DE2852547A1 - Digitaltachometer, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

FORD-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, OTTOPLATZ 2, 5000 KÖLN-DEÜTZ

Digitaltachometer, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf einen Digitaltachometer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zur digitalen Anzeige einer Winkel- oder linearen Geschwindigkeit, mit einem Impulserzeuger für eine der anzuzeigenden Geschwindigkeit proportionale Impulsfolge, die durch den Schaltkreis des Tachometers für die digitale Anzeige ausgewertet wird.

Die bis jetzt bekannten Digitaltachometer der vorgenannten Art sind bei einem Einbau in Kraftfahrzeuge bis jetzt regelmäßig für die digitale Anzeige nur in einem Maßsystem ausgebildet, so daß also die Fahrgeschwindigkeit beispielsweise nur in Kilometern pro Stunde oder nur in Meilen pro Stunde digital

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angezeigt wird. Damit ergeben sich überall dort entsprechende Probleme, wo im grenzüberschreitenden Verkehr ein Wechsel zwischen diesen Maßsystemen auftritt und das betreffende Fahrzeug, wie es der Regel entsprechen sollte, mit einem Tachometer für eine digitale Anzeige nur nach dem einen Maßsystem ausgerüstet ist. Der Erfindung liegt, folglich die Atafgabe zu Grunde, einen Digitaltachometer dieser Art so weiterzubilden, daß er bei einer einfachen Ausbildung seines Schaltkreises wahlweise für wenigstens zwei unterschiedliche digitale Anzeigen nutzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schaltkreis ein einem binär kodierten Dezimalzähler vorgeschaltestes Steuertor umfaßt, das außer einem Eingang für die geschwindigkeitsproportionalen Impulse einen weiteren Eingang für Zählimpulse sowie einen die "Weiterleitung der geschwindigkeitsproportionalen Impulse an den mit der digitalen Anzeige verbundenen Dezimalzähler während einer Zählperiode steuernden dritten Eingang aufweist, und dass an die für die Erzeugung der Zählimpulse vorgesehene Einrichtung eine mittels eines Umschalters für die wahlweise Zuleitung von wenigstens zwei die digitale Anzeige in voneinander abweichenden Fortschaltschritten steuernden Spannungen unterschiedlichen Potentials umschaltbare Anschlußleitung angeschlossen ist.

Es wird damit ein Digitaltachometer bereitgestellt, bei dem also die digitale Anzeige mit der Erzeugung von Zählimpulsen im Schaltkreis als Voraussetzung dafür* gekoppelt ist, durch eine Beeinflussung dieser Zählimpulse mit wenigstens zwei verschiedenen Spannungen die digitale Anzeige für unterschiedliche Fortschaltschritte steuern zu können. Der Einbau des betreffenden Umschalters bereitet dabei einen kaum nennenswerten Mehraufwand und erlaubt es, herstellerseitig einen solchen Digitaltachometer beispielsweise in Kraftfahrzeuge einzubauen, die für eine Lieferung in Länder mit unterschiedlichen Maßsystemen vorgesehen sind, ohne daß es dafür wie bislang erforderlich wäre, entsprechend verschieden ausgeführte Tachometer einzubauen.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen erfaßt.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt ■

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Impulserzeu

gers gemäß einer für einen Digitaltachome-, ter nach der Erfindung geeigneten Ausführungsform und

Fig. 2 den Schaltkreis dieses Digitaltachometers

gemäß einer für Kraftfahrzeuge geeigneten Ausführungsform.

Der Impulserzeuger 1o in der Ausführungsform gemäß Fig.1 umfaßt einen Rahmen 12 sowie eine Scheibe 14, die zum Antrieb durch eine übliche Tachometerwelle angeordnet ist. Die Tachometerwelle ist an eine Lagerwelle 16 der Scheibe 14 anschließbar, wobei für die Tachometerwelle vorzugsweise eine Antriebsübersetzung verwirklicht ist, bei der die Scheibe 14 mit 1ooo Umdrehungen je gefahrener Meile gedreht wird.

Die Scheibe 14 ist vorzugsweise mit 96 Schlitzen 18 versehen, die über ihren Umfang mit einem gleichen gegenseitigen Abstand angeordnet sind. Der Scheibenrand faßt zwischen zwei Vorsprünge eines optischen Endschalters 2o ein, der aus einer an dem einen Vorsprung montierten Diode sowie einem an dem anderen Vorsprung montierten Transistor gebildet ist und eine handelsübliche Ausführung haben kann, gemäß welcher drei Anschlußklemmen 22,24 und 26 vorgesehen sind. Wenn folglich die Scheibe 14 gedreht wird, dann werden dabei ihre Schlitze 18 abwechselnd in den Lichtstrahl gebracht, der von der Diode an dem einen Vorsprung zu dem Transistor an dem anderen Vorsprung ausgestrahlt wird, so daß dieser Lichtstrahl wiederholt unterbrochen und wieder freigegeben wird, je nachdem, ob ein Zwischenbereich zwischen den Schlitzen 18 oder einer der Schlitze diesen Lichtstrahl schneidet. Es werden folglich an dem mit der Anschlußklemme 24 verbundenen Kollektor des Transistors des Endschalters 2o entsprechende Spannungsimpulse erzeugt, die bei der hier angenommenen Drehzahl der Scheibe 14 und deren Anzahl von Schlitzen 18 eine Gesamtzahl von 96ooo Im-

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pulsen je gefahrener Meile ergeben, was somit einer Frequenz von 26,66 Impulsen je Sekunde für jede in der Stunde gefahrene Meile entspricht. Werden diese Verhältnisse an dem Impulserzeuger 1o in das metrische System transferiert, dann entsprechen den 96000 Impulsen je gefahrener Meile 59652 Impulse je gefahrenem Kilometer,was wiederum einer Frequenz von 16,57 Impulsen je Sekunde für jeden in der Stunde gefahrenen Kilometer entspricht.

