DE1806312B2 - Leuchtweiteregler für Fahrzeugscheinwerfer - Google Patents
Leuchtweiteregler für FahrzeugscheinwerferInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konstanthalten der Leuchtweite von Scheinwerfern an
Fahrzeugen bei Änderungen der Fahrzeug-Belastung, mit zwei an der Vorderachse und an der Hinterachse
angebrachten elektrischen Meßwertgebern zur Bestimmung der Neigung der Fahrzeug-Längsachse gegen die
Straßenoberfläche und mit von diesen Meßwertgebern elektrisch betätigbaren Stellgliedern zur Einstellung der
Neigung der Scheinwerfer gegen die Fahrzeug-Längsachse, und mit mindestens einem geschlossenen, einen
elektronischen Regelverstärker enthaltenden Regelkreis, welcher einen Soll-Ist-Wert-Vrrglcicher umfaßt,
dessen Ausgangsgröße über den Regelverstärker das Stellglied beaufschlagt und an dessen Ist-Eingang ein
mit dem Scheinwerfer mechanisch verbundener, eine der Neigung der Scheinwerferachse proportionale
elektrische Größe bildender Ist-Wert-Geber angeschlossen ist, wobei an den Soll-Eingang des Soll-Ist-Wert-Vergleichers
die aus den Meßwertgebern abgeleitete, der Neigung der Fahrzeuglängsachse proportionale
elektrische Größe-geführt ist.
Aus der FR-Zusatz-PS 86 626 ist eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art bekanntgeworden, die zwar
einen Regler enthält, bei dem sich jedoch eine bleibende
Regelabweichung nicht vermeiden läßt, und zwar sowohl dann, wenn der Regler als Zweipunktregler
arbeilet, der erst beim Überschreiten eines vorgegebenen
Schwellwertes der Regelabweichung nachregelt, wie auch in der Ausbildung als sogenannter Proportionalregler,
der dann nicht mehr wirksam werden kann, wenn die Eingangsgröße durch erhebliche Regelverstärkung
nicht mehl ausreicht, ein an den Regler angeschlossenes Stellglied gegen Reibung und ähnliche
Widerstände zu verstellen.
Zur Vermeidung bleibender Regelabweichungen wird
W) erfindungsgemäö vorgeschlagen, daß der Regelverstärker
als Integralregler ausgebildet ist und mit mindestens einer ein Zeitglied enthaltenden Rückführung versehen
ist Da bei der Einstellung der Scheinwerferneigung bereits kleine bleibende Abweichungen der Regelgröße
von einem vorgegebenen Soll-Wert große Veränderungen in den Beleuchtungsverhältnissen hervorrufen, ist
das erfindungsgemäß vorgesehene Integralverhalten des Reglers besonders vorteilhaft, weil dann keine
bleibenden Regelabweichungen auftreten können und die Regelgröße genau der vorgegebenen Führungsgröße
entspricht. Bei einem Integralregler wird nämlich auch eine sehr kleine Eingangsgröße über die Zeit
aufsummiert, so daß dadurch am Ausgang des Verstärkers eine Ausgangsgröße in einer für das
Ansprechen des Stellgliedes notwendigen Höhe auftritt
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Regelkreises,
F i g. 2 und 3 Anordnungen von Gebern für die Neigung des Fahrzeuges,
Fig.4 ein Schaltschema eines Regelkreises mit Widers'.jndsgebern,
F i g. 5 eine schematische Anordnung eines induktiven Gebers am Fahrzeug,
Fig.6 ein Schaltschema eines Regelkreises mit induktiven Gebern.
In F i g. 1 ist bei 10 ein um eine horizontale Achse 11
schwenkbarer Scheinwerfer eines Fahrzeuges dargestellt, dessen Neigung um einen Winkel λ, mit Hilfe
eines Übertragungsstabes 12 von einem Stellglied 13 veränderbar ist. Der Winke! λ, ist die Regelgröße de»
nachstehend beschriebenen Regelkreises. Mechanisch mit dem Übertragungsstab 12 ist ein Geber 14
gekoppelt, der den Winkel <xx in einen verhältnisgleichen
Meßwert umformt. Das Stellglied 13 ist mit dem Ausgang eines Regelverstärkers 15 verbunden, dessen
Eingang die Größe Δα zugeführt ist. Die'Größe Δα., die
als Regelabweichung bezeichnet wird, entsteht an dem Vergleicher 16 aus der Differenz einer Führungsgrüße
«ι und der Regelgröße α». Die Führungsgröße \3 wird in
einer Geberanordnung 17 erzeugt. Die Anordnung 17 enthält zwei Geber 18 und 19, aus denen in einem
Vergleicher 20 ein Meßwert für die Neigung der Fahrzeuglängsachse zur Fahrbahn erzeugt wird, die
Führungsgröße txs des Regelkreises. In der F i g. 1 ist nur
ein Regelkreis für einen Scheinwerfer dargestellt. Durch die Verzweigung der aus der Anordnung 17 kommenden
Leitung, die das Signal <xs führt, ist angedeutet, daf
mehrere gleichartige Regelkreise von derselben Führupgsfei'fcße
«5 angesteuert werden können.
