(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧乃至交流電流信号の評価装置において、信号は、ウィンドウコンパレータに供給され、該ウィンドウコンパレータの上側の限界値と下側の限界値は変更可能であり、前記両限界値は、評価すべき交流電圧乃至交流電流信号が前記限界値の内の１つに達した場合に変えられ、電圧追従制御回路を用いて前記ウィンドウコンパレータの限界値の電圧追従制御が行われ、前記電圧追従制御回路は、前記ウィンドウコンパレータから制御信号を供給され、該制御信号によって、電圧上昇、電圧の一定保持、又は、電圧減少が制御され、前記電圧追従制御回路は、計数器を有しており、該計数器は、前記ウィンドウコンパレータによって、制御信号ＵＰ、ＳＴＯＰ、ＤＯＷＮを供給され、前記計数器の計数状態は、デジタル／アナログ変換器を用いて、補助電圧の形成のために評価され、前記補助電圧は、前記ウィンドウコンパレータの上側及び下側の前記限界値を制御し、フリップフロップが設けられており、該フリップフロップのＳ入力側は、前記制御信号ＵＰの形成の際にセットされ、前記フリップフロップのＲ入力側は、前記制御信号ＤＯＷＮの形成の際に制御され、前記フリップフロップのＤクロック出力側には、出力信号が形成され、該出力信号は、ＶＣＬ信号として回転数の検出のために評価することができ、前記出力信号である前記ＶＣＬ信号の同様の信号側縁の間隔から、発電機の回転数が検出されることを特徴とする交流電圧乃至交流電流信号の評価装置。
【請求項２】
電圧追従制御回路は、２つのスイッチング手段を有しており、該スイッチング手段を介してコンデンサが電流の通電によって充電され、又は、前記電流の遮断によって、一定電位に保持することができる請求項１記載の交流電圧乃至交流電流信号の評価装置。
【請求項３】
定電圧源が設けられており、該定電圧源は、コンデンサと接続されており、且つ、前記定電圧源と前記コンデンサとの間の接続点から、下側の限界電圧を取り出すことができ、前記定電圧源の反対側で上側の電圧限界値を取り出すことができる請求項２記載の交流電圧乃至交流電流信号の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、場合によっては、直流電圧乃至直流電流成分が含まれている交流電圧乃至交流電流信号の評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周期的に変動する交流電圧乃至交流電流信号の評価によって、種々の測定量が検出可能であることが知られている。つまり、例えば、回転数乃至角度測定が、特徴的な表面を備えた回転体を走査する誘導式センサを用いて行われる。そのような測定時には、センサは位置固定されているので、回転体によって、センサ内に、例えば、誘導式センサ内に、測定コイルを用いて周期的に変動する電圧が誘導される。この信号の周期から、回転数、乃至、回転体の表面の適切な構成の場合に、該回転体の角度位置を検出することができる。
【０００３】
回転数依存の信号列を形成するための、その種の装置は、例えば、内燃機関のクランク又はカム軸の角度位置の検出と共に公知である。その際、通常のように、強磁性体の歯車が当該の軸と結合されている。この歯車は、コイルを有するセンサを用いて走査される。誘導される電圧には、一方では、場合によっては、障害電圧が重畳されていることがあるので、基本信号から有効信号をノイズレスに分離することができる手段が必要である。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許公開第４２０５３５２号公報には、付加的な直流電圧成分から有効信号を分離することができる、パルス信号形成用の装置が記載されている。この分離は、オフセット補償及び低域通過フィルタリングを用いて行われている。更に、低域通過濾波された出力信号は、コンパレータにおいて、濾波されていない入力信号と比較され、従って、コンパレータの出力側には、殆ど障害のない出力信号が得られる。