DE2101887C2 - Beschleunigungsmesser - Google Patents

Description

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nenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Gegenüber dem bekannten Beschleunigungsmesser hat die Erfindung den Vorteil, daß durch die Selektion und Verteilung des vom induktiven Wegaufnehmer stammenden geschwindigkeitsproportionalen Impulsfolgesignals zunächst mit einer gegebenen Frequenz und dann mit einer auf die Hälfte herabgesetzten Frequenz Zählschaltungen in Form von Integratoren so angesteuert werden können, daß sich an einer nachgeschalteten Differenzstufe ein kontinuierliches, beschleunigungsproportionales Ausgangssignal ergibt Dabei arbeiten zunächst erste Gatterschaltungen, die von einem gegebenen Taktgeber angesteuert werden, so, daß jeweils Impulspakete des induktiven Aufnehmers, der die Radumcjrehung erfaßt, gleichzeitig jeweils auf zwei nachgcjchaltete weitere Gatterschaltungen gegeben werden, die diese Impulspakete dann wiederum mit der halben Frequenz auf nachgeschaltete Integratoren weiterleiten, so daß sich infolge der Verwendung von insgesamt vier Integratoren keine 2c Leerzeiten bei der Signalverarbeitung ergeben können, die eine kontinuierliche Erzeugung des der Beschleunigung proportionalen Ausgangssignals verhindern.

Die Torschaltungen bewirken insgesamt die selektive Aufschaltung jedes der als speichernde Zähler ausgebildeten Integratoren während einer Viertelperiode der von einem astabilen Multivibrator als Taktgeber erzeugten Rechteck-Steuerspannung. Die von jedem Zähler während des ihm zugeordneten Zählzeitraums entwickelte Spannung ist dabei bestimmt von der Anzahl der Impulse, die während dieses Zählzeitraumes von dem induktiven Aufnehmer insgesamt erzeugt und ihm zugeführt sind. Durch Vergleich der in diesem Zähler gespeicherten Spannung mit der in einem nächsten Zähler gespeicherten Spannung, der in der Folge wirksam geschaltet wird, ergibt sich dann das eine Geschwindigkeitsänderung darstellende Ausgangssignal.

Vorteilhaft ist, daß dann, wenn das nächste Paar von speichernden Zählern (während der nächsten Halbperiode des dem astabilen Multivibrators nachgeschalteten bistabilen Multivibrators) seine Arbeit aufnimmt, ein erstes Zählerpaar desaktiviert und drauf vorbereitet wird, bei der Wiederholung des Zählzyklus dann nachfolgend die von dem induktiven Aufnehmer gelieferten Impulse zu integrieren.

Ein weiterer Vorteil bei der Erfindung besteht darin, daß die die geschwindigkeitsproportionalen Signale speichernden Zähler als Kondensatoren ausgebildet sind, die unmittelbar an die Ausgänge der sie jeweils selektiv beaufschlagenden Gatterschaltungen angeschaltet sind, wobei den Zählern zugeordnete Halbleiter in Form von Transistoren keine verstärkenden Eigenschaften haben, sondern als Schalter dazu dienen, die ermittelten Endwerte weiterzuleiten bzw. durch Kurzschließen der Kondensatoren einen neuen Zählzyklus einzuleiten. An den Ausgängen sämtlicher, von den Taktgebern angesteuerten Gatterschaltungen ergeben sich echte Meßsignale in Form von Impulspaketen, die zueinander zeitlich versetzt sind, so daß sich durch einen nachgeschalteten Vergleich eine Beschleunigungsmessung durchführen läßt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Maßnahmen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Beschleunigungsmessers möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und -wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Es zeigt

Fi g. 1 in schematischer Darstellung die elektronische Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 2 in ebenfalls schematischer Darstellung einen in der Schaltung der F i g. 1 verwendbaren astabiler» Multivibrator,

F i g. 3 einen in der Schaltung der F i g. i verwendbaren bistabilen Multivibrator,

Fig.4 in schematischer Form eine sog. »ΝICHTUN D«-Torschaltung, welche ebenfalls in der Schaltung der F i g. 1 verwendet ist, und

F i g. 5 zeigt die Kurvenverläufe von dem astabilen Multivibrator der F i g. 2 und dem bistabilen Multivibrator der F i g. 3 produzierte Impulsreihen.