Für die mit 17 bezeichnete Geberanordnung sind in den Fig.2 und 3 zwei Ausführungsformen dargestellt.
Diese Geberanordnungen arbeiten mit einem Regelkreis zusammen, in dem alektrische Signale verarbeitet
werden; es sind iedoch auch pneumatische oder hydraulische Regelkreise ausführbar.
Die Geberanordnung 17 nach Fig.2 enthält zwei Potentiometer 24 und 25 mit verschiebbaren Abgriffen
26 und 27. Der obere Anschluß des Potentiometers 25 ist mit der Betriebsspannungsquelle Ub und der untere
Anschluß mit dem Masseanschluß einer nicht dargestellten Fahrzeugbatterie verbunden. Das Potentiometer 24
ist so angeschlossen, daß sein oberer Anschluß mit dem Masseanschluß und sein unterer Anschluß mit Ug
verbunden ist. Einander entsprechende Anschlüsse der
Spannungsteilerwiderstände sind also an entgegengesetzte Potentiale angeschlossen. An den Abgriffen 26
und 27 der Potentiometer 24 und 25 entstehen bei gleichsinnigem Verstellen auf diese Weise entgegengesetzte
Spannungen. Die Abgriffe 26 und 27 sind über Entkopplungswiderstände 28 und 29 mit einem Punkt 30
verbunden. Mit 31 ist ein zweites Potentiometer angedeutet, das an die Betriebsspannungsquelle Ub
angeschlossen ist und als Geber für die Regelgröße *,
dient. Zwischen seinem Abgriff 32 und dem Punkt 30 tritt die Größe Δα. auf, wie nachfolgend näher erläutert
wird.
Die Geberanordnung 17 nach Fig. 3 enthält zwei Potentiometer 35 und 36, deren Abgriffe miteinander
verbunden sind. Der untere Anschluß des Potentiometers 35 ist mit dem Masseanschluß verbunden, der obere
Anschluß bleibt offen. Beim Potentiometer 36 bleibt der untere Anschluß offen und der obere Anschluß ist über
einen Widerstand 37 mit der Betriebsspannungsqueiie verbunden. In gleicher Weise, wie bei der Anordnung
nach Fig. 2 ist das als Geber für die Regelgröße α, dienende Potentiometer 31 mit der Betriebsspannung
Ur verbunden. Der obere Anschluß des Potentiometers
36 führt zu dem Punkt 30. Zwischen dem Punkt 30 und dem Abgriff 32 des Potentiometer 31 tritt die Größe Δλ
auf. In beiden Figuren, der F i g. 2 und F i g. 3, sind die
Geberanordnungen 17 mit dem als Geber für die Regelgröße dienenden Potentiometer 31 zu einer
Brückenschaltung zusammengefaßt. Die Brückendiagonale liegt zwischen den beiden Brückenmittelpunkten 30
und 32.
In Fig.4 ist ein Regelkreis gezeigt, in dam eine
Geberanordnung 17 nach Fig.3 verwendet ist. Diese liegt mit einem Widerstand 37 in Reihe und bildet den
linken Brückenzweig einer Brücke, deren rechter Brückenzweig mit dem Mittelpunkt 32 aus dem
Potentiometer 31 und zwei Einstellwiderständen 40 und 41 besteht, die in Reihe mit dem Potentiometer
geschaltet sind und zur Einstellung eines obersten und eines untersten Wertes für den rechten Brückenzweig
dienen. Der Abgriff des Potentiometers 31 ist mechanisch mit dem Stellglied 13 gekoppelt, was durch
eine strichpunktierte Linie 42 angedeutet ist.
Die Regelabweichung Δχ wird zwischen den Punkten 30 und 32 abgegriffen und dem Regler 15 zugeführt,
dessen Ausgang mit dem Stellglied 13 verbunden ist. Das Stellglied 13 ist als beheiztes Bimetallstellglied
ausgeführt, dessen Heizenergie von einen den Regler 15 darstellenden Transistorverstärker geliefert wird.
Der Regler 15 ist aus den Transistoren Ti, 72 und
Γ3 aufgebaut. Der NPN-Transistor ist mit seinem Emitter an dem Punkt 30 und mit seiner Basis über eine
Diode D 2 zn den Punkt 32 angeschlossen.
Vom Emitter zur Basis des Transistors Ti ist eine
Diode D1 in Durchlaßrichtung geschaltet, so daß bei
dem Punkt 43 die Kathode von D1 mit der Anode von
D 2 verbunden ist. Dem Kollektor des Transistors 7*1
wird über die Arbeitswiderstände Λ 10 und All und
eine Leitung 44 das gegenüber einer Masseleitung 45 positive Potential Ub der Betriebsspannungsquelle
zugeführt. Die Basis des Transistors Ti ist zur Festlegung des Arbeitspunktes des Transistors über den
Widerstand R 12 mit der Leitung 44 verbunden. Die Basis des Transistors 7"2 ist am Verbindungspunkt 46 an
die Widerstände #10 und Λ11 angeschlossen. Der
Transistor T2 ist von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp wie der Transistor 7*1, also vom PNP-Typ;
demgemäß ist durch das Verhältnis der Widerstände Λ ICi und Λ11 sein Arbeitspunkt eingestellt. Sein
Emitter ist über den Widerstand R 13 mit der Leitung 44 verbunden. Der Emitter des Transistors Γ2 liegt an der
Basis eines PNP-Leistungstransistors Γ3, dessen Emitter
mit der Leitung 44 und dessen Kollektor über das Stellglied 13 mit der Leitung 45 verbunden ist. Vom
Kollektor des Transistors Γ3 führt die Reihenschaltung aus einem Kondensator ClO und einem Widerstand
RiS zum Punkt 43 und zur Basis des Transistors Ti.