Einer Frequenz von 26,66 Impulsen in der Sekunde entspricht andererseits ein Impuls alle 37,5 Millisekunden, so daß also jeder Impuls, der über solche 37,5 Millisekunden andauert, einer in der Stunde gefahrenen Meile entspricht. Gleichartig entsprechen die 16,57 Impulse je Sekunde einem Impuls über 60,35 Millisekunden, so daß folglich auch hier jeder Impuls, der über die Zeitdauer von diesen 60,35 Millisekunden andauert, einem in der Stunde gefahrenen Kilometer entspricht. Der Impulserzeuger 1o ist folglich so ausgeführt, daß mit ihm der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges proportionale Impulse resp. Spannungsimpulse erzeugt werden, die über den Endschalter 2o resp. die eine Anschlußklemme 24 abgenommen werden.

Der Schaltkreis eines Digitaltachometers, der mit einem Impulserzeuger 1o der vorbeschriebenen AusfUhrungsform vereinigt werden kann, ist vorzugsweise in einer gedruckten Schaltkreistechnik ausgeführt und hat dabei insbesondere den in Fig.2 gezeigten Aufbau. Der Tachometer kann dabei die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges entweder in Meilen per Stunde oder in Kilometer per Stunde digital anzeigen, indem sein Schaltkreis eine dafür vorgesehene Umschaltmöglichkeit aufweist. Dieser Schaltkreis des Digitaltachometers arbeitet grundsätzlich so, daß die zu der Fahrgeschwindigkeit proportionalen Impulse an eine Torschaltung des Schaltkreises angeliefert werden, die durch einen ein Zeitintervall erzeugenden Stromkreis gesteuert wird, wobei das Zeitintervall durch ein Zählsignal dargestellt ist, das die Anzahl der von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Eingangsimpulse zählt, die einem synchronen, binär kodierten Dezimalzähler zugeleitet werden. Die von diesem Zähler am Ende einer Zählperiode aufgespeicherte Zahl wird dann zur Anzeige

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gebracht, um darüber eine der Fahrgeschwindigkeit entsprechende Digitalanzeige zu erhalten.

Der Digitaltachometer resp. sein Schaltkreis 3o umfaßt am maßgeblichen Eingang eine Diode 2oa und einen Transistor 2ob, die beide den betreffenden Bauelementen des Endschalters 2o bei dem vorbeschriebenen Impulserzeuger 1o entsprechen. Hierbei erscheint an der Anschlußklemme 24, die mit dem Kollektor des Transistors 2ob verbunden ist, eine Rechteckwellen-Frequenz, bei der also die Wlßderholungsrate oder Frequenz der Rechteckwellen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges proportional ist. Die Proportionalität resp. die Frequenz dieser Rechteckwellen kann dabei auch andere Wert annehmen als für den Impulserzeuger 1o vorstehend angegeben ist.

Die an der Anschlußklemme 24 abgenommenen Impulse werden einem Steuertor 4o zugeleitet, das für ihre Weiterleitung nur während einer wiederholt auftretenden Zählerperiode eingerichtet ist. Diese Zählerperiode ist durch einen Stromkreis bestimmt, der die Elemente 42 bis 78 umfaßt. Dabei ist das Element 78 dieses Stromkreises ein NAND-Tor, in dessen Ausgangsleitung 8o ein Impuls der Wellenform 82 erscheint, der eine Impulsdauer von nur wenig mehr als 37,5 bzw. 6o Millisekunden hat in Abhängigkeit davon, ob der Tachometer für eine digitale Anzeige der Fahrgeschwindigkeit in Meilen pro Stunde oder in Kilometer pro Stunde eingeschaltet ist.

Der Impuls dieser Impulsdauer wird nun über die Ausgangsleitung 8o des NAND-Tores 78 dem Steuertor 4o zugeleitet und bestimmt damit die Zeitdauer, über welche das Steuertor 4o für die Weiterleitung der Impulse eingeschaltet bleibt, die ihm über die Anschlußleitung 39 von der Anschlußklemme 24 zugeleitet werden,und diese Impulse werden über die Ausgangsleitung 83 des Steuertores 4o einem synchronen, binär kodierten Dezimalzähler zugeleitet, der die Bauelemente 9o,92 und 94 umfaßt. Jeder Impuls, der diesem synchronen BCD-Zähler zugeleitet wird, entspricht dabei einer in der Stunde gefahrenen Meile bzw. einem in der Stunde gefahrenen Kilometer wiederum in Abhängigkeit davon, für welche digitale Anzeige der Tachometer eingeschaltet

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ist, wobei die Zählperiode oder -dauer bestimmt ist durch die Impulsdauer der Impulse 82 in der Ausgangsleitung 80 des NAND-tores 78. Am Ende jeder Zählperiode, die folglich mit der Unterbrechung der Impulse 82 in der Ausgangsleitung 80 des NAND-Tores 78 identisch ist, werden drei nur kurz andauernde Impulse aufeinanderfolgend an den Ausgängen von drei NAND-Toren 84,86 und 88 erzeugt, die Steuersignale ergeben, deren funktioneile Bedeutung nachfolgend noch näher ausgeführt wird.