In Fig. 1 ist mit 10 eine mit Zähnen versehene Scheibe bezeichnet, welche von einem selbst angetriebenen Element angetrieben wird. Wie weiter vorn schon ausgeführt, kann dieses angetriebene Element ein Rad eines Fahrzeuges darstellen. Die Zähne der Scheibe 10 laufen durch das Induktionsfeld einer Induktionsspule 12 und bewirken dadurch Spannungsimpulse in einer Leitung 14. Die Frequenz dieser durch den verzögerungsfreien Wechsel des magnetischen Widerstandes bzw. der Reluktanz der Spule 12 erzeugten Impulse ist somit eine direkte Funktion der Drehgeschwindigkeit der Scheibe 10. D.e Spannungsimpulse werden von einem üblichen, in einem Nebenstromkreis angeordneten Verstärker 16 verstärkt und erzeugen am Punkt 18 ein nutzbares Ausgangssignal. Der Punkt 18 ist mit der Eingangsseite einer ersten Torschaltung 20 und gleichzeitig mit der Eingangsseite einer zweiten Torschaltung 22 verbunden.

Weiterhin ist ein astabiler Multivibrator 24 vorgesehen, der Spannungsimpulse an seinen beiden Ausgängen erzeugt. Der eine Ausgang ist über eine Leitung 26 mit der Torschaltung 22 und der andere Ausgang über eine Leitung 28 mit der Torschaltung 20 verbunden. Dabei läuft über die Leitung 26 das von dem einen Ausgang des Multivibrators stammende Eingangssignal für die Torschaltung Ci, während über die Leitung 28 das zweite Torschaltungssignal 6Ί von der anderen Seite des Multivibrators 24 kommt.

Zur Erläuterung ist ein in der Schaltung der F i g. 1 verwendbarer Multivibrator in Fig. 2 dargestellt. Die Schaltung der Fig. 2 weist zwei PNP-Transistoren Qi und Q? mit einem gemeinsamen Emitterkreis auf. Die Stufe Q₂ ist mit der Basis- bzw. mit der Eingangsseite B der Stufe Qi verbunden. Der Spannungsabfall über dem Widerstand R4 in F i g. 2 kann als Ausgangsspannungssignal, beispielsweise als Ci verwendet werden. Der Spannungsabfall über dem Widerstand R₂ in F i g. 2 kann als Ausgangssignal für die andere Stufe verwendet werden und kann das für die Torschaltung bestimmte Signal G\ darstellen.

Die Leitung 30 in Fig.2 stellt eine Versorgungsleitung dar und ist über einen geeigneten Schalter SWmit einer Spannungsquelle Ec verbunden. Dabei ist angenommen, daß die Eigenschaften der Transistoren so sind, daß der Transistor Q\ eher bzw. leichter in den leitenden Zustand gelangt als der Transistor Q₂. Die Kollektorspannung am Punkt 32 des Transistors Q₁ fällt dann auf einen Wert, welcher geringer ist als die Kollektorspannung am Punkt 34 des Transistors Q2. Der Kondensator C₂, welcher den Eingang der Stufe Q₂ mit dem Ausgang der Stufe Q\ verbindet, entlädt sich dann über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors Qi, wobei in dem Entladestromkreis noch der Widerstand

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Rj liegt. Dadurch gelangt eine umgekehrte Vorspannung auf den Basis-Emitterkreis des Transistors Qi und verursacht dadurch das Sperren dieses Transistors.

Zu diesem Zeitpunkt erfolgt die Aufladung des Basis-Emitterkreises des Transistors Q\ und des Widerstandes /?4, so daß der Eingang des Transistors Q\ in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird. Dadurch gelangt der Transistor Q\ in seinen Sättigungszustand.

Die Spannung an dem Kondensator C₂ sinkt weiter ab, während dieser sich entlädt, so daß die Basisvorspannung für den Transistor O₂ weniger positiv wird. Sobald die Vorspannung des Transistors Q2 zu Null wird, beginnt ein in Vorwärtsrichtung fließender Strom von der Spannungsquelle Ec durch den Widerstand /?j zu fließen Dadurch wird der Kollektorkreis des Transistors Q2 in seinen leitenden Zustand geschaltet. Sobald dies geschieht, fällt die Spannung am Punkt 34, und der Kondensator Q entlädt sich durch die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors Q2 und des Widerstandes R\. Dieser auf die Entladung des Kondensators Q zurückzuführende Stromfluß legt eine umgekehrte Vorspannung an die Basis-Emitterstrecke des Transistors Q\ und sperrt diesen. Aufgrund seiner Verbindung mit der Basis-Emitterstrecke des Transistors Qi und der Verbindung durch den Widerstand R2 beginnt sich dann der Kondensator Ci wieder aufzuladen. Der wieder aufgeladene Kondensator C₂ vergrößert die Vorwärtsspannung am Eingang des Transistors Qi. Dadurch wird bewirkt, daß der Transistors Qi in seinen Sättigungszustand gelangt Dies setzt sich zyklisch fort, so daß ausgangsseitig Spannungsimpulse in Form einer Rechteckwelle in abwechselnder Folge erzeugt wenden. Diese Impulse sind in Fig. 1 mit den Symbolen C\ und Gi bezeichnet. Sie sind in F i g. 5 in den Kurvenverläufen 36 und 38 grafisch dargestellt. Diesen Verlaufen kann entnommen werden, daß dann, wenn das Signal C₁ von »0« auf »L« schaltet, das Signal G\ von »L« auf »0« zurückgeht. Umgekehrt, steigt das Signal Gi von seinem »O«-Zustand auf »L« an, dann fällt das Signal G_t von dem »L«-Zustand auf »0«.