Diese Reihenschaltung aus Kondensator und Widerstand bildet die Rückführung. Für die Rückführung ist
jedoch auch eine Kombination nur aus Widerstanden bzw. aus Reihen- und Parallelschaltungen aus Widerständen
und Kondensatoren möglich, um ein für den
i-> jeweiligen Betriebsfall geeignetes Zeitverhalten des
Reglers zu erzielen.
Die in der Fig.4 nicht dargestellte mechanische Kopplung zwischen dem Scheinwerfer 10 und dem
Sicügiicu 13 aiuciici fuigcituci maßen mti ucr besciiriebencn
Anordnung nach dem Regelkreisprinzip zusammen: Jeweils einer der beiden Geber 18, 19; 24, 25; 35,
36 ist mit der Vorderachse des Fahrzeuges, der andere mit der Hinterachse verbunden. Wenn beide Achsen des
Fahrzeuges gleichmäßig belastet sind, entstehen an den r> beiden Gebern jeweils gleiche Meßwerte. Durch die
Gegeneinanderschaltung der beiden Geber heben sich diese Meßwerte auf, so daß λ, Null ist. Die Geber 14
oder '.1 der Regelgröße sind in diesem Zustand so eingestellt, daß die Regelabweichung Δα Null ist. Das
in Gegeneinanderschalten der Geber ist in allgemeiner
Weise in F i g. I durch Differenzbildung am Vergleicher 20 dargestellt. Bei der Geberunordnung nach Fig. 2
erfolgt eine Addition der Geberspannungswerte an Widerständen. Gegebenenfalls ist bei dieser Anordnung
ein Anheben des Potentiales des Punktes 30 durch Addition einer konstanten Spannung oder aber durch
Einstellung eines bestimmten Reglerarbeitspunktes notwendig, da bei gleicher Stellung der Abgriffe an den
Potentiometern 24 und 25 die Regelabweichung Ax Null
ί" wird, die Scheinwerfer aber bei etwa halb ausgelenktem
Bimetall ihre Ruhelage einnehmen und die Auslenkung des Bimetalls einer bestimmten Verstärkerausgangsleistung
entspricht.
Eine sehr einfache Arbeitsweise ergibt sich bei der
1'' Geberanordnung 17 nach F i g. 3 wenn das Potentiometer
35 mit der Vorderachse und das Potentiometer 36 mit der Hinterachse verbunden ist. Bei gleichmäßiger
Belastung des Fahrzeuges sind die Widerstandsänderungen an den Potentiometern einander entgegenge-
i" setzt gleich, so daß keine Widerstandsänderung
resultiert und das Potential am Punkt 30 konstant jleibt. Bei den verwendeten Brückenschaltungen nach F i g. 2
bis 4 hat die Brückendiagonale die Funktion des in F i g. 1 mit 16 bezeichneten Vergleichers. Wird nun das
)"> Fahrzeug ungleichmäßig belastet ergibt sich eine
positive oder negative Führungsgröße Ot5, da die
Regelgröße xx zunächst noch den Wert des vorgenannten
Zustandes hat, und der Regelverstärker wird demgemäß mit einer positiven oder negativen Regelab-
wi weichung Δα. angesteuert. Durch die darauf resultierende
Ausgangsgröße des Regelverstärkers wird das Bimetall mehr oder weniger erwärmt, bis sich am
Eingang des Regelverstärkers wieder Δα = 0 eingestellt hat.
ι > Bei dem in F i g. 4 dargestellten Regelverstärker liegt
der Transistor 7"l mit seiner Basis-Emitter-Strecke in der Etrückendiagonale zwischen den Punkten 30 und 32.
