DE2101887A1 - Beschleunigungsmesser - Google Patents

Description

Firma Ford-V/erke AG. 15. Januar 1971

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Ottoplatz 2 ·

•♦Beschleunigungsmesser"

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungsmesser mit einem Ausgangssignal, dessen Amplitude der Beschleunigung bzv.^r. Verzögerung eines sich drehenden Teiles proportional ist.

Ein solcher Beschleunigungsmesser ist insbesondere geeignet, in einem 3rercsensystem für mit Rädert) versehene Fahrzeuge verwendet zu v/erden, wobei jedos Rad über eine eigene Bremse varfügt und wobei ein Schleudern des Fahrzeug aufgrund von blockierenden Rädern verhindert verden sol'-jf, d.h. die Erfindung ist verwendbar in sog. Antiblockiersystemen bzw. in blockierfreien Bremssystemen, insbesondere fUr Automobile, In diesem Zusammenhang kann der Beschleunigungsmesser an einer Stelle verwendet werden, an welcher er eine winkelnäßige Verzögerung eines dsr Fahrzeugradar feststellen kann. Das AntiblockierbreT.ssysts!.·! verwendet dieses Signal zus-iir.neri mit einen geeigneten, der F^Hrzeuggeßchv/indigkeit entsprechenden Signal und

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einen Signal, welches von dem Bremsdruck abgeleitet ist, um die Größenordnung der dem Rad zugeleiteten Bremskraft zu steuern bzw. zu modulieren, damit das Gleiten des Rades auf der Straßenoberfläche einen vorbestimmten 3ntwurfewert nicht überschreitet. Selbstverständlich ist es abglich, die verlierende Erfindung auch in anderen Schaltungen und Anordnungen, bei denen die winkelmäßige Beschleunigung bzw. Verzögerung von sich drehenden Systemen bestimmt »erden soll, zu verwenden. -

Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Be8caleunigungsaieB8er bzw. im speziellen Fall einen Verzögerunssoesser zu schaffen, v/elcher nur geringe Abmessungen Aufweist, um an jeder Stelle des Fahrzeugs angebracht zu werden, welcher wirtschaftlich herstellbar ist und eine lange Lebensdauer aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einen Beschleunigungsmesser der eingangs geschilderten Art darin, daß zur Srzeugung einer Impulsreihe mit einer der Drehgeschwindigkeit des sich drehenden Teils proportionalen Frequenz eine Abtastanordnung vorgesehen ist, daß ein Multlvibrator-Scbaltkreis zur Erzeugung von Icpulsen bestinoter frequenz, ein Paar von Spannungsspeichern und die Abtastanordnung Bit den Spannungsspeiehern verbindende Torschaltungen vorgesehen sind, da3 ersle einsangsroäiJig nit dem Ausgang der Abtastanordnung und mit den Auscängen e:nes astabilen Multivibrators verbundene Torschaltungen vorgesehen sind, so daS die Izspulsreihe der

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Abtastanordnung den Spannungsspeiehern während eines bestiiaten Zeitintervalls, v/ährend dem die Spannungsspeicher tlber ihnen zugeordnete Torschaltungen mit der Abtastanordnung ver«· bunden sind, zuleitbar ist, daß die Spannungsspeicher eine Änderung des ihnen ebenfalls zugeleiteten Ausgangssignals des Multivibrator-Schaltkrqises als Triggerung zur Entladung beantworten und daß Ver.gleichsanordnungen vorgesehen sind, die die Differenz in den gespeicherten Spannungen (bzw. Ladungen) der Spannungsspeicher feststellen und verstärken, derart, daß ihr Ausgangssignal der Geschwindigkeitsänderung des sich drehenden Teils proportional ist.

Von Vorteil ist, daß der erfindungsgemäße Beschleunigungsmesser voll elektronisch arbeitet und keine mechanischen, sich bewegenden Teile aufweist. Als Ausgang wird ein Spar.-nungssignal geliefert, welches ohne Schwierigkeiten in weiterhin noch vorgesehenen Regelschaltungen verarbeitet werden kann. Der erfindungssemäße Beschleunigungsmesser ist dabei so aufgebaut, daß die Frequenz der von einem induktiven Aufnehmersystem gelieferten Spannungsimpulse der Beschleunigung bzw. Verzögerung des angetriebenen drehbaren Teils proportional ist. Im Falle eines Antiblockiersystems bei 3rea-Ren besteht das sich drehende Teil in dem Fahrzeugrad, welches in seiner Umdrehung gesteuert bzw. beeinflußt werden soll. V/eiterhin ist ein astabiler Multivibrator vorgesehen, der eine Spannung mit einer konstanten vorbestimmten Frequenz erzeugt; die von ihm erzeugten Impulsreihen werden zwei elek-

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tronischen Torschaltungen zugeleitet. Auf die gleichen Torschaltungen gelangen auch die von dem induktiven bzw. r.agnetischen Abnehmer bzw. Abtastsystem gelieferten Spannungsinpulse, die der Drehgeschwindigkeit des Pades proportional sind. Die Torschaltungen arbeiten so, daß die Impulsreihe des induktiven Aufnehmers dann auch am Ausgang der Torschaltungen ansteht, wenn sich die von dem Multivibrator koirmenden Inpulsreihen in ihrem sog. "L"-Zustand befinden, dor Ausgang ist jedoch gesperrt, wenn sich das zugeordnete, von dem astabilen Multivibrator kommende Eingangssignal in seinem "O"-Zustand befindet. Die Ausgänge dieser beiden Torschaltungen sind weiterhin mit je einem Eingang von zv;ei Paaren von ähnlichen Torschaltungen verbunden. Das andere Eingangssignal für jede dieser Torschaltungen ist dabei von einen bistabilen Multivibrator-Schaltkreis abgeleitet, v/elcher getriggert ist von einer Äusgangsspannung des astabilen Multivibrators. Dabei ist so vorgegangen worden, daß der eine Ausgangsanschiuil (Signal Q₂) des bistabilen Multivibrators mit den Eingängen eines bestimmten Paares der Tier weiteren Torschal tungen und der andere Auegan» (Signal JSZ) des bistabilen Multivibrators mit den anderen Eingängen eines anderen Paares der vier weiteren Torschaltungen verbunden ist. Die Ausgänge dieser vier Torschaltungen sind mit den Eingängen von vier, voneinander getrennten speichernden Zählern verbunden.

