DE3045980C2 - Steigungs- und Gefälle-Meßgerät für Boden-Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steigungs- und Gefälle-Meßgerät für Boden-Fahrzeuge, mit einer Entfernt'igsmcßeinrichtung zur Fahrstreckenerniittliing. die jeweils nach Zurücklegen einer vorgegebenen Fahrstrecke des Boden-Fahrzeugs ein Ausgangssignal erzeugt

Bekannte Meßgeräte dieser Art (US-PS 25 52 890) sind mechanisch aufgebaut und weisen z. B. ein Gewicht auf, dessen Vertikallinie als Referenzlinie zur. Ermittlung des Neigungsgrades eines Boden-Fahrzeugs dient, was jedoch insofern nachteilig ist, als sich eine Fahrbahnsteigung oder ein Fahrbahngefäile während der Fahrt aufgrund von Erschütterungen sowie Beschleunigung

ίο und Verzögerung des Boden-Fahrzeugs nicht genau messen läßt und im übrigen eine solche Messung völlig ungenau wird, wenn das Boden-Fahrzeug aufgrund von miigeführten Gütern oder der Gewichtsverteilung der Insassen bereits eine gewisse Neigungslage aufweist.

Aus der US-PS 34 96 769 ist darüber hinaus ein lnstrumentenlandesystem für Flugzeuge bekannt, bei dem ein Höhenmesser, ein Geschwindigkeitsmesser und ein die Entfernung zu einem bestimmten Landepunkt ermittelnder Entfernungsmesser unter Einbeziehung vorgegeoener Parameter /ur Anzeige oder Erzielung eines gewünschten Landeanflugs gegebenenfalls mit einem sogenannten Autopiloten zusammenwirken. Auf diese Weise soll dem Piloten eines Flugzeugs insbesondere eine vereinfachte, genauere Einhaltung von Flugsicherungsbestimnrjngen ermöglicht werden. Hierbei findet ein im Flugzeugbau üblicher barometrischer Höhenmesser Verwendung, der über einen Meßwandler Druckwerte direkt in Spannungssignale umsetzt. Ein solches System ist jedoch für die Belange von Boden-Fahrzeugen nur bedingt einsetzbat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Steigungs- und Gefälle-Meßgerät der eingangs genannten Art für Boden-Fahrzeuge derart auszugestalten, daß Meßfehler aufgrund von Erschütterungen sowie der Längsbeschleunigung eines fahrenden Boden-Fahrzeugs vermieden werden und darüber hinaus eine weitgehende Unempfindlichkeit gegenüber elektrischen Störsignalen gewährleistet ist. so daß eine genaue, unempfindliche Messung des Neigungsgrades eines fahrenden Boden-Fahrzeugs erzielt v/erden kann.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteingelöst.

Erfindungsgemäß ist somit eine mit einer Entfernungsmeßeinrichtung verbundene Luftdruck-Speichereinrichtung mit zwei hermetisch abgeschlossenen Kammern vorgesehen, die /. B. mit Hilfe von Magnetventilen derart in und außer Verbindung mit der Atmosphäre bringbar sind, daß in den beiden Kammern abwechselnd der atmosphärische Luftdruck in zwei durchfahrcnen Fahrbahnabschnitten festgehalten und sodann die Luftdruckdifferenz zwischen diesen beiden Fahrbahnabschnitten ermittelt werden kann. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß sich der atmosphärische Luftdruck mit der Höhenlage ändert (bei einem Höhenanstieg von 10 m nimmt z. B. der atmosphärische Luftdruck um ungefähr l.2mbar ab). Zwei Abtast/ Speicherschaltungcn dienen zur abwechselnden Abtastung und Zwischenspeicherung von diese Druckdifferenzen repräsentierenden Signalen, so daß sich der Neigungsgrad eines Boden-Fahrzeugs und damit die Steigung bzw. das Gefälle eines durchfahrenen Strekkenabschnitts in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis zwischen den von den Abtast/Speicherschaltungen festgehaltenen Werten unter Einbeziehung der Entfernung zwischen den beiden Fahrbahnabsehnitien genau und störsicher ermitteln läßt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Untcransprüchcn wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild des Gesamtaufbaus eines Ausführungsbeispiels des Steigungs- und Gefälle-Meßgerätes für Boden-Fahrzeuge,

