DE2430749A1

DE2430749A1 - Beschleunigungsmesser

Info

Publication number: DE2430749A1
Application number: DE2430749A
Authority: DE
Inventors: William Edward Griffiths; Peter Stanley Levis
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1973-06-30
Filing date: 1974-06-26
Publication date: 1975-01-23
Also published as: NO742308L; GB1469764A; US3901086A

Description

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

DIPL.-IMG ERNST RATHMANN

München 71,

Melchiorstr. 42

Unser Zeichen: A 12

FERRANTI LIMITED Hollinwood, Lancashire England

Beschleunigungsmesser

Die Erfindung betrifft·«Beschleunigungsmesser , insbesondere kräfte-ausgeglichene Beschleunigungsmesser, mit einer Trägheitsmasse, auf die eine Beschleunigungskraft wirkt sowie einer elektromagnetischen Wicklung, die aufgrund eines in ihr fliessenden Stromes eine Rückstellkraft auf die Masse entgegengesetzt zu der Beschleunigungskraft ausübt.

Beschleunigungsmesser, die hinsichtlich der Kräfte abgeglichen sind, haben eine Trägheitsmasse, die an einem Arm befestigt ist, so daß sie aufgrund einer auf die Masse wirkenden Beschleunigungskraft in einer Richtung senkrecht zu dem Arm verschiebbar ist. Der Arm hat einen Aufnehmer oder einen Schalter oder er betätigt einen solchen, um den Erregerstrom einer elektromagnetischen Spule derart zu steuern, daß die Verschiebung des Armes im wesentlichen kompensiert bzw. auf Null gebracht wird. Beschleunigungsmesser dieser Art sind in

Lh/fi - 2 -

40988 4/04 3 7

Deutschen Patentanmeldung P 23 27 744.3 sowie in dem Britischen Patent Nr. 1 259 203 beschrieben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Beschleunigungsmesser der eingangs genannten Art zu verbessern und zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch Schalteinrichtungen, die einen ersten Zustand aufrechterhalten, während welchem die Beschleunigungskraft größer ist als die Rückstellkraft und die ferner einen zweiten Zustand aufrechterhalten, während welchem die Rückstellkraft größer ist als die Beschleunigungskraft, Einrichtungen zur Erregung der Wicklung, die auf die Schalteinrichtungen im ersten Zustand ansprechen, um an die Wicklung ein Bezugssignal in Form eines Stromes zu geben, dessen Stärke innerhalb einer Bezugszeit und entsprechend einem vorgegebenen Gesetz von einem gegebenen Wert auf einen vorgegebenen Bezugswert variiert, worauf er auf den gegebenen Wert zurückgeht, ferner mit Ausgangseinrichtungen, die auf die Schalteinrichtungen im zweiten Zustand in jeder Bezugs- , zeit ansprechen, um ein Ausgangssignal zu liefern, das repräsentativ für die Stärke des Bezugssignales bezüglich des gegebenen Wertes ist, bei welchem die Rückstellkraft gleich der Beschleunigungskraft ist und das die Größe der Beschleunigungskraft in dieser Bezugszeit-Periode anzeigt.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben, in der

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Beschleunigungs- und Abstands-Meßeinrichtung zeigt.

Fig. 2 zeigt die Veränderung des Stromes mit der Zeit, der in der Wicklung des Beschleunigungsmessers fließt.

409884/0437

Fig, 3 ist ein Teil eines Blockdiagrammes, das eine alternative Ausführungsform zeigt.

Ein Beschleunigungsmesser mit Kraftausgleich, wie er in der Deutschen Patentanmeldung P 23 27 744.3 beschrieben ist, hat eine elektromagnetische Wicklung in einem gleichförmigen Magnetfeld in der Art eines Instrumentes mit bewegbarer Spule. Eine Trägheitsmasse die einen Arm hat, ist an der Spule befestigt und kann sich mit ihr drehen. Der Arm ist mit einem beweglichen Kontakt eines elektrischen Schalters versehen, der feste im Abstand, angeordnete Kontakte besitzt, zwischen denen der bewegliche Kontakt sich in einem Gleichgewicht befindet. Bei Beschleunigung wird der Arm derart bewegt, daßcfer bewegliche Kontakt einen festen Kontakt berührt, wodurch ein Strom durch die Wicklung oder Spule fließt, wodurch der Arm von dem festen Kontakt weggeschwenkt werden soll. Wenn der Kontakt unterbrochen wird, hört der Strom auf zu fHessen und der Kontakt wird erneut hergestellt. Der durchschnittliche Strom, der durch die Wicklung fließt, um der Beschleunigungskraft das Gleichgewicht zu halten, liefert eine Anzeige für die.Stärke der Beschleunigung.