Um die Schwellenspannung der Basis-Emitter-Strecke
des Eingangstransistors 7~1 auszugleichen, durch welche
die Brücke ständig um diesen Betrag verstimmt wäre, liegt die Diode D 2 in der umgekehrten
Flußrichtung wie die Basis-Emitter-Strecke des Transistors TX in der Brückendiagonale. Zu dem Potential 5
jedes Brückenpunktes addiert sich dann die Schwellenspas^ung
je einer Diode: Die Schwellenspannung der Basis-ümitter-Diode des Transistors TX addiert sich zu
dem Potential des Punktes 20 und die Schwellenspannung der Diode D 2 zu dem Potential d'.s Punktes 32. in
Auf diese Weise wird gleichzeitig die thermische Abhängigkeit der Schwellenspannung gleichzeitig die
thermische Abhängigkeit der Schwellenspannung des Transistors 7"I ausgeglichen. An Stelle der Diode Dl,
deren Temperaturabhängigkeit dem Transistor Tl i1»
ähnlich sein muß. kann auch ein als Diode geschalteter Transistor verwendet werden. Vom Ausgang des
Transistor: Γ3 führ! eine Rückführung /ur Basis des
Transistors 7"1. Die Diode D 1, die mit entgegengesetzter Stromrichtung der Basis-Emitter-Strecke des Tran- Ki
sistors 7"1 parallelgeschaltet ist, schützt die Basis-Emittcr-Strecke
des Transistors Ti vor zu hoher Beanspruchung
in Sperrichtung. Durch ein sprungartiges Sperren ties Transistors Γ3 tritt an dessen Emitter ein negativer
Spannungssprung auf. der etwa die Höhe der Betriebs- 2Ί
spannung hat. Dieser Spannungssprung wird im ersten .Schaltaugenblick durch den Kondensator CIO auf die
Basis des Transistors 7"! übertragen. Die Diode Di
wird durch ihn jedoch leitend, so daß die Basis Emitter-Strr
ke des Transistors 7"! nur mit der Schwellenspan- w
nung der Diode D 1 in Sperrichtung beansprucht wird. Diese Schwellenspannung ist zum Sperren des Transistors
7~1 völlig ausreichend. Durch geeignete Bemessung dieser Rückführung kann man erreichen, daß der
Regler als Zweipunktregler, als Taktverstärker oder als i'<
analoger Regler arbeitet. Die Arbeitsweise als Taktverstärker hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft
erwiesen. Der Transistor T3 ist dabei entweder cinodcr
ausgeschaltet. Bei der Regelabweichung Null pendelt die Ausgangsgröße des Verstärkers mit einer ■>»
bestimmten Frequenz zwischen den beiden Extremwerten, so daß sich ein mittlerer Strom durch das Stellglied
einstellt, der die Stellung des Bimetallstellgliedcs bei unbelastetem Fahrzeug bestimmt. Aufgrund der thermischen
Trägheit des Bimetalles erscheint die Regelgröße *r>
Λ, als stetig, obwohl der Transistor T3 nur in zwei
stabiler, Endlagen betrieben wird; die im Transistor Ti entstehende Verlustleistung ist bei dieser Betriebsart
wesentlich geringer als bei stetigem Verstärkerbetrieb.
Da im Kraftfahrzeugbetrieb erhebliche Beanspru- v>
chungen. besonders für bewegte Teile, wie Potentiometerabgriffe, entstehen, müssen aus Potentiometern
aufgebaute Geber mechanisch besonders sorgfältig und widerstandsfähig ausgeführt sein. Werden die Geber
eines Regelkreises als induktive Geber ausgeführt, so können meßspannungsführende Abgriffe durch schleifkontaktlose
Anordnungen ersetzt werden. Induktive Geber sind wegen ihres einfachen Aufbaues sehr robust,
so daß die Genauigkeit ihrer Arbeitsweise durch den Kraftfahrzeugbetrieb wenig beeinflußt wird. w
In Fig.5 ist ein induktiver Geber schematisch dargestellt. Bei 50 ist ausschnittsweise die Karosserie
des im übrigen nicht dargestellten Fahrzeuges und mit 51 ein mit der Fahrzeugachse verbundenes Teil
bezeichnet. Eine harte Feder 52 ist an der Karosserie M
und eine weiche Feder 53 an der Achse befestigt. Zwischen den Federn 52 und 53 greift ein Hebel 54 an,
der über eine Führungsstange 55 mit einem bewegbar in einer Spulenanordnung 56, 57 angeordneten Eisenkern
58 befestigt ist. Die Spulenanordnung besteht aus den elektrisch in Reihe geschalteten räumlich axial hintereinander
angeordneten Spulen 56 und 57.
Durch die Anordnung einer harten und einer weichen Feder erhält man eine Übersetzung der gesamten
Abstandsänderungen zwischen Karosserie 50 und Achse 51 des Fahrzeuges auf die Bewegungen des
Eisenkernes 58 in der Spulenanordnung 56, 57, für die ein ausreichend linearer Meßwert abgegeben wird.
Befindet sich bei unbelastetem Fahrzeug der Eisenkern in der Mitte zwischen beiden Spulen 56 und 57, so daß er
in beide Spulen gleichweit eintaucht, so ist die Induktvität und damit der induktive Widerstand beider
Spulen gleichgroß. Bei unbelastetem Fahrzeug wird eine an die Anschlüsse 60 und 61 dieses induktiven Gebers
gelegte Wechselspannung durch die Induktivitäten der Spulen 50 und 57 halbiert, so daß am Abgriff 59 die halbe
angelegte Wechselspannung abgreifbar ist. Durch Verschieben des Eisenkernes 58 in der Spulenanordnung
56, 57 verändern sich die an den Spulen 56 und 57 abfallenden Teilspannungen so, wie sich deren Induktivitäten
verändern.