Die Torsehaitungen bewirken die selektive Triggerung eines

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jeden der speichernden Zähler während einer Viertelperiode der von den astabilen Multivibrator erzeugten Spannung. Dabei besteht das letztendlich den speichernden Zählern zugeleitete Signal aus der Impulsreihe, welche von dem induktiven Aufnehmer erzeugt wird. Auf diese V/eise ist die in jeden der Zähler während seines Zählzeitraumes entwickelte Spannung bestiarat von der Anzahl der Impulse, welche während dieses Zählzeitraunes von den induktiven Aufnehmer abgegeben worden ist, wobei wiederum diese Anzahl der Impulse der momentanen Winkelgeschwindigkeit des'sich drehenden Teils entspricht. Durch Vergleich der in einem Zähler gespeicherten Spannung mit der in den nächsten Zähler gespeicherten Spannung, der in der Folge dazu wirksaa wird, ergibt eich eine eine Geschwindigkeitsänderung aufweisende Anzeige. Diese Anzeige kann verwendet werden zur Feststellung einer Beschleunigung bzw. Verzögerung.

Sobald das nächste Paar von speichernden Zählern (während der nächsten Halbperiode des bietabllen Multivibrator·) seine Arbelt aufnimmt, wird das erste ZXhlerpaar deaaktiviert und darauf vorbereitet, bei der "'lederholung des ZKhlzyklus die nachfolgend wiederum von der Abtastanordnung gelieferten Impulse zu zählen. Dies geschieht dadurch, daß dl· Ladung bestimmter Speicherkondensatoren durch speziell· Schaltungen gelöscht v/ird. <

Dio Unterschiede in den von den Zählern gespeicherten Span·

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nungen, die~~;ja der Anzahl der Inpulse der Abtastanordnung direkt proportional sind, werden dann so festgestellt, daß die Ausgänge der Zähleranordnungen einer Vergleichsschaltung zugeführt werden, welche beim Ausführungsbeispiel aus eineia Differenzverstärker besteht, dessen verstärkte Differenzspannun~ ein Maß für die Geschwindigkeitsänderung in dem jeweils betrachteten Intervall darstellt.

Weitere Ausgestaltungen und V/eiterbildun^en der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Im folgenden wird anhand der Figuren Aufbau und Wirkungsreise eines AusfUhrungsbeispiels der Erfindung im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 in schematiseher Darstellung die elektronische Schaltung gemäß einem AusfUhrungebeispiel der Erfindung,

Fig. 2 in ebenfalls schematischer Darstellung «inen in der Schaltung der Fig. 1 verwendbaren aetabllen Multivibrator,

Fig. 3 einen in der Schaltung der FIg* 1 verwendbaren bistabilen Multivibrator,

Fig. /f in schematise her Form eine sog. "IIICHi-UlOD^-Torachaltung, welche ebenfalls in der Schaltung der Fig* I verwendet ist, und

füg· 5 zeigt die Kurvenverläufe von dea astabilen Multivibrator der Fig. 2 und dem bistabilen Multivibrator der

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3 produzierte Inipulsreihen.

In Fig. 1 ist mir Io eine mit Zähnen versehene Scheibe bezeichnet, welche von einem selbst angetriebenen Element angetrieben ?/ird. 7/ie reiter Vorn schon ausgeführt, kann dieses angetriebene Slenent ein Rad eines mit Hadern versehenen Fahrzeuges darstellen. Die Zähne der Scheibe Io laufen durch das Inauktionsfeld einer Induktionsspule 12 und bewirken dadurch Spannun^siaspulse in einer Leitung 1Jf. Die Frequenz dieser durch den verzögerungsfreien V/echsel des magnetischen Wider Standes bzv/. der Seluktanz der Spule 12 erzeugten Impulse ist' somit eine direkte Funktion der Drehgeschwindigkeit der Scheibe 1o. Die Spannungsimpulse v/erden von einem üblichen, in einem Nebenstromkreis angeordneten Verstfirker 16 verstärkt und erzeugen am Punkt 18 ein nutzbares Ausgangssicnal. Der Punkt 18 ist mit der Eingangsseite einer ersten Torschaltung Zo und »1eichzeitig mit der Eingenfeseite einer zreiten Torschaltung 22 verbunden·

Weiterhin 1st ein «stabiler Multivibrator 2J> rorgeaehen, dar Spannungeimpulee an seinen balden AuajsVngen arseuft· Dar eine Ausgang let Über eine Leitung 26 alt dar Torachaltung 22 und der andere Ausgang über eine Leitung 28 alt der Torschaltung Zo verbunden. Dabei läuft Ober die Leitung 26 das Ton dam einen Ausgang des Kulti^brators staeaende Eingangaeifnal für die Torschaltung TJ,, während liber dia LeUun« ZB das »weite Torschaltungesignal G, ron dar aedartn Seita da· K«l*l*»ra~

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tors 24 kcsmt.

