DE1949231C3 - Transistorschaltung zur Impulsformung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transistorschaltung zur Impulsformung, bei der ein Eingangsimpuls einen Steuertransistor durchsteuert, über den sich ein Meßkondensator auflädt und während des Aufladevorganges sowohl am Steuertransistor als auch an einem zu seiner Eingangsschaltung parallelliegenden Schalttransistor ein Rückkopplungssignal anliegt, das bei beiden Transistoren ein Durchsteuern bewirkt und nach erfolgter Durchsteuerung zusätzlich ein vom Eingangsimpuls abgeleitetes Signal die Durchnteuerung des Schalttransistors weiter aufrechterhält. Derartige Schaltungen eignen sich insbesondere zur Drehzahlmessung, die im allgemeinen darauf beruht, daß eine der Drehzahl proportionale Impulsfrequenz gemessen wird. Die Impulse werden dann von einem Drehspulinstrument angezeigt, das durch die Trägheit des Anzeigeorgans eine integrierende Wirkung hat.

Bei gleichbleibendem Tastverhältnis ändert sich die Länge der Impulse mit der Drehzahl, so daß die Integration dieser Impulse zu Meßfehlern führen würde.

ίο Man ist also bestrebt, die ungleichen Meßimpulse in Impulse gleicher Strom-Zeit-Fläche umzuformen. Im einfachsten Fall geschieht das durch Differenzieren der Impulse. Gleichgroße Nadelimpulse erhält man jedoch nur, wenn die Meßimpulse gleich steile An-

stiegsflanken haben und nicht mit Störimpulsen überlagert sind. Derart ideale impulse treten jedoch in der Praxis kaum auf, so daß man nach anderen Methoden einer Impulsnormierung suchte. Eine Lösung hierzu liefert das Hauptpatent 1773431, das von einer

ao Schaltung ausgeht, die vorzugsweise zur Zünddrehzahlmessung verwendet werden soll. Nachteilig bei dieser Erfindung ist, daß sie nur zur Messung solcher Impulse geeignet ist, die mit einem günstigen Tastverhältnis -auftreten. Bei Zünddrehzahlmessern, wo ein

as etwa gleiches Tastverhältnis auftritt, ist das gewährleistet, bei anderen Drehzahlmessern jedoch häufig nicht. Hier würde eine Impulsformers.chaltung entsprechend dem Hauptpatent zu Meßfehlern führen, was an Hand des Beispieles noch näher erklart wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zur Impulsformung zu finden, die weitgehend unabhängig von der Form des Meßimpulses ist, sich jedoch auch für extreme Tastverhältnisse eignet.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vom Eingangsimpuls abgeleitete Signal über einen weiteren Transistor dem Schalttransistcr derart zugeführt ist, daß dieser so lange durchgesteu

ert bleibt, wie der Eingangsimpuls anliegt.

Hohe Tastver'iältnisse treten z.B. bei lichtelektrischen Drehzahlmessern auf. Derartige Meßanordnungen arbeiten im allgemeinen so, daß z. B. ein Reflexionsstreifen, der auf eine rotierende Welle geklebt ist, einen Ltchtimpuls reflektiert. Da der Reflexionsstreifen im Verhältnis zum Wellenumfang meistens sehr schmal ist, wird das Tastverhältnis entsprechend groß. Um der erfindungsgemäßen Impulsfonnerschaltung ein geeignetes elektrisches Signal zuführen zu können, werden die Lichtimpulse von einem Fototransistor in elektrische Impulse umgeformt und durch einen Vorverstärker in Impulse gleicher Polarität also Gleichstromimpulse verstärkt. Die vom Fototransistor abgegebenen elektrischen Impulse sind von der Stärke der aufgenommenen Lichtimpulse abhängig und können sehr stark schwanken. Außerdem könnten Störsignale den Verstärker übersteuern. Um dies zu verhindern, werden die vom Fototransistor kommenden Impulse über Schwellwertelemente gegengekoppelt und zu hohe Spannungen dadurch begrenzt. Um die für den Verstärker zur Verfügung stehenden Batterieversorgungsspannungen möglichst voll ausnutzen zu können, d. h. möglichst hohe Impulsamplituden zu erhalten, ist die Endstufe des Verstärkers als Schwellwertverstärkerstufe ausgeführt, der die Impulse über einen Koppelkondensator zugeführt werden. Je nach Art der Kombination von Welle und aufgeklebtem Reflexionsstreifen kann das Tastver-

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hältnis, ζ. B. von 20:1 bis 1:20 schwanken. Damit ergeben sich für die Koppelkonüensatoren sehr unterschiedliche Umladeverhältr.isse. Diesen wird dadurch Rechnung getragen, daß parallel zur Basis-Emitterstrecke der Schwellwert-Verstärkerstufe eine Diode und ein Widerstand liegen.

