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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Anzeigen der Parkzeit
eines Fahrzeugs durch Platzieren der Vorrichtung auf der Scheibe
des Fahrzeugs.
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Besonders
in einigen städtischen
Gebieten mit Parkregulierungen ist der Fahrer eines Fahrzeugs verpflichtet,
eine Parkscheibe zu verwenden, um die Parkzeit anzuzeigen, wenn
er das Fahrzeug auf Parkplätzen mit
einer Parkzeitbeschränkung
parkt. Zu diesem Zweck werden Parkscheiben verwendet. Die Parkscheibe wird
gewöhnlich
in der oberen oder unteren Ecke der Frontscheibe so platziert, dass
sie klar von außen
gesehen werden kann. Die Parkscheibe umfasst eine Drehscheibe mit
der Vorderseite einer Uhr und einem Zeiger, der manuell vom Fahrer
des Fahrzeugs auf die Parkzeit eingestellt wird.
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Es
ist bekannt, dass es vorkommt, dass ein Fahrer vergisst, die Parkscheibe
einzustellen, was zu einem Parkbußgeld für den Fahrer oder Eigentümer des
Fahrzeugs führen
kann. Um diese Gefahr zu bewältigen,
wurden verschiedene Ideen ausprobiert, um ein automatisches System
zum Einstellen der Parkzeit des Fahrzeugs bereitzustellen. Die automatische
Zeitanzeigevorrichtung umfasst typischerweise ein Anzeigemittel,
welches ein Zeitsignal von dem Zeitsignalerzeugungsmittel über Steuermittel
empfangt, wobei das Steuermittel mit dem Zündsystem des Fahrzeugs so verbunden
ist, dass das Aktualisieren der Zeitanzeige eingefroren wird, sobald
die Zündung
des Fahrzeugs abgeschaltet wird.
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Diese
automatischen Systeme weisen jedoch einige ernste Nachteile auf
und wurden bisher nicht von Verkehrs- oder Parkbehörden zugelassen.
Ein Problem mit den bekannten Vorrichtungen zum automatischen Anzeigen
der Parkzeit ist, dass die Systeme nicht manipulationssicher sind.
Um Parkanzeigevorrichtungen zuzulassen, müssen die Behörden eine
Garantie haben, dass die angezeigte Zeit die tatsächliche
Parkzeit wiedergibt.
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Die
Dokumente
DE-U-29607726 und
DE-U-G9107902.0 offenbaren
eine Vorrichtung zum Anzeigen der Parkzeit eines Fahrzeugs durch
Platzieren der Vorrichtung auf der Scheibe des Fahrzeugs, wobei
die Vorrichtung ein Anzeigemittel umfasst, welches ein Zeitsignal
von einem Zeitsignalerzeugungsmittel über Steuermittel empfängt, wobei
das Steuermittel so mit dem Zündsystem
des Fahrzeugs verbunden ist, dass das Aktualisieren der Zeitanzeige
eingefroren wird, sobald die Zündung
des Fahrzeugs ausgeschaltet wird, und so, dass die Steuermittel
angepasst sind, das Zeitsignal von einem externen Signalerzeugungsmittel
zu empfangen.
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Durch
eine Vorrichtung gemäß dem Stand
der Technik ist die angezeigte Zeit, zu der das die Vorrichtung
enthaltende Fahrzeug geparkt wird, verlässlich, was die Parkzeit betrifft,
da das Zeitsignal von einer externen Quelle empfangen wird und deshalb
nicht manipuliert werden kann, bevor es angezeigt wird. Durch Verwenden
eines externen Zeitsignals, das die tatsächlich gegenwärtige Zeit
darstellt, wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung automatisch
entsprechend der tatsächlichen
Zeitzone angepasst, in der sich das Fahrzeug befindet, d.h. ein
Wechsel zwischen Sommer- und Winterzeit wird automatisch angepasst.
Außerdem
kann die Vorrichtung auch ausgelegt sein, positionsbezogene Daten
zu empfangen, so dass an eine Anpassung der angezeigten Zeit automatisch
gemacht werden kann, falls das Fahrzeug eine neue Zeitzone betritt.
Die Vorrichtung stellt somit eine vollautomatische Vorrichtung zum
Anzeigen der Parkzeit bereit, wobei die Gefahr zu vergessen, die
Parkzeit einzustellen, ausgeschaltet wird.
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Solange
die Zündung
an ist und der Motor läuft,
aktualisiert das extern erzeugte Zeitsignal die Anzeige über das
Steuermittel, so dass die auf der Anzeige angezeigte Zeit die gegenwärtige Zeit
in Stunden und Minuten wiedergibt. Sobald die Zündung ausgeschaltet ist, wird
die Zeit auf der Anzeige „eingefroren", so dass die angezeigte
Zeit die Zeit wiedergibt, als die Zündung ausgeschaltet wurde.
