DE3714271A1

DE3714271A1 - Evaluating circuit for inductive encoder

Info

Publication number: DE3714271A1
Application number: DE19873714271
Authority: DE
Inventors: Manfred Henning
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1987-04-29
Filing date: 1987-04-29
Publication date: 1988-11-10

Abstract

Such evaluating circuits are used for converting the inductive encoder signal, which is present as positive and negative sinusoidal half wave, into squarewave signals which are supplied to an electronic controller. At higher frequencies, an increase in the inductive encoder signal occurs and, in parallel, also in noise voltages which can be evaluated as usable signals. It is therefore provided that the output of a comparator is connected via a feedback branch with a series-connected resistor and capacitor to the positive input of the comparator. This provides for an application in motor vehicles which have known high noise voltages.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auswerteschaltung für Induktivgebersignale nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an evaluation circuit for inductive transmitter signals according to the Preamble of claim 1.

Derartige Auswerteschaltungen werden für die Drehzahl- oder Kurbelwellenstellungsde tektion bei Brennkraftmaschinen eingesetzt.Such evaluation circuits are for the speed or crankshaft position end tection used in internal combustion engines.

Hierfür weist die Schwungscheibe der Brennkraftmaschine eine Segmentscheibe auf, deren Segmente eine Induktivitätsänderung beim Passieren des Induktivgebers und da mit eine elektrische Spannung mit positiver oder negativer sinusförmiger Amplitude erzeugen.For this purpose, the flywheel of the internal combustion engine has a segment disc, whose segments an inductance change when passing the inductive sensor and there with an electrical voltage with positive or negative sinusoidal amplitude produce.

Für digital arbeitende Steuergeräte, beispielsweise einem Zündsteuergerät, müssen die se Signale jedoch in sogenannte Rechtecksignale umgeformt werden, was in der Regel über einen Komparator mit Hysterese (zwei Schwellen) erfolgt.For digitally operating control units, for example an ignition control unit, the se signals, however, are transformed into so-called square-wave signals, which is usually via a comparator with hysteresis (two thresholds).

Bei Einsatz dieser Brennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen ergeben sich jedoch Pro bleme, daß alle auf der Versorgungsspannung befindlichen Störsignale, die durch Ein- und Ausschalten von Verbrauchern, durch die Lichtmaschine, durch induktive oder kapazitive Verbraucher sowie durch Fremdeinflüsse verursacht werden können, im un günstigsten Falle als Nutzsignale ausgewertet werden und zu Fehlsteuerungen führen können.When using this internal combustion engine in motor vehicles, however, Pro results problem that all interference signals on the supply voltage caused by input and switching off consumers, by the alternator, by inductive or capacitive consumers as well as external influences can be caused in the un In the best case, they are evaluated as useful signals and lead to incorrect controls can.

Es ist bekannt, daß die Höhe des Induktivgebers-Spannungssignals von der Frequenz bzw. Drehzahl abhängig ist. Mit der Induktivgeberspannung steigen auch die durch Störsignale verursachten Störspannungen.It is known that the level of the inductive encoder voltage signal depends on the frequency or speed is dependent. With the inductive encoder voltage, they also increase Interference signals cause interference voltages.

Hiervon ausgehend stellt sich die Aufgabe, eine gattungsbildende Auswerteschaltung derart zu verändern, daß ein ausreichender Abstand der Störspannungen zu den Schwel lenspannungen des Komparators erreicht wird.Proceeding from this, there is the task of a generic evaluation circuit to change such that a sufficient distance between the interference voltages and the smolder lens voltages of the comparator is reached.

Diese Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind durch Merkmale der Unteransprüche wiedergegeben.This object is achieved with the characterizing features of patent claim 1, advantageous developments are represented by features of the subclaims.

Durch die Erfindung ist eine einfach auszuführende Auswerteschaltung gegeben, mit der ein fehlerfreier Betrieb von Brennkraftmaschinen mit elektronischen Steuergeräten durchführbar ist.The invention provides an evaluation circuit which is simple to carry out, with the faultless operation of internal combustion engines with electronic control units is feasible.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigtAn embodiment is shown in the drawing and is below described. It shows

Fig. 1 eine Auswerteschaltung nach der Erfindung in einfachster Ausführung; Figure 1 is an evaluation circuit according to the invention in the simplest embodiment.