Zur Erläuterung ist ein in der Schaltung der Fig. 1 verwendbarer Multivibrator in Fig. 2 dargestellt. Die Schaltung der Fig. 2 v/oist zwei PNP-Transistoren Q. und Q- mit einem gemeinsamen Emitterkreis aufi Die Stufe Q₂ ^^{st a}^ der Basisbzv.', mit der Eingangsseite B der Stufe Q- verbunden. Der Spannungsabfall über dem Widerstand R, in Fig. 2 kann als Ausgangsspannungssignal, beispielsweise als TL verwendet werden. Der Spannungsabfall über dem 7/iderstand R₂ *ⁿ *Ί£· 2 kann als Ausgangssignal für die andere Stufe verwendet werden und kann das für die Torschaltung bestimmte Signal Gj darstellen.

Die Leitung 30 in Fig. 2 stellt eine Versorgungsleitung dar und ist über einen geeigneten Schalter S3 mit einer Spannungsquelle E_n verbunden. Dabei ist angenonmen, daß di· Sigenschäften der Transistoren so sind, daß der Transistor Qj «tor bzw. leichter in den leitenden Zustand gelangt al· der TraA-sistor Q₂. Die Kollektorspannung aa Punkt 32 d«e transistor» Q₁ fällt dann auf einen VTert, welcher geringer ist ale die Kollektorspannung am Punkt 3k des Transistors Q₂· ^·^{Γ Kon}"" densator C₂, rrelcher den Eingang der Stufe Q mit d·« Ausgang der Stufe Q₁ verbindet, entlädt sich dann über die KoI-lektor-Ehitterstrecke des Transietors Q., wobei in den Entladestromkreiß noch der Widerstand R, liegt. Dadurch gelangt eine ungekehrte Vorspannung auf den 3asis-Saitterkr«is de·

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Transistors Q-, und verursacht dadurch das Sperren dieses Transistors.

Zu diesen Zeitpunkt erfolgt die Aufladung des Basis-Enitterkreises des Transistors Q- und des Widerstandes R, , so daß der Eingang des Transistors Qj in Vorwärtsrichtung vorgespannt v/ird. Dadurch gelangt der Traneistor Q« in seinen

Sättisungszustand. . ■

Die Spannung an dem Kondensator C- sinkt weiter ab, während dieser sich entlädt, so daß die 3asievorspannung für Uen Transistor Q₂ weniger positiv wird. Sobald dio Vorspannung

ein des Transistors Q₂ zu KuIl v/ird, beginnt in Vorwärtsrichtung fließender Strom von der Spannungsquelle E« durch den Widerstand R, zu fließen. Dadurch v/ird der Kollektorkreis des Transistors Q₂ in seinen leitenden Zustand geschaltet. Sobald dies geschieht, fällt die Spannung am Punkt 34 und der Kondensator C, entlädt sich durch die Kollektor-Ertitter·

strecke des Transistors Q₂ ^vm^ <*e· Widerstandes H. ♦ Dieser- ' auf die Entladung des Kondensators C. surttctasufttttrefede Strom» fluß legt eine umgekehrte Vorspannung an die Basis-Bnitteretrecke des Transistors Q« und sperrt diesen. Aufgrund sei ner Verbindung mit der Basis-Baitteratreeke des Transistors Q₂ und der Verbindung durch den widerstand R₂ beginnt sich dann der Kondensator C₂ »ieder aufzuladen. Der wieder aufgeladene Kondensator C₂ vergrößert die Vorwärteepannung am Eingang des Transistors Qo. Dadurch wird bewirkt, daß der

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ORIGINAL INSPECTED

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Transistor Q^ in seinen Sättigungszustand gelangt. Dies setzt sich zyklisch fort, go daß ausgangsscitig Spannungsinpulse in Form einer Hechtockv/elle in abwechselnder Folge erzeugt werden. Diese Impulse sind in Fig. 1 mit den Symbolen TS- und G. bezeichnet. Sie sind in Fig. 5 in den Kurvenverläufen 36 und 38 grafisch dargestellt. Diesen Verläufen kann entnommen v/erden, daß dann, wenn das Signal G- von ¹¹O¹¹ auf ¹¹L¹¹ schaltet, dao Signal .vL von ¹¹L" auf "0" zurückgeht, umgekehrt, steigt das Signal TJ^ von seinem ^u0"-Zustand auf ¹¹L" an, dann fällt das Signal G- von dem ⁿL"-Zustand auf "O¹¹·

Der astabile Multivibrator Zk dient in Fig· I als Schaltkreis für die Torschaltungen 2o und 22. Zur Erläuterung der . y/irkungswase dieser Tor schaltungen 2o und ZZ wird auf Fig. k verwiesen, in welcher die Torschaltung 2o la schetnatlscher Darstellung gezeigt 1st. Die andere Torschaltung entspricht dieser Darstellung ebenfalls. - - - .

Das Ausgangsalgnal Q₁ des aetabllen Httltlrlbrator« 2% wird ^v der Torschaltung 2o über die Leitung 28 sugeJRUirt, ta- Fig» k -sind diese Inpulse dargestellt durch da« Öffnen und 5chlie3en eines bei Zk' dargestellten raechanl«eaan Schalter«· Zn ähnlicher ',7eise gelangt das Ausgangesignal da« alt da«.Sahnrad 1o in Wirkverbindung stehenden MeSfUhlere (Magnetaufnehner) über die Leitung 3o auf die torschaltung 2o, aus Qrttnden der Erläuterung in Flg. If können diese Iapulse jedoch als Offnen und Schließen eines zweiten mechanischen Schaltar« 16* ge*

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GRißlNAL

dacht v/erden.

Ein beiden Schaltern gemeinsamer Kontakt ist bei 32 geerdet. Der andere Anschluß des Schalters 24^f ist mit einer ersten Diode 34 und in ähnlicher V/eise ist der andere Anschluß de3 Schalters 16^! mit einer zreiten Diode 36 verbunden.

