DE3324568C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tachometereinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1, insbesondere ein elektronisch gesteuertes Tachometer, das in ein Fahrzeug eingebaut werden kann, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahr­ zeugs anzuzeigen.

Bekannte Tachometer der fraglichen Art umfassen in ihrer einfachsten Form einen Impulsgenerator, der elektrisch mit einem die Drehbewegung der Fahrzeugräder erfassenden Geber gekoppelt ist, sowie ein an diesen Impulsgenerator angeschlossenes Anzeigeinstrument. Der Wert der Winkelge­ schwindigkeit, mit der das Wandlerelement des Gebers ro­ tiert, wird durch den Impulsgenerator in eine entsprechende Frequenz der durch ihn erzeugten elektrischen Impulse um­ gesetzt. Dieser Frequenzwert wird dann durch das Anzeige­ instrument in eine Anzeige der Fahrzeuggeschwindigkeit (pro Stunde) umgesetzt.

Es ist bekannt, daß derartige vorgefertigte Tachometer in Fahrzeuge mit voneinander sehr unterschiedlichen Eigenschaften eingebaut werden können. Zum Beispiel können die Durchmesser der zugeordneten Räder unterschiedlich sein, so daß bei derselben Winkelgeschwindigkeit des Gebers das Anzeigeinstrument verschiedene auf die Stunde bezoge­ ne Geschwindigkeitswerte anzeigen muß; es muß auch mög­ lich sein, eine Anzeige der Geschwindigkeit in Kilometern pro Stunde oder in Meilen pro Stunde zu erreichen.

Um die Herstellungskosten auf ein Minimum zu reduzieren, weisen bekannte Tachometer Generatoren und Anzeigeinstru­ mente auf, die genormte Eigenschaften aufweisen und in der erforderlichen Weise an die Eigenschaften des Fahr­ zeugs angepaßt sind, in welche sie eingebaut werden sol­ len, wobei diese Anpassung durch Korrekturgetriebe zwi­ schen dem Geber und dem Impulsgenerator erreicht wird. Eine solche Anordnung erfordert zunächst, daß entsprechen­ der Raum verfügbar ist, was nicht stets leicht zu errei­ chen ist; ferner ist diese Lösung nicht immer befriedi­ gend, besonders wenn es erforderlich ist, von Kilometern pro Stunde auf Meilen pro Stunde umzusetzen. Im letzteren Fall kann nämlich der Umsetzungskoeffizient (Multiplikator oder Divisor) nicht leicht mit der gewünschten Präzision einfach durch das Verhältnis der Anzahl von Zähnen von zwei oder mehr Zahnrädern erreicht werden.

Aus der Offenlegungsschrift DE 27 30 699 ist ein Tachometer eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem ein logischer Strom­ kreis den Vergleich von in zwei aufeinanderfolgenden Zeit­ intervallen erzeugten Zählwerten bewirkt und dadurch einen reversiblen Schrittmotor kontrolliert. Ein programmierbarer Speicher enthält einen festgelegten Wert, um die Zählwerte, z. B. mit einem Rechner über eine nicht-lineare Funktion, an­ zupassen oder zu vervollständigen. Diese Vorrichtung ist aber nicht dazu geeignet, das Verhältnis zwischen der Fahr­ zeuggeschwindigkeit und der Drehgeschwindigkeit des Tacho­ metermotors in bezug auf das verwendete Maßeinheitensystem oder die Fahrzeugeigenschaften zu regeln.

Ferner ist aus der Offenlegungsschrift DE 30 37 418 eine einstellbare Vorrichtung zur Regelung eines Tachometers und eines elektronischen Wegstreckenzählers bekannt, die mit Hilfe von Wegimpulsen und einer durch mehrere Schalter einstellbare Arbeitsspannung gesteuert wird. Die einge­ stellte Spannung wird einem elektronischen Divisor zuge­ führt und bewirkt über eine bistabile Kippstufe die Rege­ lung des Tachometers. Die Spannung wird außerdem direkt einem variablen Impulsteiler zugeführt, der den Ausgang eines C-MOS-Rechners auswählt, um den Wegstreckenzähler zu kontrollieren. Die Vorrichtung besitzt keinen Impulsgenera­ tor zur Rückkopplung mit einem Prozessor, der die Umdrehung des Wegstreckenzählers kontrolliert.