F i g. 2 ein Schaltbild der Entfernungsmeßeinrichtung gemäß F i g. 1,

F i g. 3 eine Schnittansicht des Aufbaus der Luftdruck- ι< > Speichereinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig.4 eine Schnittansicht des ersten Magnetventils gemäß F i g. 3,

F i g. 5 ein Schaltbild der Druckdifferenz-Ermittlungseinrichtung der Abtast/Speichereinrichtung und der Auswertungsschaltung gemäß Fig. 1,

Fig.SA und 6B Diagramme zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Steigungs- und Gefälle-Meßgerätes,

F i g. 7 ein Schaltbild des Analog- Digital-Umsetzers gemäß F i g. 1 und

F i g. 8 eine Anzahl von Signalen, die an verschiedenen Stellen des Analog-Digital-Umsetzers gemäß F i g. 7 erzeugt werden.

In Fig. 1, in der der Gesamtaufbau eines Ausführungsbeispiels des Steigungs- und Gefälle-Meßgerätes dargestellt ist, bezeichnen die Bezugszahl 1 eine Entfernungsmeßeinrichtung zur Ermittlung der von einem Boden-Fahrzeug zurückgelegten Strecke die Bezugszahl 2 eine Luftdruck-Speichereinrichtung zur abwechselnden Aufrechterhaltung des nach Durchfahren einer vorgegebenen Strecke erhaltenen jeweiligen Luftdruckes in zwei hermetisch verschlossenen Kammern und die Bezugszahl 3 eine Druckdifferenz-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung der Differenz zwischen den in der Luftdruck-Speichereinrichtung festgehaltenen beiden Luftdruckwerten. Die Bezugszahl 4 bezeichnet eine Abtast/Speichereinrichtung, die eine erste Abtast/Sperherschaltung 41 und eine zweite Abtast/ Speicherschaltung 42 zur abwechselnden Zwischenspei- *ο cherung des von der Druckdifferenz -Ermittlungseinrichtung 3 abgegebenen Drucksignals in Abhängigkeit von dem von der Entfernungsmeßeinrichtung 1 jeweils nach Durchfahren einer vorgegebenen Strecke erzeugten Fahrstreckensignal aufweist. Die Bezugszahl 5 bezeichnet eine Auswertungsschaltung, die eine Vergleichsschaltung zur Ermittlung der Differenz zwischen den Ausgangssignalen der ersten Abtast/Speicherschaltung 41 und der zweite·*) Abtast/Speicherschaltung 42 bildet, während die Bezugszahl 6 einen Analog-Digital-Umsetzer bezeichnet, der auf das Ausgangssignal der Auswertungsschaltung 5 zur Erzeugung eines das Vorzeichen einer Steigung oder eines Gefälles repräsentierenden Signals und eines Impulssignals mit einer dem Betrag der Steigung bzw. des Gefälles entsprechenden Impulsdauer anspricht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 4, 5 und 7, die detaillierte Schaltbilder entsprechender Einrichtungen gemäß F i g. 1 zeigen, die F i g. 8 und 3, die den Aufbau der Luftdruck-Speichereinrichtung 2 zeigen, und die Fig. 6A und 6B, die das Arbeitsprinzip des Steigungsund Gefälle-Meßgerätes veranschaulichen, wird im¹ folgenden näher auf die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels sowie der einzelnen Schaltungsanoranungen eingegangen.