Mit den anderen zusammengeführten Anschlüssen der Dioden 34 und 36 ist die Basis eines KPN-Transistors 38 verbunden. *L

Weiterhin ist die Basis über einen Widerstand 42 mit einer Versorgungsleitung 40 verbunden. Der Kollektorkreis des Transistors 38 ist über einen v/eiteren Widerstand 44 Bit der Versorgungsleitung 40 verbunden.

Immer dann, wenn sich der Schalter 24¹ in seinen: "O^H-Zustand befindet, fließt Strom von der Leitung 40 durch den «iiderstand 42 und erzeugt einen Spannungsabfall über dyes Wider stand. Der Strom fließt dann durch die Blöde 34 u*d dea '·..'-Schalter 24* gegen Kasse. In dieses fall befindet sich tfbey W der Basis-Snitterstrecke des Translators 38 keine Vorspannung, da der Spannungsabfall über dem Widerstand 42 erfolgt» Ss fließt dann auch kein Strom in dea Widerstand 44 und dl* an Punkt 46 meßbare Ausgangespannung 1st gleich Null« Per Schal ter 16* kann zwischen .einem "O"-Zu8tand und sein·» ⁿL^w-2ustand umgeschaltet werden, ohne daß das einen Einfluß auf tile Ausgangsspannung am Punkt 46 hat.

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Sollte sich der Schalter 2.1\· in seinen "!"-Zustand, der Schalter 16^f jedoch in seinen "O"-Zustand bewegen, dann würde wiederun nur eine Sperrspannung an dorn Transistor 38 anliegen, so daß der Aufbau eines Spannungssignals ara Punkt ij-ß verhindert würde. Schaltet der Schalter I6¹ dann in seinen "L"-Zustand, dann wird· der Stromfluß durch den Widerstand l\2. unterbrochen und die Basis-Ihitberspannung des Transistors steigt an, dieser gelangt in den leitenden Zustand und erzeugt einen Spannungsabfall über den Widerstand Mf. Dadurch erscheint auch ein Spannungssignal am Punkt if6. Dieses Spannungssignal verläuft jedoch in seiner Richtung entgegengesatzt zu dem der'Versorgungsleitung, d.h. es weist ein entgegengesetztes Vorzeichen auf. Dem kann entnommen v/erden, daß dann, wenn irgendeiner der Schalter sich im "O"-Zustand befindet, die Ausgangsspannung an Punkt Ι^β gleich Null ist. Befindet sich einer der Schalter in dem "L"-Zustand und der andere Schalter bewegt sich zwischen dem "0"-£ustand und dem "L"-Zustand, dann bewegt sich bzw. schwankt das Spannungssignal am Punkt if6 zwischen den "L"-Zustand und dem "O"-Zustand, da das Vorzeichen der Signalspannung umgekehrt ist. Immer dann also, wenn der astabile Multivibrator Zk ein Signal G^ entwickelt, welches der Bewegung des Schalters 2k^% in den "L"-Zustand entsprechen würde, werden von dein induktiven Aufnehmer 16 Spannungsirapulse erzeugt, die der schnellen Bewegung des Schalters 16* zwischen den "C'-Zusta^d und dera "L^!l-Zustand entsprechen würden, Die an den Punkt /f6 aeßbare Ausgangsspannung würde eine pul-

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sierende Spannung der gleichen Frequenz, jedoch des umgekehrten Vorzeichens der von dem Induktiven Aufnehmer 1c gelieferten Sprmnungsi-npulse sein. Die Spanmmgsimpulse des induktiver. Aufnehmers 16 werden jedoch dann nicht durch die Torschaltung (Gatter) durchgelassen, wenn der astabile Multivibrator 2h kein G^-Signal entwickelt.

Die Arbeitsweise der Torschaltung 22 als Folge der Zuleitung eines Signals T*. ist die gleiche v;ie weiter vorn is Hinblick auf die Torschaltung 2o und das Signal Q- beschrieben. Mit anderen '.Torten, die Torschaltung 22 v/ird von der: induktiven Aufnehmer 16 kommende Spannungsinpulse nur dann verteilen bzw. v/eiterleiten, v/enn ein Signal TL verfügbar ist.

Dabei ist das Signal S₁ gleichzeitig das Eingangssignal für einen bistabilen Multivibrator ^8. Dies kann in einzelnen der Fig. 3 entnommen v/erden. Die Schaltung der Fig. 3 weist zv/ei Transistoren Q. und CJ- vom PHP-Typ auf. Der Kollektorkreis jedes Traneistors wirä Toa einer gtaeinsaaHHt* negmtives Potential führenden Leitung 5o alt Spannung versorgt. Das Eingangssignal G- wird dta Baelsanschlüesen der Transietoren Q₁ und Q₂ zugeführt. Die Ausganseslgnal» des bistabilen Multivibrators ^S sind Q^ vmd TS-,, weich· Wb*r den Widerständen Η-, und R, abgenoismen werden» Diese Widerstände befinden sich in den Kollektorkreisen der Transistoren ^. und Q₂.

In dem Schaltkreis der Fig. 3 leitet der Traneistor Q₁ dann, v/enn der Transistor CJp sperrt und umgekehrt. Der Wechsel von einen Zustand in den anderen erfolgt durch Trisgerung jnit den Spannun^siir-pulsen G-.