しかし、この回路は、評価すべき種々の信号に最適に適合することはできず、この回路は、更に、即座に、動的な信号変化に適合することはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、直流電圧乃至直流電流成分の高さに依存しないで、極めて確実に信号評価を行うことができる交流電圧乃至交流電流信号の評価装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によると、信号は、ウィンドウコンパレータに供給され、該ウィンドウコンパレータの上側の限界値と下側の限界値は変更可能であり、両限界値は、評価すべき交流電圧乃至交流電流信号が限界値の内の１つに達した場合に変えられ、電圧追従制御回路を用いてウィンドウコンパレータの限界値の電圧追従制御が行われ、電圧追従制御回路は、ウィンドウコンパレータから制御信号を供給され、該制御信号によって、電圧上昇、電圧の一定保持、又は、電圧減少が制御され、電圧追従制御回路は、計数器を有しており、該計数器は、ウィンドウコンパレータによって、制御信号ＵＰ、ＳＴＯＰ、ＤＯＷＮを供給され、計数器の計数状態は、デジタル／アナログ変換器を用いて、補助電圧の形成のために評価され、補助電圧は、ウィンドウコンパレータの上側及び下側の限界値を制御し、フリップフロップが設けられており、該フリップフロップのＳ入力側は、制御信号ＵＰの形成の際にセットされ、フリップフロップのＲ入力側は、制御信号ＤＯＷＮの形成の際に制御され、フリップフロップのＤクロック出力側には、出力信号が形成され、該出力信号は、ＶＣＬ信号として回転数の検出のために評価することができ、出力信号であるＶＣＬ信号の同様の信号側縁の間隔から、発電機の回転数が検出されることにより解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
特に有利には、評価すべき信号の高さの変化によって、信号評価に否定的な作用は及ぼされない。評価すべき交流電圧信号がウィンドウコンパレータに供給され、該ウィンドウコンパレータの上側及び下側限界値が変化可能であり、評価すべき交流電圧乃至交流電流信号が両限界値の内の１つの限界値に達すると即座に、両限界値が変えられるようにして、この利点が達成される。その際、有利には、両限界値は、同時に強くシフトされる。このシフトは、限界値に、その都度重畳されることがある補助電圧の形成によって達成することができる。ウィンドウコンパレータの出力側には、クロック比ＴＡの矩形信号が形成され、このクロック比から回転数が検出可能である。
【０００８】
本発明の別の利点は、従属請求項に記載した手段によって達成することができる。その際、特に有利には、任意の交流電圧乃至交流電流信号に用いることができる。一般的なパルス形信号に用いることもできる。回転部分、例えば、自動車内の軸での回転数又は角度検出と結合して、大きな回転数領域に亘って確実に評価することができる。
【０００９】
本発明の装置を、発電機の位相電圧の評価と共に使用する場合、発電機の回転数も回転の開始も確実に測定することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、図示の実施例を用いて、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
図１には、センサ信号評価用の本発明の実施例が示されている。その際、本発明の回路装置の入力電圧ＵＥは、角度マークＷＭ及び中間スペースＺＲを有している回転盤ＳＣＨを走査するセンサＳＥの出力電圧である。この回転盤は、軸Ｗ、例えば、内燃機関のクランク又はカム軸と結合されている。角度マークＷＭ及び中間スペースＺＲがセンサＳＥの近傍を通過することによって、このセンサに交流電圧が形成され、この交流電圧は、回転盤ＳＣＨ乃至角度Ｗに依存している。交流電圧信号ＵＥの周期から、軸Ｗの回転数が測定される。比較的簡単な評価のために、交流電圧ＵＥは、矩形電圧に変換される。この電圧変換は、本発明の評価回路を用いて行われる。矩形信号の側縁乃至側縁間隔の評価によって、回転数の他に、軸Ｗの角度位置も求めることができる。基準マークＢＺＭを回転盤ＳＣＨ上に設けた場合、軸Ｗの角度位置を、形成されたセンサ信号の評価によって公知のようにして求めることもできる。
