DE3522775A1 - Vorrichtung zur bestimmung des rbergangswiderstandes am schleifer eines potentiometers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Übergangswiderstandes am Schleifer eines Potentiometers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei der Erfassung von mechanischen Größen, wie Wege, Drehwinkel etc., in Geräten beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, wie Einspritzanlage, elektronisches Gaspedal, Tankgeber etc., ist die Verwendung eines Potentiometers oft eine technisch zufriedenstellende und kostengünstige Lösung. Nach üblicher Technik besteht ein hierbei verwendeter Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung von einem ersten Widerstand, dem Potentiometer und einem zweiten Widerstand, wobei der erste Widerstand mit einer Versorgungsspannungsquelle und der zweite Widerstand mit Masse, hingegen der Schleifer des Potentiometers über eine elektrische Leitung mit einer Auswerteeinheit verbunden sind; prinzipiell sind der erste und zweite Widerstand nicht notwendig, sie dienen jedoch dazu, Kabelbrüche in der Spannungsversorgungs- und Masseverbindung sowie Kurzschlüsse zu erkennen.

Allerdings kann der Meßwert der am Schleifer des Potentiometers abgegriffenen Spannung verfälscht werden - was besonders bei sicherheitsempfindlichen Geräten Probleme bereiten kann - , da der Übergangswiderstand am Schleifer alterungsabhängig ist und Kontaktstörungen auftreten können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher der Übergangswiderstand am Schleifer eines Potentiometers ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Mit der Vorrichtung kann also die Zunahme des Übergangswiderstandes bereits erkannt werden, lange bevor die Meßfunktion ausfällt, wobei gemäß einem Merkmal eines weiteren Anspruches von der Vorrichtung dann ein Signal erzeugt wird, wenn der Betrag des ermittelten Übergangswiderstandes einen vorbestimmten Betrag überschreitet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

In einem Spannungsteiler 1 liegen der Widerstand R ₁ , das Potentiometer R _p und der Widerstand R ₂ in einer Reihenschaltung, wobei der Widerstand R ₁ mit einer Versorgungsspannungsquelle U _o und der Widerstand R ₂ mit Masse verbunden sind. Das Potentiometer R _p weist einen Schleifer 2 auf, welcher über eine elektrische Leitung 3 zur Messung der Teilerspannung U _x am Spannungsteiler 1 zwischen dem Schleifer 2 und Masse mit einer Auswerteeinheit 4 verbunden ist. Der Schleifer 2 selbst ist über eine mechanische Wirkverbindung 2.1 mit einem Gerät verbunden, dessen mechanische Größe es zu erfassen gilt. Wenn R _x der eingestellte Widerstand am Potentiometer R _p ist, beträgt die Ausgangsspannung (Teilerspannung)

Wenn nun aber der Übergangswiderstand R _s am Potentiometerschleifer 2 alterungsbedingt groß wird, wird der Meßwert, abhängig vom Eingangswiderstand der Auswerteeinheit, verfälscht. Zur Bestimmung des Übergangswiderstandes R _s ist daher die elektrische Leitung 3 desweiteren über einen Testwiderstand R _T mit einer Testspannungsquelle U _T verbunden, von welcher über den Testwiderstand R _T ein zeitabhängiges Testsignal U _T (t) - von welchem mindestens zwei unterschiedliche Werte mit der Differenz Δ U _T = U _T (t ₁)- U _T (t ₂) benutzt werden - eingekoppelt wird. Entsprechend liegen dann am Eingang der Auswerteeinheit 4 die Spannungen U _m (t) an, woraus deren Differenz Δ U _m = U _m (t ₁) - U _m (t ₂) gebildet wird.

Aus diesen Werten wird dann der Übergangswiderstand R _s näherungsweise nach folgender Beziehung bestimmt: wobei ist, also der
Gesamtwiderstand der zwischen dem Schleifer 2 und den wechselspannungsmäßig an Masse liegenden parallelgeschalteten Spannungsteilerwiderstände R ₁+ (R _p - R _x ) und (R ₂+R _x ).

Wird bei der Konzeption des Spannungsteilers 1 R ₁ = R ₂ = R _p /2 bestimmt, so variiert R _K zwischen 0,75 R _p und R _p und kann vorzugsweise mit 0,875 R _p als näherungsweise konstant angenommen werden.