Gemäß F i g. 5 können die induktiven Geber aufgebaut und mit dem Kraftfahrzeug verbunden sein, die bei
der Anordnung nach F i g. 6 schematisch durch ihre Induktivitäten dargestellt sind. Für jede Fahrzeugachse
ist ein induktiver Geber 66, 67 als Geber für die Führungsgröße und für jeden Scheinwerfer ist ein
induktiver Geber 68, 69 als Geber für die Regelgröße vorhanden. Der eine Anschluß jedes Gebers ist mit dem
Ausgang eines Oszillators 70 verbunden, der andere Anschluß liegt auf Massenpotential. Jeder induktive
Geber ist aus den Spulen 56 und 57 und dem beweglichen Eisenkern 58 aufgebaut. Für jeden
Scheinwerfer ist ein Regler 15 und ein Stellglied 13 vorhanden. Die Eisenkerne der induktiven Geber für die
Regelgröße sind mechanisch mit dem Bimctallstcllglied 13 gekoppelt, das die Neigung der nicht dargestellten
Scheinwerfer verstellt. Anstatt für jede Fahrzeugachse einen induktiven Geber zu verwenden, ist es auch
möglich, für jedes Rad einen Geber zu verwenden, wobei dann jeweils die Geber für ein Vorderrad und ein
Hinterrad gegeneinandergeschaltet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind die induktiven Geber für die Neigung des Fahrzeuges und
für den Meßwert der Regelgröße gleich ausgebildet, so daß für die gesamte Anordnung nur Geber einer Bauart
benötigt werden.
Die Induktivitäten der Geber stellen gleichzeitig die induktivitäten des Oszillators 70 dar. Der Oszillator 70
enthält als aktives Element einen Transistor Γ6, dessen Kollektor über den Widerstand R2i mit einem
Anschluß der Betriebsspannungsquelle Ub und dessen Emitter über den Widerstand Λ 22 mit Masse
verbunden ist. Die Basis des Transistors Γ6 ist über einen Widerstand Λ 24 mit einem Punkt 71 verbunden.
Der Punkt 71 ist über einen Widerstand Λ 23 mit der
Betriebsspannungsquelle Ub und über die Reihenschaltung zweier Kondensatoren CIl und C12 mit Masse
verbunden. Der Emitter des Transistors 7"6 liegt am Verbindungsgunkt der beiden Kondensatoren ClI und
ClZ Mit dem Punkt 71 sind die Anschlüsse aller induktiven Geber verbunden, so daß deren Induktivitäten
parallel geschaltet sind. Die Oszillatorfrequenz bleibt auch bei unterschiedlicher Stellung der Eisenkerne
in den induktiven Gebern konstant da wegen des symmetrischen Aufbaues für jeden induktiven Geber
dem Zuwachs der induktivität einer Spule die Abnahme der Induktivität der anderen Spule entspricht, wenn
deren Eisenkern verschoben wird, so daß die gesamte Induktivität unverändert bleibt.
Die Regler 15 des Ausführungsbeispieles nach F i g. 6 sind als vierstufige Transistorverstärker aus den
Transistoren 77 bis Γ10 aufgebaut. Die Leitung 44 ist
mit dem Pott/itial Ub der Betriebsspannungsquelle und
die Leitung 45 mit Masse verbunden. Der Transistor 77 ist vom PNP-Typ, die Transistoren 79 bis 710 sind vom
NPN-Typ. Die Emitter des Transistors TB und Γ10 und
der Kollektor des Transistors Tl sind mit der Leitung 45 verbunden und haben somit Massepotential. Der
Kollektor des Transistors Tl ist über einen Widerstand /?25 und der Kollektor des Transistors 7"8 über einen
Widerstand Λ 26 mit der Leitung 44 verbunden. Der
Emitter des Transistors Tl ist mit der Basis des Transistors TS, der Kollektor des Transistors 7"8 mit
der Basis des Transistors T** "nfl dpr Emitter des
Transistors 79 mit der Basis des Transistors Γ10
verbunden. Alle Transistoren sind somit galvanisch gekoppelt, die Transistoren 79 und 710 sind zu einer
sogenannten Darlingtonstufe zusammengeschaltet; ihre Kollektoranschlüsse sind miteinander bei dem Punkt 72
verbunden.
Zwischen dem Punkt 72 und der Leitung 44 ist ein Bimetallstellglied 13 eingeschaltet, dessen nicht näher
bezeichnete Heizwicklung von dem Kollektorstrom der Transistoren 79 und 710 durchflossen wird. Von dem
Punkt 72 führt eine aus der Reihenschaltung eines Kondensators C13 und eines Widerstandes Λ 27
bestehende Rückführung zu der Basis des Transistors 77. Eine weitere Rückführung, die aus dem Integrationskondensator
C14 besteht, führt vom Kollektoranschluß
des Transistors 78 zu dem Basisanschluß des Transistors 77.
Die Basis des Transistors 71 ist mit einem Punkt 73 verbunden, an dem die Regelabweichung Ax auftritt.