Fig. 1 zeigt nun eine Vorrichtung zum Messen des durchlaufenen Weges mit einem Beschleunigungsmechanismus 10, der kraftabgeglichen ist und eine elektromagnetische Wicklung 11, sowie Schalteinrichtungen mit einem einpoligen Doppelhubschalter 12 aufweist. Der Schalter 12 hat feste Kontakte 12a und 12b, sowie einen beweglichen Kontakt 12c. Der Kontakt 12c ist an der nichtgezeigten Trägheitsmasse des Beschleunigungsmessers angebracht, derart, daß wenn auf die Trägheitsmasse eine Beschleunigungskraft wirkt, der Schalter geschlossen wird, d.h. die Kontakte 12a und 12c verbunden sind, und wenn ein ausreichend starker Strom in der Wicklung 11 fließt, um die Beschleunigungskraft zu überwinden, der Schalter, unterbrochen wird, d.h. die Kontakte 12b und 12c verbunden werden.

409884/04 3 7

Die Wicklung 11 ist an eine Quelle 13 angeschlossen, die einen zunehmenden Strom erzeugt und einen Teil der Erregereinrichtung für die Wicklung bildet. Die Quelle 13 umfaßt einen Oszillator

14 zur Erzeugung von Impulsen mit konstanter Wiederholungsfrequenz, einen ersten Zähler 15 für die Oszillatorimpulse, der nachfolgend als Bezugszähler bezeichnet wird, sowie ein binär eingeteiltes Widerstandsnetzwerk 16. Der Zähler liefert einen parallelen Ausgang in binärer Form und das Netzwerk 16 hat eine Vielzahl von Widerständen, die relativ zueinander so eingeteilt und angeordnet sind, daß die aufeinanderfolgenden Stufen des Zählers

Widerstände aufweisen, die die Werte R, 2R, 4R, 8R nR

haben. Das Netzwerk 16 wird ferner mit einer Bezugspannung V versorgt, so daß für jede Stufe der Zählung der vom Netzwerk 16 zur Wicklung 11 des Beschleunigungsmessers fliessende Strom stufenförmig um die Einheit V/nR zunimmt.

Geeignete Stufen des Zählers 15 liefern Eingangssignale an ein UND-Tor 17, das ein Ausgangssignal an der Klemme 18 liefert. Das Signal des Tores wird an einen Rückstelleingang des Zählers

15 gegeben, so daß der Zähler automatisch auf Null zurückkehrt nachdem er eine vorgegebene Anzahl von Impulsen gezählt hat. Der Zähler 15 hat einen weiteren Eingang, der von einer Klemme 19 gespeist wird und an den ein Signal angelegt wird, um ihn instandzusetzen, wenn er rückgestellt ist, mit der Zählung zu beginnen.

Der Beschleunigungsmesser umfaßt ferner einen zweiten Zähler (nachfolgend als Beschleunigungszähler bezeichnet), der Impulse zählt, die vom Oszillator 14 erzeugt werden. Die ortsfesten Kontakte 12a und 12b des Schalters sind entsprechend an den Stelleingang und den Rückstelleingang einer bistabilen Einheit 21 angeschlossen. Die Ausgänge der Einheit 21 steuern den Zähler 20 derart, daß die Einheit 21 eingestellt wird, um einen Ausgang über eine Leitung 22 zu liefern, um den Zähler mit der

409884/0437

Zählung beginnen zu lassen und daß die Einheit rückgestellt wird, um einen Ausgang über eine Leitung 23 zu liefern, um den Zähler zu veranlassen, die Zählung zu beenden»

