DE1919928A1 - Schalteinrichtung - Google Patents

Description

15.4.1969 Chr/Sz

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart W, Breitseheidstr. 4 Schalteinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung zum Erkennen einer Änderung des Abstands von Impulsen einer Impulsreihe im Vergleich zum Abstand von vorangegangenen Impulsen derselben Impulsreihe.

Um die Beschleunigung eines bewegten Körpers zu messen, bedient man sich heute vielfach elektronischer Methoden. Es sind Verfahren bekannt, bei denen dieser bewegte Körper einen Impulsgenerator steuert. Bewegt'der Körper sich gleichförmig, also mit konstanter Geschwindigkeit, so bleibt der Abstand der vom Impulsgenerator erzeugten Impulse ebenfalls konstant. V/ird der Körper beschleunigt;, so nimmt der Abstand der Impulse ab, v/ird der Körper.· ^orzögert,, so nimmt der Abstand der Impulse zu. Bewogt aich der Körper nach der Beschleunigung oder Verzögerung

009846/0498

BAD

Robert Boscli GmbH R. 9455 Chr/Sz

Stuttgart

mit einer konstanten neuen Geschwindigkeit weiter, so weist der Abstand der Impulse von da an einen neuen konstanten Wert auf. Schaltet man an den Ausgang des Impulsgenerators einen Tiefpaß, so kann man mit dessen Hilfe eine nahezu konstante Gleichspannung erhalten, deren Höhe "vom Abstand der Impulse und damit von der Geschwindigkeit des bewegten Körpers abhängt. Wenn der Körper verzögert wird, sinkt die Gleichspannung ab, wenn der Körper beschleunigt wird, steigt die Gleichspannung wieder an. Das Maß, wie schnell die Gleichspannung, absinkt oder ansteigt, ist ein Maß für die Verzögerung oder die Beschleunigung. Um nun den Wert einer Beschleunigung als Wert einer elektrischen Spannung zu erhalten, schaltet man an den Ausgang des genannten Tiefpasses ein Differenzierglied. Ein beispielsweise negativer Spannungsimpuls am Ausgang dieses Differenzierglxeds zeigt eine Verzögerung an, ein positiver Impuls eine Beschleunigung. Die Höhe und die Dauer des Ausgangsimpulses ist dann ein Maß für den Betrag und die Dauer der Verzögerung oder der Beschleunigung.

Die bekannten Verfahren mit einer Differenzierstufe haben den Nachteil, daß bereits kleine Störspannungen, die an irgendeiner Stelle der Schaltung den Nutzspannungen überlagert sind, durch die Differentiation zu hohen Spannungsspitzen führen und das Meßergebnis sehr verfälschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile dieser bekannten Schaltanordnungen zu vermeiden und eine Beschleunigungsmeßeinrichtung zu schaffen, die gegen Störnpannungen unempfindlich ist. Nach der Erfindung wird dies bei einer eingangs erwähnten Schalteinrichtung dadurch erreicht, daß die Schalteinrichtung eine moriostabile Kippstufe, die eirv;angsaeltlg mit dem Eingang und ausgangssoitig mit, dom Auskauft der Einrichtung verbunden ist, und eine iJtufe mit l'Lefpaßoharal t,or, die ein-

0 18 4 6/0498

BAD ORIGINAL

Robert Bosch GmbH R. 94-55 Chr/Sz

Stuttgart

gangsseitig mit einem Ausgang und ausgangsseitig mit einem Eingang der Kippstufe verbunden ist, enthält. Eine besonders günstige Wirkung wird erzielt, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Stufe mit Tiefpaßcharakter als Integralregler ausgebildet ist, der ausgangsseitig mit einem Eingang der Kippstufe verbunden ist und der zx-rei Eingänge aufweist, von denen der erste mit dem Ausgang eines vorzugsweise einstellbaren Sollwertgebers und von denen der zweite mit einem Ausgang der Kippstufe in Verbindung steht.

Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Variante einer Schalteinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine zweite Variante einer Schalteinrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 3 den Spannungsverlauf an verschiedenen Schaltpunkten der Schalteinrichtung nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine monostabile Kippstufe 11, von der ein erster Eingang mit der Eingangsklemme 12 und von der ein Ausgang mit der Ausgangsklemme 13 der Schalteinrichtung verbunden ist. Mit einem zweiten Eingang der Kippschaltung 11 ist der Ausgang eines Integralreglers 14 verbunden, an dessen erstem Eingang ein Sollwertgeber l^rj> liegt. Der zweite Eingang des Integralreglers 14 ist an die Ausgangsklemme 13 der Schalteinrichtung angeschlonsen.