Mit dem Punkt 73 sind ferner vier Anschlüsse von vier Widerständen Λ 28 bis Λ 31 verbunden. Den Widerständen
/?28 bis R3\ des oberen Regelkreises entsprechen
die Widerstände /?32bis R35 des unteren Regelkreises,
dessen Regler 15 genau wie der bereits beschrieDene Regler aufgebaut ist.
Der Mittelabgriff des induktiven Gebers 66 zur Messung der Fahrzeugneigung ist mit der Anode einer
Diode D5 verbunden, deren Kathode über den Widerstand R 29 an den Punkt 73 angeschlossen ist. Mit
der Kathode der Diode D5 ist außerdem der zum unterem Regelkreis gehörende Widerstand R 32 verbunden.
Der Abgriff 75 des induktiven Gebers 67 ist an die Kathode einer Diode D6 angeschlossen, deren
Anode mit den Widerständen R 33 und R 29 verbunden ist Die Dioden D 5 und D 6 sind einander entgegengesetzt
gepolt Die Widerstände Λ 31 und R 35 sind mit den Anoden der Dioden D 7 und D 8 verbunden, deren
Kathoden an die Abgriffe 76 und 77 der induktiven Geber 68 und 69 für die Regelgröße angeschlossen sind.
Über die Widerstände R 30 und Λ 34 ist dem Eingang der Regler 15 außerdem noch eine Kompensationsspannung
UK zugeführt
Die Anordnung nach Fig.6 arbeitet folgendermaßen:
An den vier Widerständen am Eingang jedes Reglers 15 werden vier Spannungen summiert, ähnlich
wie bei Summierverstärkern der Analogrechentedinik.
Die Höhe einer Kompensaüonsspannung UK bestimmt
den Ruhestrom durch das Stellglied 13. Sie iät ebenfalls
über eine im übrigen nicht dargestellte Diode von dem Oszillator 70 abgenommen. An den Widerständen R 28
und R 29 werden die Spannungen von den induktiven Gebern für die Neigung des Fahrzeuges addiert. Durch
die Stromflußrichtung der Dioden wird für jeden
ί Meßwert das Vorzeichen der Summation am Eingang
der Verstärker 15 bestimmt. Zwar sind die Spannungen an den Widerständen R 28 und Λ 29 um eine Halbwelle
gegeneinander versetzt, jedoch wird durch den nachfolgenden Regler, der wegen des Kondensators C14
ίο integrierendes Verhalten zeigt, der Einfluß der Phasenverschiebung
ausgeglichen. Auch ohne integrierendes Verhalten des Reglers wird der Einfluß dieser
Phasenverschiebung durch die thermische Trägheit des Bimetallstellgliedes aufgehoben. Mit der Spannung I1K
π am Widerstand R 30 wird bei unbelastetem oder
gleichmäßig belastetem Fahrzeug die Spannung, die einen Meßwert der Scheinwerferneigung darstellt, vom
induktiven Geber für die Regelgröße dann kompensiert, wenn der Scheinwerfer sich in der vorschriftsmäßigen
Ruhestellung befindet. Die Spannung UK dient somit als Sollwert für die Anfangsneigung der Scheinwerfer. Die
Anfangsneigung der Scheinwerfer kann nicht durch den kalten Zustand des Bimetallstellgliedes festgelegt
werden, da dann eine Verstellung der Scheinwerfer in
2"> nur einer Richtung möglich wäre, und die Anfangsneigting
von der Umgebungstemperatur abhängen würde.
Der Regler arbeitet als Integralregler. Die Integrationszeitkonstante
wird dabei durch die Größe des Integra'.ionskondensators C14 maßgeblich bestimmt.
W) Außerdem arbeitet der Regler im Taktbetrieb, so daß
der Transistor 710, der fast ausschließlich den Strom für die Heizenergie des Bimetallstellgliedes führt, entweder
nur voll stromleitend oder nur voll gesperrt ist. Mittelwerte des effektiven Heizstromes stellen sich
ti durch das Verhältnis von stromleitenden zu gesperrten
Zeiten des Transistors ein. Wegen der thermischen Trägheit des Bimetalls verstellt sich ein mit dem
Stellglied gekoppelter Scheinwerfer durch das Schwingen des Reglers nicht sprunghaft, sondern stetig. Ist
beispielsweise die Größe Δλ Null, so schwingt der Regler mit einer Frequenz, die wesentlich von dem
Widerstand R 27. dem Kondensator CYi sowie von dem Integrationskondensator C14 bestimmt wird.