Eine Zähler-Synchronisierungseinheit 24 (latch) hat einen Stelleingang, der über eine Leitung 25 mit der Leitung 22 verbunden ist und einen Rückstelleingang, der über eine Leitung 26 an die Ausgangsklemme 18 des Tores 17 gelegt ist. Wenn die Einheit 24 eingestellt ist, liefert sie ein Vorbereitungssignal (enable signal) an die Klemme 19 des Bezugszählers 15 über eine Leitung 27. Die Quelle 13, die Einheiten 24 und 21 bilden die Einrichtung zur Erregung der Wicklung. Wenn die Einheit 24 rückgestellt ist, liefert sie ein Trigger-Signal über eine Leitung 28 an ein Schaltkreis-Steuerelement: 29. Das Steuerelement 29 empfängt ferner einen Takt-Eingang vom Oszillator 14 und liefert, wenn es getriggert wird, ein Schiebesignal an den Beschleunigungszähler 20 über eine Leitung 30, um dessen Inhalte über eine Leitung 31 an eine Ausgangsklemme 32 zu geben. Der Zähler 20 und das Steuerelement 29 haben ferner Ausgangseinrichtungen.

Die Vorrichtung umfaßt ferner eine erste und eine zweite Integrieroder Summiereinrichtung 33 und 34, die ingesamt und allgemein mit 35 bezeichnet sind. Die beiden Summiereinrichtungen sind in Reihe geschaltet, um die Inhalte des Beschleunigungszählers 20 aufzunehmen und einen doppelten Integrationsprozess unter der Steuerung des Elementes 29 durchzuführen.

Die erste Summiereinrichtung 33 umfaßt ein Additionselement 36 und ein Schieberegister 37. Das Schieberegister 37 empfängt Schiebesignale von der Leitung 30 derart, daß die Inhalte des Schieberegisters und des Zählers 20 in das Additionselement 36 geschoben, addiert und an das Register zurückgegeben werden. Die zweite Summiereinrichtung 34 umfaßt ein Additionselement 38 und ein Schieberegister 39, die in derselben Weise verknüpft sind, wie

409884/0437

bei der ersten Summiereinrichtung. Die Register 37 und 39 werden mit Schiebe-Signalen vom Steuerelement 29 über eine Leitung 40 gespeist, wobei durch diese Schiebesignale die Inhalte der Register 37 und 39 in das Additionselement 38 gegeben und dort addiert werden, worauf die Summe in das Register 39 gegeben wird. Die Inhalte des Registers 37 werden über eine Leitung 41 wieder in Umlauf gegeben. Die Leitung 41 ist an eine Ausgangsklemme 42 (für die Geschwindigkeit) angeschlossen. Das Register 39 hat eine Ausgangsleitung, die an eine Ausgangsklemme 43 (für den Weg) angeschlossen ist.

Wenn im Betrieb die Vorrichtung und insbesondere der Beschleunigungsmechanismus in Ruhe ist, sind beim Schalter 12 die Kontakte 12c und 12b geschlossen, d.h. der Schalter ist unterbrochen, die Einheit 24 ist rückgestellt und es wird kein Vorbereitungssignal an die Klemme 19 des Zählers 15 gegeben. Wenn auf die Trägheitsmasse des Beschleunigungsmessers eine Beschleunigungskraft wirkt, derart, daß der Schalter 12 geschlossen wird, d.h. die Kontakte 12a und 12c verbunden werden, so wird die Einheit 11 eingestellt, um ein Ausgangssignal über die Leitung 22 zu liefern, um den Zähler 20 instandzusetzen, die Oszillatorimpulse zu zählen und die Einheit 24 einzustellen, um den Bezugszähler 15 vorzubereiten. Die Oszillatorimpulse werden sowohl im Bezugszähler 15 als auch im Beschleunigungszähler 20 gezählt. Während die Zählung im Zähler 15 zunimmt, nimmt der Strom durch die Wicklung in diskreten Schritten zu, wie bei 44 in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn der durch die Wicklung fliessende Strom eine Höhe (I¹ in Fig. 2) erreicht hat, die ausreicht, eine Kraft in der Wicklung zu erzeugen, die die Beschleunigungskraft überwindet, so wird der Schalter 12 unterbrochen. Die Einheit 21 wird getriggert und liefert dann ein Ausgangssignal über die Leitung 23, das den Zähler 20 anhält, so daß dieser nicht weiterzählt, sondern den erreichten Wert speichert. Der Bezugszähler 15 setzt seine Zählung fort bis er die Höhe (I¹¹ in Fig. 2) er-

- 7 409884/0437

reicht, bei der das Tor 17 öffnet und der Zähler 15 gelöscht wird. Das vom Tor 17 erzeugte Signal stellt ferner die Einheit 24 zurück, um das Ausgangssignal von der Leitung 27 wegzunehmen, wodurch der Bezugszähler 15 abgeschaltet und daran gehindert wird, erneut von Null an zu zählen. Die Rückstellung der Einheit 24 liefert ein Triggersigrial über die Leitung 28 an das Steuerelement 29.