Im Anfang sei angenommen, daß kein Spannungssi^nal q vorhanden ist, d.h. es wird angenommen, daß der transistor Q. einen Strom leichter bsv:. besser leitet als der Transistor ~;p, in diesem Fall resultiert ein Spannungssignal Gp als Spannungsabfall über den V/iderstand R,. Diese Spannung reduziert die dein aus den Widerständen R^, R., und der Spannunjsquelle Z-

zugeführte Spannung gebildeten Teilerkrels. Die Spannungsquelle weist eine Spannung auf, die größer als der Spannungsabfall über dea Y/iderstand R₂ ist. Der Basis des Transistors Q-, wird dadurch eine Sperrspannung zugeführt, so daß ein Stroiafluß ia Kollok torkreis des Transistors unterbrochen wird. An dieser Stelle wird im übrigen die Spannung abgenommen. Die Slgnalepannung TIp steigt damit auf einen Wert an, der praktisch der Spannung in der Leitung 5o entspricht. .Dies führt su einer τβΓ-größerten Spannung Über dea aus den- Widerständen H_c und R₁ gebildeten Teilerkrels. Der Spannungsabfall über dee Widerstand B₁ Überschreitet die Spannung der Spetnnuagsquelle Z* ■ und legt dadurch eine In Vorwärteriehtung gepolt· Spannung an die Baais-Etaitterstrecke des Transistors Q₁ · Der Transistor Q₁ wird stark leitend und gelangt In seinen Sättigungszustand. Dadurch wird ein stabiler Zustand erreicht, der erst bei Störung des Gleichgewichtes geändert wird. Dieses

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G" eichgev;icht v/ird dann gestört, wenn der Basis des Transistors Ί. ein Signal G- zugeführt v;ird. Es sei angenoanen, daß der zugoführte Impuls positiv ist, dar.n verringert sich der Strom in den V/iderstand 3. und führt gleichzeitig zu einer Verringerung des Kcllektorstrcrcs in der'Transistor Q-. Die Spannung G_ vergrößert .sich aufgrund des geringeren Spannungsabfalls über den V/iderstand R-,, gleichzeitig vergrößert sich die Spannung Über dem Teilerkreis aus den 7/iderctänden R/- und ϊ?~. Dies führt zu einer Vorspannung in *-

Vorwärtsrichtung des Transistors %~ und verursacht einen Anstieg des Kollektors trornes des Transistors Q-, Aufgrund des vergrößerten Stromes durch den Widerstand R, fällt die Signnlspannung "(L ^{ab und} führt den Teilerkreis aus den 'Viderstanden R^ und H- eine geringere Spannung zu. Der Spannungsabfall über dem V/iderstand P- fällt dann unterhalb der Spannung B₃ und der Transistor Q. sperrt. Auch dies stellt eine «labile Bedingung dar, die so lange andauert, nie der Sfvnrmr.grsinpula G. fortdauert,

Das von dem bistabilen Multivibrator 48 erzeugt· Signal G-wird, wie der Fig. 1 entnommen v/erden kann, den Torschaltungen 52 und 54 zugeleitet. Das Signal ü« wird den Torschaltungen % und 58 zugeleitet. Die Torschaltungen 52 und % empfangen ein zweites Eingangssignal von der Torschaltung 22, während die Tor schal tungen 3k und 58 ein zv/eitee Eingangssignal von der Torschaltung 2o empfangen. Die Torschaltungen 52, %, 3k und 38 arbeiten alle in der gleichen Weise wie dit

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BAD ORlGiNAL

mit Bezug auf die Fig. k beschriebene Torschaltung 2o. Die Ausgänge der Torschaltungen 52, 56, 54- und 58-eind mit den Eingängen von getrennten und mit 6o, 62, 6** und 66 bereich«* neten, eine Spannung speichernden Zählern verbunden.

Die Frequenz des Ausgangssignals des bistabilen Multivi"bra~ tors t{% ist genau halb so groß wie die Frequenz seines 3ingangssignals. Ss sind deshalb für jeden Impuls des G-,*-3isnal3 beispielsweise zwei Impulse des Eingangssignal erforderlich. Das gleiche gilt fUr das Ausgangssignal Tx₂. Das Verhältnis zwischen den Wellen form en der vier Signale Ha^, S^, 3^, I^ ist in Fig. 5 dargestellt, wobei die Abzisse die Zeitechse ist und die Ordinate die Spannungsamplitude darstellt.

Die ausgangsseitigen Anschlüsse der Torschaltungen ^>Z_t 56, 3k und 58 sind so abgestimmt, daß sie selektiv die von den magnetischen Aufnehmer 16 gelieferten Spannungsiapulse empfangen. Während der Zeit, während v/elcher die Torschaltung für einen bestimmten speichernden Zähler offen iet, gelangen die Spar.-nungslmpulse auf den speichernden Zähler und werden in einer in dem Zähler vorhandenen Kapazität gespeichert. Die3 führt zu einem Ausgangsspannungssignal, v/elches ein MaQ für die durchschnittliche Geschwindigkeit des angetriebenen Elements während des Zeitintervalls darstellt, während dem die Torschaltung offen ist. Das öffnen und Schließen der Torschaltungen, d.h, das "timing" ist dabei selbstverständlich von einem konstanten V/ert abhängig, welcher bestimmt ist durch

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die dem asfabilen Multivibrator 2k eigene Frequenz.

Da die speichernden Zähler identisch sind, soll ia folgenden lediglich einer, nämlich der Zähler 60 der Fig. 1 näher beschrieben werden.

Der Kondensator 68 ist rait seinem einen Anschluß mit dem Ausgang der Torschaltung 52 verbunden. Ihm werden dann von ^ dem magnetischen Aufnehmer Impulse zugeleitet, wenn sich sowohl das Signal TL und das Signal Gp in ihrem "!"-Zustand befinden. Ähnlich werden den speichernden Zähler Gk aufgrund der Arbeitsweise der Torschaltung 3k nur dann zugeführt, wenn sich sowohl die Signale G. und Gp in ihren "L"-Zu«tand befinden. Geht das Signal G^ in seinen "O^M-Zustand, dann sperrt · die Torschaltung 3k» v/ie weiter vorn erläutert. In gleicher Weise sperrt bzw. schließt die Torschaltung 52., wenn das Signal "G^ in seinen ⁿO^!l-Zuetand geht.