Zu einem bestimmten betrachteten Zeitpunkt ist der
4ϊ Transistor 710 leitend. Die Eingangsspannung an der
Basis des Transistors 77 nimmt dann einen kleinen, gegenüber dem Massepotential positiven Spannungswert an. Da der Transistor 77 als Emitterfolger
geschaltet ist, wird auch sein Emitter etwas positiver,
vi und der vorher gesperrte Transistor 78, dessen Basis
mit dem Emitter des Transistors 77 verbunden ist, beginnt, etwas leitend zu werden; das positive Potential
seines Kollektors wird etwas abgebaut Diese Änderung der Kollektorspannung des Transistors 78 wird über
den Integrationskondensator C14 auf den Transistor
77 übertragen, und zwar entgegenwirkend der Eingangsgröße am Transistor 77, bis der Kondensator
C14 auf die jeweilige Spannung aufgeladen ist Durch
das Abnehmen des positiven Potentiates am Kollektor des Transistors 78 in einer durch durch die Integrationszeitkonstante
bestimmte Zeit wird die nachfolgende, aus den Transistoren 79 und 710 bestehende
Darlingtonstufe gesperrt Dieser Sperrvorgang wird durch die Rückführung aus dem Kondensator C13 und
dem Widerstand R 27 zu einem Schaltvorgang, da die Verstärkung zwischen der Basis des Transistors 77 und
dem Kollektor der Darlingtonstufe 79, 710 hoch ist und die Rückführung als Mitkopplung wirkt Da sich die
Spannung am Kondensator CI3 nicht sprunghaft
andern kann, wird der positive Spannungssprung am Punkt 72 au' die Basis des Transistors Tl übertragen.
Der Transistor Tl wird dadurch gesperrt und kann erst wieder leitend werden, wenn der Kondensator C13 ■>
umgeladen ist.
Wenn die an der Basis des Transistors Tl anliegende,
der Regelabweichung Δ<χ entsprechende Spannung einen bestimmten beispielsweise positiven Wert erreicht, so wird der Transistor Tl bereits wieder nach
erheblich kürzerer Zeit leitend, da der Kondensator C 13 auf einen geringeren Spannungswert umgeladen
werden muß. Die Zeit, während der der Transistor ΓΙΟ gesperrt ist, ist demnach kürzer; umgekehrt verlängert
sich diese Zei'., wenn die Spannung an der Basis des ;">
Transistors Tl negativ gegenüber dem Massepotential
wird. Ein im Bimetallstcllglied fließender veränderbarer Strom verändert dessen Durchbiegung so lange, bis der
mit ihm gekoppelte induktive Geber einen Meßwert am Eingang des Verstärkers abgibt, der die am Punkt 73
anliegende Spannung aufhebt.
Das unstetige, taktweise Arbeiten des Reglers ist, für
den Leistungstransistor Γ10 vorteilhaft, da in ihm nur
eine geringe Verlustleistung entsteht. Außerdem wirken sich Exemplarstreuungen der Transistoren nicht so
stark auf das Verhalten des Reglers aus, weil dieser als Takivcrstärker arbeitet und daher ein Einfluß der
gesamten Verstärkung des Reglers auf dessen Zeitverhalten weitgehend ausgeschaltet ist.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (18)
1. Vorrichtung zum Konstanthalten der Leuchtweite von Scheinwerfern an Fahrzeugen bei
Änderungen der Fahrzeug-Belastung, mit zwei an der Vorderachse und an der Hinterachse angebrachten elektrischen Meßwertgebern zur Bestimmung
der Neigung der Fahrzeug-Längsachse gegen die Straßenoberfläche und mit von diesen Meßwertgebern elektrisch betätigbaren Stellgliedern zur
Einstellung der Neigung der Scheinwerfer gegen die Fahrzeug-Längsachse, und mit mindestens einem
geschlossenen, einen elektronischen Regelverstärker enthaltenden Regelkreis, welcher einen Soll-Ist-Wert-Vergleicher umfaßt, dessen Ausgangsgröße
über den Regelverstärker das Stellglied beaufschlagt und an dessen Ist-Eingang ein mit dem Scheinwerfer
mechanisch verbundener, eine der Neigung der Scheinwerferachse- proportionale elektrische Größe bildender Ist-Wert-Geber angeschlossen isL
wobei an den Soll-Eingang des Scll-Ist-Wert-Vergleichers die aus den Meßwertgebern abgeleitete,
der Neigung der Fahrzeuglangsach.se proportionale elektrische Größe geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker (15) als
Integralregler ausgebildet ist und mit mindestens einer ein Zeitglied (R 15, ClO bzw. R 27, C13; C14)
enthaltenden Rückführung versehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker (15) durch
geeignete Bemessung von in der Rückführung wirksamen Kapazitäten als ΤεΙ-tverstärker ausgebildet ist, der nur zwei stabile Endlagen aufweist.
3. Vorrichtung nach Ansprud 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden von mindestens zwei
Scheinwerfern ein gesonderter Regelkreis vorhanden ist, und daß beiden Regelkreisen dieselbe
Führungsgröße (α,) zugeführt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Karosserie (50) und jeder Achse (51) eines Fahrzeuges
mindestens ein Geber angeordnet ist, der die Abstandsänderungen an seinen Befestigungspunkten in einen elektrischen Meßwert umwandelt, und
daß die Ausgänge der Geber zweier Achsen gegeneinander geschaltet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Rad des Fahrzeuges ein
Geber vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Scheinwerfer
ein gesonderter Regelkreis und gesonderte Geber zur Erzeugung der Führungsgröße vorhanden sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Geber induktive
Spannungsteiler verwendet werden, die aus zwei hintereinandergeschalteten Wicklungen (56, 57)
bestehen, in deren Innenraum ein Eisenkern (58) bewegbar angeordnet ist (F i g. 5).