Es wird bemerkt, daß der Wert von I¹, der im Zähler durch die Anzahl· der Oszillatorimpul·se dargestellt wird, die erforderlich sind, um den Strom I¹ in der Wicklung 11 zu erzeugen, eine direkte Beziehung zu der Beschleunigung der Trägheitsmasse in irgendeiner Bezugs-Zeitperiode gibt, d.h. in der Zeitperiode, die der Bezugszähler,15 braucht, um den Strom I¹¹ in der Wicklung zu erzeugen. Die Inhalte des Zählers 20 stellen somit für jede Bezugs-Zeitperiode eine Anzeige für die Beschleunigungskraft dar, die auf die Trägheitsmasse wirkt sowie für die Beschleunigung, der der Beschleunigungsmesser ausgesetzt ist. Am Ende jeder Zeitperiode wird der Beschleunigungswert durch Schiebeimpulse vom Steuerelement 29 an irgendeine äußere Schaltung (nicht gezeigt) gegeben, z.B. Einrichtungen zur Mittelwertbildung oder einen Computer, der die Information in binärer Form verarbeiten kann.

Bei dererfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Geschwindigkeit des Beschleunigungsmessers durch das Zeitintegral des Beschleunigungswertes gegeben und zwar durch Summierung der Beschleunigungswerte der einzelnen Bezugs-Zeitperioden über eine Vielzahl solcher Perioden und der durchlaufene Weg ist gegeben durch das Zeitintegral bzw. die Summierung der Geschwindigkeit. Wenn die Beschleunigung aus dem Ruhezustand aus erfolgt, so ist der durchlaufene Weg durch die Summierung der Geschwindigkeitswerte erhältlich. Wenn der Beschleunigungsmesser eine Anfangsgeschwindigkeit hat, so muß dies als Konstante in der ersten

- 8 409 88 4/04 3 7

"⁸" 2 4 3 U 7 A

Summiereinrichtung berücksichtigt werden.

Das an das Steuerelement 29 angelegte Triggersignal veranlaßt, daß eine Anzahl Z von Impulsen, die gleich der Zahl der Stufen im Zähler 20 und dem Additionselement der Summiereinrichtung ist, an den Zähler 20 und das Schieberegister 37 gelegt wird, so daß die Inhalte des Registers 37 (anfänglich Null) an das Additionselement 36 gegeben und auf den endgültigen Wert des Zählers addiert werden, der über die Leitung 31 an den Additionskreis gegeben wird. Der Gesamtwert wird dann ans Register 37 zurückgegeben. Nachdem die Z Impulse die erste Summierung gesteuert haben, wird ein zweites Summierungssignal, das aus einer weiteren Anzahl von Z Impulsen besteht, an die Register 37 und 39 gegeben, deren Inhalte in das Additionselement gegeben werden, worauf die Summe an das Register 39 zurückgegeben wird.

Wenn der Zähler 15 geräumt ist, wird der durch die Wicklung fliessende Strom auf Null reduziert. Die auf die Trägheitsmasse wirkende Beschleunigungskraft bewirkt, daß der Schiter 12 wieder geschlossen wird. Die Einheit 21 liefert ein Ausgangssignal über die Leitung 22, durch welches der Beschleunigungszähler 20 und über die Einheit 24 der Bezugszähler 15 in Stand versetzt werden, erneut mit der Zählung der Oszillatorimpulse zu beginnen. Der Strom durch die Wicklung 11 nimmt linear und stufenweise zu und wenn die von der Spule auf die Trägheitsmasse ausgeübte Kraft die Beschleunigungskraft übersteigt, wird der Schalter 12 wieder unterbrochen. Wiederum hält der Beschleunigungszähler 20 die Zahl bis der Bezugszähler geräumt ist und beim Rückstellen der Einheit 24 wird das Steuerelement 29 getriggert. Die neu gezählte Anzahl von Impulsen, die im Zähler 20 gespeichert ist, wird der vorher gespeicherten Gesamtzahl im Register 37 hinzuaddiert, worauf die neue Gesamtzahl, die im Speicher 37 gespeichert ist, der zuvor gebildeten Gesamt-

- 9 409884/0437

~⁹~ 2 4 3 ü 7 4

zahl im Register 39 hinzuaddiert wird.