Da die Pulsfrequenz der Signale G₂ und TSp £^enÄU die halbe Frequenz'der Irrpulaeignalreiheri Oj and U. dar β teilen, wird die Torschaltung 52. ttährena der ersten HMlfte der Zeitdauer geöffnet sein, in welcher das Signal G- eich in «einen ^WL^B-Zustand befindet und die Tor schaltung 3k wird in der zv-reiten Hälfte des Zeitraumes geöffnet sein, in welcher eich das Signal G in seinem "L^tf-*Zustand befindet» Daraue geht hervor, daB beide speichernden Zähler So und 6^ am Ende des Zeitraumes, in welchem sich das Signal Q₃ in aelne* "JU"-Zu-

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stand.befindet, eine der Spannung entsprechende Ladung gespeichert haben. Hat sich die Umdrehungsgeschv/indigkeit des mit dem magnetischen Aufnehmer in Wirkverbindung stehenden angetriebenen Elementes nicht verändert, dann sind die beiden gespeicherten Spannungen gleich. Ist jedoch ein Gesdr/indigkeitsv/echsel während des Zeitraumes aufgetreten, innerhalb welchem sich das Signal G~ in seinem "!»"-Zustand befunden hat, dann sind die von den Zählern 60 und Sk gespeicherten Spannungen unterschiedlich.

ζ 3
Die Spannungsladung, die 'aufgrund eines einzigen, von der Torschaltung ^Z verteilten Impulses entwickelt wird, v/ird * durch eine gleichrichtende Diode 7o auf die eine Seit« ei nes Speicherkondensators 72 übertragen. Die andere Seite des Kondensators 72 ist geerdet. Dadurch wird eine Basis-Bnittervorspannung für den NPN-Transletor 7*f erzeugt, welche einen Kollektorstromfluß durch den Widerstand 76 verursacht*

Dabei haben ein weiterer Schalttransistor 78 ttfed der Tran* sistor 7h einen geneinsamen Baitterkreis. D*r loHekterkreie de ο Transistors 7ß ist mit !de» Eingang eine« Verstärker* 80 verbunden.;Der Basis des Transistors 78 wird tfb*r ein· Leitung BZ das Signal Gg zugeführt. Der Spannungsabfall ober des Widerstand 76, welcher aufgrund der in Vorwärtsrichtung gepolten Vorspannung der lasis-Ebitterstrecke des Transistor« ,. ?h entstanden ist, erzeugt jedoch keine das Loit*ndir*rd#n . > des 'Transistors 78 bewirkende Vorspannung, und «war aufgrund

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des Signals G_pt velqhes der Basis des Transistors 7$ ?u-e führt v/ird. Dieses Signal Übersteigt den Spannungsabfall iiber öein 7/ieter stand 76· '

Die Diode 7o erlaubt die übertragung des von den: Kondensator 78 empfangenen Irapulssignals auf den Speicherkp^dsnsa^ tor 72, wodurch stufenweise ein Spannungspotential entwickelt wird. Dieses Spannungspotential wird jedoch nicht verbraucht hzvi. abgeführt, und zwar so lange nicht, bis das Torspannungssisnal G- einen "Q'*-Zustand annimmt, wodurch dann auch die sperrende Vorspannung von dem Transistor 78 weggenorr-T.en wird.

Weiterhin v;ird das gleiche Signal G-, welches des Transistor 78 ■■>··-. Loitendverden hinderte, der Basis des Transistors S^ ν.υ .(,-fuhrt, welcher eich aussangseeitig des speichernden Zähl <i:; Ch befindet. Die 3asis des Transistors δ^-ist all der <ür· ."jnr.riur.r ?i_? liefernden Signalquelle über eine Leitung ty> vorhunden.

'.'!in f.-rhon vpitor vorn erv/ähnt, entwickeln beide Zähler ζο und Gii während der Zeit, in welcher daa Signal G- vorhanden lot, I.ao'ur.jen bz\7. bauen bestimmte Spannungen auf. Sobald nun dan oijnal G- einen """-Zuetand annirant, werden beide Transistoren 8k und 7& leitend und führen gleichzeitig die von den Zahlern 6o und Gk kommenden Signale den Verstärker Bo zu. Dabei wird die gespeicherte und nit dea 3ezugszeichen Vj

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BAD ORIGINAL

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gekennzeichnete Spannung dem Verstärker 80 an seinem Singangsanschluß 86 zugeführt, während die gespeicherte Eingangsspannung Vp, welche von dera Zähler Gk koFJnt, ebenfalls dem Verstärker 80 zugeleitet wird. Die Arbeitsweise des Verstärkers 80 ist so,- daß am Eingangsanschluß 88 die Span-" nungawerte voneinander subtrahiert werden und der Spannungsunterschied in Form einer Ausgangsspannung Eq verstärkt v.'ird, diese Ausgangsspannung ist ein Maß für den Geschwindigkeiisv/echsel, welcher während eines Zeitraumes auftritt, in vielchem der bistabile Multivibrator 48 eine halbe Schwingung ausführt.