In Fig. 2. in der die Entfernungsmeßeinrichtung 1 dargestellt ist, bezeichnet die Bezugszahl 10 einen Entfernungsmeßfühler, der aus einem an der Tachometer-Kabel welle angebrachten und sich mit der Drehbewegung eines Fahrzeugrades drehenden Magneten ICa und einem Reedschalter 106 besteht, der für jede Umdrehung des Magneten 10a vier Impulssignale erzeugt, die jeweils einer zurückgelegten Fahrstrecke des Boden-Fahrzeugs von ungefähr 0,4 m entsprechen. Die Bezugszahl 11 bezeichnet eine Signalformerschaltung zur Formung des Ausgangssignals des Entfernungsmeßfühlers 10, die einen Entstörkondensator 111, einen Signalformer-Transistor 112, eine Störfilterschaltung 113, ein NAND-Glied 114 mit einer Hysterese-Charakteristik oder eine Schmitt-Triggerschaltung, usw. aufweist Die Bezugszahl 12 bezeichnet eine Rückstell-Signalgeneratorschaltung, die die von der Signalformerschaltung 11 geformten und die vom Boden-Fahrzeug zurückgelegte Fahrstrecke repräsentierenden Impulssignale zur abwechselnden Erzeugung von Rückstellsignalen R\ und R₂ bei jeweils 25,6 m (entsprechend 64 Impulssignalen) zählt sowie ein Einschalt-Rückstellsignal PR bei Herstellung der VerUwdung zur Hauptstromquelle erzeugt und einen Zäuler 122, eine Einschalt-Rückstellschaltung 121, einen Inverter 124 und NAND-Glieder 123 und 125 aufweist, Die Bezugszahl 13 bezeichnet eine Taktsignalgeneratorschaltbng, die der Schaltungsanordnung Taktsignale zuführt und einen /fC-Oszillator 131 bekannter Art, ein signalformendes NAND-Glied 132 mit einer Hysterese-Charakteristik und einen Frequenzteilerzähler 133 aufweist. Der Zähler 133 erzeugt über seine siebte Zählstufe Q? ein Taktsignal Φ\ mit einer Frequenz von 160Hz und über seine neunte Zählstufe Qi ein Taktsignal Φ2 mit einer Frequenz von 40 Hz. Die Bezugszahl 14 bezeichnet eine Steuersignalgeneratorschaltung, die auf die Signale PR, Ri, R2 und Φ2 der Rückstell-Signalgeneratorschaltung 12 und der Taktsignalgeneratorschaltung 13 zur Bildung von Abtast/ Speichersignalen St und 5b, Ventiltreibersignalen VSi und VS2 und eines Analog-Digital-Umsetzungssignals A/D anspricht und Zähler 141 und 144, D-Zwischenspeicher 142, 143, 145 und 146 und eine Anzahl von Verknüpfungsgliedern aufweist. Wenn das Rückstellsignal Rt dem Zähler 141 zugeführt wird, erzeugt der Zähler 141 über seine erste Zählstufe 1, seine dritte Zählstufe 3, seine fünfte Zählstufe 5 und seine siebte Zählstufe 7 in dieser Reihenfolge Impulssignale mit einer Impulsdauer von 50 ms, so daß der Zähler 141 in Verbindung mit den D-Zwischenspeichern 142 und 143 zuerst das Ventiltreibersignal VSi für 50 ms, sodann das Abtast/Speichersignal Si für 25 ms und danach das Analog-Digital-Umsetzungssignal A/D für 50 ms in dieser Reihenfolge erzeugt. Der Zähler 141 beendet seine erste Operationsfolge, wenn seine neunte Zdhlsiuie 9 auf den Signalwert »1« übergeht. Wenn das Boden-Fahrzeug unch diesem Zeitpunkt eine Strecke von 25,6 m zurücklegt, erzeugt die Rückstell-Signalgeneratorschaltung 12 das Rückstellsignal R2, woraufhin der Zähler 144 und die D-Zwischenspeicher 145 und 146 in der gleichen Veise, wie vorstehend beschrieben, arbeiten, wodurch zuerst das Ventiltreibersignal VS2 für 5Ö ms, sodann das Abtast/Speichers'ignal S₂ für 25 ms und danach das Analog-Digital-Umsetzungssignal A/D für 50 ms in dieser Reihenfolge erzeugt werden, womit die zweite Operationsfolge abgeschlossen ist. Sodann werden die vorstehend beschriebenen beiden Operationsfolgen in Fahrstreckenintervallen von 25,6 m wiederholt. Die Bezugszahl 15 bezeichnet eine Ventil-Rückstellschaltung zur Herstellung gleichen atmosphärischen Luftdruckes in den beiden hermetisch abge-

schlossenen Kammern, wenn der Zündschalter des Fahrzeugs geschlossen wird. Wenn das Einschali-Rückstellsignal PR der Ventil-Rückstellschaltung 15 zugeführt wird, werden somit die Abtast/Speichersignale S\ und Si sowie die Ventiltreibersignalc KSi und VS: für ungefähr I Sekunde erzeugt. Zu diesem Zweck weist die Ventil-Rückstellschaltung 15 einen Zähler 151, ein ODER-Glied 152 und einen Inverter 153 auf.