Das Schieberegister 39 (oder 37) kann mit einem parallelen Ausgang versehen sein, der an ein ähnliches Register 45, das gestrichelt gezeichnet ist, angeschlossen ist, das einen vorgegebenen Wert in binärer Form enthält, wobei ein Ausgangssignal erzeugt wird, wenn der Weg (oder die Geschwindigkeit) den vorgegebenen Wert übersteigt.

Die Entfernung des gespeicherten Wertes aus dem Zähler 20 erfolgt während die Einheit 24 im Rückstell-Zustand ist, d.h. innerhalb der Zeit (der sogenannten Rücklaufzeit), die für den Schalter 12 erforderlich ist, um durch die Wirkung der Trägheitsmasse wieder geschlossen zu werden und sie liegt normalerweise in der Größenordnung der Periode der Impulse des Oszillators 14. Bei Verwendung einer Oszillatorfrequenz von 10 kHz beträgt die Impulsperiode 100 Mikrosekunden, innerhalb welcher Zeit der Zähler gelesen und beide Summierschritte vorgenommen werden können. Wenn gewünscht, können die Inhalte des Zählers 2O in einen Pufferspeicher (nicht gezeigt) geschoben werden, um die Summierung während der folgenden Bezugszeitperiode vorzunehmen.

Alternativ kann der erste Summierungsschritt während der Rücklaufzeit vorgenommen werden, während der zweite Summierungsschritt innerhalb der nächfolgenden Bezugszeitperiode erfolgt.

In der dargestellten Ausführungsform wird der Rückstell-Ausgang der Einheit 24 benutzt, um das Steuerelement 29 am Ende jeder Bezugszeitperiode zu triggern. Das Signal auf der Leitung 23, das zum Anhalten des Zählers 20 dient, kann für denselben Zweck verwendet werden, wodurch der Rest der Bezugszeitperiode für die Durchführung der Auslesung aus dem Zähler oder die Summierung verbleibt. Die Triggersignale von der Leitung 23 werden jedoch nicht in gleichen Zeitinfcrvallen erzeugt und der regelmäßige

- 10 -

409884/04 37

243UY49

Ausgang der Einheit 24 kann daher zweckmäßigerweise für die Auslesung des Zählers und die Summierung benutzt werden, um eine Synchronisierung mit einer nichtgezeigten äußeren Schaltung zu erreichen.

Wenn die Inhalte des Zählers 20 oder der Register 37 oder auf einen äußeren Schaltkreis, z.B. einen Computer gegeben werden sollen, so kann das Steuerelement 29 mit Einrichtungen versehen sein, die die übertragung sperren, solange irgendwelche Änderung der Werte im Inhalt dieser Elemente noch erfolgen. Der Zähler 20 bildet eine geeignete Einrichtung zum Speichern der Anzahl der Oszillatorimpulse, die erforderlich sind zur Erzeugung des Stromes I¹ in der Wicklung.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der ein einzelner Zähler 15 benutzt wird. Die parallelen binären Ausgänge des Zählers sind parallel an binäre Eingänge eines Schieberegisters 46 mit Reihenausgang gelegt. Die Leitung 23 ist an einen Trigger-Eingang des Registers 46 gelegt, so daß ein Signal auf der Leitung 23, das durch Unterbrechung des Schalters 12 hervorgerufen wird, die Augenblickswerte der Bezugszählung in das Register überträgt, eine weitere übertragung jedoch verhindert. Das Register ist mit einer Leitung für Reihen-Ausgang versehen, über die der gespeicherte Wert unter der Steuerung von Schiebeimpulsen vom Steuerelement 29 abgegeben wird. Wenn der Inhalt des Registers an einen Computer (nicht gezeigt) gegeben werden soll, der den Inhalt des Speichars zu irgendeinem Zeitpunkt verschiebt, so ist ein Tor 47 vorgesehen, um eine solche Verschiebung zu verhindern, solange sich der gespeicherte Wert noch ändert. Ferner können nicht-gezeigte Tore am Ausgang der Register 37 und 39 vorgesehen werden, um zu verhindern, daß deren Inhalt entnommen wird solange er sich ändert. In den vorbeschriebenen Ausführungsformen ist die Größe der Beschleunigung in irgendeiner Bezugszeitperiode in serieller, binärer Form ver-