【００１２】
誘導方式によって作動するセンサＳＥを用いた場合、センサ出力電圧の高さも回転数に強く依存するので、また、更に、不都合な状況では、周期的な変動に重畳された直流電圧の電位を形成することもできるので、センサ出力電圧は、以下説明する評価回路ＰＨの入力電圧ＵＥとして供給される。
【００１３】
センサＳＥによって供給される交流電圧ＵＥの評価の代わりに、任意の交流電圧を評価用の回路ブロックＰＨに供給することもできる。例えば、同様に、交流成分並びに場合によっては直流成分を有している三相交流発電機の位相電圧を、発電機の回転数検出のために評価することもできる。基本的には、殆ど各交流信号は、回路装置ＰＨにおいて矩形信号に変換される。
【００１４】
交流電圧ＵＥの評価は、回路ブロックＰＨで行われ、この回路ブロックは、別個の回路として、又は、センサＳＥ乃至その他の信号を供給する構成部分の構成要素として構成することもできる。評価すべき電圧ＵＥの供給は、入力側ＥＩＮを介して行われる。
【００１５】
回路ブロックＰＨは、２つの比較器乃至コンパレータＶ１及びＶ２（ブロックＦＫと共に１つのウィンドウコンパレータを構成する）から構成されている。その際、コンパレータＶ１及びＶ２では、交流電圧ＵＥが上側の限界値ＵＯＳ乃至下側の限界値ＵＵＳと比較される。電圧が上側の限界値ＵＯＳよりも大きい場合、ウィンドウコンパレータは、計数過程ＵＰを開始し、この計数過程では、電圧追従制御が行われるブロックＳＮを介して、電圧が上昇される。その際、上側限界値も下側限界値も上昇される。ウィンドウコンパレータでの電圧比較により、電圧がウィンドウ領域内であることが分かった場合、ウィンドウコンパレータによつて、ストップ信号が送出され、このストップ信号により、電圧追従制御が遮断される。電圧が下側限界値ＵＵＳの下側である場合には、ウィンドウコンパレータは、ＤＯＷＮ計数信号を送出し、電圧追従制御によって上側限界値も下側限界値も下げることができる。電圧追従制御ＳＮのクロック出力側ＴＡから、矩形信号が送出され、この矩形信号は、その都度、電圧追従制御の開始時に矩形信号のレベルを変えて、回転数に関する最終的な情報を得ることができ、この回転数に関する最終的な情報は、評価可能であり、例えば、内燃機関の制御装置又は電圧調整器に供給することができ、この制御装置又は電圧調整器で、その調整様式を、検出された回転数に依存して決定することができる。電圧追従制御の正確な切換条件については、図４に関連して更に説明する。
【００１６】
図２及び３には、電圧追従制御ＳＮの２つの構成が示されている。図２の第１の実施例では、ｎビット−カウントアップ−カウントダウン−カウンタＺが設けられており、このカウンタＺは、ウインドウコンパレータの信号ＵＰ，ＳＴＯＰ，ＤＯＷＮにより制御される。制御に応じて、カウンタは、カウントアップ又はカウントダウン又は一定係数値を維持する。カウンタＺのカウント状態は、デジタルアナログ変換器ＤＡＣでアナログ電圧に変換され、このアナログ電圧は、上側限界値ＵＯＳ及び下側限界値ＵＵＳを決定する。このアナログ電圧が上側コンパレータ限界値を超過した場合、カウンタＺのカウント方向は、ＵＰにセットされ、カウンタ状態、従って、補助電圧は、固定クロックレートを介して、前述のアナログ電圧が再度上側限界値の下側になる迄上昇される。このアナログ電圧が下側の限界値を下回った場合に初めてカウント方向は、ダウンに切り換えられ、その際、下側限界値は、高くセットされていたことに注意すべきである。電圧追従制御は、補助電圧の形成と呼ぶこともでき、その際、補助電圧は、両限界値に重畳されて限界値がシフトされる。
【００１７】
上述の限界値切換について、図４を用いて以下説明する。即ち、電圧が上側限界値ＵＯＳに達すると、ウインドウコンパレータは、カウンタＺがカウントアップするようにカウンタＺを制御するので、この上側限界値は高くセットされる。それと同時に、電圧追従制御を介して下側限界値も高くセットされ、その際、領域１では、スイッチングがその下側のストッパ部に位置しているので、下側限界値は若干強く上昇する。電圧ＵＥが、下側限界値ＵＵＳに相応する値に低下した後、両限界値は、その元の値に再度リセットされる。