Fig.3 stellt eine Teilschnittansicht des Aufbaus der Lufidruck-Speichereinrichtung 2 gemäß Fig. I dar. In der Fig. ist mit der Bezugszahl 21 ein aus Aluminium oder dergleichen bestehendes Gehäuse bezeichnet, das verschiedene Bauteile umschließt. Die Bezugszahl 22 bezeichnet eine erste hermetisch abgeschlossene Kammer, die Bezugszahl 23 ein erstes Magnetventil zur Herstellung und Unterbrechung der Verbindung der ersten hermetisch abgeschlossenen Kammer mit der Atmosphäre, die Bczugs/ahi 24 eine zweite hermetisch abgeschlossene Kammer und die Beziigszahl 25 ein zweites Magnetventil zur Herstellung und Untcrbrechung der Verbindung der zweiten hermetisch abgeschlossenen Kammer 24 mit der Atmosphäre. Zwischen der ersten Kammer 22 und der zweiten Kammer 24, die nachstehend vereinfacht als erste Druckkammer 22 und zweite Druckkammer 24 bezeichnet werden, ist ein Halbleiter-Druckmeßfühler 31 angeordnet, der nachstehend noch näher beschrieben wird. Die erste und die zweite Druckkammer sind zur Verhinderung von DriickvcrltiMüii vollständig gegeneinander abgedichtet. Die Bezugs/uhl 26 bezeichnet einen aufgeschäumten Styrol-Wämieisolator, der die gesamte Luftdruck-Speichereinrichuing umgibt.

Im Betrieb öffnet das Ventiltreibersignal KSi das erste Magnetventil 23 für 50 ms. so daß der Druck in der ersten Druckkammer 22 gleich dem atmosphärischen Luftdruck an diesem Punkt der Fahrbahn bzw. Straße wird, woraufhin das Magnetventil 23 geschlossen wird. Nachdem das Boden-Fahr/eug weitere 25.b m zurückgelegt hat. wird nun das Ventiltreibersignal VS; dem /weiten Magnetventil 25 zugeführt, das wiederum für 50 ms geöffnet wird, so daß der Druck in der zweiten Druckkammer 24 gleich dem atmosphärischen Luftdruck an diesem Punkt der Straße bzw. Fahrbahn wird, woraufhin das Magnetventil 25 geschlossen wird. Danach werden die atmosphärischen Luftdruckwerte an weiteren Streckenabschnitten in Intervallen von jeweils 25.6 ni zurückgelegter Fahrstrecke abwechselnd in der ersten Druckkammer 22 und der zweiten Druckkammer 24 in dieser Reihenfolge festgehalten. Die gesamte Luftdruck-Speichereinrichtung 2 ist von dem autgeschäumten Styrol umgeben, was sie unempfindlicher gegenüber äußeren Temperaturänderungen macht.

In Fig.4. die eine Teilschnittansicht des ersten Magnetventils 23 darstellt (das bezüglich seines Aufbaus mit dem zweiten Magnetventil 25 identisch ist), bezeichnet die Bezugszahl 231 einen beweglichen Kern aus rostfreiem Stahl, der an einem Ende ein Kunststoffteil 231a aufweist. Die Bezugszahl 232 bezeichnet eine eiserne Kernplatte, während die Bezugszahl 233 ein eisernes Spulengehäuse bezeichnet, an dem die Kernplatte 232 durch Einstemmen befestigt ist. Die Bezugszahl 234 bezeichnet eine Spule, die bei Erregung den beweglichen Kern 231 in Fig.4 abwärts zieht, wodurch die erste Druckkammer 22 über eine Nut oder einen Einschnitt 239 mit der Atmosphäre in Verbindung gelangt. Die Bezugszahl 235 bezeichnet einen Abstandshalter aus Gummi, während die Bezugszahl 236 eine

Feder bezeichnet, deren Rückstellkraft im aberregten Zustand der Spule 234 den beweglichen Kern 231 gegen einen O- Ring 238 drückt, wodurch die Verbindung der ersten Druckkammer 22 mit der Atmosphäre unterbrochen wird. Die Bezugszahl 237 bezeichnet einen eisernen Statorkern, wahrend die Bczugs/ahi 239 die in dem Gehäuse 21 ausgebildete Nut bezeichnet, durch die die Luft in der vorstehend beschriebenen Weise einströmen kann.