- 11 4 09884/0437

"-¹¹ ' 243Ü7A9

fügbar und der Summiervorgang ist eine serielle Operation. Falls gewünscht oder erforderlich kann die Summierung auch als parallele Operation vorgenommen werden, wobei ein paralleler Ausgang vom Zähler 20 oder vom Register 46 abgenommen wird. Bei einer solchen Anordnung kann der Zähler 20 oder das Register 46 durch einen einfachen Puffer-Speicher ersetzt werden, der durch die Unterbrechung des Schalters 12 getriggert wird, um den Zustand des Zählers 15 anzunehmen.

In jeder der vorbeschriebenen Ausführungsformen sind die Stufenhöhe und die Stufenfrequenz fixiert bezüglich der Oszillatorfreguenz und dem Netzwerk 16 und die Anzahl der Stufen oder Schritte je Bezugszeit-Periode ist abhängig von dem Anschluß der Eingänge des Tores 17. Die Vorrichtung arbeitet einwandfrei vorausgesetzt, der Strom aus I¹, der erforderlich ist zur Überwindung der Beschleunigungskraft übersteigt I¹¹ , d.h. den maximal erzeugten Strom. Das heißt der Maximalwert bis zu dem die Beschleunigung gemessen werden soll, muß bekannt sein und der Wert von I" wird entsprechend gewählt. Der Wert von I¹¹ kann durch Änderung der Anzahl der Zählerschritte variiert werden, die erforderlich sind, um das Tor 17 zu öffnen. Alternativ kann die Spannung V oder die Werte der Komponenten im Widerstandsnetzwerk geändert werden, um die Größe der Strom-Schritte oder -Stufen* die an die Wicklung angelegt werden, zu ändern.

Der Beschleunigungsmesser kann gleichzeitig zu oder anstelle des digitalen Ausganges eine analoge Anzeige des Beschleunigungsvertes liefern. Das Vorhandensein eines Signales auf der Leitung 22, d.h. wenn der Schalter 12 eingeschaltet ist, kann benutzt werden, um eine Ausgangsspannung vorgegebener Größe zu schalten, die auf Null reduziert wird, wenn der Schalter unterbrochen ist. In jeder Bezugszeit-Periode ist der Teil der Periode, in der eine Ausgangsspannung erzeugt wird, direkt proportional zum Beschleu-

- 12 -

40 9-8 84/0437

2A3U7 49

nigungswert. Somit gibt der Durchschnitt der Spannung ein analoges Maß für die Beschleunigung.

In der vorstehenden Beschreibung wurde angenommen, daß der Beschleunigungsmesser ein linearer Typ ist, in welchem die Stärke des Stromes in der Wicklung linear auf die Stärke der zu überwindenden Beschleunigungskraft bezogen ist. Der Beschleunigungsmesser kann aber auch ein nicht-linearer Typ sein, wie in der Britischen Patentschrift 1 259 203 beschrieben, wobei die Trägheitsmasse durch magnetische Anziehung bewegt wird, wozu ein Strom erforderlich ist, der sich mit dem Quadrat der Verschiebung ändert, wobei in diesem Fall das Widerstandsnetzwerk 16 so eingeteilt und abgestimmt ist, daß, der lineare Zusammenhang zwischen der Anzahl der Stromstufen oder -Schritte und der Größe der Beschleunigungskraft erhalten bleibt.

