JP4695806B2 - 誘導型回転数センサ用入力回路 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載した誘導型回転数センサ用入力回路に関する。
【０００２】
例えばクランクシャフト位置を検知するために、多くの内燃機関では誘導型センサを備えたセンサホイールが使用される。この種の誘導型センサは頑丈で且つ極めて高い温度に至るまで使用可能であるばかりか非常に高価でもある。また信号の振幅は回転数に依存して数ミリボルトから１００ボルト以上に至るまでの領域を網羅する。一方では低回転数時の小さな振幅を検出し得るため、また他方では通常の機関運転中、即ち高い振幅が加わっている場合に出来るだけ高い雑音余裕度を達成するために通常は電子回路が使用され、この電子回路は、加わっているセンサ電圧を１つの又は複数のステップに配分するか又は評価を行う比較器のスイッチング閾値を切り換える。これらの両方の方法は、センサ電圧の平均レベルを測定し、それに依存してセンサ電圧の評価の切り換えを行う。
【０００３】
この際、信号の平均振幅を決定するため、閾値ないしは分圧器を切り換えるため、切り換えのためのヒステリシスを提供するため、及び、逆に切り換える際、より感度の高い領域で発生し得る追加的な望まれないエッジを防止するために、回路には比較的高いコストと手間が施される必要があり、このことは短所である。それにより、特別に開発され且つ高価な所謂ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）が度々使用される。
【０００４】
本発明の課題は、極めて簡単な手段を用いてスタート段階における高い入力感度及び通常の機関稼動中における良好なＳＮ比を達成し得る、冒頭に掲げた形式の入力回路を提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１に記載した特徴により解決される。
【０００６】
本発明の基本思想は、センサ信号平均値によるのではなく回転数に依存して信号振幅の分圧器を切り換えることにある。上記の問題点を精密に解析することによって、低振幅が実質的にはスタートプロセス時、即ち機関の始動装置が部分的に１００Ｕ／min（回転／min）以下で回転する場合にだけ発生することが確認された。しかし、機関が回転し始めると、極めて短い時間内でアイドリング回転数に到達する。しかし、このアイドリング回転数はほぼ５００から１０００Ｕ／minの領域内に位置する。この回転数ではセンサ信号は開始振幅に対してほぼ１０倍の振幅に達する。また残りの全回転数領域に渡って振幅は最大でファクタ１０で変化する。信号振幅のこの回転数依存性が本発明において利用される。
【０００７】
特に、回転数の値が既に設けられている機関制御装置のマイクロコントローラによって回転数が提供され得る。回転数閾値およびスイッチングヒステリシスは本発明により単一に適合される。
【０００８】
更に、入力感度はスタート段階だけで必要であり、それにより、通常の機関稼動中に十分な雑音余裕度を保証するためには単一の切り換え閾値で十分であるということも考慮されている。
【０００９】
他の特徴は従属請求項で定義されている。
【００１０】
次に、特別な実施形態に基づき、添付の図面を用いて本発明を更に詳細に説明する。
【００１１】
唯一の図には本発明による入力回路が示されていて、この入力回路は２つの回路入力部（又はプラグピン）１、２を有し、これらの回路入力部１、２には（非図示の）誘導型センサが接続され得る。両方の回路入力部１、２は抵抗Ｒ１を介して負荷されている。
【００１２】
更に、回路入力部２は、抵抗Ｒ２が回路入力部２をアースと接続させ且つ抵抗Ｒ３が回路入力部２を５Ｖの一定電圧と接続するように、抵抗Ｒ２及びＲ３から成る分圧器と接続されている。抵抗Ｒ２及びＲ３から成る分圧器を介してセンサの基準レベルが高められるので、負の振幅が比較器Ｋにより検知され得る。
【００１３】
回路入力部１は抵抗Ｒ４を介して比較器Ｋの第１入力部（−）と接続されている。抵抗Ｒ４と第２回路入力部２との間には互いに反対に接続されている２つのツェナーダイオードＤ１及びＤ２が配設されていて、これらは抵抗Ｒ４と共に比較器Ｋを高すぎる入力電圧から保護している。
【００１４】
比較器Ｋの第２入力部（＋）は抵抗Ｒ６を介して回路入力部２と接続されている。更に比較器Ｋの第２入力部（＋）は抵抗Ｒ７を介して比較器Ｋの出力部と接続されている。両方の抵抗Ｒ６及びＲ７を用いてスイッチングヒステリシスが固定されている。
【００１５】
比較器Ｋの出力部はマイクロコントローラＭ（入力部Ｅ）と接続されていて、マイクロコントローラＭはセンサ信号を評価するために用いられる。その際、マイクロコントローラＭはこのセンサ情報を介して機関を制御する。
【００１６】
また抵抗Ｒ４と回路入力部２との間には他の抵抗Ｒ５並びに２つのＰチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ１及びＴ２が接続されている。従って、比較器Ｋの第１入力部（−）は、抵抗Ｒ４を介して回路入力部１と接続されていて、抵抗Ｒ５と両方のＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ１及びＴ２から成る組み合わせを介して回路入力部２と接続されている。構成部品Ｒ４、Ｒ５、Ｔ１、Ｔ２の組み合わせを介して、スイッチング可能な分圧器、従って比較器Ｋにおける制御可能な振幅減少が実現され得る。両方のＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ１及びＴ２は、負のセンサ電圧のために必要不可欠であり、直列で配設され且つ異なるスイッチング方向に方向付けられている。両方のＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ１及びＴ２の入力部はマイクロコントローラＭの出力部Ａと接続されていて、マイクロコントローラＭを介して制御されている。本実施形態において誘導型センサはほぼ１００Ｕ／minで＋／−１.３ボルトを提供する。１０００Ｕ／minでは＋／−１２.７ボルトが発生する。比較器のスイッチング閾値はほぼ＋／−１.２ボルトに位置する。５１.１ｋΩの抵抗値がＲ４のために、１１.５ｋΩの抵抗値がＲ５のために使用されると、ファクタ５だけ高い位置にある即ちほぼ＋／−６ボルトというスイッチング閾値が得られる。この閾値は良好なＳＮ比を提供する。
【００１７】
車両がスタートされ、それによりマイクロコントローラＭが通電されると、マイクロコントローラＭは両方のＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ１及びＴ２を先ずその出力ピンＡを介して高抵抗状態にスイッチングする。それにより（非図示の）センサないしは検出器に由来するセンサ信号は軽減されずに比較器Ｋに加わるが、高い振幅は両方のダイオードＤ１及びＤ２によって制限される。
【００１８】
マイクロコントローラＭは比較器Ｋから到来するデジタル化された信号を評価し、固定されている回転数閾値が超過される場合に信号を発信する。それによりマイクロコントローラＭがＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ１及びＴ２を低抵抗にスイッチングするので、抵抗Ｒ４とＲ５から成る分圧器がその際に有効となることによって比較器Ｋにおけるセンサ信号が減少される。その際、回転数検出はセンサ信号における雑音に比べて敏感ではない。抵抗は、上記したように、悪い状況下にあっても比較器Ｋにおける信号レベルが確実なスイッチングのために十分であるように選択される。切り換え回転数は、機関運転中の往復スイッチングを防止するために、最も有利にはアイドリング回転数より低いところにある。
【００１９】
本発明を用いて、極めて簡単な手段を用いてスタート段階中における高い入力感度及び通常の機関稼動中における良好なＳＮ比が達成され得る。ＡＳＩＣを用いた従来の解決策に比べて多大なコスト削減が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による入力回路を示す図である。

