DE2013413A1 - - Google Patents
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- DE2013413A1 DE2013413A1 DE19702013413 DE2013413A DE2013413A1 DE 2013413 A1 DE2013413 A1 DE 2013413A1 DE 19702013413 DE19702013413 DE 19702013413 DE 2013413 A DE2013413 A DE 2013413A DE 2013413 A1 DE2013413 A1 DE 2013413A1
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P1/07—Indicating devices, e.g. for remote indication
- G01P1/08—Arrangements of scales, pointers, lamps or acoustic indicators, e.g. in automobile speedometers
- G01P1/10—Arrangements of scales, pointers, lamps or acoustic indicators, e.g. in automobile speedometers for indicating predetermined speeds
- G01P1/103—Arrangements of scales, pointers, lamps or acoustic indicators, e.g. in automobile speedometers for indicating predetermined speeds by comparing the value of the measured signal with one or several reference values
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststellung, ob die Frequenz einer Reihe periodischer elektrischer Signale größer oder kleiner als eine vorbestimmte
Frequenz ist.
Es gibt viele Anwendungsmögliohkeiten für eine Einrichtung zur.Feststellung, ob ein Teil einer Anlage sich mit
einer größeren oder geringeren Geschwindigkeit als der gewünschten Geschwindigkeit bewegt. Eine solche Einrichtung
könnte z.B. zur Einschaltung einer Anzeigelampe auf dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges dienen, um dem Fahrer
anzuzeigen, daß er eine vorgegebene Motordrehzahl oder
SI/K
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Fahrgeschwindigkeit erreicht hat. Eine solche Einrichtung
könnte auch dazu verwendet werden, selbsttätig den richtigen Meßbereich eines Mehrbereichstachometers oder Dynamometers auszuwählen, wenn die durch ein solches Meßinstrument gemessene Drehzahl einer Maschine von einem Meßbereich
zu einem anderen vergrößert oder verkleinert wird. Bei einem Gabelstapler könnte eine solche Einrichtung zur Einschaltung
^ einer Bremse oder zur Einschaltung eines Sekundärmotors
verwendet werden, wenn die Geschwindigkeit des Primärmotors, der die Gabel betätigt, unter eine vorgegebene Geschwindigkeit aufgrund des Gewichts der zu tragenden Last absinkt.
Wenn auch Einrichtungen zur Anzeige von Geschwindigkeiten der beschriebenen Art bereits in der Vergangenheit
gebaut worden sind, so haben sich doch Nachteile in bezug
auf Genauigkeit, Arbeitsgeschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Kosten gezeigt, die die Anwendungsmöglichkeit sehr
stark begrenzten.
tung zur Feststellung zu schaffen, ob die Frequenz eines periodischen elektrischen Signals größer oder kleiner als
eine vorbestimmte Frequenz ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch einen Kondensator, durch einen Widerstandspfad, der
den Kondensator mit einer Gleichspannungsquelle verbindet, derart, daß der Kondensator von dieser mit einer vorbestimm-
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tea Geschwindigkeit aufgeladen wird, durch eine veränderbare Vlderstandselnrlchtung mit einer Steuerelektrode sum
Smpfang der periodischen elektrischen Signale und;mit einem
su dem Kondensator Überleitenden Pfad, der periodisch In
Abhängigkeit von den periodischen elektrischen Signalen In
den leitenden Zustand gebracht wird, so daß der Kondensator
dadurch entladen wird, durch eine Ausgangseinrichtung sur
Anselge oder sur Durchführung einer Steuerfunktlon, durch
eine alt der Ausgangselnrlchtung rerbundene, bei Betätigung
die Ausgangselnrlcbtung In Betrieb setsende Schalteinrichtung, durch eine zwischen dem Kondensator und der Schalteinrichtung liegende spannungsabhängige Einrichtung sur Betätigung der Schalteinrichtung In Abhängigkeit von einer
vorbestimmten Spannung an dem Kondensator, und durch eine
Einrichtung sur Einstellung der Ladegeechwindigkeit des
Kondensators und damit eur Änderung der frequenz, mit der
die Schalteinrichtung betätigt wird.