Fig. 5 zeigt die Driickdifferen/-|-rniiulung^> >einnⁱ:htung3.dk* erste Abtast/Spcicherschaltung41.die /weile ^btasl/Speichersch.iltiing 42 und die Auswertungsschaltung 5. Der Druckmeßfühlcr 31 in Form eines Halbleiter-DruckmeUfühlers der bekannten Membran-Bauart ist derart aufgebaut, daß die erste Druckkammer 22 und die zweite Druckkammer 24 durch eine Membran voneinander getrennt sind, deren Verstellung b/w. Verschiebung von einem in Brückenschaltiing angeordneten Druck-Widerstandswandler ermittelt wird, der an Ausgangsanschlüssen 31.-ι und 3Ib dann eine der L.uftdriickdifferen/ proportionale Spannung abgibt. Die geringe Ausgangsspannung des Druckmeß· fiihlers 31 wird von einer Diffcrenzverstärkersehaltung 321 verstärkt, wobei ein Äf-Filter 322 /ur Unterdrükkung vor, Störsignalanteilen in der verstärkten Spannung dien¹. Das resultierende Signal wird einer Spannungsiolgerschaltung 40 zugeführt, von der das Signal über Analogschaltcr 411 und 421 in Abhängigkeit von den Abtast/Speichersignalen S\ und 5.· wahlweise der ersten Abtast/Speicherschaltung 41 und der zweiten Abtast/Speicherschaltung 42 zugeführt wird, die außer dem Analogschalter 411 bzw. 421 jeweils einen Kondensator 412 bzw. 422 und einen Operationsverstärker 413 b/w. 423 aufweisen. Die Ausgangsspannung der Druckdiffercnz-Ermittlungseinriehtung 3 wird in intervaiicn von jeweils 25,6 m zurückgelegter Fahrstrecke abwechselnd von der auf das Abtast/Speichersignal Si ansprechenden ersten Abtast/Spcicherschaluing 41 und der auf das Abtast/Spcichersignal 5: ansprechenden zweiten Abtast/Speicherschaltung 42 zwischengespeichert. Die von der ersten Abtast/Speicherschaltung 41 und der zweiten Abtast/Speicherschatung 42 zwischengespeicherten Luftdrucksignale werden jeweils dem invertierenden bzw. nichtinvertierenden Eingang einer Differenzverstärkerschaltung 51 der Auswertungsschaltung 5 zugeführt, die über ihren Ausgang ein resultierendes verstärktes Differenzsignal abgibt. Dieses Differenzsignal in Form einer Ausgangsspannung An ist der Höhendifferenz zwischen zwei ^;n einer Entfernung von 25.6 m gelegenen Punkten der Fahrbahn und damit der Steigung bzw. dem Gefalle zwischen diesen beiden Punkten der Fahrbahn proportional.

Hierauf wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig.6A und 6B noch einmal näher eingegangen. Wie vorstehend erwähnt, wird unmittelbar nach dem Öffnen des ersten Magnetventils 23 das Ausgangssignal der Druckdifferenz-Ermittlungseinrichtung 3 von der ersten Abtast/Speicherschaltung 41 zwischengespeichert, während unmittelbar nach dem Öffnen des zweiten Magnetventils 25 das Ausgangssignal der Druckdifferenz-Ermittlungseinrichtung 3 von der zweiten Abtast/ Speicherschaltung 42 festgehalten wird. In der Annahme, daß die Ausgangskenniinie des verwendeten Halbleiter-Druckmeßfühlers 31 einen der durchgezogenen Linie gemäß Fig.6A entsprechenden Verlauf aufweist, sei nun der Fall betrachtet, daß das Boden-Fahrzeug eine gleichmäßige Steigung bzw. ein