Der astabile Multivibrator 24 dient in F i g. 1 als Schaltkreis für die Torschaltungen 20 und 2Z Zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Torschaltungen 20 und 22 wird auf Fig.4 verwiesen, in welcher die Torschaltung 20 in schemalischer Darstellung gezeigt ist. Die andere Torschaltung entspricht dieser Darstellung ebenfalls.

Das Ausgangssignal Gi des astabilen Multivibrators 24 wird der Torschaltung 20 über die Leitung 28 zugeführt. Gemäß F i g. 4 werden diese Impulse durch das Öffnen und Schließen eines bei 24' dargestellten mechanischen Schalters erzeugt. In ähnlicher Weise gelangt das Ausgangssignal des mit dem Zahnrad 10 in Wirkverbindung stehenden Meßfühlers (Magnetaufnehmer) über die Leitung 30 auf die Torschaltung 20, aus Gründen der Erläuterung in Fig.4 können diese Impulse jedoch als Öffnen und Schließen eines zweiten mechanischen Schalters 16' gedacht werden.

Ein beiden Schaltern gemeinsamer Kontakt ist bei 32 geerdet Der andere Anschluß 24' ist mit einer ersten Diode 34 und in ähnlicher Weise ist der andere Anschluß des Schalters 16' mit einer zweiten Diode 36 verbunden. Mit den anderen zusammengeführten Anschlüssen der Dioden 34 und 36 ist die Basis eines NPN-Transistors 38 verbunden. Weiterhin ist die Basis über einen Widerstand 42 mit einer Versorgungsleitung 40 verbunden. Der Kollektorkreis des Transistors 38 ist über einen weiteren Widerstand 44 mit der Versorgungsleitung 40 verbunden.

Immer dann, wenn sich der Schalter 24' in seinem »0«-Zustand befindet, fließt Strom von der Leitung 40 durch den Widerstand 42 und erzeugt einen Spannungs- ί abfall über dem Widerstand. Der Strom fließt dann durch die Diode 34 und den Schalter 24' gegen Masse. In diesem Fall befindet sich über der Basis-Emitterstrecke des Transistors 38 keine Vorspannung, da der Spannungsabfall über dem Widerstand 42 erfolgt. Es fließt dann auch kein Strom in dem Widerstand 44, und die am Punkt 46 meßbare Ausgangsspannung ist gleich Null. Der Schalter 16' kann zwischen einem »0«-Zustand und seinem »L«-Zustand umgeschaltet werden, ohne daß das einen Einfluß auf die Ausgangsspannung am Punkt 46 hat.

Sollte sich der Schaller 24' in seinen »L«-Zustand, der Schalter 16' jedoch in seinen »(!«-Zustand bewegen, dann würde wiederum nur eine Sperrspannung an dem Transistor 38 anliegen, so daß der Aufbau eines Spannungssignals am Punkt 46 verhindert würde. Schaltet der Schalter 16' dann in seinen »L«-Zustand, dann wird der Stromfluß durch den Widerstand 42 unterbrochen und die Basis-Emitterspannung des Transistors steigt an, dieser gelangt in den leitenden Zustand und erzeugt einen Spannungsabfall über den Widerstand 44. Dadurch erscheint auch ein Spannungssignal am Punkt 46. Dieses Spannungssignal verläuft jedoch in seiner Richtung entgegengesetzt zu dem der Versorgungsleitung, d. h. es weist ein entgegengesetztes Vorzeichen auf. Dem kann entnommen werden, daß dann, wenn irgendeiner der Schalter sich im »0«-Zustand befindet, die Ausgangsspannung am Punkt 46 gleich Null ist Befindet sich einer der Schalter in dem »L«-Zustand und der andere Schalter bewegt sich zwischen dem »0«-Zustand und dem »L«-Zustand, dann bewegt sich bzw. schwankt das Spannungssignal am Punkt 46 zwischen dem »L«-Zustand und dem »0«-Zustand, da das Vorzeichen der Signalspannung umgekehrt ist. Immer dann also, wenn der astabile Multivibrator 24 ein Signal Gi entwickelt, welches der Bewegung des Schalters 24' in den »L«-Zustand entspricht werden von dem induktiven Aufnehmer 16 Spannungsimpulse erzeugt, die der schnellen Bewegung des Schalters 16' zwischen dem »0«-Zustand und dem »L«-Zustand entsprechen. Die an dem Punkt 46 meßbare Ausgangsspannung ist eine pulsierende Spannung der gleichen Frequenz, jedoch des umgekehrten Vorzeichens der von dem induktiven Aufnehmer 16 gelieferten Spannungsimpulse. Die Spannungsimpulse des induktiven Aufnehmers 16 werden jedoch dann nicht durch die Torschaltung (Gatter) durchgelassen, wenn der astabile Multivibrator 24 kein GpSignai entwickelt