Es wurde gefunden, daß Einrichtungen der betreffenden
Art In Abhängigkeit von periodischen elektrischen Signalen betätigt werden können, die eine Frequent haben, die proportional der Geschwindigkeit eines su bewegenden Gerätes
ist. Im fall τοη Verbrennungskraftmaschinen können solche periodischen Signale τοη deren zündsystem abgeleitet werden. In anderen fällen können Wandler Verwendung finden,
die periodische elektrische Signale In Abhängigkeit τοη
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mechanischer Bewegung erzeugen. Mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung läßt sich daher feststellen, ob die Geschwindigkeit eines Teiles eines Gerätes größer oder kleiner als
eine vorgegebene Geschwindigkeit ist, indem die Einrichtung anzeigt, ob die frequenz von durch das Gerät erzeugten periodischen elektrischen Signalen größer oder kleiner als eine
gewünschte Frequenz ist.
^ Bei der genannten erfindungsgemäßen Lösung wird der
Kondensator periodisch über einen variablen Widerstand in
Abhängigkeit von den periodischen elektrischen Signalen entladen. Hat sich der Kondensator auf eine vorbestimmte Spannung geladen,, so wird eine spannungsabhängige Einrichtung
geschaltet, die einen Schalter betätigt, der eine Ausgangseinrichtung, beispielsweise eine Anzeigelampe, einschaltet.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung entlädt der variable Widerstand, wenn die frequenz der periodischen elektrischen Signale größer als die gewünschte
Frequenz ist, den Kondensator bzw. den kapazitiven Ladekreis häufig genug, um eine Aufladung auf eine solche Spannung
zu verhindern, die ausreicht, um die spannungsabhängige Einrichtung zu schalten. Als folge davon bewirkt der Schalter
das Aufleuchten der Anzeigelampe. Sinkt jedoch die frequenz der periodischen elektrischen Signale unter die gewünschte
frequenz ab, so wird der variable Widerstand so häufig betätigt, und der kapazitive Ladekreis lädt sich sehr schnell
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?lg, 1 zeigt ela Blockschaltbild einer bevorzugten
Ausfübrungeform der Erfindung;
Pig. 2 ist ein genaues Schaltbild einer zweckmäßigen
Perm der Einrichtung mit variable» Widerstand,
des Ladelcreisee, der Einrichtung alt negativem
Widerstand, der Schalteinrichtung und der Ausgießeinrichtung
gemäß I1Ig, 1;
^ fig, 3 zeigt eise andere Ausfübrungefons der Einrichtung
mit variablem Wideretand, des Ladekreiees,
der Einrichtung mit negativem Wideretand, der Schalteinrichtung und der Ausgangselaricbtung
gemäß flg. 1, und
Pig. 4 ist ein genaues Schaltbild eines typischen Signalformers, der zur Anwendung bei der
Erfindung geeignet ist.
In Pig. 1 ist eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Ein Signalformer 12 empfängt periodische elektrische Signale von einer Signalquelle 10 und wandelt
die Signale in positive Impulse mit einer länge von ungefähr 0,5 bis 10 Millisekunden um. Die umgeformten Signale
dienen zur Steuerung einer Einrichtung 14· mit variablem Widerstand, die einen Kondensator in einem ladekreis 16
bei jedem Empfang eines der periodischen Signale entlädt. Ladekreis 16 ist an eine spannungsabhängige Einrichtung 18
mit negativem Widerstand angeschlossen, die in ihrem Ar-
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beitebereicb mit negativem Widerstand umgeschaltet wird, wenn
die Spannung an dem Ladekreis einen vorbestimmten Wert erreicht. Ladekreis 16 ist so einjustiert, daß er durch die
Einrichtung mit variablem Widerstand entladen wird, bevor
er sich auf die vorbestimmte Spannung auflädt, und zwar
dann, wenn die Frequenz der periodischen Signale größer als eine vorbestlmmte Frequenz 1st. Fällt die Frequenz der periodischen Signale auf die vorbestimmte Frequenz ab, so hat
der Ladekrele ausreichend Zelt, eine Spannung aufzubauen,
die die Einrichtung mit negativem Widerstand schaltet* Ein
Sohalten der Einrichtung mit negativem Widerstand bewirkt
eine Betätigung einer Schalteinrichtung 20, die wiederum eine normalerweise erregte oder eingeschaltete Ausgangseinrichtung 22 ausschaltet oder eutregt. Die Ausgangeeinrichtung wird somit immer dann erregt, wenn die Frequenz
der periodischen Signale größer als die vorbeetimmte Frequenz 1st, und sie wird immer dann entregt, wenn die Frequenz der periodischen Signale geringer als die vorbestimmte
Frequenz ist. Eine zweckmäßige Ausführungeform der Einrichtung 14 mit variablem Widerstand, des Ladekreises 16, der
Einrichtung 18 mit negativem Widerstand, der Schalteinrichtung 20 und der Ausgangseinrichtung 22 ist im einzelnen in
Fig· 2 dargestellt*
Die Einrichtung 14 mit variablem Widerstand weist «inen Tranelator 30 mit einer Steuer- oder Basisleitung 31
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auf, die an Vorwideratände 32 und 34 angeschlossen ist, und
es erstreckt sich ein Überleitungspfad von einer Kollektorleitung 33 über die Kollektor-Emitterstrecke des Kollektors
nach Masse. Die Kollektorleitung 33 ist über einen Widerstand 36 an einen Versorgungsleiter 51 mit positiver Spannung
angeschlossen. Sie Einrichtung mit variablem Widerstand weist außerdem eine Diode 38 auf, die ermöglicht, daß Strom
^ von dem Ladekreis 16 über den überleitenden Pfad des Transistors
30 fließen kann, die jedoch äas Fließen von Strom
in entgegengesetzter Richtung verhindert.