Diese Zeit entspricht der Parkzeit des Fahrzeugs.
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Die
Erfindung wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 definiert.
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Die
externe Zeitsignalquelle könnte
vorzugsweise ein Funksignal sein, das von einem Radio- oder Satellitensender,
wie die bekannten zentralen Zeitsignalgeneratoren, übertragen
wird, die das von einer Atomuhr erzeugte Zeitsignal an verschiedene
andere Zeitanzeigemittel, z.B. Armbanduhren, etc. übertragen.
Andere Zeitsignalquellen könnten
Satelliten sein, die zur GPS-Navigation verwendet werden. Die Zeitsignale,
sowie die Positionsdaten aus solchen Quellen, können aufgrund der Natur der
Signalerzeugung nicht manipuliert werden.
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Vorzugsweise
umfasst das Steuermittel eine Antenne zum Empfangen eines externen
Zeitsignals, welches das empfangene Signal an einen Empfänger weiterleitet,
der mit einem oder mehreren Kristallen und einem Mikroprozessor
ausgestattet ist, der ein digitalisiertes Zeitsignal von dem Empfänger empfängt und
das Anzeigemittel gemäß der gesammelten
Daten des Zündungszustands
und der Ausführung
eines Betriebsprogramms aktualisiert. Die Antenne, der Empfänger und
die Kristalle sind gemäß dem speziellen,
zu empfangenden Zeitsignal entworfen. Das Steuermittel kann kompakt
im Entwurf sein, so dass die Vorrichtung hinter einem Armaturenbrett
oder dergleichen in einem Fahrzeug versteckt werden kann.
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Der
Mikroprozessor kann auch einen Speicher zum Speichern der Zeit zum
Aktualisieren des Anzeigemittels zu einem vorbestimmten Zeitintervall
umfassen, solange die Zündung
des Fahrzeugs an ist, und dann die Anzeige wieder aktualisieren,
nachdem die Zündung
ausgeschaltet wurde. Hierdurch kann die Vorrichtung vollautomatisch
sein, so dass die Vorrichtung sofort wieder bereit ist, nachdem
sie in einem Parkzustand war. Das vorbestimmte Zeitintervall wird
anfangs gemäß regulativen
Anforderungen, wie z.B. 15 Minuten gesetzt.
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Ein
manuell betriebener Schalter kann in Verbindung mit dem Mikroprozessor
bereitgestellt werden, um ein manuelles Anpassen der Parkzeit zu
erlauben. Hierdurch kann die Vorrichtung manuell betrieben werden
z.B., falls das Fahrzeug zwischen zwei Aktualisierungen geparkt
wird oder falls das Fahrzeug nicht imstande ist, ein Zeitsignal
zu empfangen, z.B. falls die externe Quelle kaputt ist.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Anzeigemittel eine LCD-Anzeige mit einem transluzenten
oder transparenten Hintergrund. Hierdurch fügt sich die Vorrichtung in
die Umgebung ein und blockiert nur einen kleineren Teil der Frontscheibe
visuell.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist wenigstens eine Anzeige, vorzugsweise die nach außen zeigende
Anzeige eine Uhrdrehscheibe. Der Entwurf umfasst eine graphische
Darstellung der Zeit und macht es für einen Parkwächter leicht,
visuell die Ankunftszeit am Parkplatz zu überprüfen.
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Die
nach innen zeigende Anzeige kann vorzugsweise eine LCD-Anzeige mit
vier in Zweierpaaren getrennten Ziffern sein. Dieser Typ von Anzeige
erleichtert ein Überprüfen der
Zeit aus dem Inneren des Autos und macht es leicht zu bestimmen,
ob ein Anpassen der „eingefrorenen" Zeit in der Anzeige
notwendig ist, bevor man das Auto verlässt.
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Als
ein zusätzlicher
Aspekt der oben erwähnten
Ausführungsformen
kann die Vorrichtung auch ein Datensignal empfangen, das die Position
des Fahrzeugs darstellt und kann mit Datenübertragungsmitteln zum Sammeln
von Ankunfts- und Abfahrtsdaten bereitgestellt werden, wenn eine
geographisch festgelegte Zone betreten und verlassen wird und anschließend die
Daten an eine zentrale Aufnahmeeinheit übertragen werden. In dieser
Ausführungsform
kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung
die Ankunftszeit am Parkplatz aufnehmen und anzeigen, während sie
auch die Dauer des Parkens und/oder Zeit der Anwesenheit an einem
speziellen Ort aufnimmt. Somit wird es möglich, automatische Aufnahmen
der Anwesenheitszeit innerhalb z.B. einer geographisch definierten
Zone, wie z.B. einem städtischen
Gebiet, zu machen, in welchem ein System der Straßengebühren in
Kraft ist. Außerdem
kann über
die zentrale Aufnahmeeinheit ein automatisches Abrechnen der Straßengebühren und/oder
Parkgebühren
von den Konten der Fahrer oder Fahrzeugeigentümer durchgeführt werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung in Detail unter Bezugnahme auf eine
bevorzugte Ausfhrüngsform
und die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
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1 ein
Blockdiagramm einer elektrischen Implementierung einer Vorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, und
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2 und 3 schematische
Veranschaulichungen von LCD-Anzeigen in der Vorrichtung sind.
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Das
Blockdiagramm in 1 zeigt eine elektrische Implementierung
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die
Vorrichtung umfasst eine Ferritantenne 2, die mit einem
Empfänger 3 verbunden
ist zum Empfangen eines Zeitsignals. Der Empfänger 3 leitet das
Zeitsignal an einen Mikroprozessor 5 weiter, der die Anzeigentreiber 7, 8 steuert,
die mit Anzeigen 9, 10 gemäß den Steuerdaten von den periphären Verbindungen 12 verbunden
sind.
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Ferritantenne
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Die
Antenne 2 umfasst einen Ferritstab, eine Spule und einen
Kondensator. Der Stab ist ca. 6 cm lang und der Durchmesser ist
ca. 8 mm. Die Spule ist um den Stab gewunden und der Kondensator
ist quer zur Spule montiert (wobei sie parallel verbunden sind).
Der Wert der Spule und des Kondensators muss gewählt werden, um eine Resonanzfrequenz
von 77.5 kHZ mit einem Resonanzwiderstand von 50 kOhm bis 200 kOhm bereitzustellen.
Ein hoher Q-Wert wird bevorzugt, um Empfang in verrauschten Gebieten
zu verbessern. Ein sehr hoher Q-Wert kann jedoch eine Veränderung
der Resonanzfrequenz mit der Temperatur verursachen.
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77.5 kHz Empfänger
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Der
Empfänger 3 ist
ein Standardchip, der eine Straight-Through-Empfängerschaltung im Frequenzbereich
von 40 kHz bis 80 kHz implementiert. Der Chip ist für Funkuhranwendungen
entworfen. Der Eingang für
den Empfänger 3 ist
eine amplitudenmodulierte Trägerfrequenz.
Die Modulation enthält
digital codierte Information der präzisen Zeit, Datum und Jahr.
Der Ausgang aus dem Chip ist ein digitalisiertes Seriensignal, das
Rohinformation von der Modulation enthält. Das Signal wird an den
Mikroprozessor 5 zur weiteren Verarbeitung übertragen.
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Die
Merkmale des Standardempfängerchips
sind:
- • sehr
geringer Energieverbrauch
- • sehr
hohe Sensitivität
- • hohe
Selektivität
- • Ausschaltmodus
- • digitalisiertes
Serienausgangssignal
- • AGC
Haltemodus
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Kristall 77.5 kHz
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Der
Standardempfängerchip
benötigt
zwei Kristalle 4. Falls jedoch volle Sensitivität und Selektivität nicht
benötigt
werden, kann einer dieser Kristalle durch einen Kondensator ersetzt
werden.
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Die
Spezifikation für
die Kristalle
4 ist:
| • Frequenz: | 77.
kHz |
| • Freq. Tol.: | 20
ppm |
| • Freq.stabilität über Temp | 0.034
ppm |
| • Betriebstemperatur | –20°C bis 70°C |
| • Äquivalenter
Serienwiderstand | 50
kOhm |
| • Lastkapazität | 12.5
pF |
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Spannungsregler
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Diese
Schaltung besteht aus einem Standardserienregler
11. Der
Eingang für
den Serienregler
11 ist die Batteriespannung vom Auto.
Der Ausgang aus dem Serienregler
11 ist 3.3 Volt, was die
Zufuhrspannung für
alle elektrischen Schaltungen ist. Die Anforderungen an den Spannungsregler
11 sind:
| • Minimale
Eingangsspannung | 7
Volt |
| • Maximale
Eingangsspannung | 15
Volt |
| • Ausgangsspannung | 3,3
Volt +/–10% |
| • Maximaler
Laststrom | 50
mA. |
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Mikroprozessor
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Der
Mikroprozessor 5 ist ein 8-Bit Mikrocontroller von geringen
Kosten. Der MC68HC908 wird gewählt. Er
umfasst 1.5 K Flash, 128 Bytes Flash, 2 × 16 Zeitgeber, 15 allgemeine
I/O Pins und Onboard Flashprogrammierung.