Schließlich ist aus der GB 12 25 904 ist eine Vorrichtung zur digitalen Bestimmung des Ausschlags einer Waage bekannt, die einen Schrittmotor, dem von einem Meßarm erzeugte Impul­ se zugeführt werden, enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tachometer zu schaffen, das von den oben dargelegten Mängeln der be­ kannten Tachometer frei ist. Insbesondere soll ein Tacho­ meter bereitgestellt werden, das ohne Veränderung in be­ liebige Fahrzeugtypen eingebaut werden kann, wobei auch die Anzeige in verschiedenen Maßeinheiten erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Tachometer zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit gelöst, das einen ersten elektrischen Impulsgenerator aufweist, der an den Antrieb des Fahrzeugs derart angeschlossen werden kann, daß er ein elektrisches Impulssignal abgibt, dessen Frequenz proportional zu dem Augenblickswert der Fahrzeug­ geschwindigkeit ist, einen Elektromotor sowie einen zwei­ ten Impulsgenerator umfaßt, dessen Frequenz von der Rota­ tionsgeschwindigkeit der Welle des Elektromotors abhängt, mit einem Geschwindigkeitsanzeigeinstrument, das durch den Elektromotor angetrieben wird, und einer Prozessor­ einrichtung, welche die von den beiden Impulsgeneratoren abgegebenen Signale vergleicht und ein elektrisches Signal abgibt, welches den Elektromotor speist. Das Ta­ chometer ist dadurch gekennzeichnet, daß es eine Pro­ grammiereinrichtung enthält, die dem Prozessor eine Gruppe von elektrischen Signalen anbietet, bei denen es sich im wesentlichen um logische bzw. digitale Signale handelt und deren Kombination in Beziehung zu dem ge­ wünschten Verhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindig­ keit und der Rotationsgeschwindigkeit der Motorwelle steht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Übersichtsansicht der mechanischen und elektronischen Teile des Tachometers; und

Fig. 2 ein detaillierteres Blockschaltbild des elektro­ nischen Teils bei der in Fig. 1 gezeigten Anord­ nung.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein erfin­ dungsgemäß ausgebildetes Tachometer 1 umfaßt hauptsäch­ lich einen Impulsgenerator 2, der durch einen Geber 3 angesteuert wird und über eine Prozessorschaltung 4 ein Anzeigeinstrument 5 bekannter Art speist. Im Betrieb ist der Geber 3 an das Rad 6 eines Fahrzeugs angekoppelt, dessen auf die Stunde bezogene Geschwindigkeit erfaßt werden soll.

Der Impulsgenerator 2 ist von herkömmlicher Art und um­ faßt im wesentlichen ein Rädchen 7, das aus ferromagneti­ schem Material hergestellt ist und radiale Vorsprünge 8 aufweist, sowie eine Detektorschaltung 9, bei der es sich zweckmäßigerweise um einen starren bzw. verriegelten Oszillator handelt. Wenn im Betrieb jeweils ein radialer Vorsprung 8 vor dem Oszillator 9 vorbeigeht, gibt dieser einen elektrischen Impuls ab, wobei die Frequenz des Im­ pulssignals proportional zu dem Wert der Winkelgeschwin­ digkeit des Gebers 3 bzw. des Rades 6, d. h. proportional zur Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist.

Das Anzeigeinstrument 5 umfaßt im wesentlichen einen Motor 11, der aus der Prozessorschaltung 4 gespeist wird und eine Welle 12 aufweist, die an ihrem einen Ende dreh­ fest mit einem vierpoligen Permanentmagnet 13 verbunden ist, welcher kreisförmig ausgebildet ist; am anderen Ende der Welle 12 ist eine Schnecke 14 angebracht. Diese Schnecke 14 kämmt mit einem Ritzel 15, das seinerseits an eine Welle 16 anschließt, die eine allgemein mit 17 bezeichnete Kilometerzähleranordnung antreibt.