Der Ladekreis 16 weist einen Widerstandspfad auf, der
aus einem Widerstand 46 und der Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors 44 gebildet ist und durch den ein Ladekondensator
52 geladen wird. Die Geschwindigkeit, mit der der der Ladekondensator 52 geladen wird, ist durch die
Spannung an einem Schleifer 42 eines Potentiometers 40 bestimmt, das an die Basisleitung des Transistors 44 ange-
P schlossen ist. Die über dem Potentiometer 40 abfallende
Spannung ist wiederum weitgebend durch den Wert eines Widerstandes
48 bestimmt. Die Kollektorleitung eines Transistors 50 ist an die Versorgungsleitung 51 mit positiver
Spannung angeschlossen, während die Emitterleitung des Transistors 50 an einen Spannungsteiler bestehend aus Widerständen
54 und 56 angeschlossen ist, seine Basisleitung ist an dem Verbindungspunkt von Diode 38, Ladekondensator
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52 und die Kollektorleitung des Transistors 44 angeschlossen.
Widerstand 54 ist an einen Kondensator 58 angeschlossen, der die Spannung über die Einrichtung mit negativem
Widerstand aufrechtzuerhalten sucht, wenn die Einrichtung
in den Arbeitsbereich mit negativem Widerstand umgeschaltet ist. Die Einrichtung 18 mit negativem Widerstand weist
eine Tunneldiode 60 mit einer Anode auf, die mit dem Verbindungspunkt
von Widerstand 54 und Kondensator 58 verbunden ist. Tunneldioden haben sehr genaue Charakteristiken,
und diese Tatsache verleiht der Erfindung jedenfalls zum
Teil die außerordentliche Genauigkeit und die hohe Schaltgeschwindigkeit.
Schalteinrichtung 20 weist einen Transistor 62 auf, dessen Basisleitung der Anode an Tunneldiode 60 und dessen
Kollektorleitung und Widerstand 64 an einen Versorgungsleiter 65 mit positiver Spannung angeschlossen ist. Die
Kollektorleitung des Transistors 62 ist außerdem an einen
Kondensator 66 angeschlossen, der die Stromimpulse integriert, die durch das Schalten der Tunneldiode 60 und dem
sich ergebenden Betrieb des Transistors 62 erzeugt werden. Widerstände 68 und 70 sorgen für eine ordnungsgemäße Vorspannung
eines Transistors 72, der die Signale von dem Transistor 62 verstärkt. Die Kollektorleitung des Transistors
72 ist über einen Widerstand 74 an den Versorgungsleiter 65 und über einen WIderstand 76 an die Basisleitung
eines Transistors 80 angeschlossen. Widerstand 78 sorgt für eine ordnungsgemäße Vorspannung des Transistors 80.
Transistor 80 verstärkt ti. , Signal von dem Transistor 72 und steuert die Ausgangseinrichtung 22, die eine Anzeigelampe
82 aufweist.