Entladen wird der Kondensator 72., welcher das dem Verstärker 8p zugeleitete Signal einleitete bzw. verursachte, von einen in Form eines Nebenschluß geschalteten Transistors 9o, Inner dann, wenn ein Signal G- vorliegt, liegt an der Basis des Transistors 90 eine Sperrspannung, die einen Stroasfluß von Kollektor durch den Transistor 9o und eomit einen Kurzschluß des Kondensators 72 verhindert. Nimmt dae Signal G- seinen "Oⁿ-Zustand an, wobei dann auch der Zähler So sein gespeichertes Spahnungssignal an den Verstärker 80 weiterleiten kann, dann wird das über den Kondensator 72 liegende Spannungspotential bzw, seine Ladung im Kollektorkreie dee Transistors 9o verbraucht und abgebaut.

Weiterhin ist noch zwischen dem einen Anschluß der Diode 7o und dem anderen Anschluß des Kondensators 68 eine gleichrich-

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tende Diode~¹?2 vorgesehen. '.Venn dem Kondensator 68 einjangsseitig.. die während des Zeitraums, in weichen das Signal G^ sich in seinen "!"-Zustand befindet, auflaufenden Impulse zugeleitet v/erden, dann weisen diese Impulse selbst wieder eine zwischen einen "!"-Zustand und einen "O"-Zustand schwingende Amplitude auf. Befindet sich ein Impuls in seinem "!"-Zustand, dann entlädt sich der Kondensator 68 durch die Diode 7o in den Speicherkondensator 72. Geht dieser Impuls in seinen "0"— Zustand, dann v/ird die Ladung des Kondensators 68 geringer ™ sein, als sie während des Beginns des "L"-Zustandes für den vorhergehenden Impuls war. Un zu verhindern, daß der Kondensator 68 ausgangsseitig eine negative Ladung annimmt, wenn der Impuls selbst in den "O"-Zustand geht, ist die nit ihrer anderen Seite mit Kasse verbundene Diode 7 ο vorgesehen.. Dies ergibt eine Erdung und verhindert eine 3eduzierung der Ladung an der Ausgangsseite des Kondensators 78 auf ein .geringer als Null vrerdendes Potential.

Die Zähler 62 und 66 weisen jeweils geeignete Schalttransistoren 91, 92, 9k und 96 auf. Diese entsprechen den schon is Hinblick auf die Zähler 6o und Sk erläuterten Schalttransistoren.

Wie weiter vorn schon erläutert, 3ind die speichernden Zähler 6o und 6k entladen, renn das Signal G₂ von seinem "0^H-Zustand in seinen "L"-Zustand geht; in ähnlicher Weise sind die speichernden Zähler 62 und 66 entladen, v;enn das Signal G^ von seinem "O"-Zustand in seinen ^ML^SI-Zustand geht.

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-ZZ-

Jeder speichernde Zähler erhält Impulse für eine Viertelperiode des astaoilen Multivibrators 24 oder für eine lialcperiode des bistabilen Multivibrators ^3. Der speichernde Zähler 60 erhält Impulse, wenn sich sowohl die Signale G, und G₂ in dem "L"-Zustand befinden, wie weiter·vorn schon erläutert. Entsprachend v/erden dem Zähler 64 Isnpulse zugeleitet, wenn sich sowohl das Signal G. und Gp in den "L"-Zustand befindet. Der speichernde Zähler 62 empfängt Impulse, v/enn sich sowohl das Signal {-r- als auch das Signal IL •in ihrem "L"-Zustand befinden, während der Zähler 66 Impulse empfängt, wenn sich das Signal Gp und G- in ihre:- "L"-Zu3ts.r.d befinden. ***"*

Aufgeladen v/erden die speichernden Zähler in der Folge 60, Gk, SZ und 66.

Der Verstärker So zieht die Ausgangsspannung des Zählers von der Ausgangsspannung des Zählers 64 ab, wenn sich das Signal Gp in seinem ^HO"-Zustand befindet. Der Verstärker zieht die Ausgangsspannung des Zählers 62 von der Ausgangsspannung des .Zählers 66 ab, wenn sich das Signal Up ⁱⁿ seinem "O"-Zustand befindet. Dabei ist jeweils ein Paar der Zähler in einem Zustand, in welcher eine Spanmmgsspeicherung erfolgt, wenn die Speicherkondensatoren der anderen Zähler jeweils gelöscht bzw. deren Ladung abgebaut v/ird; dies erfolgt jeweils vor einer erneuten Spannungsauf la dung, wie weiter vorn schon erläutert, der Zyklus wiederholt sich sosiit.

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BAD

Die durchschnittliche Ausgangsspannuns Eq ist sonit zu Qedera "beliebi-en Seitpunkt ein unmittelbares KaS für die Beschleunigung cies sich drehenden Elementes.

. V

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Beschleunigungsmesser mit einem Ausgangssignal, deren Amplitude der beschleunigung bzw. Verzögerung eines sich drehenden Teils proportional ist, dadurch gekennzeichnet» daß zur Erzeugung einer Lr.pulsreihe seit einer der Drehgeschwindigkeit des sich drehenden Teiles (io) proportionalen Frequenz eine Abtastanordnung (16) Torgesehen ist, daß ein MuItivibrator-Schaltkreis (2^,48) zur Erzeugung von Impulsen bestimmter Frequenz, ein Paar von Span-, nungsspeichern (6o,6*f;62,66) und die Abtastanordnung 06) Bit den Spannungsspeichern verfeindende Torschaltungen (2o, 22;52.j5h\%,58) vorgesehen sind, daß erste, eingangsseitig mit deiTi Ausgang der Abtastanordnung (16) und mit den Ausgängen (G. ,(L ) eines astabilen Multivibrators (2/f) verbi*.idene Torschaltungen (2o_t 2B) vorgesehen sind, so daß die Impulsreihe der Abtastanordnung (16) den Spannungsspeichern (6o,6*fj62,66) während eines.bestinmten Zeitintervalls, während dem die Spannungsspeicher Über ihnen zugeordnete Torschal tungen i52._t5h\ 56,5B) mit der Abtastanordnung verbunden sind, zuleitbar ist, daß die Spannungsspeicher eine Änderung des ihnen ebenfalle zugeleiteten Aüsgangssignals des Xultivibrator.Schaltkreisee (2ί{,/*8) als Triggerung zur Entladung beantworten, und daß Vergleichsanordnungen (Bo) vorgesehen sind, die die Differenz in den gespeicherten Spannungen (bzw. Ladungen) der Spannungsspeicher feststel-

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   len und verstärken, derart, daß ihr Au.sgangssignal der Geschwindigkeitsänderung des sich drehenden Teils (1o) proportional ist.