Der die Elemente 9o,92 und 94 umfassende BCD-Zähler ist ein 9 Bit-Zähler mit den Ausgangsklemmen AO, BO, CO, DO, A1, B1, C1, D1 und A2. Diese Ausgangsklemmen des BCD-Zählers sind an entsprechende Eingangsklemmen eines 9 Bit-Schalters angeschlossen, der aus den Elementen 96, 98 und I00 aufgebaut ist, von denen die Elemente 96 und 98 zwei 4 Bit-Schalter sind und das Element I00 nur ein Viertel eines weiteren 4 Bit-Schalters ist, um somit für die neun Bits des BCD-Zählers die entsprechende Aufnahmekapazität zu erhalten. Die vier Ausgangsklemmen der beiden Schalter 96 und 98 sind jeweils mit den entsprechenden Eingangsklemmen eines BCD-Dekodier-Treibers 1o2 bzw. 1o4 verbunden, während die eine Ausgangsklemme des Schalters I00 mit der entsprechenden einen Eingangsklemme eines Display-Treibers I06 verbunden ist. Die Steuerleitung des Display-Treibers I06 steuert ein Einfachsegment 11 ο einer digitalen Anzeige I08, während die Steuerleitungen der beiden BCD-Dekodier-Treiber 1o2 und 1o4, die jeweils sieben solche Steuerleitungen umfassen, jeweils weitere sieben Segmente 114 bzw. 112 dieser digitalen Anzeige I08 steuern. Das durch den Display-Treiber I06 gesteuerte Segment Ho hat unter den drei Anzeigen die größte Bedeutung, während die sieben Segmente 114, die durch den BCD-Dekodier-Treiber 1o2 gesteuert werden, die geringste Bedeutung haben. Die digitale Anzeige I08 zeigt die Fahrgeschwindigkeit in Meilen je Stunde oder in Kilometer je Stunde in Abhängigkeit davon an, wie der Schaltkreis des Tachometers eingeschaltet ist. Da bezüglich der digitalen Anzeige der Fahrgeschwindigkeit in Meilen pro Stunde vorauszusetzen ist, daß diese Anzeige im Regelfall für Fahrgeschwindigkeiten von weniger als I00 Meilen pro Stunde vorgenommen wird, so werden dafür nur die durch die BCD-Dekodier-Treiber 1o2 und 1o4 gesteuerten Seg-

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mente 114 und 112 benötigt. Andererseits wird das durch den Display-Treiber 1o6 gesteuerte Segment 11o noch zusätzlich für eine Anzeige von Fahrgeschwindigkeiten von mehr als 1oo Kilometer pro Stunde benötigt. Sofern der Tachometer für eine digitale Anzeige von Fahrgeschwindigkeiten von mehr als 2oo Meilen oder Kilometern pro Stunde ausgelegt werden soll, so ist es dann nur erforderlich, anstelle des Display-Treibers 1o6 und des damit gesteuerten Einfachsegments 11o eine den BCD-Dekodier-Treibern 1o2 und 1o4 sowie den damit gesteuerten Segmenten 114 und 112 entsprechende Anordnung zu verwirklichen.

Die digitale Anzeige 1o8 ist handelsüblich ausgebildet, und zwar vorzugsweise vakuumfluoreszierend, und auch die BCD-Dekodier-Treiber 1o2 und 1o4 sowie die damit verbundenen 4 Bit-Schalter 96 und 98 und die 9 Bit-Zähler 9o und 92 können ebenfalls eine solche handelsübliche Ausbildung haben. Der Schalter 1oo kann anstelle einer handelsüblichen Ausbildung als ein Viertel eines 4 Bit-Schalters auch eine ebenfalls handelsübliche Ausbildung als ein Flip-Flop Typ D haben, so wie es für das Element 94 des BCD-Zählers verwirklicht ist, für das andererseits auch ein ebenfalls handelsübliches Viertel eines BCD-Zählers verwendet werden kann.

Der Schaltkreis 3o des Tachometers umfaßt weiterhin einen 4 3it-Komparator 116, der für einen Größenvergleich der vier am'wenigsten bedeutenden Bits'im Ausgang des BCD-Zählers mit den vier am wenigsten bedeutenden Bits im Ausgang des 4 Bit-Schalters 9ό eingerichtet ist. Diese vier Bits im Ausgang des 4 Bit-Schalters 96 steuern die sieben Segmente 114 der digitalen Anzeige 1o8, so daß entsprechend die vier Ausgangsleitungen des 4 Bit-Schalters 96 sowie dessen mit den Ausgangsklemmen AO, BO, CO und DO des 9 Bit-Zählers 9o verbundene Eingangsleitungen mit dem 4 Bit-Komparator 116 verbunden sind. Dessen Ausgangsleitung 113 ist an ein NOR-Tor 12o angeschossen, das mit seinem Ausgang 121 den Eingang eines Index-Zählers bildet, welcher die Flip-Flops Typ D 122 und 124 sowie ein weiteres NOR-Tor 126.umfaßt.