Die Arbeitsweise der Einrichtung gemäß Fig. 2 soll nun erläutert werden, wobei angenommen sei, daß die Signalquelle
^ 10 das Zündsystem eines Kraftfahrzeugmotor sei und daß die
Leitungen 11 und 13 zwischen den Verteilerpunkten und Masse
potential angeschlossen seien. Läuft der Motor, so werden Signale mit einer periodischen Spitze in ihrer Wellenform
Über Leiter 11 an den Signalformer 12 in bekannter Weise geleitet. Wie das nachfolgend noch näher erläutert wird,
wandelt der Signalformer 12 die über Leiter 11 geleiteten positiven Spitzen in positive Impulse um.(beispielsweise
in die mit dem Buchstaben A bezeichneten Impulse), die eine Impulslänge von 0,5 bis 10 Millisekunden haben. Die
Ψ positiven Impulse gelangen über Leitung 15 und Widerstand
32 an die Basisleitung des Transistors 30, so daß der Transistor Strom von seinen Kollektor- zu den Emitterleitungen
leitet (z.B. über den überleitenden Pfad). Sobald Transistor
30 leitet, wird irgendeine auf dem Ladekondensator vorhandene Ladung unverzüglich über die Diode 38 und den
überleitenden Pfad nach Masse abgeleitet. Da die vordere Kante jedes Impulses auf dem Leiter 15 der Basisleitung
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des Transistors 30 aufgeprägt wird, kehrt der Transistor
in seinen nichtleitenden Zustand zur (ick, Diode 38 ist in
Rückwärtsrichtung vorgespannt, und Ladekondensator 52 beginnt
sich iiber den Widerstand 4-6 und die Emitter-Kollektorstreeke
des Transistors 64 aufzuladen.
!Transistor 50 ist als Emitterfolger geschaltet und hat
eine relativ hohe Eingangsimpedanz, so daß der Leckstrom
von dem Ladekondensator 52 gering gehalten wird. Die Spannung
an der Emitterleitung des Transistors 50 ist der Spannung an dem Ladekondensator 52"proportional und gelangt
Über Widerstand 54 an die Anode der Tunneldiode 60; Der
Strom durch die Tunneldiode steigt in bekannter Weise anfänglich an, wenn die Spannung an der Diode in Vorwärtsriebtung
ansteigt. Mit beginnender Aufladung des Ladekondensators 52 fließt infolgedessen der größte Teil des durch
Widerstand 54 fließenden Stroms durch die Tunneldiode 60, so daS der Transistor 62 im nichtleitenden Zustand bleibt.
Wird jedoch die Diode in Vorwärtsrichtung über einen vorbestimmten Wert erhöht, so fällt der durch die Diode fließende
Strom rapide ab, die im Arbeitsbereich mit sogenanntem negatiren Widerstand arbeitet, so daß der größte Teil des
durch den Widerstand 54 fließenden Stroms durch den Basiskreis
des Transistors 62 geleitet wird, der somit in seinen leitenden Zustand schaltet.
Die Einrichtung gemäß Fig. 2 wird in der folgenden
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Welse eingestellt. Eb sei angenommen, daß der Motor mit der
gewünschten Drehzahl läuft, so daß die von dem Transistor 30 empfangenen periodischen Impulse auf der gewünschten Frequenz liegen. Der Schleifer 4-2 des Potentiometers 40 wird
jetzt so verstellt, um die Ladegeschwindigkeit des Ladekondensators 52 so lange zu erhöhen, bis die an dem Ladekondensator 52 zwischen dem Empfang periodischer Impulse durch
den Transistor 30 aufgebaute Spannung einen vorbestimmten Wert erreicht, der ausreicht, um die Tunneldiode 60 in den
Bereich negativen Widerstandes zu schalten. Ist die Tunneldiode 60 in der angegebenen Weise geschaltet, so wird Transistor 62 in seinen leitenden Zustand geschaltet, der somit
den Transistor 72 in seinen nichtleitenden Zustand »ehaltet. Als Folge davon wird Transistor 80 ebenfalls in seinen
nichtleitenden Zustand geschaltet, so daß nicht länger Strom durch die Anzeigelampe 82 fließt, die Anzeigelampe wird dadurch ausgeschaltet. Sobald ein periodischer Impuls von
dem Transistor 30 empfangen wird, wird Ladenondensator 52
entladen, und die Tunneldiode 60 kehrt zu ihrer ursprünglichen Arbeitsweise zurück. Transistor 62 kehrt dann in
seinen nichtleitenden Zustand zurück. Die Transistoren 72 und 80 kehren jedoch nicht unmittelbar in ihre leitenden
Zustände zurück, und zwar aufgrund der integrierenden Wirkung des Kondensators 66, und die Anzeigelampe 82 bleibt so
lange erloschen, wie die Frequenz der periodischen Impulse
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auf oder unter dem gewünschten Wert bleibt»
Ist die Einrichtung gemäß Fig. 2 in der beschriebenen
Weise eingestellt, veranlaßt eine Vergrößerung der Frequenz der periodischen Impulse auf einen Wert etwas oberhalb der
gewünschten Frequenz den Transistor 30 zum Umschalten in
seinen leitenden Zustand, bevor sich der ladekondensator 52 auf die vorbestimmte Spannung auflädt, die die Tunneldiode
60 schaltet. Transistor 62 verbleibt dann in seinem nichtleitenden
Zustand, und die Spannung über dem Kondensator 66 steigt sehr schnell auf einen Wert an, der ausreicht, um
die Transistoren 72 und 80 in ihre leitenden Zustände zu schalten. Somit wird die Anzeigelampe 82 fast augenblick^·
lieh eingeschaltet.