Die Arbeitsweise der_Torschaltung 22 als Folge der Zuleitung eines Signals G\ ist die gleiche wie weiter vorn im Hinblick auf die Torschaltung 20 und das Signal G\ beschrieben. Mit anderen Worten, die Torschaltung 22 wird von dem induktiven Aufnehmer 16 kommende Spannungsimpulse nur dann verteilen bzw. weiterleiten, wenn ein Signal Gj verfügbar ist

Dabei ist das Signal G\ gleichzeitig das Eingangssignal für einen bistabilen Multivibrator 48. Dies kann im einzelnen der Fi g. 3 entnommen werden. Die Schaltung der Fig.3 weist zwei Transistoren Q\ und Q₂ vom PNP-Typ auf. Der Kollektorkreis jedes Transistors wird von einer gemeinsamen, negatives Potential führenden Leitung 50 mit Spannung versorgt Das Eingangssignal Gi wird den Basisanschlüssen der Transistoren Qi und

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Οί zugeführt. Die Ausgangssignale des bistabilen Multivibrators 48 sind G2 und Ci, welche über den Widerständen R3 und &t abgenommen werden. Diese Widerstände befinden sich in den Kollektorkreisen der Transistoren Qi und Qi.

In dem Schaltkreis der F i g. 3 leitet der Transistor Q\ dann, wenn der Transistor Qi sperrt und umgekehrt. Der Wechsel von einem Zustand in den anderen erfolgt durch Triggerung mit den Spannungsimpulsen C\.

Im Anfang sei angenommen, daß kein Spannungssignal G) vorhanden ist, d. h. es wird angenommen, daß der Transistor Q\ einen Strom leichter b?w. besser leitet als der Transistor Qi, in diesem Fall resultiert ein Spannungssignal Gi als Spannungsabfall über den Widerstand /?j. Diese Spannung reduziert die dem aus den Widerständen R_b, Ri und der Spannungsqueile Eb gebildeten Teilerkreis zugeführte Spannung. Die Spannungsquelle weist eine Spannung auf, die größer als der Spannungsabfall über dem Widerstand R2 ist. Der Basis des Transistors Qi wird dadurch eine Sperrspannung zugeführt, so daß ein Stromfluß im Kollektorkreis des Transistors unterbrochen wird. An dieser Stelle wird im übrigen die Spannung abgenommen. Die Signalspannung G2 steigt damit auf einen Wert an, der praktisch der Spannung in der Leitung 50 entspricht. Dies führt zu einer vergrößerten Spannung über dem aus den Widerständen Rs und Ri gebildeten Teilerkreis. Der Spannungsabfall über dem Widerstand Rt überschreitet die Spannung der Spannungsquelle Eb und legt dadurch eine in Vorwärtsrichtung gepolte Spannung an die Basis-Emitterstrecke des Transistors Q\. Der Transistor Q\ wird stark leitend und gelangt in seinen Sättigungszustand. Dadurch wird ein stabiler Zustand erreicht, der erst bei Störung des Gleichgewichtes geändert wird. Dieses Gleichgewicht wird dann gestört, wenn der Basis des Transistors Q\ ein Signal G\ zugeführt wird. Es sei angenommen, daß der zugeführte Impuls positiv ist, dann verringert sich der Strom in dem Widerstand Ry und führt gleichzeitig zu einer Verringerung des Kollektorstroms in den Transistor Qi. Die Spannung Gi vergrößert sich aufgrund des geringeren Spannungsabfalls über den Widerstand Ri, gleichzeitig vergrößert sich die Spannung über dem Teilerkreis aus den Widerständen R_b und Ri. Dies führt zu einer Vorspannung in Vorwärtsrichtung des Transistors Q2 und verursacht einen Anstieg des Kollektorstromes des Transistors Qi Aufgrund des vergrößerten Stromes durch den Widerstand Ra fällt die Signalspannung Gi ab und führt dem Teilerkreis aus den Widerständen Rs und Ri eine geringere Spannung zu. Der Spannungsabfall über dem Widerstand Ri fällt dann unterhalb der Spannung Lb, und der Transistor Q₁ sperrt. Auch dies stellt eine stabile Bedingung dar, die so lange andauert, wie der Spannungsimpuls G\ fortdauert.