Fig. 2 eine Auswerteschaltung nach Fig. 1 in Weiterbildung; FIG. 2 an evaluation circuit according to FIG. 1 in a further development;

Fig. 3 ein Diagramm mit Spannungskurve des Induktivgebers; Fig. 3 is a diagram showing voltage waveform of the induction generator;

Fig. 4 ein Diagramm mit Spannungskurve des Komparatorausgangs. Fig. 4 is a diagram with voltage curve of the comparator output.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Auswerteschaltung. Sie besteht aus einem Induktivgeber 1, der beim Passieren von Flanken von Segmenten einer Segmentscheibe einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine durch Änderung des magnetischen Flusses bewirkte Spannungssignale erzeugt, und einen Komparator 2 mit Hysterese, beispielsweise einem Schmitt-Trigger, der die sinusförmigen Amplituden der Induktivgebersignale in ein Rechtecksignal umwandelt. Hierbei liegt der Komparator 2 mit seinem negativen Eingang 3 über einen Widerstand 4 an einem aus Widerständen 5, 6 zwischen einer Plusklemme 7 und einer Minusklemme 8 gebildeten Spannungsteiler bzw. einer Referenzspannung an, wobei zwischen den Klemmen 7, 8 eine geregelte Spannungsquelle anliegt. Der Induktivgeber 1 liegt mit einem Anschluß 9 am gleichen Spannungsteiler an und ist mit einem zweiten Anschluß 10 über einen Widerstand 11 an einem positiven Eingang 12 des Komparators 2 angeschlossen. Ein Ausgang 13 des Komparators 2 ist über einen Rückführzweig 14 mit dem positiven Eingang 12 verbunden, wobei im Rückführzweig 14 ein Widerstand 15 und ein Kondensator 16 in Serie geschaltet sind. Der Ausgang 13 weist eine Anschlußklemme 17 für einen Rechtecksignalabgriff gegenüber der Minusklemme 8 auf, ggfs. für ein nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät. Fig. 1 shows the evaluation circuit according to the invention. It consists of an inductive sensor 1 , which generates voltage signals caused by changing the magnetic flux when passing flanks of segments of a segment disk of an internal combustion engine, not shown, and a comparator 2 with hysteresis, for example a Schmitt trigger, which converts the sinusoidal amplitudes of the inductive sensor signals into one Converted square wave signal. Here, the comparator 2 is located with its negative input 3 via a resistor 4 at one of resistors 5, 6 between a positive terminal 7 and a negative terminal 8 voltage divider formed or a reference voltage, wherein 8 is applied between the terminals 7, a regulated voltage source. The inductive transmitter 1 is connected to the same voltage divider with a connection 9 and is connected to a positive input 12 of the comparator 2 with a second connection 10 via a resistor 11 . An output 13 of the comparator 2 is connected via a feedback path 14 to the positive input 12, a resistor 15 and a capacitor 16 are connected in series in the feedback branch fourteenth The output 13 has a connection terminal 17 for a rectangular signal tap relative to the negative terminal 8 , possibly for an electronic control unit (not shown).

Beim Passieren eines Segmentes erzeugen die Flanken des Segmentes eine Veränderung des magnetischen Flusses und damit eine Spannungsänderung, die als negative und positive sinusförmige Amplituden 18, 19 in Fig. 3 über der Zeitachse aufgezeichnet ist.When passing a segment, the flanks of the segment produce a change in the magnetic flux and thus a change in voltage, which is recorded as negative and positive sinusoidal amplitudes 18, 19 in FIG. 3 over the time axis.

Der Komparator 2 weist eine Schalthysterese auf, die so ausgebildet ist, daß auch bei kleinen Frequenzen oder Motordrehzahlen, bei denen nur schwache Im pulsgebersignale vorliegen, ein Durchschalten des Komparators 2 erfolgt bzw. ein stabiler Zustand des Komparatorausgangs 13 erreicht wird.The comparator 2 has a switching hysteresis which is designed such that the comparator 2 is switched through or a stable state of the comparator output 13 is achieved even at low frequencies or engine speeds at which there are only weak pulse generator signals.