Sinkt die Frequenz der periodischen Impulse wieder auf die gewünschte Frequenz ab, so hat der Ladekondensator 52
wieder ausreichend Zeit, um sich auf die vorbestimmte Spannung aufzuladen, bei der die Tunneldiode 60 in ihren Arbeitsbereich
mit negativem Widerstand umgeschaltet wird. Wie bereits zuvor erläutert, wird in diesem Augenblick der
Transistor 62 in seinen leitenden Zustand geschaltet,, und die Transistoren 72 und 80 werden in ihre nichtleitenden
Zustände geschaltet, so daß die Anzeigelampe 82 sofort ausgeschaltet
wird. Die neuartige Anordnung der Teile in der Schalteinrichtung 20 bewirkt ein augenblickliches Erlöschen
der Anzeigelampe, wenn die Frequenz der periodischen Sig- ·
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nale auf die gewünschte frequenz abfällt, so daß augenblicklich
angezeigt wird, daß der Motor auf oder unterhalb seiner gewünschten Drehzai . arbeitet. Darüber hinaus tritt
kein Flackern der Anzeigelampe auf, da der Kondensator 66 die Impulse integriert, die durch das Schalten des Transistors
62 in der oben beschriebenen Weise erzeugt werden.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Pig. dargestellt, bei der die Einrichtung 14 mit variablem Widerstand
die gleichen Teile wie in Pig. 2 aufweist und an die gleiche Signalquelle angeschlossen ist, wie sie in Pig. 2
diskutiert ist.
In Pig. 3 weist der Ladekreis 16 ein Potentiometer auf, das einen Schleifer 110 besitzt, der mit einem Versorgungsleiter
113 für positive Spannung verbunden ist. Außerdem weist der Ladekreis 16 einen Widerstand 114 auf,
über den ein Ladestrom in einen Kondensator 16 fließt. Die Einrichtung 18 mit negativem Widerstand weist einen pro-)
grammierbaren einflächigen Transistor 18 auf, der z.B. ein Transistor D13 T1 der Firma General Electric Company sein
mag. Transistor 118 ist mit einem Kollektor 120 mit dem
Verbindungspunkt von Widerstand 114 und Kondensator 116 verbunden, ein Gatter 122 ist mit dem Verbindungspunkt von
Widerständen 128 und 130 verbunden, und ein Emitter 124 ist über einen Widerstand 126 mit Masse verbunden. Widerstände
128 und 130 bauen an dem Gatter 122 eine vorbe-
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^0
stimmte Spannung auf, die die gewünschte Spannung bestimmt, um äenxKollektorkreis des Transistors 118, der sich zwischen
Kollektor 120 und Emitter 124 erstreckt, von dem nichtleitenden In den leitenden Zustand zu schalten. Die Verwendung
des Transistors 118 bei der vorliegenden Erfindung bietet
den Vorteil der Steuerbarkeit, der durch die Verwendung anderer Einriebtungen mit negativem Widerstand nicht erzielbar ist. DarUber hinaus stellt eine solche Einrichtung
Ϊ ein Mittel zur Steuerung der Hysteresis der Schalteinrich- '
tung 20 in der nachfolgend beschriebenen Weise dar»
Schalteinrichtung 20 weist im wesentlichen einen Transistor 136 auf, dessen Basisleitung an den Verbindungspunkt
von Emitter 124 und Widerstand 126 angeschlossen 1st. Sie
Kollektorleitung des Transistors 136 ist an einen Widerstand 138 angeschlossen, der einen Ladepfad für einen Kondensator 140 darstellt. Die Kollektorleitung ist außerdem
Über einen Widerstand 142 an die Basisleitung des Transistors 144 angeschlossen. Widerstand 146 dient zur Vorspan- ,
nung des Transistors 144. Transistor 144 ist mit einem
Transistor 148 verbunden und bildet mit diesem einen Darltugton-Verstärker. Der Kollektor des Transistors 148
ist über einen Ladewiderstand 15O mit Masse und über eine
Anzeigelampe 154 mit einem Versorgungsleiter 156 mit positiver Spannung verbunden.