Zur Stabilisierung der Impulsamplituden wird eine SUibiliäieningsschaltung verwendet, die außer zwei Transistoren keine nichtlinearew Bauteile enthält. Der Temperaturfehler dieser Stabilisierungsschaltung wird durch eine Germanium-Diode kompensiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näh^r beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 eine Vorversxärkerschaltung für einen lichtelektrischen Drehzahlmesser,

Fig. 2 eine Schaltung zur Impulsformung bei Drehzahlmessern.

Wie F i g, 1 erkennen läßt, wird bei Betätigung eines Schalters 1 durch die Batterie 2 eine Glühlampe 3 zum Aufleuchten gebracht. Durch ein hier nicht dargestelltes optisches System werden die Lichtstrahlen auf eine rotierende Welle geworfen, auf der ein Reflexionsstreifen aufgeklebt ist. Entsprechend der Drehzahl der Welle werden von dem Reflexionsstreifen Lichtimpulse reflektiert und dem Fototransistor 4 zugeführt. Von diesem werden die Lichtimpulse in elektrische Impulse umgeformt und über einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 5, zur Basis eines Transistors 6 weitergeleitet. Da der Transistor 6 als Emitterfolger geschaltet ist, wird das Signal vom Emitterwiderstand 7 ausgekoppelt und über den Kondensator 8 dem Transistor 9 zugeführt. Der Arbeitswiderstand dieses Transistors ist aufgeteilt in zwei Widerstände 10, so daß ein bestimmter Anteil des verstärkten Signals über die Kondensatoren 11 und 12 und die Dioden 13 auf die Basis des Transistors 6 gegengekoppelt werden kann. Durch diese Gegenkopplung werden einmal hochfrequente Störimpulse unterdrückt und außerdem zu große Spannungsimpulse entsprechend dem Schwellwert der Dioden begrenzt. Vom Kollektor des Transistors 9 wird das Signal über einen Kondensator 14 einer Schwellwertstufe mit dem Transistor 15 zugeführt und als pulsierendes Gleichstromsignal an dessen Arbeitswiderstand 16 abgegriffen.

Die am Kondensator 14 auftretenden Impulse können ein sehr unterschiedliches Tastverhältnis aufweisen. Je nach dem, ob z. B. auf einer dunklen Welle ein heller Reflexionsstreifen oder auf einer hellen ein dunkler Reflexionsstreifen aufgebracht wurde, kann sich das Tastverhältnis im Bereich von 20:1 bis 1:20 ändern. Liegt am Kondensatoi 14 ein kurzer positiver Impuls, so kann sich der Kondensator über die Arbeitswiderstände 10 und den Widerstand 17 aufladen. Während des nun folgenden langen negativen Impulses hätte er genügend Zeit, sich über den Transistor 9 und den Widerstand 17 zu entladen. Anders liefen die Verhältnisse, wenn einem sehr langen positiven Impuls ein kurzer negativer Impuls folgt. Während des kurzen negativen Impulses könnte sich dann der Kondensator nicht ganz entladen. Dem Widerstand 17 wurde deshalb eine Diode 18 parallel geschaltet, die dafür sorgt, daß auch bei langen positiven Impulsen die Endladung des Kondensators 14 so schnell erfolgt, daß der Kondensator einen darauffolgenden Impuls weitergeben kann.

Fig. 2 zeigt eine Impulsformerschaltung, die sich insbesondere zur Drehzahlmessung bei sehr unterschiedlichem Tastverhältnis eignen soll. Die vom Ausgang des Vorverstärkers in Fig. 1 abgenommenen Gleichstromimpulse werden dem Eingang 19 der Impulsformerschaltung zugeführt. Bei Anliegen eines Impulses wird der Transistor 20 durchgesteuert, so daß aus der Batterie 21 ein Strom in die aus den Transistoren 22, 23 und den Widerständen 24 bestehende Gleichspannungs-Stabilisierungsschaltung fließt. Dadurch lädt sich ein Meßkondensator 25 auf, der wiederum einen Stromfluß durch den Transistor 26 verursacht.

Vom Arbeitswiderstand 27 des Transistors 26 wird über einen Widerstand 28a der Basis des Transistors 20 ein Gegenkopplungssignal zugeführt. Dieser bleibt dadurch so lange durchgesteuert, bis der Ladevorgang des Meßkondensators 25 abgeschlossen ist. Mit Beginn der Durchsteuerung des Transistors 20 wird über einen Widerstand 2Sb auch auf die Basis eines Schalttransistors 29 der zur Eingangsschaltung parallel liegt, ein Rückkopplungssignal gegeben, das diesen ebenfalls aufsteuert und damit die Eingangsschaltung kurzschließt.