Gegenüber der am negativen Eingang 3 anliegenden Referenzspannung - vorgegeben durch den Spannungsteiler - bewirken die auf den positiven Eingang 12 einwirkenden Amplituden 18, 19 der Spannungsänderung ein Schalten des Komparators 2, d. h. bei einer positiven Amplitude 19 wird am Ausgang des Komparators 13 eine konstante Spannung erzeugt, die durch die negative Amplitude 18 abgeschaltet wird. Compared to the reference voltage present at the negative input 3 - predetermined by the voltage divider - the amplitudes 18, 19 of the voltage change acting on the positive input 12 cause the comparator 2 to switch, ie with a positive amplitude 19 a constant voltage is generated at the output of the comparator 13 , which is switched off by the negative amplitude 18 .

Hieraus resultiert die auf Fig. 4 entnehmbare rechteckförmige Signalkennlinie 20, die über der Zeitachse und in bezug auf Fig. 3 dargestellt ist. Die Recht eckspannung ist über Anschlußklemmen 17 abgreifbar.This results in the rectangular signal characteristic 20 that can be seen in FIG. 4 and is shown above the time axis and with reference to FIG. 3. The right corner voltage can be tapped via terminals 17 .

Bei höherer Frequenz bzw. Motordrehzahl passieren die Segmente den Induktivgeber 1 mit hoher Geschwindigkeit und bewirken eine schnelle Änderung des magnetischen Flusses und damit linear zur Frequenzerhöhung ansteigende Amplituden der Spannungssignale. Im gleichen Maße werden jedoch auch Störspannungen erhöht, die beispielsweise durch die Rauhigkeit der Segmente verursacht werden, u. U. sogar den Hystereseabstand überschreiten und als Nutzsignale ausgewertet werden können. Die von der Frequenz abhängige Spannungsänderung ergibt über der Periodendauer aufgetragen eine 1/X-Kenn linie.At a higher frequency or motor speed, the segments pass the inductive transmitter 1 at high speed and cause a rapid change in the magnetic flux and thus amplitudes of the voltage signals that increase linearly to increase the frequency. To the same extent, however, interference voltages are also increased, which are caused, for example, by the roughness of the segments, and the like. U. even exceed the hysteresis distance and can be evaluated as useful signals. The voltage-dependent change in voltage results in a 1 / X characteristic curve plotted over the period.

Über den Rückführzweig 14 mit Widerstand 15 und Kondensator 16 wird mit steigender Frequenz eine Spannung in den positiven Eingang 12 eingespeist, die der Induktivgeberspannung entgegengerichtet ist und über der Periodendauer nach der gültigen Berechnungsformel für Kondensatoren eine e-Funktionskennlinie aufweist, wobei Kondensator 16 und Widerstand 15 so ausgewählt sind, daß über den benutzten Frequenzbereich ein nahezu konstanter Spannungsüberschuß verbleibt, der innerhalb der Schalthysterese die Umschaltung des Komparators 2 bewirkt.Via the feedback branch 14 with resistor 15 and capacitor 16 , with increasing frequency, a voltage is fed into the positive input 12 which is opposite to the inductive sensor voltage and has an e-function characteristic over the period according to the valid calculation formula for capacitors, capacitor 16 and resistor 15 are selected so that an almost constant excess voltage remains over the frequency range used, which causes the switching of the comparator 2 within the switching hysteresis.

Für den Fall, daß bei kleinen Frequenzen eine zu große Dämpfung des Induktiv gebersignals durch die entgegengesetzte Spannung vorliegt ist vorgesehen (Fig. 2), zwischen dem Kondensator 16 und dem Widerstand 15 zwei antiparallel geschaltete Dioden 21, 22 anzuordnen, die eine kleine Sperrschwelle in Durchlaßrichtung aufweisen, so daß eine Verringerung des Induktivgebersignals erst ab einer vorbestimmten Frequenz einsetzen kann.In the event that there is too much attenuation of the inductive transmitter signal by the opposite voltage at low frequencies, it is provided ( FIG. 2) to arrange two antiparallel-connected diodes 21, 22 between the capacitor 16 and the resistor 15 , which have a small blocking threshold in Have pass direction, so that a reduction in the inductive transmitter signal can only start from a predetermined frequency.