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gefähr gleich der Einrichtung gemäß Pig. 2. Werden von dem
Signalformer 12 positive Impulse mit einer Frequenz; empfangen, die größer als die gewünschte Frequenz ist, so wird
Kondensator 116 über Transistor 30 bei Empfang jedes Impulses entladen und so auf einer Spannung gehalten, die ausreicht,
den normalerweise nichtleitenden Transistor 118 zu schalten. Als Folge davon bleibt Transistor 136 in seinem
^ nichtleitenden Zustand, und Kondensator 140 kann sich auf
eine Spannung aufladen,' die ausreicht, um die Traneistoren
144 und 148 in ihren leitenden Zuständen zu halten, wodurch die Anzeigelampe 154 aufleuchtet.
Um die Einrichtung einzustellen, wird die Frequenz der periodischen Impulse auf die gewünschte Frequenz verringert,
und der Schleifer 110 wird so eingestellt, daß sich der Kondensator 116 auf eine Spannung aufladen kann, die
gerade ausreicht, um den Transistor 118 zwischen dem Empfang periodischer Impulse durch den Transistor 30 zu betätigen.
ρ Das bedeutet, daß sich Kondensator 116 bis auf eine Schwellspannung
aufladen kann, die etwas größer als die Spannung ist, die dem Gatter 122 durch die Widerstände 128 und 130
aufgeprägt wird. Ist die Schwellspannung erreicht, so bildet Transistor 118 einen negativen Widerstand, und der
Kollektorkreis wird leitend, wodurch sich der Kondensator 116 über Widerstand 126 nach Masse entladen kann. Wird der
Kollektorkreis des Transistors 118 nach Masse leitend, so
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. -17- ; 2 01 3 A13
fällt eine positive Spannung über Widerstand 126 ab, und
Transistor 136 wird dadurch in den leitenden Zustand geschaltet. Kondensator HO wird dann sofort über Transistor
136 entladen, und Transistoren 144 und 148 werden augen*-
blicklich in ihre nichtleitenden Zustände geschaltet. Dadurch wird die Anzeigelampe 154 unmittelbar ausgeschaltet,
da Widerstand 150 nicht das Fließen eines ausreichenden Stroms gestattet, um das Aufleuchten der Anzeigelampe 154
zu bewirken. Sobald bei dieser zuvor genannten Arbeitsweise
die Frequenz der periodischen elektrischen Signale von dem Signalformer 12 unter die vorbestimmte Frequenz fällt, auf
die Potentiometer 112 eingestellt war, wird die Anzeiglampe 154 sofort ausgeschaltet, wodurch eine wirksame Frequenzanzeige gegeben ist.
Nachdem Transistor 118 betätigt worden ist, bewirkt
der Empfang der nächsten periodischen Impulse eine Aufladung
des Kondensators 116 und eine Rückstellung des Transistors
118 in den nichtleitenden Zustand. Sobald Transistor ( 118 zurückgestellt ist, wird Transistor 136 wieder in seinen
nichtleitenden Zustand geschaltet, uüd Kondensator 140
beginnt sich über Widerstand 138 aufzuladen. Wenn man jedoch annimmt, daß die Frequenz der periodischen Impulse
die gleiche bleibt, so lädt sich Kondensator 116 wieder auf
die Schwellspannung auf, und Kondensator 116 wird über den
Kollektorkreis des Transistors 118 entladen. Transistor
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136 wird dann in seinen leitenden Zustand geschaltet, so daß der Kondensator 140 schnell e laden wird. Solange also die
Frequenz der periodischen bignale auf oder unterhalb der gewünschten Frequenz bleibt, entlädt Transistor 136 periodisch
den Kondensator 140, bevor dieser eine Spannung aufbauen kann, die ausreicht, um die Transistoren 144 und 148 in ihre
leitenden Zustände zu schalten. Infolgedessen bleibt die An-
*. zeigelampe 154 fortwährend ausgeschaltet ohne zu flackern,
solange Transistor 136 periodisch durch Transistor 116 geschaitet wird.
Steigt die Frequenz der periodischen Signale über die
gewünschte Frequenz an, wird Kondensator 116 entladen, bevor er sich auf die Schwellspannung aufladen kann. Somit
bleibt Transistor 136 in seinem nichtleitenden Zustand, und Kondensator 140 lädt sich auf eine Spannung auf, die ausreicht,
um die Transistoren 144 und 148 im laufe der Zeit, wenn zwei oder drei periodische Impulse empfangen worden
™ sind, in ihre leitenden Zustände zu schalten. Somit liefert
die Anzeigelampe 154 eine nahezu augenblickliche und wirksame Anzeige, wenn die Frequenz der periodischen elektrischen
Impulse die gewünschte Frequenz übersteigt.