Das von dem bistabilen Multivibrator 48 erzeugte Signal Gi wird, wie der F i g. 1 entnommen werden kann, den Torschaltungen 52 und 54 zugeleitet Das Signal Gi wird den Torschaltungen 56 und 58 zugeleitet Die Torschaltungen 52 und 56 empfangen ein zweites Eingangssignal von der Torschaltung 22, während die Torschaltungen 54 und 58 ein zweites Eingangssignal von der Torschaltung 20 empfangen. Die Torschaltungen 52,56,54 und 58 arbeiten alle in der gleichen Weise wie die mit Bezug auf die Fig.4 beschriebene Torschaltung 20. Die Ausgänge der Torschaltungen 52, 56, 54 und 58 sind mit den Eingängen von getrennten und mit 60, 62, 64 und 66 bezeichneten, eine Spannung speichernden Zählern verbunden.

Die Frequenz des Ausgangssignals des bistabilen Multivibrators 48 ist genau halb so groß wie die Frequenz seines Eingangssignals. Es sind deshalb für jeden Impuls des G2-Signals beispielsweise zwei Impulse des Eingangssignal erforderlich. Das gleiche gilt für das Ausgangssignal G2. Das Verhältnis zwischen den Wellenformen der vier Signale Gi, Gi, G2, Gi ist in Fig.5 dargestellt, wobei die Abzisse die Zeitachse isc und die Ordinate die Spannungsamplitude darstellt.

Die ausgangsseitigen Anschlüsse der Torschaltungen 52,56,54 und 58 sind so abgestimmt, daß sie selektiv die von dem magnetischen Aufnehmer 16 gelieferten Spannungsimpulse empfangen. Während der Zeit, während welcher die Torschaltung für einen bestimmten speichernden Zähler offen ist, gelangen die Spannungsimpulsc auf den speichernden Zähler und werden in einer in dem Zähler vorhandenen Kapazität gespeichert. Dies führt zu einem Ausgangsspannungssignal, welches ein Maß 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 Wert abhängig, welcher bestimmt ist durch die dem astabilen Multivibrator 24 eigene Frequenz.

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

Der Kondensator 68 ist mit seinem einen Anschluß mit dem Ausgang der Torschaltung 52 verbunden. Ihm werden dann von dem magnetischen Aufnehmer Impulse zugeleitet, wenn sich sowohl das Signal Gi und das Signal G2 in ihrem »L«-Zustand befinden. Ähnlich werden dem speichernden Zähler 64 aufgrund der Arbeitsweise der Torschaltung 54 nur dann zugeführt, wenn sich sowohl die Signale Gi und Gi in ihrem »L«-Zustand befinden. Geht das Signal d in seinen »0«-Zustand, dann sperrt die Torschaltung 54, wie weiter vorn erläutert. In gleicher Weise sperrtjpzw. schließt die Torschaltung 52, wenn das Signal Gi in seinen »0«-Zustand geht.

Da die Pulsfrequenz der Signale G₂ und G₂ genau die halbe Frequenz der Impulssignalreihen Ci und Ci darstellt, ist die Torschaltung 52 während der ersten Hälfte der Zeitdauer geöffnet, in welcher das Signal C2 sich in seinem »L«-Zustand befindet, und die Torschaltung 54 ist in der zweiten Hälfte des Zeitraumes geöffnet, in welcher sich das Signal G2 in seinem »L«-Zustand befindet Daraus geht hervor, daß beide speichernden Zähler 60 und 64 am Ende des Zeitraumes, ir: welchem sich das Signa! Gi in seinem »L«-Zustand befindet, eine der Spannung entsprechende Ladung gespeichert haben. Hat sich die Umdrehungsgeschwindigkeit des mit dem magnetischen Aufnehmer in Wirkverbindung stehenden angetriebenen Elementes nicht verändert, dann sind die beiden gespeicherten Spannungen gleich. Ist jedoch ein Geschwindigkeitswechsel während des Zeitraumes aufgetreten, innerhalb welchem sich das Signal G2 in seinem »L«-Zustand befunden hat dann sind die von den Zählern 60 und 64 gespeicherten Spannungen unterschiedlich.

Die Spannungsladung, die z.B. aufgrund eines einzigen, von der Torschaltung 52 verteilten Impulses entwickelt wird wird durch eine gleichrichtende Diode 70 auf die eine Seite eines Speicherkondensators 72 übertragen. Die andere Seite des Kondensators 72 ist geerdet Dadurch wird eine Basis-Emittervorspannung

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ίο

für den NPN-Transistor 74 erzeugt, welche einen Kollektorstromfluß durch den Widerstand 76 verursacht.