Der Index-Zähler mit den Elementen 122,124 und 126 ist dazu eingerichtet, um eine Weiterleitung des in dem BCD-Zähler ge-

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speicherten Zählerstandes an den Ausgang des angeschlossenen Schalters zu verhindern, ausnehmlich Jedoch dann, wenn der 4 Bit-Komparator 116 eine Anzeige dafür vermittelt, daß die am Ausgang des 4 Bit-Schalters 96 erhaltene Information unterschiedlich zu dem in dem BCD-Zähler gespeicherten Zählerstand ist, und zwar unter Zugrundelegung von vier aufeinanfolgenden Zählperloden, von denen jede durch die Impulsdauer der in der Ausgangsleitung 8o des NAND-Tores 78 erhaltenen Impulse abhängig ist. Die beiden Elemente 122 und 124 des Index-Zählers sind folglich als Viererzähler ausgebildet, so daß am Ende einer jeden Zählperiode am Eingang des 4 Bit-Schalters 96 ein bezüglich dessen Ausgang unterschiedlichen 4 Bit-Impuls erhalten wird und damit der 4 Bit-Komparator 116 den angeschlossenen Indexzähler um eine Zählstufe weiterschaltet. Wenn der Indexschalter dann um vier Zählstufen weitergeschaltet ist, dann erst wird der die Elemente 96,98 und 1oo umfassende 9 Bit-Schalter betätigtem das Ausgangssignal des die Elemente 9o,92 und 94 umfassenden BCD-Zählers an die Treiber 1o2,1o4 und 1o6 weiterzuleiten, die mit ihren Steuerleitungen die Segmente 11o, 112 und 114 der digitalen Anzeige 1o8 steuern. Nur dann erfährt also die digitale Anzeige 1o8 eine Veränderung, also eine Anpassung der Anzeige an eine veränderte Fahrgeschwindigkeit, wobei folglich diese Anpassung voraussetzt, daß durch den 4 Bit-Komparator 116 vier aufeinanderfolgende Vergleiche unterschiedlich ausgefallen sind. Wenn daher der 4 Bit-Komparator 116 beispielsweise anzeigt, daß an dem Schalter 96 kein Unterschied zwischen den vier Bits in den Eingangsleitungen und denjenigen in den Ausgangsleitungen auftritt, dann werden damit die Elemente 122 und 124 des Indexzählers auf Null zurückgestellt, so daß in diesem Fall die Folge unterbrochen wird, die zu einer Änderung der digitalen Anzeige 1o8 führen kann. Es ist folglich in dieser Einzelheit eine Vorkehrung dafür getroffen, daß nur geringe Schwankungen der Fahrgeschwindigkeit zu keiner Änderung in der digitalen Anzeige führen können, während andererseits größere Abweichungen von einem Augenblickswert dazu führen, daß dann diese digitale Anzeige der Fahrgeschwindigkeit auf Grund der großen Ansprechempfindlichkeit des Schaltkreises eine praktisch augenblickliche Anpassung erfahren. Es sei hierbei noch festgehalten, daß anstelle solcher vier auf-

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einanderfolgender Vergleiche auch eine größere oder kleinere Anzahl von Vergleichen zu Grunde gelegt werden kann, um eine Veränderung der digitalen Anzeige auszulösen, jedoch hat sich diese Zahl für die Verhältnisse der digitalen Anzeige der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges in der Erprobung bis jetzt am zweckmäßigsten erwiesen.

Der Schaltkreis 3o wird beispielsweise aus einer Gleichstromquelle versorgt, deren Pluspol an eine Eingangsklemme 29 des Schaltkreises angeschlossen ist. Aus dieser Eingangskiemme fließt der Strom über einen Widerstand 27 an die Diode 2oa des optischen Endschalters 2o, so daß folglich gegen die Basis von dessen Fototransistor 2ob ein Lichtstrahl ausgerichtet wird, der jedoch jeweils nur dann die Basis des Fototransistors 2ob erreicht, wenn ein Schlitz 18 der Scheibe 14 des Impulserzeugers 1o eine Ausrichtung auf diesen Lichtstrahl erfährt. An der an den Kollektor des Transistors 2ob angeschlossenen Anschlußklemme 24 erscheint folglich eine Impulsfolge, die zu der für eine digitale Anzeige durch den Tachometer vorgesehenen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges proportional ist.

Diese Über die Anschlußklemme 24 abgenommene Impulsfolge wird den beiden Eingängen eines NAND-Tores 32 zugeleitet, wobei dessen einem Eingang ein Inverter 34 sowie ein Kondensator 36 vorgeschaltet ist, so daß dann, wenn an der Anschlußklemme 24 ein Impuls niedriger Spannung auftritt, der Kondensator 36 aufgeladen und folglich dann an den mit ihm verbundenen Eingang des NAND-Tores 32 eine "logische Sehaltspannung" weitergeleitet wird, unter welcher im folgenden jede Spannung verstanden werden soll, die bezüglich der Erdspannung einen positiven Wert hat bzw. in jedem Fall größer ist als die im folgenden so bezeichnete "logische Nullspannung", unter welcher daher im Vergleich zu dieser logischen Sehaltspannung eine Spannung verstanden sein soll, die gleich oder zumindest annähernd gleich der Erdspannung ist. Wenn also diese logische Sehaltspannung an den einen, mit dem Kondensator 36 verbundenen Eingang des NAND-Tores 32 angeliefert wird, dann wird folglich in dessen Ausgangsleitung 33 ebenfalls diese logische Schaltspannung erhalten, da ja dann

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an dem anderen Eingang des NAND-Tores 32 die maßgebliche Niedrigspannung anliegt, die aus der angeschlossenen Anschlußklemme 24 zugeleitet wird. Wenn andererseits die aus dieser Anschlußklemme 24 zugeleitete Impulsfolge einen hohen Spannungswert aufweist, dann bewirkt der Inverter 34 eine Entladung des Kondensators 36, wobei noch vor dem Beginn dieser Entladung in der Ausgangsleitung 33 des NAND-Tores 32 eine Niedrigspannung erscheint, die folglich dann ebenfalls der Impulsfolge entspricht, die über die angeschlossene Anschlußklemme 24 zugeleitet wird. In die Ausgangsleitung 33 des NAND-Tores 32 ist ein weiterer Inverter 38 eingebaut, der folglich das Ausgangssignal des NAND-Tores 32 wandelt,und erst das so gewandelte Signal wird dem Steuertor 4o zugeleitet.