gleichmäßiges Gefalle überwindet. Hierbei sei angenommen, daß in Fig. 6B der Abstand zwischen den Punkten Qi bis Da und D-, bis CX, jeweils 25,6 m beträgt und daß die Luftdruckdifferenz zwischen diesen Punkten durch a gegeben ist. Das erste Magnetventil 23 wird am Punkt D₀ geöffnet, so daß der Druck in der erstrv Druckkammer 22 den Wert P annimmt. Sodann wird dns zweite Magnetventil 25 am Punkt D\ geöffnet, so daß der Druck in der zweiten Druckkammer 24 den Wert P— a annimmt. Auf diese Weise liegt zwischen den Druckkammern die Druckdifferenz a vor, und die Ausgangsspannung der Druckdifferenz-Ermittlungseinrichtung 3 nimmt den Wert b\ gemäß F i g. 6A an. Wenn Vn die von der ersten Abtast/Speicherschaltung 41 am Punkt Do zwischengespeicherte Spannung bezeichnet, ist aufgrund der Tatsache, daß b\ die von der zweiten Abtast/Speicherschaltung 42 am Punkt D\ zwischenge-

Auswertungsschaltung 5 gegeben durch

10

IS

20

wobei λ eine Konstante ist. Wenn das erste Magnetventil 23 am Punkt Di wieder geöffnet wird, nimmt der Druck in der ersten Druckkammer 22 den Wert P—2a an, während die Druckdifferenz zwischen den beiden Druckkammern nun den Wert — a aufweist,' Das Ausgangssignal der Druckdifferenz-Ermittlungseinrichtung 3 nimmt somit den Wert -/>> gemäß Fig. 6A an, wobei das Ausgangssignal der Auswertungsschaltung 5 gege' :n ist durch

Für die Strecke zwischen den Punkten Di und D₄ gilt das gleiche, so daß das Ausgangssignal der Auswer- · tungsschaltung 5 ebenfalls den Wert (x(b\ + bi) annimmt. Wenn der Punkt D₀ ebenfalls ein Punkt auf der Steigung ist. gilt H) =— b: und das Ausgangssignal der Auswertungsschaltung 5 nimmt den Wert <x(ö| + 6i) an. Die Punkte D-, bis D» auf der Gefällestrecke können in ähnlicher Weise betrachtet werden, so daß bei Öffnung *° des ersten Magnetventils 23 am Punkt D₅ der Druck in der ersten Druckkammer 22 den Wert q annimmt. Wenn somit V₀ die von der ersten Abtast/Speicherschaltung 41 direkt nach dem Punkt D₅ zwischengespeicherte Spannung repräsentiert, ist das Ausgangssignal der Auswertungsschaltung 5 am Punkt Q₅ mit der atmosphärischen Luftdruckdifferenz a gegeben durch

_{X(-b,-V₀)

Am Punkt Dj nimmt das Ausgangssignal den Wert <x(— ö| — i*) = — <x(b\ + b2) an, wobei für die Punkte D₈ und D) das Ausgangssignal in ähnlicher Weise gegeben ist durch

Auch wenn sich das Ausgangssignal des Halbleiter-Druckmeßfühlers 31 in Abhängigkeit von der Richtung der Druckbeaufschlagung in der in Fig.6A dargestellten Weise ändert, ist somit der gleiche Signalanstieg für sowohl eine Steigung als auch ein Gefälle gewährleiste!.