Dabei haben ein weiterer Schalttransistor 78 und der Transistor 74 einen gemeinsamen Emitterkreis. Der Koüektorkreis des Transistors 78 ist mit dem Eingang eines ,Verstärkers 80 verbunden. Der Basis des Transistors 78 wird über eine Leitung 82 das Signal G₂ zugeführt. Der Spannungsabfall über dem Widerstand 76, welcher aufgrund der in Vorwärtsrichtung gepolten Vorspannung der Basis-Emitterstrecke des Transistors 74 entstanden ist, erzeugt jedoch keine das Leitendwerden des Transistors 78 bewirkende Vorspannung, und zwar aufgrund des Signals G₂, welches der Basis des Transistors 78 zugeführt wird. Dieses Signal übersteigt den Spannungsabfall über dem Widerstand 76.

Die Diode 70 erlaubt die Übertragung des von dem Kondensator 78 empfangenen Impulssignals auf den Speicherkondensator 72, wodurch stufenweise ein Spannungspotential entwickelt wird. Dieses Spannungspotential wird jedoch nicht verbraucht bzw. abgeführt, und zwar so lange nicht, bis das Torspannungssignal G₂ einen »O«-Zustand annimmt, wodurch dann auch die sperrende Vorspannung von dem Transistor 78 weggenommen wird.

Weiterhin wird das gleiche Signal G₂, welches den Transistor 78 am Leitendwerden hinderte, der Basis des Transistors 84 zugeführt, welcher sich ausgangsseitig des speichernden Zählers 64 befindet. Die Basis des Transistors 84 ist mit der die Spannung Gi liefernden Signalquelle über eine Leitung 86 verbunden.

Wie schon weiter vorn erwähnt, entwickeln beide Zähler 60 und 64 während der Zeit, in welcher das Signal G₂ vorhanden ist, Ladungen bzw. bauen bestimmte Spannungen auf. Sobald nun das Signal G₂ einen »0«-Zustand annimmt, werden beide Transistoren 84 und 78 leitend und führen gleichzeitig die von den Zählern 60 und 64 kommenden Signale dem Verstärker 80 zu. Dabei wird die gespeicherte und mit dem Bezugszeichen Vi gekennzeichnete Spannung dem Verstärker 80 an seinem Eingangsanschluß 86 zugeführt, während die gespeicherte Eingangsspannung V₂, welche von dem Zähler 64 kommt, ebenfalls dem Verstärker 80 zugeleitet wird. Die Arbeitsweise des Verstärkers 80 ist so, daß am Eingangsanschluß 88 die Spannungswerte voneinander subtrahiert werden und der Spannungsunterschied in Form einer Ausgangsspannung Ea verstärkt wird, diese Ausgangsspannung ist ein Maß für die Geschwindigkeitsänderung, welche während eines Zeitraumes auftritt, in welchem der bistabile Multivibrator 48 eine halbe Schwingung ausführt.

Entladen wird der Kondensator 72, welcher das dem Verstärker 80 zugeleitete Signal einleitete bzw. verursachte, von einem in Form eines Nebenschluß geschalteten Transistors 90. Immer dann, wenn ein Signal G₂ vorliegt, liegt an der Basis des Transistors 90 eine Sperrspannung, die einen Stromfluß vom Kollektor durch den Transistor 90 und somit einen Kurzschluß des Kondensators 72 verhindert Nimmt da Signal Gi seinen »0«-Zustand an, wobei dann auch der Zähler 60 sein gespeichertes Spannungssignal an den Verstärker 80 weiterleiten kann, dann wird das über dem Kondensator 72 liegende Spannungspotential bzw. seine Ladung im Kollektorkreis des Transistors 90 verbraucht und Weiterhin ist noch zwischen dem einen Anschluß der Diode 70 und dem anderen Anschluß des Kondensators 68 eine gleichrichtende Diode 92 vorgesehen. Wenn dem Kondensator 68 eingangsseitig die während des Zeitraums, in welchem das Signal G₂ sich in seinem »L«-Zustand befindet, auflaufenden Impulse zugeleitet werden, dann wiesen diese Impulse selbst wieder eine zwischen einem »L«-Zustand und einem »O«-Zustand schwingende Amplitude auf. Befindet sich ein Impuls in

ίο seinem »L«-Zustand, dann entlädt sich der Kondensator 68 durch die Diode 70 in den Speicherkondensator 72. Geht dieser Impuls in seinen »O«-Zustand, dann wird die Ladung des Kondensators 68 geringer sein, als sie während des Beginns des »L«-Zustandes für den vorhergehenden Impuls war. Um zu verhindern, daß der Kondensator 68 ausgangsseitig eine negative Ladung annimmt, wenn der Impuls selbst in den »O«-Zustand geht, ist die mit ihrer anderen Seite mit Masse verbundene Diode 70 vorgesehen. Dies ergibt eine Erdung und verhindert eine Reduzierung der Ladung an der Ausgangsseite des Kondensators 78 auf ein geringer als Null werdendes Potential.

