DE1516359B2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Messen der Folgefrequenz elektrischer Impulse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Folgefrequenz elektrischer Impulse, insbesondere der Zündimpulse von Verbrennungsmotoren durch deren Umformung in Rechteckimpulse gleichbleibenden Energieinhalts mittels eines monostabilen, von einer schwankenden Gleichspannungsquelle gespeisten Multivibrators, wobei zur Kompensation der Spannungsschwankungen die Dauer der Rechteckimpulse durch Steuern der Kippzeit des Multivibrators entsprechend den Schwankungen verändert und der Kondensator des Multivibrators zu Beginn seiner Entladung sprunghaft auf einen Spannungswert kleiner als die kleinste mögliche Betriebsspannung entladen wird, sowie eine Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens.

Es ist ein elektrischer Drehzahlmesser für Brennkraftmaschinen bekannt, der nach diesem Verfahren eine Multivibratorschaltung zur Messung der der Drehzahl proportionalen Frequenz der Zündimpulse eines Verbrennungsmotors benutzt, bei der jedoch die Entladung des die Kippzeit des Multivibrators bestimmenden Kondensators in üblicher Weise über einen Festwiderstand und damit nach einer Exponentialfunktion erfolgt. Dies hat den Nachteil, daß die Kompensation der schwankenden Speisespannung des Multivibrators nur in einem bestimmten Punkt des Schwankungsbereiches exakt genau ist, im übrigen Bereich dagegen nur angenähert.

Der Erfindung war die Aufgabe gestellt, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren zur Messung der Folgefrequenz elektrischer Impulse, insbesondere der Zündimpulse von Verbrennungsmotoren zu finden, das über den gesamten möglichen Schwankungsbereich der Speisespannung des Multivibrators eine exakt genaue Kompensation der Spannungsschwankung und damit eine entsprechende Verbesserung der Meßgenauigkeit erreicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Verbesserung des eingangs beschriebenen Verfahrens dadurch, daß der Entladestrom des die Kippzeit des Multivibrators bestimmenden Kondensators in Abhängigkeit von der Speisespannung nach einer linearen Funktion verändert wird. Realisiert kann diese lineare Entladefunktion dadurch werden, daß zum Entladen des Kondensators eine in Abhängigkeit von der schwankenden Speisespannung gesteuerte Konstantstromquelle dient. In einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens wird als Konstantstromquelle zwischen einem Spannugsteiler der Speisespannung und dem Multivibrator ein Transistor geschaltet, dessen EmitterKollektor-Strecke als Entladewiderstand des Kondensators des Multivibrators dient.

Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 1 der Zeichnung die Schaltungsanordnung eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Es sind nur die erfindungswesentlichen Schaltelemente bezeichnet. Die Transistoren Tr₁ und Tr₂ sind in bekannter Weise zu einem monostabilen Multivibrator zusammengeschaltet, welcher von einer nicht konstanten Gleichspannung als Betriebsspannung gespeist wird. Im Ruhezustand ist der Transistor Tr₁ leitend und der Transistor Tr₂ gesperrt. Durch die zu messenden elektrischen Impulse, beispielsweise die positiven Zündimpulse eines Verbrennungsmotors, kann der Multivibrator über die Klemme 1 kurzzeitig in den instabilen Zustand übergeführt werden. Zur Kopplung des Multivibrators und als die Kippzeit bestimmendes Glied dient der Kondensator C, in dessen Entladekreis als spannungsabhängiger Widerstand der von der Betriebsspannung U₈ ausgesteuerte Transistor Tr₃ geschaltet ist. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tr ist die Zenerdiode Z geschaltet. Über den während der Kippzeit geöffneten Transistor Tr₂ liegt an dem in seinen Kollektorkreis geschalteten Meßinstrument M als Rechteckimpuls die volle Betriebsspannung U₈. Dies ist nach jedem der an der Klemme 1 erscheinenden positiven Imuplse der Fall, so daß bei konstantem Energieinhalt bzw. konstantem Produkt aus Amplitude und Dauer der Rechteckimpulse deren vom Meßinstrument M angezeigter arithmetischer Mittelwert proportional zur Frequenz der zu messenden Impulse ist.