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 mit zwei Spannungsteilern zum Messen der Neigung des Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß einander entsprechende Anschlüsse der Spannungsteilerwiderstände
mit den entgegengesetzten Polen einer Gleichspannungsquelle verbunden sind, und daß jeder Abgriff
der Spannungsteiler über einen Widerstand mit einem gemeinsamen Anschlußpunkt verbunden ist
(F--ig. 2).
9. Vorrichtung nach Anspruch 4 mit zwei Spannungsteilern zum Messen der Neigung eines
Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Anschluß eines Spannungsteilerwiderstandes über
einen Widerstand (37) mit dem einen Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, und daß der
untere Anschluß des zweiten Spannungsteilerwiderstandes mit dem anderen Pol der Gleichspa inungsquelle verbunden ist, daß jeweils der zweite
Anschluß jedes Spannungsteilerwiderstandes nicht angeschlossen ist, und daß die verschiebbaren
Abgriffe beider Spannungsteiler miteinander elektrisch leitend verbunden sind (F i g. 3).
10. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsteiler zum Messen
der Neigung der Fahrzeugachse einen Zweig einer Brückenschaltung bilden, dessen Mittelpunkt durch
den gemeinsamen Anschlußpunkt der beiden Widerstände, die mit je einem Abgriff der Spannungsteiler
verbunden sind, gebildet wird, und daß der zweite Brückenzweig von einem Spannungsteilerwiderstand (31) gebildet wird, an dessen Abgriff (32) der
Meßwert für die Regelgröße abnehmbar ist (F i g. 2).
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Messen der Neigung des
Fahrzeuges die.nsnden Spannungsteiler (35, 36) zusammen mit einem festen Widerstand (37) einen
Brückenzweig bilden, dessen Mittelpunkt durch den Verbindungspunkt des oberen Anschlusses des einen
Spannungsteilers (36) zum Messen der Neigung einer Fahrzeugachse gebildet ist, bei dem der untere
Anschluß offen bleibt, und dessen Abgriff mit dem Angriff des zweiten Spannungsteilers (35) zum
Messen der Neigung der zweiten Fahrzeugachse verbunden ist, wobei der zweite Spannungsteiler (35)
mit seinem unteren Anschluß an die Gleichspannungsquelle und mit seinem oberen Anschluß offen
ist, und daß der zweite Brückenzweig aus einem Spannungsteiler (31) besteht, dec uen Meßwert für
die Regelgröße liefert, und dessen Mittelpunkt durch den Abgriff des Spannungsteilers (31) gebildet wird
(F ig. 3).
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter eines ersten Transistors (Ti) mit dem Mittelpunkt (30) des
Brückenzweiges, in dem sich die Spannungsteiler (35, 36) zum Messen der Neigung des Fahrzeuges
befinden, verbunden ist, daß der Mittelpunkt (32) des Brückenzweiges, in dem sich der Spannungsteiler
(31) für den Meßwert der Regelgröße befindet, über eine Diode (D 2) an die Basis des ersten Transistors
(Ti) angeschlossen ist, daß die Stromflußrichtung der Diode (D 2) der Stromflußrichtung der Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors (Ti) entgegengesetzt ist und daß von dem ersten Transistor
(Ti) weitere Transistoren (Tl, 73) entgegengesetzter Leitfähigkeit angesteuert werden, die zusammen
mit dem ersten Transistor den Regelverstärker (15) bilden (F ig. 4).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12 mit einer Kapazität in der Rückführung, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Basis-Emitter-Strecke
des ersten Transistors (Ti) eine Diode (Di) so
angeschlossen ist, daß ihre Stromflußrichtung der Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors entgegengesetzt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der induktive Geber verwendet werden, dadurch gekennzeich-
net daß ein Oszillator (70) vorhanden ist, mit dem die
Wicklungen (56,57) der induktiven Geber gespeist werden, und daß die Spannungen an den Mittelabgriffen
(74, 75, 76, 77) der induktiven Geber über Dioden (D5,D6,D7, DS) abgenommen werden, ■>
15. Vorrichtung nach Anspruch 14. dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Geber die
Oszillatorinduktivität darstellt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Eingang des Regelverstärkers (15) mit einem Anschluß von Summierwiderständen
verbunden ist, deren anderer Anschluß mil Dioden (D5, D6, DT, DV) verbunden ist, die an die
Mittelabgriffe der induktiven Geber (66, 67, 68, 69) angeschlossen sind, und daß die Stromflußrichtung ι '<
der Dioden so gewählt ist, daß dadurch das Vorzeichen für die Summation am Eingang des
Regelverstärkers für jeden Meßwert bestimmt ist
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang jedes Regelver- -ii
stärkers eine einstellbare Kompensations^pannung über einen weiteren Summierwiderstand (K 30, R 34)
zugeführt ist, die ebenfalls von dem Oszillator (70) erzeugt wird.
18. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis -·>
17, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied (13) ein mit einer Heizung versehenes Bimetall verwendet
ist, dessen Heizenergie von dem Regelverstärker (15) geliefert wird.
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