In Fig.7, in der der Analog-Digital-Umsetzer 6 dargestellt ist, bezeichnet die Bezugszahl 61 eine Sägezahngeneratorschaltung, die Analogschalter 611 und 613, Widerstände 612 und 614, Kondensatoren 616 und 618, einen Operationsverstärker 617 und einen Inverter 615 aufweist. Wenn das Analog-Digital-Umsetzungssignal A/D in der unter unter (a) in Fig.8 dargestellten Weise auf den Wert »0« übergeht, wird der Analogschalter 611 durchgeschaltet und der Kondensator 616 über den Widerstand 612 aufgeladen. Geht dagegen das Analog-Digital-Umselzungssignal A/D auf den Wert »I« über, wird der Anaiogschalter 613 durchgeschaltet, und der Kondensator 616 entlädt sich über den Widerstand 614. Der Widerstandswert des Widerstands 614 ist im Vergleich zum Widerstand 612 sehr klein, so daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 617 den unter (b) in Fig.8 dargestellten Sägezahnverlauf aufweist. Die Bezugszahl 62 bezeichnet eine Umsetzerschaltung zur Bestimmung des eine Steigung oder ein Gefälle bezeichnenden Vorzeichens und Umsetzung der Analogspannung in eine Impulsdauer und weist ein /fC-Filter 621, Vergleicher 622,624 und 626, Hysterese-Widerstände 623, 625 und 627, ein ANTIVALENZ-Glied 628 und ein UND-Glied 629 auf. Das /?C-Filter 621 unterdrückt Störsignalanteile in der Aüsgangsspünnurig Ao der AüswcuüngssL-iiaiiuiig 5, wobei die resultierende Spannung den Vergleichern 622 und 624 zugeführt wird. Der Vergleicher 622 vergleicht die Spannung A₀ zur Bestimmung des eine Steigung oder ein Gefälle angebenden Vorzeichens mit einem Spannungswert von +4V. Der Vergleicher 624 vergleicht die Spannung At, mit dem Sägczahnsignal und erzeugt ein Impulssignal mit einer der Spannung Ao entsprechenden Impulsdauer, wie dies unter (c) und (d) in Fig.8 veranschaulicht ist. Der Vergleicher 626 vergleicht das Sägezahnsignal mit einem Spannungswert von +4 V und erzeugt einen Referenzimpuls, der sich auf ein.in Zustand ohne Druckänderung bezieht, wie dies unter (c) und (e) in F i g. 8 veranschaulicht ist. Das ANTIVALENZ-Glied vergleicht die Referenzimpulsdauer mit der Impulsdauer des der Ausgangsspannung Ao entsprechenden Impulssignals und erzeugt ein Impulssignal mit einer der resultierenden atmosphärischen Luftdruckdifferenz proportionalen Impulsdauer, wie es unter (f) in Fig.8 dargestellt ist. Dieses Signal wird über das UND-Glied 629 in der unter (g) in F i g. 8 dargestellten Weise erzeugt.

Auf diese Weise wird ein Signal mit einer dem Neigungsgrad, d. h. der Steigung oder dem Gefälle proportionalen Impulsdauer an einem Ausgang OUT des Analog-Digital-Umsetzers gemäß F i g. 7 abgegeben, während ein Signal mit einem dem Vorzeichen einer Steigung oder eines Gefälles entsprechenden Signalwert »I« oder »0« über einen Ausgang 5/CA/des Analog-Digital-Umsetzers gemäß Fig.7 abgegeben wird.

Da das vorstehend beschriebene Steigungs- und Gefk'le-Meßgerät ein eine Steigung oder ein Gefälle bezeichnendes Vorzeichensignal und ein Impulssignal mit einer dem Neigungsgrad proportionalen Impulsdauer erzeugt, kann durch eine nachfolgende Signalverarbeitung der Neigungsgrad, d. h. eine Steigung oder ein Gefälle je nach Wunsch digital oder auf einem Meßgerät, einem Barometerschreiber oder dergleichen angezeigt bzw. aufgezeichnet werden.

Zur Verringerung der Auswirkung äußerer Störeinflüsse (zum Beispiel des Windes oder näherkommender Fahrzeuge) besteht weiterhin die Möglichkeit, den Mittelwert einer Vielzahl von Messungen auszuwerten, wodurch sich die Zuverlässigkeit der Daten erheblich steigern läßt.

Ferner können andere Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung zusätzlich oder anstelle der bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Analog-Digital-Umsetzung in Betracht gezogen werden. So können zum Beispiel jegliche handelsübliche

Analog-Digital-Umsetzereinrichtungen Verwendung finden, oder die Analog-Digital-Umsetzung kann völlig entfallen, wenn die Analogdaten direkt verarbeitet werden.