Das Anzeigeinstrument 5 umfaßt ferner ein bewegliches Teil 18, das mit einer Welle 19 versehen ist, die um ihre Achse drehbar entgegen der Wirkung einer Feder 20 verdrehbar ist. An der Welle 19 ist eine Anzeigenadel 21 befestigt, die über eine Skala 22 verschwenkbar ist. Ferner ist an der Welle 19 an dem der Nadel gegenüber­ liegenden Ende eine Scheibe 23 befestigt. Diese Scheibe 23 ist gegenüber dem Permanentmagnet 13 angeordnet und derart ausgebildet, daß in ihr Wirbelströme erzeugt wer­ den, wenn der Magnet 13 durch die Drehbewegung der Welle 12 des Motors 11 angetrieben wird. Dieser Magnet 13 treibt ferner über den durch seine Magnetpole erzeugten Magnet­ fluß einen magnetoelektrischen Wandler 25 an, der im wesentlichen als Impulsgenerator wirkt. Das Ausgangssignal des Wandlers 25 ist einem Signaleingang der Prozessorschal­ tung 4 sowie einem weiteren Anschluß 27 zugeführt.

Die Prozessorschaltung 4 weist ferner eine Mehrzahl von Programmiereingängen auf, an die Signale aus einer Pro­ grammiereinheit 26 anlegbar sind. Diese Programmierein­ heit 26 ist im einzelnen in Fig. 2 ersichtlich.

Gemäß der Erfindung enthält die Prozessorschaltung 4, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Prozessoreinheit 30 von der Art eines Mikroprozessors sowie einen Digital/Analog-Um­ setzer 31, der an die Ausgänge der Prozessoreinheit 30 angeschlossen ist und den Motor 11 über einen Verstärker 32 und einen nachgeschalteten Emitterfolger antreibt. Im einzelnen enthält die Prozessorschaltung 30 einen Takt­ eingang 34, an den ein Signal aus einer Oszillatorschal­ tung 35 angelegt wird, zwei Signaleingänge 36, 37, an welche die von dem Impulsgenerator 2 bzw. 25 erzeugten Signale über ein Filter 38 bzw. 39 angelegt sind, sowie eine Mehrzahl von Programmiereingängen 40, die jeweils an einen ersten Anschluß einer Auswahleinrichtung ange­ schlossen sind, welche die Programmiereinheit 26 bildet. Ein zweiter Anschluß dieser Auswahleinrichtung ist mit Masse verbunden. Ferner sind verschiedene Kurzschluß­ brücken vorgesehen, die allgemein mit 41 bezeichnet sind und zwischen bestimmten Anschlüssen der Auswahleinrich­ tung liegen, um den entsprechenden Eingang 40 der Pro­ zessoreinheit 30 mit Masse zu verbinden.

Der Digital/Analog-Umsetzer 31 ist vom Typ eines gewich­ teten Widerstandsnetzwerks und hält insbesondere eine erste Gruppe von Widerständen 43, die jeweils an einem Anschluß mit dem zugeordneten Ausgang der Prozessorein­ heit 30 verbunden sind und mit dem gegenüberliegenden Anschluß an den Verbindungspunkt mit einer zweiten Gruppe von Widerständen angeschlossen sind, die jeweils mit 44 bezeichnet sind. Der eine Anschluß eines der Widerstände 44 ist mit Masse verbunden, während der am gegenüberlie­ genden Ende angeordnete Widerstand 44 mit einem Anschluß an den invertierenden Eingang (-) eines Operationsverstär­ kers 45 angeschlossen ist, der das aktive Element des Verstärkers 32 bildet. Dieser Verstärker 32 enthält einen Rückkopplungswiderstand 46 sowie in der Emitterfolger­ stufe 33 einen Vorspannungswiderstand 47 und einen Tran­ sistor 48. Der Operationsverstärker 45 ist an seinem nichtinvertierenden Eingang (+) mit dem Schleifer eines Potentiometers 49 verbunden, dessen einer Anschluß an Masse und dessen gegenüberliegender Anschluß an einen Ausgang 50 der Prozessoreinheit 30 angeschlossen ist, an welchem ein stabilisiertes Gleichspannungssignal vorhan­ den ist. Schließlich sind zwei Eingangsanschlüsse 51 und 52 mit den Eingängen der Filter 38 und 39 verbunden, so daß die an den Eingangsanschlüssen anliegenden Signale zu den Eingängen dieser Filter gelangen. Die Arbeitsweise des Tachometers 1 ist im Prinzip von üblicher Art. Durch die Drehung des Rades 6 erzeugt der Impulsgenerator 2 ein Impulssignal, das zu der Prozessoreinheit 4 gelangt, welche ihrerseits den Motor 11 speist, wobei die Anordnung so getroffen wird, daß eine Entsprechung zwischen dem vom Generator 2 abgegebenen Signal und dem vom Impuls­ generator 25 bei der Drehung der Welle 12 des Motors 11 abgegebenen Signal besteht. Erfindungswesentlich ist die besondere Arbeitsweise der Prozessorschaltung 4, die nun im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert wird.