009846/0 4 98
BAD iGlNW

_ Zf _

Robert Bosch GmbH R. 94-55 Chr/Sz

Stuttgart

Fig. 2 zeigt eine SchaltungsVariante der Schalteinrichtung. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Zwischen dem Ausgang der monostabilen Kippstufe 11 und dem zweiten Eingang des Integralreglers 14- ist ein Tiefpaß 16 angeordnet, und zwar so, daß der Eingang des Tiefpasses 16 an der Aus gangs klemme 13 der Schalteinrichtung und der Ausgang des Tiefpasses 16 an dem zweiten Eingang des Integralreglers 14· liegt. Der .^ us gang des Tiefpasses 16 führt außerdem zu einer zweiten Anschlußklemme 17 der Schalteinrichtung.

Fig. 3 zeigt den Spannungsverlauf an einigen Punkten der Schaltung, der Kurvenzug 112 zeigt den Verlauf der Trigger-Impulse an der Eingangsklemme 12 der Schalteinrichtung, der Kurvenzug 113 zeigt den Spannungsverlauf an der ersten Ausgangs klemme 13 und der Kurvenzug 117 den Spannungsverlauf an der zweiten Aus gangs klemme 17 der Schalteinrichtung.

Die Wirkungsweise der Schalteinrichtung nach Fig. 1 ist folgende: Gibt man auf die Eingangskiemme 12 der Schalteinrichtung Trigger-Impulse 112, so wird die monostabile Kippschaltung angestoßen; an ihrem Ausgang, also an der ersten Aus gangs kl emme der Schalteinrichtung, sind dann Impulse, wie sie im Kurvenzug 113 von Fig. 3 dargestellt sind, feststellbar. Die monostabile Kippstufe 11 gibt nun zunächst beispielsweise positive Impulse ab, die eine konstante Länge aufweisen. Wenn die Trigger-Impulse 112 einen größeren Abstand haben, so ist auch der Abstand zwischen den einzelnen positiven Impulsen langer. Solange die Trigger-Impulse einen bestimmten Abstand haben, ist zum Beispiel das Tastverhältnis der Ausgangsimpulse 113 1:2, das bedeutet, daß die Impulslänge gleich der Impulspause ist. Ist der Abstand der Trigger-Impulse 112 größer, so wird das Tastverhältnis kleiner, weil ja die Impulspause im Vergleich zur Impulslänge größer ist. Um das Tastverhältnis

009846/0498

1919828

■ - 5 -

Robert Bosch GmbH R. 94-55 Chr/Sz

Stuttgart

der monostabilen Kippstufe konstantzuhalten, auch wenn der Abstand der Trigger-Impulse sich ändert, kann man die Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe auf bekannte Weise ändern, beispielsweise durch Verkleinern oder Vergrößern des KopplungsWiderstands. Diese Änderung des Tastverhältnisses wird in der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung mit einem Integralregler bewirkt. Die Ausgangsspannung eines Integralreglers ändert sich bekanntlich auf einen höheren oder niedrigeren Wert, wenn der Istwert der Spannung an seinem zweiten Eingang von dem Sollwert der Spannung an seinem ersten-Eingang in der einen oder anderen Richtung abweicht. Mit dem Sollwertgeber 15 wird eine Sollspannung, eingestellt. Aus der Ausgangsspannung 113 der monostabilen Kippstufe 11 bildet der Integralregler 14 zunächst den arithmetischen Mittelwert, der ein Maß für die Istspannung ist. Wird der Abstand der Trigger-Impulse größer, wie dies im mittleren Teil des Kurvenzugs 112 in Fig. 3 dargestellt ist, so stellt der Integralregler 14 das Tastverhältnis der von der monostabilen Kippstufe abgegebenen Impulse so lange nach, bis es wieder den vorher eingestellten Wert aufweist. Zum Einstellen des Tastverhältnisses dient der Sollwertgeber 15, im Beispiel ist ein Tastverhältnis von 1 : 2 eingestellt. Der mittlere Teil des Kurvenzugs 113 in Fig. 3 zeigt, daß der Integralregler 14 bereits das Tastverhältnis nachgestellt hat. Verkürzt sich nun der Abstand der Trigger-Impulse wieder, so ist das Tastverhältnis größer als gewünscht und der Integralregler muß das Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause wieder verkleinern. Die Kurvenzüge 112 und 113 in Fig. 3 zeigen in ihrem rechten Teil diesen Regelvorgang.