Darüber hinaus können andere geeignete Materialien als das aufgeschäumte Styrol für den Wärmeisolator verwendet werdm. oder alternativ kann zum Beispiel eine beliebige andere geeignete Einrichtung zur Konstanthaltung der Temperatur hinzugefügt werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Steigungs- und Gefälle-Meßgerätes halten somit zwei hermetisch abgeschlossene Kammern abwechselnd den Luftdruck in Abhängigkeit von einem Steuerimpuls fest, der jeweils erzeugt wird, wenn das Fahrzeug eine vorgegebene Strecke zurückgelegt hat. Die Druckdifferenz zwischen den in den beiden Kammern festgehaltenen Luftdruckwerten wird von einem zwischen den Kammern angeordneten Halbleiter-Druckmeßfühler ermittelt. Zwei Abtasi/Speicherschahungen führen abwechselnd eine Abtastung und Zwischenspeicherung des Ausgangssignals des Halbleiter-Druckmeßfühlers in Abhängigkeit von dem Steuerimpuls durch. F'inc Vergleichsschaltung vergleicht die zwischengespcicherten Ausgangssignale der Abtast/ Speicherschaltungen zur Erzeugung eines Ausgangssignals. das der Differenz, bzw. dem Neigungsgr.id des Fahrzeugs und damit der Steigung bzw. dem Gefälle der d'Tchfahrcnen Strecke entspricht. Falls erforderlich, wird das Alisgangssignal der Vergleichsschaltung in ein Impulssignal mit einer dem Ausgangssignal entsprechenden Impulsdauer umgesetzt.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Steigungs- und Gefälle-Meßgerät für Boden-Fahrzeuge, mit einer Entfernungsmeßeinrichtung zur Fahrstreckenermittlung, die jeweils nach Zurücklegen einer vorgegebenen Fahrstrecke des Boden-Fahrzeugs ein Ausgangssignal erzeugt, g e kennzeichnet durch eine mit der Entfernungsmeßeinrichtung (1) verbundene Luftdruck-Speichereinrichtung (2) mit zwei Kammern (22, 24) zur abwechselnden Aufrechterhaltung des Luftdrucks in einer der beiden Kammern in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Entfernungsmeßeinrichtung (1), durch eine mit der Luftdruck-Speichereinrichtung (2) verbundene Druckdifferenz-Ermittlungseinrichtung (3), die eine Druckdifferenz zwischen den bf'den Kammern zur Erzeugung eines Ausgangssigsuk feststellt, durch eine mit der Druckdifferenz-Ermittlungseinrichtung (3) und der Entfernungsmeßeinrichtung (1) verbundene Abtast/ Speichereinrichtung (4) mit zwei Abtast/Speicherschaltungen (41, 42) zur abwechselnden Abtastung und Zwischenspeicherung des Ausgangssignals der Druckdifferenz-Ermittlungseinrkhtung (3) in einer der Abtast/Speicherschaltungen (41, 42) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Entfernungsmeßeinrichtung (1) und durch eine mit der Abtast/Spcichereinrichumg (4, 41,42) verbundene Einrichtung (5, 6) zum Vergleichen der von den beiden Abtast/ Speicherschal'.ungen (41,42) zw^; xhengespeicherten Ausgangssignale zur Erzeugung eines den Neigungsgrad der Fahrbahn bzw. des *· Oden-Fahrzeugs repräsentierenden Ausgangssignals.

2. Steigungs- und Gefälle-Meßgerät nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdruck-Speichereinrichtung (2) zwei Magnetventile (23, 25). die jeweils einer der beiden Kammern (22, 24) zur Verhinderung des Eindringens atmosphärischer Luft in die jeweilige Kammer zugeordnet sind, und ein die beiden Kammern (22, 24) bedeckendes wärmeisolierendes Bauteil (26) aufweist.

3. Steigungs- und Gefälle-Meßgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz-Ermittlungseinrichtung (3) ein zwischen den beiden Kammern (22, 24) angeordnetes druckempfindliches Halbleiter-Bauclement (31) aufweist.

4. Steigungs- und Gefälle-Meßgerät nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsmeßeinrichtung (1) einen Entfcrnungsmeßfühler (tO). der synchron mit der Drehung eines Fahrzeugrades Impulse erzeugt, eine mit dem Entfernungsmeßfühler verbundene Zählschaltung (K, 12), die die von dem Entfernungsmeßfühler (10) abgegebenen Impulse zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen nach Erreichen eines vorgegebenen Zählwertes zählt, und eine mit der Zählschaltung (11, 12) verbundene Steuersignalgeneratorschaltung (14) aufweist, die Aiisgangssignale ziip wählweisen Betätigung der beiden Magnetventile (23, 25) erzeugt.