Am Ende des Herstellungsprozesses bzw. jederzeit während des Betriebs ist es möglich, das einwandfreie Arbeiten der Prozessorschaltung 30 zu überprüfen, was die ein­ wandfreie Arbeitsweise am Ausgang des Digital/Analog- Umsetzers anbetrifft. Diese Überprüfung erfolgt durch Kurzschließen aller Anschlüsse der Programmiereinheit 26 und Anlegen von geeigneten Logiksignalen an die Eingänge 36 und 37 über die Anschlüsse 51 und 52. Wenn beide Eingänge 36 und 37 auf Logikpegel "0" gesetzt werden, so müssen alle Ausgänge der Prozessoreinheit 30 auf dem Logikpegel "0" liegen, so daß das Ausgangssignal des Analog/Digital-Umsetzers 31 ebenfalls Pegel Null ist. Dieses Ausgangssignal muß andererseits maximal sein, wenn die Eingänge 36 und 37 beide gleichzeitig auf Logik­ pegel "1" liegen. Schließlich muß das Ausgangssignal des Umsetzers 31 z. B. 2/3 oder 1/3 des obengenannten Maximalwertes betragen, wenn die Eingänge 36 und 37 auf Logikpegel "1" und "0" bzw. auf Logikpegel "0" und "1" liegen. Auf diese Weise kann sowohl das einwandfreie Verhalten am Ausgang der Prozessoreinheit 30 als auch der einwandfreie Betrieb des Digital/Analog-Umsetzers 31 überprüft werden.

Am Ende der Selbsttestphase der Prozessoreinheit 30 wer­ den die Verbindungen aller Eingänge 40 nach Masse ent­ fernt, und die Überbrückungen 41 werden z. B. wie in Fig. 2 dargestellt in einer vorbestimmten Konfiguration angeordnet, entsprechend dem Umfang des Rades 6 des Fahr­ zeugs, dessen Geschwindigkeit gemessen werden soll. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel gibt es 63 mögliche unterschiedliche Kombinationen, da sechs Anschlüsse vorhanden sind und diejenige Kombination ausgeschlossen wird, bei der alle Anschlußpaare mit Masse verbunden sind, denn diese Kombination wird für den oben beschrie­ benen Selbsttest benötigt.

Durch Detektion der betreffenden Eingänge 40, die an Masse liegen, und durch Detektion der Anzahl von mit Masse verbundenen Eingängen kann die Prozessoreinheit 30 die aus dem Impulsgenerator 2 stammenden Impuls exakt in Korrelation mit den Impulsen aus dem Impulsgenerator 25 setzen, so daß der genaue Spannungswert eingestellt wird, der am Ausgang des Analog/Digital-Umsetzers 31 vorhanden sein muß, wodurch sich das gewünschte Ver­ hältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Rotationsgeschwindigkeit der Welle 12 des Elektromotors 11 ergibt. Diese Geschwindigkeit ist auch proportional zur Größe der in der Scheibe 23 induzierten Wirbelströme und folglich zur Verdrehung der Nadel 21 auf der Skala 22. Da das am Ausgang des Digital/Analog-Umsetzers 31 verfüg­ bare Signal stufenweise variiert, wobei jeder Stufe eine gegebene Geschwindigkeitsänderung entspricht, ist Sorge dafür getragen, daß diese Stufen sehr klein sind (insbe­ sondere kleiner als einem Anzeigewert von 1 km pro Stunde entspricht). Wenn die Geschwindigkeit, mit der das Fahr­ zeug bewegt wird, zwischen zwei Werten liegt, die zwei verschiedenen aufeinanderfolgenden Spannungsstufen am Motor 11 entsprechen, gibt die Prozessoreinheit 30 ab­ wechselnd den ersten und dann den zweiten Spannungswert, z. B. mit einer Frequenz von 1 Hz ab, so daß die mit 18 bezeichnete bewegliche Einheit wegen ihrer Massenträgheit durch Integrierwirkung zwischen den entsprechenden Werten eingestellt wird.