Es ist nötig, dafür zu sorgen, daß das Kurzschließen der Eingangsschaltung in jedem Fall erst nach Durchsteuerung des Transistors 20 erfolgt. Das ist dadurch gewährleistet, daß erst nach erfolgter Durchsteuerung des Transistors 20 ein Rückkopplungssignal an die Basis des Transistors 29 gelangen kann. Andererseits soll der Transistor 29 jedoch auch nach Beendigung des Aufladevorganges, also nach Wegfall des Rückkopplungssignals, den Eingang der Schaltung weiterhin so lange kurzschließen, wie der Eingangsimpuls andauert. Gemäß dem Hauptpaten; wird diese durch eine Verzögerungsschaltung bewirkt, die aus einem RC-Glied besteht. Diese Lösung ist jedoch nur dann anwendbar, wenn das Tastverhältnis dem Kondensator der Verzögerungsschaltung genügend Zeit läßt, um sich bis zum nächsten Eingangsimpuls zu entladen. Bei den sehr unterschiedlichen Tastverhältnissen, wie sie bei einem lichtelektrischen Drehzahlmesser auftreten, ist diese Voraussetzung jedoch nicht gegeben, so daß eine RC-Verzögerungsschaltung zu Meßfehlern führen würde. Die Erfindung sieht deshalb einen weiteren Transistor 30 vor, der dafür sorgt, daß der Schalttransistor 29 verzögerungsfrei so lange durchgesteuert bleibt, wie ein Eingangsimpuls am Eingang 19 anliegt. Sobald der Transistor 29 durch das Rückkopplungssignal aufgesteuert wird, entsteht an dem Widerstand 31 ein Spannungsabfall, der auch den Transistor 30 durchsteuert. Dieser sorgt nun dafür, daß über den Widerstand 32 der Basis des Transistors 29 so lange ein Strom zugeführt wird, wie der Eingangsimpuls andauert.

Der Stabilisierungsschaltung 22, 23, 24 werden entsprechend der Steuerung des Transistors 20 Stromimpulse zugeführt, die diese in Impulse gleicher Spannungsamplitude umformt. Der Mittelwert dieser Impulse wird von einem Drehspulinstrument 33 angezeigt. Um den Temperaturfehler der Stabilisierungsschaltung zu kompensieren, wurde eine Germaniumdiode 34 eingefügt.

Eine Germaniumdiode ist bei Verwendung dieser Stabilisierungsschaltung einer Siliziumdiode verzuziehen, da sie eine geringere Schwellwertspannung besitzt, so daß die stabilisierte Spannung nicht unnötig erhöht werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 949 Patentansprüche:

1. Transistorsschaltung zur Impulsformung, bei der ein EingangsLmpuls einen Steuertransistor durchsteuert, über den sich ein Meßkondensator auflädt und während des Aufladevorganges sowohl am Steuertransistor als auch an einem zu seiner Eingangsschaltung parallelliegenden Schalttransistor ein Rückkopplungssignal anliegt, das bei beiden Transistoren ein Durchsteuern bewirkt und nach erfolgter Durchsteuerung zusätzlich ein vom Eingangsimpuls abgeleitete«= Signal die Durchsteuerung des Schalttransistors weiter aufrecht erhält, insbesondere nach Patent 1773431, dadurcji gekennzeichnet, daß das vom Eingangsimpuls abgeleitete Signal über einen weiteren Transistor (30) dem Schalttransistor (29) derart zugeführt ist, daß dieser so lange durchgesteuert bleibt, wie der Eingangsimpuls anliegt.

2. Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fototransistor (4) Lichtimpulse in elektrische Impulse umformt und ein Vorverstärker die Impulse derart verstärkt, daß die Schaltung nach Anspruch 1 Impulse gleieher Polarität, also Gleichstromimpulse, erhält.

3. Transistorschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung der vom Fototransistor (4) kommenden Impulse derart erfolgt, daß über Schwellwertelemente (13) zu hohe Spannungen und über einen Kondensator (12) Störspannungsspitzen gegengekoppelt sind.

4. Transistorschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe des Vorverstärkers eine Schwellwertverstärkerstufe ist, der die Impulse über einen Koppelkondensator (14) zugeführt sind.

5. Transistorschaltung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Basisemitterstrecke der 'Schwellwertverstärkerstufe eine Diode (18) und ein Widerstand (17) liegen.

6 Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß -die Stabilisierung der Impulsamplituden durch eine Stabilisierungsschaltung erfolgt, die außer zwei Transistoren (22, 23) keine nichtlinearen elektrischen Bauelemente enthält.

7. Transistorschaltung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfehler der Stabilisierungsschaltung durch eine Germaniumdiode (34) kompensiert ist.