Weil nun die Ausgangsspannung der monostabilen Kippstufe 11 impulsförmig ist, verkürzt und verlängert der Integralregler das Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause laufend, vor allem dann, wenn der Abstand der Trigger-Impulse 112 sehr

- 6 0 0 9846/0498

Robert Bosch GmbH R. 9455 dir/S ζ

Stuttgart

groß ist. Um das Tastverhältnis im stationären Fall konstantzuhalten, ist es deshalb zweckmäßig, zwischen den Ausgang der monostabilen Kippstufe 11 und den zweiten Eingang des Integralreglers 14 einen Tiefpaß 16 zu schalten, wie dies Fig. 2 zeigt. Am Ausgang dieses Tiefpasses 16, nämlich an der Anschlußklemme 17, steht dann praktisch eine Gleichspannung zur Verfügung. Die Höhe dieser Gleichspannung ist abhängig vom Tastverhältnis, die Span-

^ nung ist größer, wenn die Impulsdauer im Verhältnis zur Impulspause größer ist, die Gleichspannung ist. kleiner, v/enn die Impulsdauer im Verhältnis zur Impulspause kleiner ist. Im stationären Fall ist diese Gleichspannung konstant, unabhängig davon, ob der Abstand der Trigger-Impulse 112 klein oder groß ist. Lediglich bei Änderungen des Abstands der Trigger-Impulse 112 steigt die Gleichspannung an der Ausgangsklemme 17 der Schalteinrichtung an oder sie fällt ab. Diese Erhöhung oder Absenkung der Gleichspannung hält nur so lange an, wie die Änderung des Abstands der Trigger-Impulse 112 anhält. Der Kurvenzug 117 in Fig. 3 zeigt links eine Gleichspannung, die im mittleren Teil zunächst um den Betrag 118 absinkt, dann wieder seinen Mittelwert annimmt; im rechten Teil erhöht sich die Gleichspannung um

ψ den Betrag 119 tmcl sinkt abschließend im rechten Teil wieder auf den Mittelwert ab. Der Betrag der / 118 beispielsweise ist ein Maß für die Stärke der Verzögerung, die Dauer der Absenkung 118 ein Maß für die Dauer der Verzögerung. In ähnlicher Weise • ist der Betrag der Erhöhung 119 ein Maß für die Stärke der Beschleunigung, die Dauer der Erhöhung 119 ein Maß für die Dauer der Beschleunigung.

Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung ist besonders zur Verwendung in einem elektronischen Beschleunigungsmesser geeignet. Ein Beschleunigungsmesser mißt die Änderungsgeschwindigkeit einer Geschwindigkeit. Wenn nun die Geschwindigkeit durch eine

009846/0498

BAD ORIGINAL

Robert Bosch GmbH R. 9455 Chr/Sz

Stuttgart

Folge von Impulsen dargestellt wird, deren Abstand bei gleichbleibender Geschwindigkeit konstant bleibt, dann kann man eine Beschleunigung oder eine Verzögerung auf einfache Weise dadurch messen, daß man die Änderung des Abstands der Impulse mißt. Mit der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung erreicht man eine Differentiation durch eine Integration und vermeidet dadurch die eingangs geschilderten Nachteile.

009846/0498
BAD RlGtINAU

Claims (7)

1919S28

Robert Bosch GmbH E. 94-55 Chr/Sz

Stuttgart

Ansprüche

TlJ Schalteinrichtung zum Erkennen einer Änderung des Abstands von Impulsen einer Impulsreihe im Vergleich zum Abstand von vorangegangenen Impulsen derselben Impulsreihe, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung eine monostabile Kippstufe (11), die eingangsseitig mit dem Eingang (12) und ausgangsseitig mit dem Ausgang (13) der Einrichtung verbunden ist, und eine Stufe mit Tiefpaßcharakter (14·), die eingangsseitig mit einem Ausgang und ausgangsseitig mit einem zweiten Eingang der Kippstufe (11) verbunden ist, enthält.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe mit Tiefpaßcharakter (14) als Integralregler ausgebildet ist, der ausgangsseitig mit dem zweiten Eingang der Kippstufe (11) verbunden ist und der zwei Eingänge aufweist, von denen der erste mit dem Ausgang eines vorzugsweise einstellbaren Sollwertgebers (15) und von denen der zweite mit einem Ausgang der Kippstufe (11) in Verbindung steht.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Eingang des Integralreglers (14) und dem einen Ausgang der Kippstufe (11) ein Tiefpaß .(16) angeordnet ist.

009846/0498 -9-

Robert Bosch GmbH R. 94-55 Chr/Sz

Stuttgart

4. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Ausgang der Schalteinrichtung (13) ein Tiefpaß (16) angeordnet ist.

5. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung als Differenzierstufe.

6. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung bei einer Einrichtung zum Messen der Beschleunigung von bewegten Körpern.

7. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung bei einer Einrichtung zum Erkennen des Schlupfs von Fahrzeugrädern.

0098 Aß/0498

Le

erseite