Das Steuertor 4o ist ein NAND-Tor mit fünf Eingängen, von denen also der eine Eingang aus der Anschlußklemme 24 mit einem zu der Fahrgeschwindigkeit proportionalen Impuls resp. einer entsprechenden Impulsfolge versorgt wird. Die anderen vier Eingänge dieses NAND-Tors sind dazu eingerichtet, die Weiterleitung dieser Impulsfolge an die Ausgangsleitung des Steuertores 4o entweder sicherzustellen oder zu verhindern. So ist ein zweiter Eingang 155 des Steuertors 4o an den Ausgang eines vier Eingänge aufweisenden NAND-Tors 156 angeschlossen, wobei dieser Eingang 155 normal auf die logische Schaltspannung eingestellt ist und folglich nicht verhindert, daß die über die Anschlußleitung 39 zugeleitete Impulsfolge an das unmittelbar angeschlossene Element 9o des BCD-Zählers weitergeleitet wird. Der eine Eingang des NAND-Tores 156 ist jedoch mit dem Pol 153 eines Umschalters 152 verbunden, mittels welchem der Schaltkreis für eine digitale Anzeige der Fahrgeschwindigkeit entweder in Meilen pro Stunde oder in Kilometer pro Stunde einstellbar ist, und wenn nun die Kontaktzunge dieses Umschalters 152 in der in Fig.2 gezeigten Stellung angeordnet ist, die für eine digitale Anzeige der Fahrgeschwindigkeit in Meilen pro Stunde maßgeblich ist, dann wird an den Eingang 154 des NAND-Tores 156 ebenfalls eine logische Schaltspannung weitergleitet, indem dann über einen Widerstand 151 ein Anschluß an den Pluspol der Gleichstromquelle besteht, während andererseits diese logische Schaltspannung durch die Ic-

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gische Nullspannung ersetzt ist, wenn die Schaltzunge des Umschalters 152 in ihre zweite Schaltstellung umgestellt ist, in der also dann für eine digitale Anzeige der Fahrgeschwindigkeit in Kilometern pro Stunde ein Anschluß des Eingangs 154 des NAND-Tores 156 mit der Erdspannurig besteht. Die drei übrigen Eingänge des NAND-Tores 156 sind im übrigen an die Ausgangsklemmen AO,.CO und D1 der beiden Zähler 9o u.· 92 angeschlossen, so daß in der Ausgangsleitung des NAND-Tores I56 immer dann eine logische Nullspannung in der in Fig.2 gezeigten Schaltstellung des Umschalters 152 erscheint, wenn der Zählerstand des BCD-Zählers einer Fahrgeschwindigkeit von 85 Meilen pro Stunde entspricht, so daß also dann sowie auch bei jeder höheren Fahrgeschwindigkeit das Steuertor 4o "geschlossen" wird und die über die Anschlußleitung zugeleitete Impulsfolge nicht mehr an den BCD-Zähler zur Weiterleitung kommt. Es ist folglich hier eine Vorkehrung dafür getroffen, daß die digitale Anzeige der Fahrgeschwindigkeit in Kilometern pro Stunde nicht höher ausfallen kann, selbst wenn die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit höher sein sollte als diese 85 Kilometer pro Stunde.

Wenn die Schaltzunge des Umschalters 152 in die für eine digitale Anzeige der Fahrgeschwindigkeit in Kilometern pro Stunde maßgebliche Stellung gebracht ist und dabei dann also an den Eingang 154 des NAND-Tores 156 eine logische Nullspannung angeliefert wird, dann wird an den Eingang 155 des Steuertores 4o ständig eine logische Sehaltspannung weitergeleitet. Ein dritter Eingang 159 des Steuertores 4o ist indessen an ein weiteres NAND-Tor 158 angeschlossen, das über sechs Eingänge an die sechs Ausgänge AO, BO, CO, A1, B1 und A2 der Elemente 9o,92 und 94 des BCD-Zählers angeschlossen ist. Der BCD-Zähler kann damit maximal auf einen Zählerstand gebracht werden, der einer Fahrgeschwindigkeit von 137 Kilometer pro Stunde entspricht, was bei der digitalen Anzeige der Fahrgeschwindigkeit in Meilen pro Stunde genau dem Wert von 85 Meilen pro Stunde entspricht. Ist diese Fahrgeschwindigkeit von 137 Kilometern pro Stunde erreicht, dann erscheint am Eingang 159 des Steuertors 4o eine logische Nullspannung, so daß folglich dann in entsprechender Weise wieder keine weitere Impulsfolge aus dem Eingang 39 des Steuertors 4o an den

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angeschlossenen BCD-Zähler weitergeleitet wird. Der Zählerstand des BCD-Zählers bleibt folglich auf diesen Wert fixiert, selbst wenn die Fahrgeschwindigkeit höher klettern sollte, so daß dann auch keine Anpassung in der digitalen Anzeige erfolgt.

Das Element 42 des Zeitintervalle bzw. Zählperioden erzeugenden Stromkreises ist vorzugsweise ein piezoelektrischer Keramikschwinger bzw. -resonator handelsüblicher Ausbildung und ist mit zwei Kondensatoren 44 und 46, einem Widerstand 48 und einem Inverter 5o so zusammengeschaltet, daß in seiner Ausgangsleitung 51 ein Impuls der Frequenz 515 KHz erhalten wird. Dieser Impuls wird über einen Inverter 52 einem Abwärtszzähler 54 zugeleitet, der vier programmierbare Eingänge D1, D2, D3 und D4 aufweist, und dieser Abwärtszähler 54 wird immer dann in Abhängigkeit von den über diese Eingänge zugeleiteten Spannungen mit einer binären Zahl rückgestellt, wenn ein für eine entsprechende Freigabe einstellbarer weiterer Eingang PE dieses Abwärtsschalters 54 von dessen Ausgang 0 eine logische Sehaltspannung erhält. Wenn die Schaltzunge des Umschalters 152 die in Fig.2 dargestellte Stellung einnimmt, dann wird die logische Sehaltspannung über einen Inverter 157 den beiden Eingängen D1 und D3 des Abwärtszählers 54 zugeleitet, so daß folglich der Abwärtszähler 54 eine Abwärtszählung der ihm zugeleiteten logischen Schaltspannung um den Teilerfaktor 1o vornimmt. In der anderen Sehaltstellung des Umschalters 152 wird die logische Sehaltspannung indessen allen vier Eingängen des Abwärtszählers 54 zugeleitet, so daß dieser folglich dann eine Abwärtszählung um den Teilerfaktor 16 vornimmt.

Die Flip-Flops Typ D 56 bis 76 bilden eine Reihenanordnung von Geräten, die einen Teilerfaktor 2 erfüllen. Solange dem Eingang Cl des Abwärtszählers 54 über den Inverter 52 ein Impuls der Größe 515 KHz zugeleitet wird, erscheint in der an den Ausgang Q des Flip-Flops 76 angeschlossenen Ausgangsleitung 77 eine logische Nullspannung während 19,9 Millisekunden, und anschließend erfahren alle weiteren Eingänge des NAND-Tores 78, die jeweils mit dem Ausgang Q der weiteren Flip-Flops 74,72,7o,68 und 66 verbunden sind, einen Wechsel der logischen Sehaltspannung zur logischen Nullspannung in einem jeweiligen Zeitabstand, der progres-

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siv der Hälfte des jeweils vorausgehenden Zeitabstandes entspricht. Als Ergebnis davon wird der Impuls 82 in der Ausgangsleitung 80 des NAND-Tores 78 erzeugt, der eine Dauer von etwa 39,1 Millisekunden hat, solange der Umschalter 152 die dargestellte Schaltstellung einnimmt, andererseits jedoch eine Dauer von etwa 62,6 Millisekunden besitzt, wenn der Umschalter in die Stellung umgeschaltet ist, in der eine digitale Anzeige der Fahrgeschwindigkeit in Kilometern pro Stunde erfolgt.

Um die Fahrgeschwindigkeit exakt anzeigen zu können, müßte der Impuls 82 in der Ausgangsleitung 80 des NAND-Tores 78 eigentlich eine Dauer von nur 37,5 bzw. 60,35 Millisekunden haben. Indem die tatsächliche Impulsdauer jedoch etwas größer gewählt wird als diese exakt errechneten Werte, wird damit die digitale Anzeige der Fahrgeschwindigkeit entsprechend höher ausfallen als es der tatsächlichen Fahrgschwindigkeit entspricht, was jedenfalls günstiger ist als wenn diese digitale Anzeige niedriger ausfallen würde im Verhältnis zu der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit.

Der Zählimpuls 82 wird über die Anschlußleitung 80 dem Steuertor 4o zugeleitet, womit also gewährleistet ist, daß die über die Anschlußleitung 39 aus der Anschlußklemme 24 des Endschalters 2o zugeleitete Impulsfolge in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit dem BCD-Zähler zugeleitet wird. Jeder dem BCD-Zähler zugeleitete Impuls entspricht einer pro Stunde gefahrenen Meile bzw. einem pro Stunde gefahrenen Kilometer in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Umschalters 152, so daß folglich am Ende einer Zählperiode durch den BCD-Zähler eine binär kodierte Dezimalzahl gespeichert wird, die der Fahrgeschwindigkeit entspricht. Der 4 Bit-Kpmparator Ho bestimmt, ob diese Zählung unterschiedlich oder gleich der digitalen Anzeige ist, die zum betreffenden Zeitpunkt über die Segmente Ho, 112 und 114 zur Anzeige kommt, und sofern hierbei eine Gleichheit mit der durch den BCD-Zähler bestimmten Zahl vorliegt, dann erscheint eine logische Sehaltspannung in der Ausgangsleitung 118 des 4 Bit-Komparators 116, die andererseits durch eine logische Nullspannung ersetzt ist, wenn bei diesem Vergleich eine Abweichung festgestellt wird.

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Wie oben bereits erwähnt wurde, erscheint am Ende der Zählperiode, die durch den Zählimpuls 82 festgelegt ist, ein kurz andauernder Impuls am Ausgang des NAND-Tores 84 sowie weitere ähnliche Impulse an dem Ausgang 87 des NAND-Tores 86 und an dem Ausgang 89 des NAND-Tores 88. Unter diesen Impulsen wird derjenige am Ausgang des NAND-Tores 84 dem einen Eingang des NOR-Tores 12o zugeleitet, an dessen zweiten Eingang der 4 Bit-Komparator 116 mit seiner Ausgangsleitung 118 angeschlossen ist. Sofern der 4 Bit-Komparator 116 einen Unterschied in der digitalen Anzeige gegenüber dem Zählergebnis des BCD-Zählers ermittelt und folglich in seiner Ausgangsleitung 118 eine logische Nullspannung erscheint, dann ist dieses NOR-Tor 12o für eine Weiterleitung von Impulsen gesperrt. In der Ausgangsleitung 121 des NOR-Tores 12o erscheint jedoch dann andererseits ein Steuerimpuls, wenn durch den 4 Bit-Komparator 116 eine Gleichheit festgestellt und folglich dann über die Verbindungsleitung 118 eine logische Sehaltspannung dem NOR-Tor 12o zugleitet wird, und dieser Steuerimpuls wird dann zur Rückstellung der beiden Flip-Flops 122 und 124 des Indexzählers benutzt.

In der Ausgangsleitung 87 des NAND-Tores 86 wird ein Freigabeimpuls erzeugt, der über ein angeschlossenesNAND-Tor 126 nur dann in dessen Ausgangsleitung 127 weitergeleitet wird, wenn in den beiden Flip-Flops 122 und 124 des Indexzählers eine Viererzählung gespeichert ist. Wenn ein solcher Freigabeimpuls in der Ausgangsleitung 127 des NAND-Tores 126 auftritt, dann wird er von dort weitergeleitet an die Zähleingänge Cl der drei Schalter 96,98 und 1oo, was zur Folge hat, daß die in dem BCD-Zähler gespeicherte und der Fahrgschwindigkeit entsprechende Zahl dann an die Ausgänge der Schalter 96,98 und 1oo weitergeleitet und folglich unter Vermittlung der Treiber 1o2,1o4 und 1o6 durch die Segmente 114,112 und 11o der digitalen Anzeige 1o8 zur Anzeige gebracht wird. Die am Beginn jeder Zählperiode in der Ausgangsleitung 8o des NAND-Tores 78 auftretende Wandlung zwischen der logischen Nullspannung und der logischen Schaltspannung ergibt dabei im übrigen einen Zählimpuls für das Flip-Flop 122, indem die Leitung 8o an den betreffenden Zähleingang Cl dieses Flip-Flops angeschlossen ist, so daß folglich insgesamt vier solche Wandlungen benötigt werden, um in der Ausgangsleitung

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127 des NAND-Tores 126 diesen über die Anschlußleitung 87 zugeleiteten Freigabeimpuls zur Weiterleitung an die drei Schalter 96,98 und 1oo zu erhalten. Sollte in der Ausgangsleitung 121 des NAND-Tores 12o ein über die Verbindungsleitung 118 mit dem 4 Bit-Komparator 116 zugeleiteter Vergleichsimpuls noch eher erscheinen als diese Viererzählung in dem Indexzähler abgeschlossen ist, dann wird der Indexzähler rückgestellt.

Sobald der Freigabeimpuls in der Ausgangsleitung 87 des NAND-Tores 86 aufgetreten ist, stellt dann anschließend der in der Ausgangsleitung 89 des NAND-Tores 88 erscheinende Impuls kurzer Dauer den BCD-Zähler über den Inverter 91 sowie dessen Ausgangsleitung 93 zurück, und derselbe Impuls wird andererseits auch über die Leitung 95 dem Zähleingang Cl des Flip-Flops zugeleitet, um für eine synchrone Impulsauswertung im Schaltkreis 3o zur Verfügung zu stehen.

Bis zu diesem Zeitpunkt liegt an der Ausgangsklerame Q des Flip-Flops 15o eine logische Schaltspannung, während an dem Ausgang Q des Flip-Flops 15o eine logische Nullspannung liegt. Wenn dann ein Zählimpuls dem Zähleingang Cl des Flip-Flops 15o zugeleitet wird, dann tritt an dem Ausgang Q eine Wandlung in eine logische Schaltspannung auf, die an den einen Eingang der beiden NAND-Tore 144 und 146 weitergeleitet wird, von denen der andere Eingang des einen NAND-Tores 146 an die Leitung 13o angeschlossen ist, über die eine Zuleitung der an der Ausgangsklemme 24 abgenommenen Eingangsimpulse vorgenommen wird. Der Ausgang des NAND-Tores 146 erfährt folglich einen ständigen Wechsel zwischen einer logischen Nullspannung und einer logischen Sehaltspannung.

Zwischen den Pluspol der Gleichstromquelle und einer Erdleitung des Schaltkreises 3o ist weiterhin noch eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 138 und einem Kondensator 136 geschaltet. Zu dem Kondensator I36 ist die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors 134 parallel geschaltet, und die Basis dieses Transistors 134 ist an den Ausgang eines Inver-

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ters 132 angeschlossen, der in die Leitung 13o eingebaut ist. Andererseits ist der Kollektor des Transistors 134 über zwei in Reihe angeordnete Inverter I4o und 142 an den zweiten Eingang des NAND-Tores 144 angeschlossen, dessen Ausgang gemeinsam mit dem Ausgang des NAND-Tores 146 an die beiden Eingäge eines NAND-Tores 148 angeschlossen ist. Der Transistor 134 wird folglich wiederholt durch die Eingangsimpulse ausgelöst, die über die Leitung 13o nach einer Wandlung durch den Inverter 132 seiner Basis zugeleitet werden, womit dann jeweils der Kondensator 136, der seine Aufladung über den Widerstand 138 erfährt, entladen wird. An den beiden Eingängen des NAND-Tores 148 erscheinen folglich gleichzeitig Impulse, wobei dann jeder in dessen Ausgangsleitung 149 weitergeleitete Impuls dem für die Rückstellung maßgeblichen Eingang R des Flip-Flops zugeleitet wird.

Jederan dem Eingang R des Flip-Flops 15o erscheinende Rückstellimpuls löst eine Wandlung in eine logische Nullspannung am Ausgang Q sowie eine Wandlung in eine logische Schaltspannung am Ausgang 5 des Flip-Flops 15o aus. Die am Ausgang Q liegende logische Sehaltspannung wird über die Leitung 147 dem einen Eingang des Steuertors 4o zugeleitet und fällt damit zusammen mit der Zuleitung des der Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Eingangsimpulses über die andere Arischlußleitung 39, so daß folglich der Beginn der Zählperiode synchronisiert ist mit dem Auftreten eines Eingangsimpulses in der Anschlußleitung 39 an das Steuertor 4o.

Sollte die Impulsfolge resp. die Zeitdauer zwischen zwei in der Leitung 13o aufeinanderfolgenden Einzelimpulsen größer sein als die Zählperiode, dann würde dadurch die durch das Flip-Flop 15o bewirkte synchrone Impulsauswertung unterbrochen werden wäre dann nicht davon auszugehen, daß in der Leitung 149 dann immer noch ein Impuls erscheint, der zur Rückstellung des Flip-Flops 15o ausreicht. Das Steuertor 4o bleibt deshalb auch weiterhin geöffnet, selbst wenn die Fahrgeschwindigkeit auf weniger als eine Meile bzw. einen Kilometer in der Stunde abfallen sollte, was unter dem Gesichts-

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punkt von Wichtigkeit ist, daß die digitale Anzeige 1o8 tatsächlich nur dann eine Nullgeschwindigkeit anzeigt, wenn das Fahrzeug steht.

Wenn die Fahrgeschwindigkeit Null ist, dann werden über die Anschlußklemme 24 des Impulserzeugers 1o dem Schaltkreis 3o keine auszuwertenden Eingangsimpulse zugeleitet. In Abhängigkeit von der Drehstellung der Scheibe 14 kann dabei die Eingangsspannung entweder hoch oder niedrig sein, wobei in beiden Fällen eine logische Schaltspannung an der Ausgangsleitung 33 des NAND-Tores 32 liegt, die folglich auch über die Anschlußleitung 39 dem Steuertor 4o zugeleitet wird, das jede digitale Anzeige verhindert. Wenn an der Anschlußklemme 24 nur eine niedrige Eingangsspannung für den Schaltkreis 3o liegt, dann herrscht in der Ausgangsleitung 33 des NAND-Tores 32 eine logische Sehaltspannung vor, weil ja dabei dann der eine Eingang des NAND-Tores 32 mit einer logischen Nullspannung beaufschlagt ist. Ist indessen die Eingangsspannung hoch, dann bewirkt der Inverter 34 eine Wandlung in eine logische Nullspannung zur Weiterleitung an den anderen Eingang des NAND-Tores 32, womit auch in diesem Fall in der Ausgangsleitung 33 eine logische Sehaltspannung erscheint.

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-to*

L e e r s e i t e

Claims (5)

Patentansprüche

1.) Digitaltachometer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zur digitalen Anzeige einer Winkel- oder einer linearen Geschwindigkeit, mit einem Impulserzeuger für eine der anzuzeigenden Geschwindigkeit proportionale Impulsfolge, die durch den Schaltkreis des Tachometers für die digitale Anzeige ausgewertet wird, dadurch gekennz ei chnet , daß der Schaltkreis (3o) ein einem binär kodierten Dezimalzähler (9o,92, 94) vorgeschaltetes Steuertor (4o) umfaßt, das außer einem Eingang für die geschwindigkeitsproportionalen Impulse einen weiteren Eingan· für Zählimpulse (82) sowie einen die Weiterleitung der geschwindigkeitsproportionalen Impulse an den mit der digitalen Anzeige (1o8) verbundenen Dezimal-Zähler (9o,92,94) während einer Zählperiode steuernden dritten Eingang aufweist, '-.nd daß an die für die Erzeugung der Zählimpulse (82) vorgesehene Einrichtung

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ORIGlNAt INSPECtED

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(42 bis 73) eine mittels eines Umschalters (152) für die wahlweise Zuleitung von wenigstens zwei die digitale Anzeige (1o8) in voneinander abweichenden Fortschaltschritten steuernden Spannungen unterschiedlichen Potentials umschaltbare Anschlußleitung (154) angeschlossen ist.

2. Digitaltachometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden mittels des Umschalters (152) umschaltbaren Spannungen für eine digitale Geschwindigkeitsanzeige nach dem metrischen und nach dem anglo-amerikanischen Maßsystem, wie in Kilometer bzw. in Meilen pro Stxmde, festgelegt sind.

3. Digitaltachometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die für die Erzeugung der Zählimpulse (82) vorgesehene Einrichtung (42 bis 78) einen Zeitgeberimpulse erzeugenden Schwinger (42) und einen die Zeitgeberimpulse in die Zählimpulse wandelnden Abwärtszähler (54) umfaßt, an welchen die für die Zuleitung der Spannungen unterschiedlichen Potentials vorgesehene Anschlußleitung (154) angeschlossen ist.

4. Digitaltachometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die für die Zuleitung der Spannungen unterschiedlichen Potentials vorgesehene Anschlußleitung (154) mit einer die Fortschaltung der digitalen Anzeige (I08) auf einen für jede der beiden Spannungen bestimmten Höchstwert begrenzenden Schaltanordnung (156,158) verbunden ist.

5. Digitaltachometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanordnung eine Torschaltung (156,158) umfaßt, die außer einem an die für die Zuleitung der Spannungen unterschiedlichen Potentials vorgesehene Anschlußleitung (154) angeschlossenen Eingang mit den Ausgängen des Dezimalzählers (9o,92,94) verbundene weitere Eingänge umfaßt sowie mit ihren Ausgängen an das Steuertor (4o) angeschlossen ist.

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