Fig. 2 zeigt die Auswerteschaltung nach Fig. 1 in ausführlicher Form, wobei im Unterschied zu Fig. 1 im Rückführzweig 14 die erwähnten antiparallel geschalteten Dioden 21, 22 angeordnet und anstelle des Widerstandes 15 zwei in Serie zu jeder Diode 21, 22 geschaltete Widerstände 15′, 15′′ vorgesehen sind, so daß separat für die positive und negative Amplitude 18, 19 asymmetrische Gegenspannungen erreichbar sind, was ggfs. bei besonderen Anwendungsfällen vorteilhaft sein kann. FIG. 2 shows the evaluation circuit according to FIG. 1 in a detailed form, in which, in contrast to FIG. 1, the mentioned anti-parallel diodes 21, 22 are arranged in the feedback branch 14 and instead of the resistor 15 two resistors 15 connected in series with each diode 21, 22 ', 15''are provided so that asymmetrical counter voltages can be achieved separately for the positive and negative amplitudes 18, 19 , which may be advantageous in special applications.

Der Ausgang 13 des Komparators 2 ist über einen Arbeitswiderstand 23 mit einer Plusklemme 24 der geregelten Spannungsquelle verbunden und über einen Mitkopplungszweig 25 mit Widerständen 26, 27 mit dem positiven Eingang 12 verbunden. Diese Maßnahme ist vorgesehen, um wesentlich kleinere Widerstandswerte für den Widerstand 26 realisieren zu können. The output 13 of the comparator 2 is connected via a load resistor 23 to a positive terminal 24 of the regulated voltage source and via a positive feedback branch 25 with resistors 26, 27 to the positive input 12 . This measure is provided in order to be able to realize significantly smaller resistance values for the resistor 26 .

Über den Widerstand 28 und eine weitere Plusklemme 29 der geregelten Spannungsquelle ist es möglich, durch Festlegen geeigneter Widerstandswerte für die Widerstände 26, 27, 28 und einem Widerstand 30 zwischen den Eingängen 3, 12 des Komparators 2 eine statische Hysterese einzustellen, wodurch die Schaltpunktstabilität des Komparators 2 bei niedrigen Frequenzen erhöht wird. Zum Schutze des Komparators 2 vor Überspannungen sind antiparallel geschaltete Dioden 31, 32 vorgesehen, und hochfrequente Störspannungen werden durch zwei Kondensatoren 33, 34 unterdrückt.Via the resistor 28 and a further positive terminal 29 of the regulated voltage source, it is possible to set a static hysteresis by defining suitable resistance values for the resistors 26, 27, 28 and a resistor 30 between the inputs 3, 12 of the comparator 2, as a result of which the switching point stability of the Comparator 2 is increased at low frequencies. To protect the comparator 2 against overvoltages, diodes 31, 32 connected in anti-parallel are provided, and high-frequency interference voltages are suppressed by two capacitors 33, 34 .

Durch vor und hinter und parallel zu dem Impulsgeber 1 geschaltete Widerstände 35, 36, 37 können gleichfalls Störspannungen unterdrückt werden.Interference voltages can also be suppressed by resistors 35, 36, 37 connected in front of and behind and in parallel with the pulse generator 1 .

Über den Widerstand 4, der zwischen dem Spannungsteiler und dem negativen Ein gang 3 des Komparators 2 gelegt ist, kann eine Temperaturdrift des Komparators 2 kompensiert werden.Via the resistor 4 , which is placed between the voltage divider and the negative input 3 of the comparator 2 , a temperature drift of the comparator 2 can be compensated.

Claims

1. Evaluation circuit for inductive sensors, in particular for the speed information of an internal combustion engine, to form a square-wave signal, formed from a comparator, the negative input of which is applied via a voltage divider circuit to a regulated voltage source, and the inductive sensor, which has the same voltage divider circuit and one Resistor is connected to the positive input of the comparator, characterized in that the output ( 13 ) of the comparator ( 2 ) via a feedback branch ( 14 ) with a series-connected resistor ( 15 ) and capacitor ( 16 ) with the positive input ( 12 ) of the comparator ( 2 ) is connected.

2. Evaluation circuit according to claim 1, characterized in that between opposing ( 15 ) and capacitor ( 16 ) two diodes ( 21, 22 ) are connected antiparallel.

3. Evaluation circuit according to claim 2, characterized in that the resistor ( 15 ) is formed by one of two resistors ( 15 ', 15'' ) connected in series with the diodes ( 21, 22 ).

4. Evaluation circuit according to one of the preceding claims, characterized in that a resistor ( 4 ) is arranged to reduce the temperature drift at the negative input ( 3 ) of the comparator ( 2 ).