Die Zähler 62 und 66 weisen jeweils geeignete Schalttransistoren 91, 92, 94 und 96 auf. Diese entsprechen den schon im Hinblick auf die Zähler 60 und 64 erläuterten Schalttransistoren.

Wie weiter vorn schon erläutert, sind die speichernden Zähler 60 und 64 entladen, wenn das Signal G₂ von seinem »0«-Zustand in seinen »L«-Zustand geht; in ähnlicher Weise sind die speichernden Zähler 62 und 66 entladen, wenn das Signal G₂ von seinem »(!«-Zustand in seinen »L«-Zustand geht.

Jeder speichernde Zähler erhält Impulse für eine Viertelperiode des astabilen Multivibrators 24 oder für eine Halbperiode des bistabilen Multivibrators 48. Der speichernde_Zähler 60 erhält Impulse, wenn sich sowohl die Signale G\ und G₂ in dem »L«-Zustand befinden, wie weiter vorn schon erläutert. Entsprechend werden dem Zähler 64 Impulse zugeleitet, wenn sich sowohl das Signal G\ und G₂ in dem »L«-Zustand befindet. Der speichernde Zähler_62 empfängt Impulse,_wenn sich sowohl das Signal G₂ als auch das Signal G\ in ihrem »L«-Zustand befinden, während der Zähler 66 Impulse empfängt, wenn sich das Signal Gi und G\ in ihrem »L«-Zustand befinden.

Aufgeladen werden die speichernden Zähler in der Folge 60,64,62 und 66.

Der Verstärker 80 zieht die Ausgangsspannung des Zählers 60 von der Ausgangsspannung des Zählers 64 ab, wenn sich das Signal Gi in seinem »0«-Zustand befindet. Der Verstärker 80 zieht die Ausgangsspannung des Zählers 62 von der Ausgangsspannung des Zählers 66 ab, wenn sich das Signal G₂ in seinem »0«-Zustand befindet Dabei ist jeweils ein Paar der Zähler in einem Zustand, in welcher eine Spannungsspeicherung erfolgt, wenn die Speicherkondensatoren der anderen Zähler jeweils gelöscht bzw. deren Ladung abgebaut wird; dies erfolgt jeweils vor einer erneuten Spannungsaufladung, wie weiter vorn schon erläutert der Zyklus wiederholt sich somit

Die durchschnittliche Ausgangsspannung Eo ist somit zu jedem beliebigen Zeitpunkt ein unmittelbares Maß für die Beschleunigung des sich drehenden Elementes,
abgebaut

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

21 Ol 887 Patentansprüche:

1. Beschleunigungsmesser mit einem Ausgangssignal, dessen Amplitude der Beschleunigung bzw. Verzögerung eines sich drehenden Teils, insbesondere eines Fahrzeugrades, proportional ist, mit einer Abtastanordnung, die eine Impulsreihe mit einer der Drehgeschwindigkeit des Drehteils proportionalen Frequenz erzeugt, sowie mit einem Taktgeber, der elektronische Schalter derart steuert, daß eine dieser Frequenz entsprechende elektrische Größe in aufeinanderfolgenden gleichbleibenden Zeitintervallen Integratoren zugeführt ist, deren bei einer Beschleunigung unterschiedliche Ausgangsgleichspannungen in einem nachgeschalteten Vergleicher miteinander verglichen werden und die Differenzspannung als Meßwert für die Beschleunigung dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber aus einem ersten astabilen Multivibrator (24) und einem von diesem getriggerten bistabilen Multivibrator (48) gebildet ist, daß der astabile Multivibrator zwei erste elektronische Gatterschaltungen (20, 22) schaltet, deren anderen Eingängen die Ausgangsimpulse der Abtastanordnung (16) derart zugeführt sind, daß an den Ausgängen der ersten Gatterschaltungen (20, 22) zeitlich zueinander versetzte Impulspakete auftreten, daß diesen ersten Gatterschaltungen (20,22) jeweils zwei zweite Gatterschaltungen (52, 56; 54, 58) nachgeschaltet sind, deren anderen Eingängen die Ausgangs-Steuerimpulse des dem astabilen Multivibrator (24) nachgeschalteten und daher die halbe Frequenz aufweisenden, bistabilen Multivibrators (48) zugeführt sind und daß jeder der vier zweiten Gattetschaltungen (52,56; 54, 58) je ein, von den Ausgangsimpulsen des bistabilen Multivibrators (48) jeweils wirksam geschalteter Integrator (60, 62, 64, 66) nachgeschaltet ist, wobei immer zwei der Integratoren (60, 64; 62, 66) mit ihren Ausgängen auf die Eingänge einer nachgeschalteten Differenzstufe (80) geschaitet sind zur Bildung der der Beschleunigung entsprechenden Differenzspannung.