   2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator-Schaltkreis aus einem astabilen an seinen Ausgängen Ir.pulsreihen (G- ,GL ) liefernden l!ultivibrator (2if) und aus einera bistabilen Multivibrator (h-8) besteht, welcher in abwechselnder Folge an seinen Ausgängen zv/ei weitere Impulsreinen (β-,ϋτ ) liefert, daiJ zwei elektrische Torschaltungen (2o,22) mit je zwei Eingängen und einen Ausgang vorgesehen sind, deren einer Eingang jeweils mit den Ausgängen (G.,TL ) des astabilen Multivibrators (2ή.) verbunden ist, daß vier weitere, jeweils zwei Eingänge und einen Ausgang aufweisende Torschaltungen (52, 5^556,58) vorgesehen sind, daß jeweils die einen Eingänge eines bestimmten Paares (52,5k) dieser Torschaltungen mit dera Ausgang einer der beiden ersten Torschaltungen {2.2) und die einen Eingänge des anderen Paares (56,58) -it dem Ausgang der anderen der ersten Torschaltung (2o) verbunden sind, daß weiterhin der eine Ausgang (GU^ ^^ββ bistabilen Multivibrators (if8) nit dem anderen Eingang des bestimmten Paares (3^_t5k) der Torschaltungen verbunden ist und der andere Ausgang (G*p) mit den anderen Eingängen des anderen Paares (56,58), daß vier speichernde Zähler (6o,6if; 62,66) für die ihnen zugeleiteten Spannungeimpulse vorgesehen sind, deren Eingänge mit den Ausgängen der ihnen au- "

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   geordneter Torschaltungen (52,54;56,58) verbunden sind, daß die ersten beiden Zähler (60,64), denen über ihre Torschal !ru^gen das eine Ausgangssignal (G-) des bistabilen Multivibrators (48) zuleitbar ist, die Spannung dann speichern, ^Tvenn ein Signal des bistabilen Multivibrators {hS ) vorhanden ist und -daß die weiteren beiden Zähler (.G2.,66), denen das andere Ausgangssignal (Up) zugeführt wird, dann die Spannung speichern, wenn dieses Ausgangssignal vorhanden ist und daß die während der einen Halbperiode aes astabilen Multivibrators (24) von dem ersten Paar speichernder Zähler (60,64) gespeicherten Spannungen (Ladungsr. engen) und die während der zweiten Halbpericde des astabilen Multivibrators (24) von dem zweiten Paar speichernder Zähler (62,66) gespeicherten Spannungen mit Hilfe einer Vergleichsschaltung (Verstärker So) vergleichbar sind und daß die durchschnittliche Spannungsdifferenz die Geschwindigkeitsänderung v/ährend eines Zeitintervalls anzeigt.

   3. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Torschaltung (2o,22;52,54;56,58), die von der Abtastanordnung (16) herrührenden Spannungsinspulse so lange durchläßt, wie an ihrem anderen Eingang ein "L"-Signal der dort zugeführten Irapulereihe vorliegt und daß die Torschaltung sperrt, wenn die Spannung in den ^!O^if-Zustand geht.

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   if. Beschleunigungsmesser nach, einem der Ansprüche \ bis 3» dadurch gekennzeichnet,. daß die die gespeicherten Spannungen in den Zählern vergleichende Vergleichsschaltung, aus einem Verstärker (8o) mit zwei Eingängen und einer: Ausgang besteht, daß jede der Eingänge (56,88) Kit einem speichernden Zähler (6ο,·6Λ bzw. 62,66) verbunden ist und daß die Differentspannung (E~) an seinem Ausgang abnehmbar ist.

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   5. Beschleunigungsraeseer nach einem oder nenreren der Ansprüche 1 bis l\, dadurch gekennzeichnet, daß jeder speichernde Zähler (6o,62,6*f,66) einen Speicherkondensator (?2) und einen diesem Kondensator parallel geschalteten Entladestromkreis (Kollektor-Emitterstrecke von Transistor 9o) aufweist, daß der Entladestromkreis mit dem einen Anschluß der den Zähler zugeordneten Torschaltung (52) verbunden int, (iera eine Spannung bekannter Frequenz zugeleitet v;ird und daß dio den Entlndestromkreiβ sperrende Vorspannung dann aufgehoben wird, wenn der Zähler (6o) e«in Ausgange-εΐί'ηίίΐ registriert bzw. aufweist, wodurch der SpeicherkordenGa*or (72.) für die nächste Spannunggaufladung bei iVla!erhol-i.ng de« Zyklus? vorbereitet wird.

   6. :iefjchleuni'j;uncsaieBser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bi« 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des bistabilen Multivibrators (48) triggerbar ist von einem der Ausgangsanschlüsse (G₁) des astabilen Multivibrator»

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   - 28 -■■·-. ·. · ν

   , derart, daß in abwechselnder Folge jev.-eils eine der Stufen (3. bzv;. X>) anstoßbar ist und daß die Ausgangsfrequenz des bistabilen Multivibrators die Hälfte der Schv:inefrequenz des astabilen Multivibrators beträgt.

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