Gemäß einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Hysteresis der Schalteinrichtung gemäß Fig.
durch einen Widerstand 160 eingestellt werden, der zwischen Kondensator 140 und Gatter 122 liegt. Transistor 118 wird
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jedesmal dann betätigt, wenn die Spannung an dem Kollektor
120 die Spannung an dem Gatter 122 übersteigt. Somit kann
die Schwellspannung des Transistors 118 (z.B. die Spannung an dem Kollektor 120, die erforderlich ist,, um den Kollek-■
torkreis leitend werden zu lassen) durch Einstellung der Spaüaung des Gatters 122' eingeregelt werden. Ist z.B. die
Frequenz der periodischen Signale niedriger als die gewünschte
Frequenz, so ist die mittlere Spannung über dem Kondensator 140 relativ niedrig, und die Spannung an dem
Gatter 122 wird entsprechend aufgrund des Stromflusses durch Widerstand 160 verringert. Somit ist ein beträchtlicher Anstieg der Frequenz erforderlich, um den Kondensator 116
daran zu hindern, sioh auf die Schwellspannung aufzuladen. Nachdem einmal die kritische Frequenz überschritten worden
ist, wird die mittlere Spannung über dem Kondensator 140
relativ hoch, und die Spannung an dem Gatter 122 wird entsprechend über Widerstand 160 erhöht. Danach ist ein beträchtlicher
Abfall der Frequenz erforderlich, um den Kondensator 116 in die Lajp zu versetzen, sich auf die erhöhte
Schwellspannung aufzuladen. Aufgrund der zuvor beschriebenen neuartigen Schaltung ergibt sich eine Hysteresischarakteristik,
die für gewisse Anwendungszwecke äußerst wertvoll ist.
Bei der vorliegenden Erfindung können die verschiedensten Signalformer Verwendung finden, je nach der Art
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des durch die Signalquelle 10 erzeugten Signals. Ein besonders zuverlässiger und genauer Signalformer zur Verwendung
bei einem MotorzUndsystem ist im einzelnen in Pig. 4 gezeigt.
In Pig. 4 ist Leiter 11 mit den Unterbrecherpunkten des Zündsystems verbunden, und Leiter 13 iat mit dem Massepotential
des elektrischen Systems des Kraftfahrzeuges verbunden. Leiter 11 und 13 sind an ein gewöhnliches Tachometer
200 angeschlossen, das positive Spannungsimpulse an einen leiter 202 liefert. PUr jeden Pachmann ist es klar,
daß die verschiedensten käuflich erhältlichen Tachometer die
zuvor genannte Anforderung erfüllen können. Leiter 202
ist über einen Kondensator 204 und einen Widerstand 206 mit der Basis eines programmierbaren einschichtigen Transistors
208 verbunden. Die Basis ist mit dem Verbindungspunkt von Widerständen 210 und 212 verbunden, die wiederum zwischen
Masse und dem positiven Yersorgungsleiter 113 liegen.
^ Zwischen Versorgungsleiter 113 und Masse liegt außerdem eine Zener-Diode 214. Der Kollektor des Transistors 208 ist
über einen Widerstand 216 mit Masse, über einen Widerstand 218 mit Versorgungsleiter 113 und über einen Kondensator
220 mit der Basis eines Transistors 222 verbunden. Die Basis ist über einen Widerstand 224 vorgespannt, so daß sich
der Transistor 222 normalerweise in seinem leitenden Zustand befindet. Befindet sich der Transistor, 222 in seinem
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»AD
leitenden Zustand, so fließt Strom durch Widerstand 226, so
daß die Spannung.an dem leiter 15 relativ niedrig ist. Somit
wird Transistor 30 (der über Widerstand 32 an leiter 15 angeschlossen ist) in seinem nichtleitenden Zustand gehalten.
Wird von dem Tachometer 200 her ein positiver Impuls empfangen, so schaltet der Kollektorkreis des Transistors
208 von seinem nichtleitenden Zustand in seinen "leitenden Zustand um, wenn die vordere Kante des Impulses ' -empfangen
wird. Kondensator 220 wird dann über den Kollektorkreis entladen, so daß die Spannung an der Basis des
Tranaistors 222 augenblicklich ausreichend abfällt, um den Transistor auszuschalten. Auf diese Weise bildet die Spannung
an leiter 15 einen positiven Impuls, der den Transistor 30 in» der zuvor beschriebenen Weise in seinen leitenden
Zustand schaltet.