Die Wirkungsweise der Schaltung wird an Hand der F i g. 2 a und 2 b der Zeichnung erläutert, welche den zeitlichen Verlauf der Ladespannung des Kondensators C sowie die entsprechende Form der entstehenden Rechteckimpulse für zwei verschiedene Betriebsspannungen U₈ und U₈ zeigen. Im Ruhezustand der Schaltung wird der Kondensator C über den Ladewiderstand R_L auf die Betriebsspannung U₈ aufgeladen. Eine Diode D verhindert, daß auch über das Meßinstrument M ein die Anzeige verfälschender Ladestrom fließt. Sobald der Multivibrator Tr₁, Tr₂ in den instabilen Zustand kippt, wird der Kondensator C sprunghaft auf die Zenerspannung U₂ der Zenerdiode Z und anschließend über den Transistor Tr_ä weiter entladen. Dieser Transistor bewirkt einen für die jeweilige Betriebsspannung konstanten Entladestrom, also eine lineare Entladung des Kondensators, und bestimmt durch seinen wirksamen Widerstand die Endadedauer T bzw. die Dauer der Rechteckimpulse. Die für den Spannungssprung zu Beginn der Entladung benötigte Zeit ist so kurz, daß sie gegenüber der Entladedauer T vernachlässigt werden kann. Sobald der Kondensator entladen ist, kippt der Multivibrator in seine stabile Ruhestellung zurück, und der beschriebene Vorgang beginnt von neuem. Steigt gemäß F i g. 2 b die Betriebsspannung auf einen höheren Wert an, so wird der Kondensator zunächst auf die höhere Betriebsspannung U₈' aufgeladen, dann jedoch wieder auf die unveränderte Zenerspannung U₂ entladen. Die Entladedauer T für die folgende lineare Entladung ist kürzer als bei der geringeren Betriebsspannung U₈ im Beispiel nach F i g. 2 a, da infolge der höheren Steuerspannung des Transistors Tr₃ dessen wirksamer Widerstand geringer ist und sich der Kondensator schneller entlädt. Da sich die Entladedauer umgekehrt proportional zur Betriebsspannung verhält, dauert sie bei sinkender Betriebsspannung entsprechend länger. Das Produkt aus Amplitude U₈ und Dauer T der dem Meßinstrument M zugeführten Rechteckimpulse bleibt stets gleich.

Fig. 3 zeigt die Teilansicht der Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, die in ihren nicht dargestellten Teilen und in der Wirkungsweise völlig mit der Schaltung nach Fig. 1 übereinstimmt. Sie unterscheidet sich von dieser lediglich dadurch, daß die Zenerdiode Z entfällt und der Transistor Tr₁ ein Silizium-Transistor ist. Dieser Silizium-Transistor, dessen Basis-Emitter-Strecke einen Zenereffekt auszunutzen gestattet, übernimmt die Aufgabe der Zenerdiode Z, zu Beginn der Entladeperiode den Kondensator C auf eine der Zenerspannung U₂ entsprechende Spannung zu entladen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Folgefrequenz elektrischer Impulse, insbesondere der Zündimpulse von Verbrennungsmotoren durch deren Umformung in Rechteckimpulse gleichbleibenden Energieinhalts mittels eines monostabilen, von einer schwankenden Gleichspannungsquelle gespeisten Multivibrators, wobei zur Kompensation der Spannungsschwankungen die Dauer der Rechteckimpulse durch Steuern der Kippzeit des Multivibrators entsprechend den Schwankungen verändert und der Kondensator des Multivibrators zu Beginn seiner Entladung sprunghaft auf einem Spannungswert kleiner als die kleinste mögliche Betriebsspannung entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladestrom des die Kippzeit des Multivibrators (Tr₁, Tr₂) bestimmenden Kondensators (C) in Abhängigkeit von der Speisespannung (U_B) nach einer linearen Funktion verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entladen des Kondensators (C) eine in Abhängigkeit von der schwankenden Speisespannung (£/g) gesteuerte Konstantstromquelle dient.

3. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Konstantstromquelle zwischen einem Spannungsteiler der Speisespannung (Uß) und dem Multivibrator (Tr₁, Tr₂) ein Transistor (Tr₃) geschaltet ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke als Entladewiderstand des Kondensators (C) des Multivibrators dient.

4. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor (Tr₁) des Multivibrators (Tr₁, Tr₂) ein Siliziumtransistor ist und dessen Basis-Emitter-Strecke zur Bestimmung des Spannungswertes (U₂) zu Beginn der Entladung des Kondensators (C) dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen