DE3034442A1

DE3034442A1 - Vehicle speed measurement and display without power network - uses permanent magnets on wheels with chassis mounted coils

Info

Publication number: DE3034442A1
Application number: DE19803034442
Authority: DE
Inventors: Karl-Otto Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Linn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1982-04-01

Abstract

The measurement and indication device for use in vehicles without a built-in electrical system has no moving parts and hence no frictional losses and very low braking effect. It enables the vehicle speed to be displayed as accurately as required without needing external power from a battery or dynamo. One or more permanent magnets (2) are attached to one or more wheels (1) with associated pick-ups (3) on the vehicle. When the magnets pass the pick-ups they generate electrical signals which pass to a rectifier (4) and to an evaluation circuit. Coils are used as pick-up devices and they drive a counter (7) with a memory (8) and display (9). A smoothing capacitor (5) and zener diode (6) are connected to the output of the rectifier (4).

Description

Meß- und Anzeigevorrichtung bei Fahrzeugen ohneMeasuring and display device for vehicles without

elektrisches Bordnetz Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Meß- und Anzeigevorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Üblicherweise werden beispielsweise bei Fahrradern und Mopeds zur Anzeige der Geschwindigkeit mechanisch betriebene Geschwindigkeitsmesser verwendet. Ein Aufnehmer greift in die Speichen des Rades und treibt eine biegsame Welle an, die ihrerseits auf den Geschwindigkeitsanzeiger einwirkt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie einerseits sehr ungenau ist, und andererseits durch die mechanischen Teile eine große Bremswirkung auf das Rad ausgeübt wird. Zudem verschleißen die beweglichen Teile, insbesondere die biegsame Welle und Zahnräder, so daß diese Teile sehr reparaturanfällig sind.electrical system prior art The invention is based on a measuring and display device according to the preamble of the main claim. Usually are used, for example, on bicycles and mopeds to display the speed mechanically operated speedometer used. A transducer engages in the spokes of the wheel and drives a flexible shaft, which in turn drives the Speed indicator acts. This arrangement has the disadvantage that on the one hand is very inaccurate, and on the other hand, a large braking effect due to the mechanical parts exerted on the bike. In addition, the moving parts wear out, in particular the flexible shaft and gears, so that these parts are very susceptible to repair.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Meß- und Anzeigevorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bewegbare Teile entfallen und demzufolge keine Reibungsverluste auftreten, so daß die 3remswirkung sehr gering ist. Weiterhin kann die Geschwindigkeit des Fahrzeuges beliebig genau angezeigt werden. Eine externe Energiezufuhr durch eine Batterie oder. einen Dynamo ist dabei nicht notwendig.Advantages of the Invention The measuring and display device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage over this that moving parts are omitted and consequently no friction losses occur, so that the 3remsffekt is very low. Furthermore, the speed of the vehicle can be displayed as precisely as required. An external energy supply through a battery or. a dynamo is not necessary.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Meß- und Anzeigevorrichtung möglich. So ist es beispielsweise vorteilhaft, den Aufnehmer als Spule auszubilden, weil dadurch die abgegebene Spannung und auch die Höhe der Impulse leicht variiert werden können. Jedoch sind auch andere spannungsabgebende Bauelemente einsetzbar.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the measuring and display device specified in the main claim possible. For example, it is advantageous to design the transducer as a coil, because this causes the voltage output and also the height of the pulses to vary slightly can be. However, other voltage-emitting components can also be used.

Die gleichgerichtete Spannung wird zweckmäßigerweise mittels eines Kondensators geglättet. Um Überspannungen bei schwankender Drehzahl des Rades zu vermeiden, ist es günstig, die gleichgerichtete Spannung durch eine Zenerdiode auf ihren maximalen Wert zu begrenzen.The rectified voltage is expediently by means of a Capacitor smoothed. To avoid overvoltages when the speed of the wheel fluctuates To avoid it, it is beneficial to apply the rectified voltage through a Zener diode limit their maximum value.

Als besonders vorteilhaft erwiesen sich digitale Anzeigen zur Bestimmung der Geschwindigkeit. Die von dem Aufnehmer abgegebenen Impulse werden daher einem Zähler zugeführt, dem eine Speichereinheit und eine Anzeigevorrichtung nachgeschaltet ist. Der Zähler und die Speichereinheit werden dabei zweckmäßigerweise von einem Oszillator gesteuert. Für einen solchen Oszillator kann beispielsweise der bereits in Multiplexschaltungen vorhandene benutzt werden, wenn seine Frequenz herabgeteilt wird. Eine andere Möglichkeit ist, den Zähler und die Speichereinheit mittels eines Monoflops zu steuern, das durch den Aufnehmer gesetzt wird und nach einer bestimmten Zeit zurückschaltet.Digital displays have proven to be particularly advantageous for determination the speed. The pulses emitted by the transducer are therefore a Counter supplied, which is followed by a storage unit and a display device is. The counter and the storage unit are expediently from one Oscillator controlled. For such an oscillator, for example, the already used in multiplex circuits when its frequency is divided down will. Another possibility is to use a Control monoflops, which is set by the pickup will and after switches back a certain time.

Als Zähler, Speiehereinheit und Anzeigevorrichtung eignen sich besonders Bausteine mit griger Energieaufnahme, wie dies bei LCD-Anzeigen und bei MOS-Bausteinen der Fall ist.As a counter, storage unit and display device are particularly suitable Components with high energy consumption, as is the case with LCD displays and MOS components the case is.

Eine besonders einfache analoge Schaltungsanordnung erhalt man dann, wenn man dem Aufnehmer ein integrierend wirkendes Meßinstrument, vorteilhafterweise ein Drehspulmeßinstrument nachschaltet.A particularly simple analog circuit arrangement is then obtained if one has an integrating measuring instrument for the transducer, advantageously a moving coil measuring instrument is connected downstream.

Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig, 1 ein Ausführungsbeispiel einer digitalen Anzeigevorrichtung, Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer digitalen Anzeigevorrichtung und Fig. 3 eine analoge Anzeigevorrichtung.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It show fig 1 shows an exemplary embodiment of a digital display device, and FIG. 2 shows another Embodiment of a digital display device and FIG. 3 shows an analog display device.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Fig. 1 ist an dem teilweise dargestellten Rad 1 eines Fahrrades ein Dauermagnet 2 angebracht. In der Nähe des Rades ist am Rahmen des Fahrrades eine Spule 3 befestigt, in der durch die passierenden Dauermagneten 2 Impulse ausgelöst werden. Diese Impulse werden einem Gleichrichter 4 zugeführt. Während ein Ausgang des Gleichrichters mit der Fahrradmasse verbunden ist, führt der andere Ausgang des Gleichrichters zu einem Kondensator 5 und einer Zenerdiode 6. Die jeweils andere Seite des Kondensators 5 und der Zenerdiode 6 sind mit dem Fahrradchassis verbunden. Die so erzeugte Ausgangsspannung dient zur Versorgung der integrierten Schaltkreise. Der Ausgang der Spule 3 wird des weiteren dem dem Eingang eines Zählers 7 zugeführt. Der Zähler 7 steht mit einem Speicherglied 8 in Verbindung, das seinerseits gegebenenfalls über einen Treiber die Anzeige 9 speist. Ein Oszillator 10 führt über einen Frequenzteiler 11 zum Übernahmeeingang des Speichers 8 und zum Rücksetzeingang des Zählers 7.Description of the exemplary embodiments In Fig. 1 is partially on the illustrated wheel 1 of a bicycle, a permanent magnet 2 is attached. In the vicinity of the Wheel a coil 3 is attached to the frame of the bicycle, in which by the passing Permanent magnet 2 impulses are triggered. These pulses are fed to a rectifier 4 supplied. While an output of the rectifier is connected to the bicycle ground the other output of the rectifier leads to a capacitor 5 and one Zener diode 6. The other side of the capacitor 5 and the zener diode 6 are connected to the bike chassis. The output voltage generated in this way serves to supply the integrated circuits. The output of the coil 3 is further which is fed to the input of a counter 7. The counter 7 has a memory element 8 in connection, which in turn, possibly via a driver, the display 9 feeds. An oscillator 10 leads via a frequency divider 11 to the takeover input of the memory 8 and to the reset input of the counter 7.

Bewegt sich das Rad 1, passieren die Dauermagneten 2 die feststehende Spule 3. Je nach Radumfang, gewünschter Pulszahl und gexünschter Auflösung können ein oder mehrere Dauermagneten am Rad oder Aufnehmer am Chassis befestigt sein. Die in der Spule 3 induzierten Signale gelangen in den Gleichrichter 4, werden dort gleichgerichtet und durch den Kondensator 5 geglättet. Die Zenerdiode 6 dient dazu, Überspannungen z-u vermeiden.If the wheel 1 moves, the permanent magnets 2 pass the stationary one Coil 3. Depending on the wheel circumference, the desired number of pulses and the desired resolution, you can one or more permanent magnets on the wheel or transducers on the chassis. The signals induced in the coil 3 reach the rectifier 4 and are there rectified and smoothed by the capacitor 5. The Zener diode 6 is used to Avoid overvoltages z-u.

Die von der Spule 3 abgegebenen Impulse werden im Zähler 7 aufgezählt und nach einer vorgegebenen Zeit, die durch den Oszillator 10 und den Teiler 11 bestimmt wird, in den Speicher 8 übernommen. Kurz danach wird der Zählerstand des Zählers 7 zurückgesetzt und die Zählung beginnt von neuem. Die Zählabstände werden bestimmt durch die Anzahl der Dauermagneten am Rad, d. h.The pulses emitted by the coil 3 are counted in the counter 7 and after a predetermined time generated by the oscillator 10 and the divider 11 is determined, transferred to the memory 8. Shortly thereafter, the count of the Counter 7 is reset and counting starts again. The counting intervals are determined by the number of permanent magnets on the wheel, i.e. H.

wieviel Impulse pro Radumdrehung ausgelöst werden, und die gewünschte Genauigkeit. Soll beispielsweise die Anzeige auf einen Kilometer pro Stunde genau sein, so beträgt die Periodendauer der Resetimpulse bei einem 26 Zoll Rad und einem Dauermagneten etwa 7,5 s.how many pulses are triggered per wheel revolution, and the desired Accuracy. For example, you want the display to be accurate to one kilometer per hour be, the period of the reset pulses for a 26 inch wheel and a Permanent magnets about 7.5 s.

Sind fünf Dauermagnete am Rad befestigt, beträgt die Periodendauer bei gleicher Auflösung nur 1,5 s. Der abgespeicherte Wert gelangt in der Anzeigeeinrichtung 9 zur Anzeige. Da die vom Gleichrichter 4 abgegebene Gleichspannung nicht stark belastbar ist, ist es notwendig, für den Zähler 7, den Speicher 8, den Frequenzteiler 11, den Oszillator 10 sowie für die Anzeigeeinheit 9 Bauelemente mit geringem Stromverbrauch auszuwählen. Solche Bauelemente sind MOS-Glieder sowie LCD-Anzeigen, Statt in digitalen Ziffern kann die Anzeige selbstverständlich auch als Leuchtband oder als Leuchtscheibe erfolgen. Durch die Erhöhung der Anzahl der Dauermagneten wird nicht nur eine größere Auflösung erreicht, hiermit ist es auch möglich, die Leistungsfähigkeit der Stromversorgung zu erhöhen, so daß auch aufwendigere Anzeigevorrichtungen möglich sind. Als Aufnehmer sind des weiteren nicht nur Spulen geeignet, sondern auch andere Bauelemene, die beim Wechseln des magnetischen Feldes eine elektrische Spannung abgeben.If five permanent magnets are attached to the wheel, the period is with the same resolution only 1.5 s. The saved value is shown in the display device 9 see full ad. Since the direct voltage output by the rectifier 4 cannot be loaded heavily it is necessary for the counter 7, the memory 8, the frequency divider 11, the oscillator 10 and for the display unit 9 components with low power consumption to select. Such components are MOS elements as well as LCD displays, instead of digital ones The display can of course also use digits as a luminous strip or as a luminous disc take place. By increasing the number of permanent magnets, not only does one get bigger Resolution achieved, with this it is also possible to increase the efficiency of the power supply to increase, so that more complex display devices are possible. As a transducer are also suitable not only coils, but also other components that emit an electrical voltage when the magnetic field changes.

In Fig. 2 ist eine weitere Auswerteschaltung dargestellt.In Fig. 2, a further evaluation circuit is shown.

Die entsprechend Fig. 1 erzeugten Impulse gelangen wieaerum an den Eingang des Zählers 7, dessen Ausgang über eine Speichereinheit 8 mit der Anzeigeeinrichtung 9 in Verbindung steht. Gleichzeitig werden jedoch die Impulse der Spule 3 auch einem Monoflop 12 zugeführt.The pulses generated according to FIG. 1 arrive wieaerum to the Input of the counter 7, the output of which via a memory unit 8 with the display device 9 communicates. At the same time, however, the pulses of the coil 3 are also a Monoflop 12 supplied.