- 13 409884/0437

Claims

Patent an Sprüche

-fl.J Beschleunigungsmesser mit einer Trägheitsmasse, auf die eine Beschleunigungskraft wirkt und die durch diese verschoben wird, einer elektromagnetischen Wicklung, die aufgrund eines in ihr fliessenden Stromes eine Rückstellkraft auf die Masse entgegengesetzt zu ob: Beschleunigungskraft ausübt, ge kenn ζ ei chne t durch einen Schalter(12), der sich in einer ersten Stellung befindet, in der die Beschleunigungskraft größer als die Rückstellkraft ist, der sich ferner in einer zweiten Stellung befindet, in der die Rückstellkraft größer als die Beschleunigungskraft ist, eine Erregereinrichtung (13, 14, 15, 16, 21, 24), die auf die erste Stellung des Schalters (12) anspricht und an die Wicklung (11) ein Bezugssignal in Form eines Stromes gibt, dessen Größe innerhalb einer Bezugszeit-Periode und entsprechend einem vorgegebenen Gesetz von einem gegebenen Wert auf einen vorgegebenen Bezugswert variiert, worauf der Strom auf den gegebenen Wert zurückgeht, ferner durch Ausgangseinrichtungen, die auf die zweite Stellung des Schalters (12) in jeder Bezugszeit-Periode ansprechen und ein Ausgangssignal liefern, das die Größe des Bezugssignales bezüglich des gegebenen Wertes darstellt, bei welchem die Rückstellkraft gleich der Beschleunigungskraft ist und das die Stärke der Beschleunigungskraft in dieser Bezugszeit-Periode anzeigt.
2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregereinrichtung einen Oszillator (14), einen Zähler (15), der durch ein äußeres Signal das von dem Schalter (12) abgeleitet wird, eingeschaltet wird und der automatisch auf Null zurückkehrt, nachdem er eine vorgegebene Anzahl von Impulsen gezählt hat und als Ausgang

.409 8 8 47CU 3 7

die Gesamtzahl in binärer paralleler Form liefert, sowie ein Widerstandsnetzwerk (16) aufweist, das durch eine äußere Spannungsquelle gespeist und an den Ausgang des Zählers angeschlossen ist, so daß, wenn die Zahl zunimmt, entsprechende Widerstandswerte in Reihe mit der Spannungsquelle und der Wicklung 11 geschaltet werden, um einen Strom zu erzeugen, der stufenweise von dem gegebenen Wert aus zunimmt.
3. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der gegebene Wert gleich Null ist.
4. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Erregereinrichtung ferner eine Synchronisiereinheit (24) mit einem bistabilen Element aufweist, das durch den Schalter (12) in seiner ersten Stellung eingestellt wird, um ein Vorbereitungssignal an den Zähler zu geben und das durch Rückkehr des Zählers(15) auf Null rückgestellt wird, wobei das Signal verschwindet.
5. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangseinrichtung einen Zähler (20) aufweist, der auf den Schalter (12) in seiner ersten Stellung anspricht und mit der Zählung beginnt und der auf den Schalter (12) in seiner zweiten Stellung anspricht und die Zählung beendet.
6. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangseinrichtung eine Puffer-Schaltung mit einem parallelen binären Eingang aufweist, wobei diese Schaltung auf den Schalter (12) in seiner zweiten Stellung anspricht, um den augenblicklichen parallelen binären Ausgang des Zählers (15) der Erregereinrichtung zu empfangen.
7. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η -

409884/0437 -15-

ζ e 1 c h η e t , daß die Puffer-Schaltung ein Serienschieberegister aufweist, das einen Ausgang in binärer Serienform liefext.
8. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 7,

g e k e η η ζ eich net durch ein Steuerelement (29), das einen Generator für Schiebeimpulse aufweist um die Inhalte der Ausgangseinrichtung aufgrund eines Triggersignales abzuführen.
9. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 8/ dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das Triggersignal erzeugt wird, wenn der Zähler (15) der Erregereinrichtung auf Null zurückkehrt.
10. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t , daß das Triggersignal erzeugt wird wenn der Schalter (12) in seine zweite Stellung geschaltet wird.
11. Beschleunigungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e η η ζ e i c h η e t durch eine Summiereinrichtung (33) zum Summieren einer Vielzahl von Ausgangssignalen über eine Vielzahl von Bezugszeit-Perioden.
12. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η ze i c h η e t , daß die Summiereinrichtung ein Reihenschieberegister (37) und ein Additionselement (36) aufweist, um die Inhalte der Ausgangseinrichtungen und des Schieberegisters in jeder Bezugszeit-Periode zu addieren und auf das Schieberegister zurückzugeben, wobei die Inhalte des Schieberegisters das zweite Ausgangssignal umfassen.
13. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 11 oder 12, gekennz e i c hn e t durch eine weitere Summiereinrichtung (34), um die zweiten Ausgangssignale über eine Vielzahl von Be-

- 16 -

409884/0437

zugszeit-Perioden zu summieren, um ein drittes Ausgangssignal zu liefern, das den vom Beschleunigungsmesser durchlaufenen Weg anzeigt.
14. Beschleunigungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Torschaltungen zur Sperrung der Abführung der Ausgangssignale, solange diese noch ihren Wert ändern.

409884/0437