-10-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0049334A2 true EP0049334A2 (de) 1982-04-14
EP0049334A3 EP0049334A3 (de) 1984-05-16

Family

ID=6113531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP81105664A Withdrawn EP0049334A3 (de) 1980-10-03 1981-07-20 Elektronischer Dividierer

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0049334A3 (de)
AU (1) AU7571881A (de)
DE (1) DE3037416A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT505446B1 (de) * 2007-06-19 2009-08-15 Siemens Ag Oesterreich Analog dividierer
CN113037167A (zh) * 2021-05-20 2021-06-25 西南交通大学 一种提高电压利用率的五相pmsm模型预测控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CONTROL ENGINEERING, Band 15, Nr. 5, Mai 1968, Seite 64, New York, US *
ELECTRONICS, Band 45, Nr. 10, 8 Mai 1972, Seiten 127-128, New York, US *
PHILIPS APPLICATION NOTE, Nr. 130, 1971, Seiten 1-5, Eindhoven, NL *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT505446B1 (de) * 2007-06-19 2009-08-15 Siemens Ag Oesterreich Analog dividierer
EP2012250A3 (de) * 2007-06-19 2011-10-12 Siemens Aktiengesellschaft Analog Dividierer
CN113037167A (zh) * 2021-05-20 2021-06-25 西南交通大学 一种提高电压利用率的五相pmsm模型预测控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU7571881A (en) 1982-04-08
DE3037416A1 (de) 1982-05-19
EP0049334A3 (de) 1984-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0127139A1 (de) Schaltungsanordnung zum Überwachen einer Betriebsspannung
DE2947087C2 (de) (b + a)-Bit-A/D-Wandler mit b-Bit- Hilfs-A/D-Wandler
EP0149277B1 (de) Monolithisch integrierter RC-Oszillator
EP0610990B1 (de) Digitale Phasenregelschleife
DE2305291C3 (de) Regelschaltung zur Regelung der Amplitude eines Signals
DE2923026A1 (de) Verfahren und anordnung zur analog/digital-umsetzung
DE3519116A1 (de) Gleichstrom/gleichstrom-wandler
DE2952156C2 (de)
EP0227966A1 (de) Induktiver Näherungsschalter
DE2704756C2 (de) Digital-Analog-Umsetzer
DE2509343C3 (de) Einrichtung zur Regelung der Drehzahl von umlaufenden Maschinen
EP0049334A2 (de) Elektronischer Dividierer
DE2726280C2 (de) Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Rechteckspannung
DE2505479A1 (de) Phasenkomparator und verfahren zu seinem betrieb
DE2314017C2 (de) Schaltungsanordnung zur Erhöhung der Drehzahlgeberfrequenz eines Antiblockierregelsystems für druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsen
DE2725618C3 (de) Vorrichtung zur Messung des Integrals einer zeitabhängigen physikalischen Größe
EP0063306B1 (de) Nach dem Kondensatorumladeverfahren arbeitender elektronischer Elektrizitätszähler
DE2515660B2 (de) Verfahren zum Erzeugen von FM-Signalen in einem elektronischen Zielführungssystem und Schaltung zur Durchführung des Verfahrens
DE3919191A1 (de) Auswerteschaltung
EP0013336B1 (de) Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Rechteckspannung
DE2401507C2 (de) Schaltungsanordnung für eine elektronische Blindleistungsregelung
DE1238955B (de) Impulsvervielfacherschaltung
DE4101193C1 (de)
DE3006011A1 (de) Elektrische schaltung fuer die differenzanzeige zweier groessen
DE3347484C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Designated state(s): FR GB IT SE

17P Request for examination filed

Effective date: 19820421

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Designated state(s): FR GB IT SE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 19840510

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: SCHMITT, GUENTER