Durch den ersten Impuls wird das Monoflop 12 gesetzt und verharrt eine vorgegebene Zeit in der gesetzten Stellung, bevor der Rücksetzvorgang erfolgt. Mit dem Rücksetzen des Monoflops 12 wird über den Übernahmeeingang des Speichers 8 der Zählerstand des Zählers 7 übernommen und danach der Zähler 7 zurückgesetzt. Die Periodendauer des Impulses des Monoflops 12 ist wiederum abhängig von der Genauigkeit der Radgröße und der Anzahl der Dauermagneten und wird entsprechend den Angaben zu Fig. 1 bestimmt. Nnch dem Riick.setizen des Monoflops 12 wird das Monoflop mit dem nächsten Impuls, der von der Spule 3 abgegeben wird, wiederum gesetzt, so daß der Vorgang von neuem ablaufen kann.The monoflop 12 is set and paused by the first pulse a predetermined time in the set position before the reset process takes place. When the monoflop 12 is reset, the takeover input of the memory is activated 8 the count of the counter 7 is taken over and then the counter 7 is reset. The period of the pulse of the monoflop 12 is in turn dependent on the accuracy the wheel size and the number of permanent magnets and will be according to the information to Fig. 1 determined. Sit on the back of the monoflop becomes 12 the monoflop with the next pulse that is emitted by the coil 3, again set so that the process can start again.

In Fig. 3 ist' eine besonders einfache Variante einer Meß- und Auswerteschaltung nach der Erfindung dargestellt. Am Rad 1 sind wiederum Dauermagnete 2 angebracht. Die Dauermagnete 2 wirken auf eine Spule 3 ein, die am Rand des Fahrrades in der Nähe des Rades befestigt ist. Die Spule 3 ist mit einem Drehspulinstrument 14 verbunden, das eine integrierende Wirkung aufweist. Statt eines Drehspulinstrumentes können auch andere Anzeigevorrichtungen wie Dreheiseninstrumente verwendet werden. Auch bei dieser Anordnung entfallen bewegliche mechanische Teile, so daß diese Anordnung kaum störanfällig ist. Durch Zwischenschalten eines Monoflops zwischen Spule 3 und Instrument 14 können auch eventuelle Luftspaltänderungen weitgehend eliminiert werden.In Fig. 3 'is a particularly simple variant of a measuring and evaluation circuit shown according to the invention. Permanent magnets 2 are in turn attached to wheel 1. The permanent magnets 2 act on a coil 3 on the edge of the bicycle in the Near the wheel is attached. The coil 3 is connected to a moving coil instrument 14, that has an integrating effect. Instead of a moving coil instrument, you can other display devices such as moving iron instruments can also be used. Even In this arrangement, moving mechanical parts are omitted, so that this arrangement is hardly susceptible to failure. By interposing a monoflop between coil 3 and Instrument 14, any changes in the air gap can also be largely eliminated.

Die beschriebenen Schaltungsanordnungen sind nicht nur bei Fahrrädern vorteilhaft, sondern sie sind bei allen Fahrzeugen günstig, die kein eigenes elektrisches Bordnetz aufweisen. Dies sind insbesondere auch Mopeds, Mokicks und Spielgeräte wie Roller oder Tretautos.The circuit arrangements described are not unique to bicycles advantageous, but they are cheap for all vehicles that do not have their own electric Have electrical system. These are in particular mopeds, mokicks and play equipment like scooters or pedal cars.

Claims

Claims 1. Measuring and display device in vehicles without electrical On-board network, characterized in that one or more Permanent magnets (2) are attached, which are arranged opposite to the vehicle sensor (3) are that emit electrical signals when passing the permanent magnet (2) that on the one hand a rectifier arrangement (h) on the other hand an evaluation circuit are fed.

2. Measuring and display device according to claim 1, characterized in that that the transducer (3) is a coil.

3. Measuring and display device according to claim 1 or 2, characterized in that that the rectifier arrangement (4) is followed by a smoothing capacitor (5).

4. Measuring and display device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the rectifier arrangement (4) has a Zener diode (6).

5. Measuring and display device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that a counter (7) is connected to the sensor (3), the one Storage unit (8) and a display device (9) follow.

6. measuring and display device according to claim 5, characterized in that that counter (7) and memory element (8) are controlled by an oscillator (10).

7. Measuring and display device according to claim 5; characterized, that the counter (7) and memory unit (8) are controlled by a monoflop (12).

8. Measuring and display device for vehicles without an on-board electrical system, characterized in that one or more permanent magnets are attached to at least one wheel (1) (2) are attached, opposite of which sensors (3) are arranged on the vehicle, which emit electrical signals when passing the permanent magnets (2), which one Indicating instrument (14) are supplied.