Claims (8)

1. 誘導型回転数センサ用入力回路であって、この入力回路が、誘導型回転数センサの信号を評価するために用いられる比較器（Ｋ）の入力部と夫々接続されている第１及び第２回路入力部（１、２）と、２つの抵抗（Ｒ４、Ｒ５）を含むスイッチング可能な分圧器とを有し、第１回路入力部（１）が第１抵抗（Ｒ４）を介して比較器（Ｋ）の第１入力部と接続されていて、第２回路入力部（２）がスイッチング要素（Ｔ１、Ｔ２）を用いて接続を断つことのできる第２抵抗（Ｒ５）を介して比較器（Ｋ）の第１入力部と接続されている前記入力回路において、
   回転数の値が所定の回転数より高い場合には前記第２抵抗（Ｒ５）が第２回路入力部（２）と接続されていて、回転数の値が所定の回転数より低い場合には前記第２抵抗（Ｒ５）が第２回路入力部（２）から接続を断たれているように、前記スイッチング要素（Ｔ１、Ｔ２）が回転数に依存してスイッチング可能であることを特徴とする入力回路。
2. スイッチング要素が少なくとも１つのトランジスタ（Ｔ１、Ｔ２）から構成され、このトランジスタが制御装置（Ｍ）と接続されていて、この制御装置（Ｍ）がトランジスタ（Ｔ１、Ｔ２）を低回転数時には遮断し、高回転数時には通過状態にスイッチングすることを特徴とする、請求項１に記載の入力回路。
3. トランジスタ（Ｔ１、Ｔ２）としてＰチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタが設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の入力回路。
4. ２つのトランジスタ（Ｔ１、Ｔ２）が設けられていて、これらのトランジスタが異なるスイッチング方向に配置されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の入力回路。
5. 制御装置として機関制御装置のマイクロコントローラが使用されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の入力回路。
6. ２つの抵抗（Ｒ３、Ｒ２）から構成される分圧器が設けられていて、それらのうちの一方である第３抵抗（Ｒ３）が第２回路入力部（２）を所定の一定電圧に接続し、それらのうちの他方である第４抵抗（Ｒ２）が第２回路入力部（２）をアースと接続していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の入力回路。
7. 第５抵抗（Ｒ６）が設けられていて、この第５抵抗（Ｒ６）を介して比較器（Ｋ）の第２入力部が第２回路入力部（２）と接続されていること、及び、第６抵抗（Ｒ７）が設けられていて、この第６抵抗（Ｒ７）を介して比較器（Ｋ）の第２入力部が比較器（Ｋ）の出力部と接続されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の入力回路。
8. 第１及び第２回路入力部（１、２）間に互いに反対に接続されているツェナーダイオード（Ｄ１、Ｄ２）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の入力回路。

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