【００１８】
限界値が高くセットされた場合、カウンタＺのＵＰ入力側と接続されているフリップフロップＦＦのセット入力側がセットされる。リセットの場合には、フリップフロップはリセットされる。従って、フリップフロップＦＦの出力側には、ＶＣＬ評価信号ＴＡが得られ、ＶＣＬ評価信号ＴＡのパルス間隔（例えば、それぞれ後縁が評価される）は、正確に、この電圧の周波数の尺度を示す。評価信号ＴＡは、各限界値変動時にレベルを変える。
【００１９】
図４の領域２，３，４には、上側及び下側限界値の超過時に、電圧によってそれぞれ限界値がシフトされる実施例が示されている。その際、領域２では、先ず、上側限界値に達し、上側限界値に達成後、両限界値が上昇される。電圧が再度下側限界値に低下すると、両限界値は、その元の値に下げられ、このようにして下げられた限界値に達すると、カウンタＺには、ＤＯＷＮ信号が入力され、それにより、両限界値は、同じ値だけ下げられる。つまり、相電圧が各限界値の内の１つの限界値に達した場合に、限界値は、根本的にシフトされる。
【００２０】
領域３に示されている信号経過特性では、相電圧は、先ず下側の限界値に達する。そうすることによって、カウンタには、先ずＤＯＷＮ信号が供給され、カウンタは、カウントアップし、それによって、両限界値は、先ず下げられる。低減された上側の限界値に達した後、再度、元の限界値にリセットされ、この限界値に達すると、更に限界値が上昇され、その際、それぞれ上側及び下側の限界値は、同様に変えられる。
【００２１】
４で示されている領域内では、スイッチングが上側のストッパー部（Ａｎｓｃｈｌａｇ）に位置している。その際、交流電圧信号は、最早、限界値を上昇することはできず、下側限界値に達した際に低下するにすぎない。しかし、ＶＣＬ信号ＴＡは評価することができる。
【００２２】
ＶＣＬ信号ＴＡを用いて、既述のように、一方では、軸が回転するか、又は、停止しているかどうか検出される。ＶＣＬ信号の同様の側縁の時間間隔の測定によって、回転数が決められて、後続処理される。
【００２３】
図３には、電圧追従制御の第２の手段が示されており、評価信号ＴＡの形成は、図２の例の場合と同様である。この手段では、カウンタは、付加接続可能な電流源に代えられている。ウィンドウコンパレータによって、ＵＰ信号が与えられると、コンデンサＣは、電流Ｉの給電によって充電され、下側限界値が上昇される。下側限界値と上側限界値との差は、電圧ＵＦを供給する電圧源を用いて一定に保持され、即ち、上側限界値は、下側限界値と同様に上昇される。ウィンドウコンパレータがＤＯＷＮ信号を送出すると、コンデンサＣは、相応に放電され、限界値は低下される。ＳＴＯＰ信号が送出されている限り、限界値は、一定のままである。
【００２４】
本発明の電圧評価乃至電流評価が、周期的な電圧の評価のためだけに使用される場合、交流成分を、場合によっては存在している直流電圧成分から有利に分離することができ、純交流電圧を評価することができる。
【００２５】
発電機の相電圧を評価することによって、発電機の回転数を測定することができる。
【００２６】
【発明の効果】
直流電圧乃至直流電流成分の高さに依存しないで、極めて確実に信号評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路を回転数評価部と共に示した図
【図２】電圧追従制御用の回路実施例を示す図
【図３】電圧追従制御用の回路実施例を示す図
【図４】種々の作動条件時にシミュレートした信号経過特性を示す図
【符号の説明】
ＶＣＬ  出力信号
ＵＰ，ＳＴＯＰ，ＤＯＷＮ  制御信号
ＵＥ  入力電圧
ＷＭ  角度マーク
ＺＲ  中間スペース
ＳＣＨ  回転盤
ＳＥ  センサ
Ｗ  軸
ＰＨ  回路ブロック
Ｖ１，Ｖ２  比較器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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