Übersteigt nun der ermittelte Übergangswiderstand R _s einen je nach Anforderung vorbestimmten Betrag, beispielsweise den 0,2 - bis 1-fachen Betrag des Potentiometers R _p ( R _s ∼0,2 ÷ 1 R _p ), so wird von der Auswerteeinheit 4 ein Signal erzeugt, beispielsweise als optische Anzeige, welches signalisiert, daß die Meßspannung U _m aufgrund des Übergangswiderstandes R _s am Schleifer 2 nicht mehr mit der idealen Teilerspannung U _x übereinstimmt, somit also ein verfälschter Meßwert an der Auswerteeinheit 4 anliegt.

Obwohl die Vorrichtung sowohl mit digitaler als auch mit analoger Schaltungstechnik arbeiten kann, wird eine Ausführung bevorzugt, bei welcher ein ohnehin verwendeter Mikroprozessor die Funktion der Auswerteeinheit 4 (einschließlich Testsignalgenerator) übernimmt, was den wesentlichen Vorteil hat, daß lediglich der Testwiderstand R _T als zusätzliches Bauteil benötigt wird.

Die Funktion f (t) des Testsignals ist beliebig und kann sowohl über eine Oszillatorschaltung als auch digital erzeugt werden; sie braucht auch nicht periodisch zu sein. Wesentlich ist nur, daß mindestens zwei unterschiedliche Werte mit einer Differenz Δ U _T erzeugt werden.

Bei analoger Schaltungstechnik werden Nutzsignal und Prüfsignal durch geeignete Filter getrennt. Der Fehlerfall (R _S ≦λτ R _S krit) liegt vor, wenn Δ U _m den Wert übersteigt. Näherungsweise gilt auch hierbei

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Bestimmung des Übergangswiderstandes (R _s ) am Schleifer eines Potentiometers, insbesondere eines in einer Reihenschaltung mit weiteren Widerständen liegenden Potentiometers als Spannungsteiler zur Erfassung von mechanischen Größen, welches einerseits an einer Versorgungsspannungsquelle (U _o ) und andererseits an Masse liegt und über dessen Schleifer und eine elektrische Leitung die Teilerspannung (U _x ) am Spannungsteiler zwischen dem Schleifer und Masse an einer Auswerteeinheit angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitung (3) desweiteren über einen Testwiderstand (R _T ) mit einer Testspannungsquelle (U _T ) verbunden ist, von welcher zur momentanen Bestimmung des Übergangswiderstandes (R _s ) am Schleifer (2) des Potentiometers (R _p ) über den Testwiderstand ein zeitabhängiges Testsignal U _T (t), von welchem mindestens zwei unterschiedliche Werte mit der Differenz Δ U _T benutzt werden, eingekoppelt wird und aus den dann an der Auswerteeinheit (4) anliegenden Spannungen U _m (t) deren Differenz Δ U _m und sodann das Produkt aus dem Quotienten Δ U _m /Δ U _T und dem Betrag des Testwiderstandes (R _T ) gebildet wird, wobei die aus diesem Produkt und dem Gesamtwiderstand (R _K ) der zwischen dem Schleifer (2) und den wechselspannungsmäßig an Masse liegenden parallelgeschalteten Spannungsteilerwiderstände gebildete Differenz den Übergangswiderstand (R _s ) näherungsweise bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Testwiderstandes (R) ein Vielfaches des Betrages der Spannungsteilerwiderstände (R _p ; R ₁,R ₂) beträgt, vorzugsweise das 10-fache.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beträge der Spannungsteilerwiderstände (R ₁,R ₂) die gleiche Größenordnung wie der Betrag des Pontiometers (R _p ) haben, vorzugsweise das 0,5-fache.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Vorrichtung ein Signal erzeugt wird, wenn der Betrag des ermittelten Übergangswiderstandes (R _s ) einen vorbestimmten Betrag, vorzugsweise den 0,2- bis 1-fachen Betrag des Potentiometers (R _p ), überschreitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (4) ein Mikroprozessor (4.1) ist, von welchem ein Ausgang über den Testwiderstand (R _T ) mit der elektrischen Leitung (3) zur Einkoppelung des Testsignals (U _T (t)) verbunden ist.