Eine Untersuchung der Eigenschaften des erfindungsgemäß ausgebildeten Tachometers 1 ergibt, daß die eingangs an­ gegebene Zielsetzung erreicht wurde. Die erfindungsgemäße Anordnung kann ohne Veränderung in einen beliebigen Fahr­ zeugtyp eingebaut werden, da es möglich ist, zwischen einer sehr großen Anzahl von Kombinationen (63) zu wählen, die verschiedenen Umfangswerten der Fahrzeugräder entspre­ chen, indem einfach die sechs Kurzschlußbrücken 41 in der Programmiereinheit 26 in geeigneter Weise kombiniert wer­ den. Die Anordnung kann daher sehr leicht angepaßt und äußerst flexibel eingesetzt werden sowie leicht überprüft werden, da sie für einen Selbsttestbetrieb vorbereitet ist. Die Signale, die von dem Impulsgenerator 25 abgege­ ben werden, können ferner auch, da sie an dem Anschluß 27 verfügbar sind, durch eine andere Prozessoreinrichtung ausgewertet werden, die in das betreffende Fahrzeug ein­ gebaut ist.

Claims (5)

1. Tachometervorrichtung (1) zum Messen der Geschwindig­ keit eines Fahrzeugs, mit einem ersten elektrischen Impulsgenerator (2), der an einen Geber (3) des Fahr­ zeugs anschließbar ist, um ein elektrisches Impuls­ signal zu erzeugen, dessen Frequenz proportional dem Augenblickswert der Fahrzeuggeschwindigkeit ist, einem Elektromotor (11), einem zweiten Impulsgenerator (25), dessen Frequenz von der Rotationsgeschwindig­ keit der Antriebswelle (12) des Elektromotors (11) abhängt, einem Anzeigeinstrument (18) zur Anzeige der Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors (11) und mit einer Prozessoreinrichtung (4), welche die von den beiden Impulsgeneratoren (2, 25) abgegebenen Si­ gnale miteinander vergleicht und ein elektrisches Signal erzeugt, das zur Speisung des Elektromotors (11) verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pro­ grammiereinrichtung (26) vorgesehen ist, welche die Prozessoreinrichtung (4) mit einer Gruppe von elektri­ schen Signalen versorgt, die logik­ signalartig sind und deren Kombination in Beziehung zu dem gewünschten Verhältnis zwischen der Fahrzeug­ geschwindigkeit und der Rotationsgeschwindigkeit der Welle (12) des Elektromotors (11) steht.

2. Tachometervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Prozessoreinrichtung eine Mikroprozessoreinheit (30) enthält und daß die Pro­ grammiereinheit (26) eine Mehrzahl von Anschlußpaaren aufweist, von denen jedes auf der einen Seite mit einem entsprechenden Eingang (40) der Prozessorein­ heit (30) verbunden ist, während es auf der anderen Seite mit einem auf ein Bezugspotential gelegten An­ schluß verbunden ist, und daß die diese Paare bilden­ den Anschlüsse durch geeignete Überbrückungen (41) miteinander elektrisch verbindbar sind.

3. Tachometervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Prozessoreinheit (30) für eine erste vorbestimmte Verbindungskonfiguration zwischen den Anschlußpaaren der Programmiereinheit (26) an ihrem Ausgang elektrische Signale abgibt, die von einer vorbestimmten Signalkombination an den Eingän­ gen (36, 37) abhängen, mit denen der erste bzw. der zweite Impulsgenerator (2, 25) verbunden sind.

4. Tachometervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozessor­ einrichtung (4) einen Digital/Analog-Umsetzer (31) enthält, dessen Eingänge mit entsprechenden Ausgängen der Prozessoreinheit (30) verbunden sind.

5. Tachometervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Digital/Analog-Umsetzer (31) vom Typ eines gewichteten Widerstandsnetzwerks ist.