Es sind ohne weiteres die verschiedensten Signalformerschaltungen
in Verbindung mit der Erfindung verwendbar, nicht nur die gemäß Fig. 4, es hängt von der Art des durch V
die Signalquelle erzeugten periodischen Signals ab. Die
Schalteinrichtung 20 kann ein Relais oder die verschiedensten
anderen elektrischen Steuereinrichtungen in Abhängigkeit
von eier-Funktion der Frequenzdetektor einrichtung speisen, wie sie hier beschrieben worden ist. Die Ausgangseinrichtung kann entweder erregt oder entregt worden, wenn die
Frequenz der periodischen Signale größer als die vorbe-
stimmte Frequenz ist, und zwar in Abhängigkeit von der Weise, in der die Ausgangseinrir'^ung an die Schalteinrichtung
angeschlossen ist.
-23-
009840/1476
Claims (7)
- Patentansprttc be{ 1. Einrichtung zur Feststellung, ob die Frequenz einer Reihe periodischer elektrischer Signale größer oder kleiner als eiae vorbestimmte Frequenz ist, gekennzeichnet durch einen Küädensator, durch einen Widerstandspfad, der den Kondensator mit einer G·leichspannμngsquelle verbindet, derart, daß der Kondensator von dieser mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit aufgeladen wird, durch eine veränderbare Widerstandseinrichtuag mit einer Steuerelektrode zum Empfang der periodischen elektrischen Signale und mit einem zu dem Kondensator überleitenden Pfad, der periodisch in Abhängigkeit vou den periodischen elektrischen Signalen in den leitenden Zustand gebracht wird, so daß der Kondensator dadurch entladen wird, durch eine Ausgangseinrichtung zur Anzeige oder muv Durchführung einer Steuerfunktion, durch eine mit der Ausgangseinrichtung verbundene, bei Betätigung die Ausgangseinrichtung in Betrieb setzende Schalteinrichtung, durch eine zwischen dem Kondensator und der Schalteinrichtung liegende spannungsabhängige Einrichtung zur Betätigung der Schalteinrichtung in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Spannung an dens Kondensator, und durch eine Einrichtung zur Einstellung der ladegeschwindigkeit des Kondensators und damit Bur Änderung der Frequenz, mit der die Schalteinrichtung betätigt wird.-24-0098407 1476 bad
- 2. Einrichtung nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsabbängige Einrichtung eine Einrichtung mit negativem Widerstand aufweist, die nach Art eines negativen Widerstandes immer dann arbeitet, wenn eine vorbestimmte Spannung an sie angelegt 1st.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Einrichtung mit negativem Widerstand eine Tunneldiode aufweist.
- 4* Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet« dafl die Schalteinrichtung aufweist einen ersten Transistor, der in den leitenden Zustand immer dann geschaltet wird, wenn die Tunneldiode im Bereich mit negativem Widerstand arbeitet, einen zweiten Transistor, der die Phase des durch den ersten Transistor erzeugten Signale umkehrt/und einen dritten Transistor, der die Ausgangseinrichtung speist.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mit negativem Widerstand einen EinflKcbentransistor mit einem normalerweise nichtleitenden Anodenkreis aufweist, der mit dem Kondensator verbunden ist, und daß der Elnflächentranslstor so vorgespannt ist, daß sein Anodenkreis leitend wird, wenn sich der Kondensator auf die vorbestimmte Spannung auflädt.-25-009840/U76
- 6. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung aufweist einen zweiten Kondensator, .einen zweiten Widerstandspfad zur Aufladung des zweiten Kondensators mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, eine Einrichtung mit variablem Widerstand, die zwischen dem Einflächentransistor und dem zweiten Kondensator eingeschaltet ist, so daß der zweite Kondensator in Abhängigkeit von Signalen entladen wird, die von der Einrichtung mit variablem Widerstand von dem Einflächentransistor empfangen werden, und eine Einrichtung zur Speisung der Ausgangseinrichtung, wenn der zweite Kondensator sich auf eine vorbestimmte Spannung auflädt.
- 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorspannungskreis vorgesehen ist, der eine Vorspannung an den Einflächentransistor liefert, um den Spannungswert herzustellen, der an den Anodenkreis angelegt werden muß, um diesen leitend zu machen, und daß ein dritter Widerstandspfad zwischen dem zweiten Kondensator und dem Vorspannungskreis vorgesehen ist, so daß eine Erhöhung der Spannung an dem zweiten Kondensator die von dem Vorspannungskreis an den Einflächentransistorangelegte Vorspannung erhöht, wodurch die Spannung erhöht wird, die an den Anodenkreis angelegt werden muß, um diesen leitend zu machen.0 0 9840 /1 476
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