2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Integratoren (60, 62, 64, 66) als speichernde Zähler mit einem Speicherkondensator (72) und einem diesem Kondensator parallelgeschalteten Entladestromkreis (Transistor 90) ausgebildet sind, wobei der Entladestromkreis mit der gleichen Steuerleitung von den Ausgängen des bistabilen Multivibrators (48) verbunden ist, die auch die dem jeweiligen Zähler vorgeschaltete Gatterschaltung ansteuert, derart, daß die den Entladestromkreis sperrende Vorspannung dann aufgehoben ist, wenn das Ausgangssignal am Zähler ansteht zur Vorbereitung des Speicherkondensators (72) für die nächste Spannungsaufladung bei Wiederholung des Zyklus.

3. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge der Differenzstufe (80) mit den Ausgängen von jeweils zwei Zählern gleichzeitig und ständig verbunden sind, derart, daß sich am Ausgang der Differenzstufe eine kontinuierliche, unmittelbar der Beschleunigung entsprechende Meßspannung ergibt

Die Erfindung geht aus von einem Beschleunigungsmesser nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein solcher Beschleunigungsmesser ist bekannt aus der FR-PS 15 63 392. Dieser bekannte Beschleunigungsmesser ist von besonders einfachem Aufbau und beruht auf der für solche Beschleunigungsmesser gängigen Grundkonzeption, geschwindigkeitsproportionale Meßwerte zeitlich zueinander zu versetzen und dann einer gemeinsamen Vergleichsanordnung zuzuführen. Da der

ίο bekannte Beschleunigungsmesser dazu bestimmt ist, die Beschleunigung oder Verzögerung eines Kraftfahrzeugs zu bestimmen, wird von einer auf induktiver Basis arbeitenden Abtastanordnung zunächst eine der Drehzahl des Rades proportionale Impulsfolge erzeugt, die jedoch nach einer Impulsformung sofort an einem ßC-GIied integriert und in eine Gleichspannung umgewandelt wird, deren Mittelwert daher proportional zur Winkelgeschwindigkeit des sich drehenden Rades ist. Die Gleichspannung wird anschließend alternativ über Schalter getaktet auf Integratoren geführt, die aus Operationsverstärkern mit Rückführkondensatoren gebildet sind. Die Ausgänge der Integratoren arbeiten dann auf einen gemeinsamen Differenzverstärker, dessen Ausgangswert jedoch mittels eines Schalters nur während bestimmter, gegenüber den Schaltperioden von die am RC-Glied entwickelte Gleichspannung auf die Integratoren gebenden weiteren Schaltern versetzten Zeiträumen freigegeben werden kann. Ober eine weitere Verbindungsleitung zu dem sämtliche Schalter betätigenden gemeinsamen Taktgeber erfolgt dann eine jeweils gleichzeitige Lösung der Integratoren.

Bei dieser bekannten Einrichtung kann wegen der praktisch durchgehenden Gleichspannungsverarbeitung nicht ausgeschlossen werden, daß Fehler bei der Verwendung der Bauelemente sowie auf Alterung zurückgehende Fehler in den Meßwert eingehen, desgleichen die bekannten Störgrößen, die bei einer Gleichspanp.ungsverarbeitung auftreten wie Drift, Tem-

ίο peraturgang, Offsetspannungen, Thermospannungen u. dgl. Schließlich steht der gewünschte, der Beschleunigung entsprechende Meßwert nicht ständig am Ausgang des Differenzverstärkers zur Verfügung, sondern nur dann, wenn der Taktgeber diesem Ausgang in Abstimmung auf die Bewegung der sonstigen Schalter jeweils freigibt.

Grundsätzlich sind Beschleunigungsmesser in ihrer Anwendung für Kraftfahrzeuge erforderlich, um deren Bremssystem so steuern zu können, daß blockierende Räder beim Bremsen vermieden werden können; Beschleunigungsmesser finden daher bevorzugt eine Anwendung bei sogenannten Antiblockiersystemen für Kraftfahrzeuge. Der Beschleunigungsmesser erfaßt Veränderungen in der Winkelgeschwindigkeit des von ihm beobachteten Rades, wobei sein Ausgangssignal zusammen mit weiteren Signalen dazu verwendet wird, die diesem Rad zugeleitete Bremskraft einer Steuerung bzw. einer Modulation zu unterwerfen.

Der Erfindung liegtxlie Aufgabe zugrunde, ausgehend von der auch beim bekannten Beschleunigungsmesser verwendeten Grundkonzeption einen Beschleunigungsmesser so auszubilden, daß dieser mit hoher Genauigkeit ihm zugeführte Geschwindigkeitssignale verarbeitet und in ein kontinuierliches, beschleunigungsproportionales Ausgangssignal umwandelt, wobei sich aus der Schaltung ergebende Fehlereinflüsse besonders gering gehalten werden.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den kennzeich-