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Er
ist verbunden mit:
- • dem 77.5 kHz Empfänger, 2
Draht (Schnittstelle)
- • dem
primären
Anzeigentreiber, 3 Draht (Schnittstelle)
- • dem
sekundären
Anzeigentreiber, 3 Draht (Schnittstelle)
- • dem
Zündungsschalter,
1 Draht
- • dem
Druckknopfschalter, 1 Draht
- • einer
Flash/Debug-Schnittstelle, 3 Draht (Schnittstelle)
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Die
auf diesem Prozessor 5 laufende Anwendung wird dann gleichzeitig
die Zeit durch Lesen vom Empfänger 3 abtasten,
und die aufgenommene Zeit wird dann in primäre und sekundäre Anzeigen 7, 8 geschrieben.
Durch Überwachen
des Zündungszustands,
und wenn es im gezündeten
Zustand ist, Aktualisieren der Zeit auf den Anzeigen 9, 10,
wird ein Übergang
in einen nicht-gezündeten
Zustand die Anzeigeaktualisierung beenden. Falls der Druckknopf
in diesem Zustand aktiviert wird, muss das Programm die Anzeigen
vorwärts
um 15 Minuten für
jede Aktivierung anpassen. Wenn die Zündung wieder angeschaltet wird,
wird die aktuelle Zeit auf den Anzeigen 9, 10 ausgegeben
werden.
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Falls/wenn
die Stromzufuhr aus war oder falls die Funkverbindung (zum DFC77
Sender) weg ist, muss ein Rahmensynchronisationsprotokoll dem DCF77
Sender folgen. Sonst wird die Zeit zu irgendeinem Zustand im Speicher
gespeichert.
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Primärer
Anzeigentreiber
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Der
primäre
Anzeigentreiber 7 wird durch einen Standard LCD-Treiber
dargestellt. Er steuert 2 Rückwandsegmente
und 24 gemultiplexte Segmenteingänge.
Durch eine 3-Draht-Serienschnittstelle wird er vom Prozessor gesteuert.
Eingeschlossen in diese Schaltung ist ein Netz temperaturausgleichender
passiver Komponenten, um Anzeigenkontrast über Temperatur zu stabilisieren.
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Sekundärer
Anzeigentreiber
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Der
zweite Anzeigentreiber 8 wird durch einen Standard LCD-Treiber
dargestellt. Er steuert 1 Rückwandsegment
und 29 Segmenteingänge.
Durch eine 3-Draht-Serienschnittstelle wird er vom Prozessor gesteuert.
Eingeschlossen in diese Schaltung ist ein Netz temperaturausgleichender
passiver Komponenten, um Anzeigenkontrast über Temperatur zu stabilisieren.
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Vorderseitige (primäre) LCD-Anzeige
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Die
erste Anzeige 9 ist in 2 gezeigt.
Es ist eine 48 Segment maßgefertigte
LCD-Anzeige mit einer kreisförmigen
Anzeigesicht mit 10 cm sichtbarer Fläche. Die Anzeige stellt den
Teil des Anzeigemittels der Zeitaufnahmevorrichtung dar, die vom Äußeren des
Fahrzeugs aus sichtbar ist.
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Der
Zeit „Cursor" ist ein adressierbares
Segment auf der Anzeige. Achtundvierzig dieser Pfeile sind in der
Tat in der Anzeigen LCD-Struktur verfügbar, und stellt somit eine
15 Minuten Auflösung
dar. Aus diesem Grund sind sie in einem Kreis platziert, dessen
Ursprung am Zentrum der Anzeige ist. Stunden Ziffern/Striche sind
auf das Glas gedruckt.
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Die
Anzeige 9 wird 1:2 gemultiplext, d.h. mit 2 Rückwandsegmenten
und 24 Segmenteingängen.
Sie wird von dem primären
Anzeigentreiber betrieben. Die Verbindung von der Anzeige an das
PCB (gedruckte Schaltkarte) wird durch elastomerische Verbindungen
bereitgestellt, welche Enden auf dem LCD-Glas mit PCB goldplattierten
Enden verbinden.
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Rückseitige
(sekundäre)
LCD Anzeige
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Diese
zweite Anzeige 10 wird in 3 gezeigt.
Sie ist ein 29 Segment Standard LCD-Anzeige. Vier 7 Segmentziffern,
eingeteilt in Zweierpaare und durch Strichpunkte getrennt, zeigen
Stunden und Minuten. Die 2 ersten Ziffern zeigen Stunden.
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Diese
Anzeige 10 ist vom Inneren des Fahrzeugs sichtbar und wird
nur verwendet, um die primäre
Anzeige zu steuern, wenn ein manuelles Einstellen der primären Anzeige
(durch Aktivieren des Druckknopfs) benötigt wird. Die 29 Ziffern sind
adressierbar durch Flächen
in der LCD-Struktur. Die Anzeige ist nicht gemultiplext, d.h. sie
hat eine Rückwand
und die 29 Segmente müssen
statisch betrieben werden. Sie wird durch den sekundären Anzeigentreiber
betrieben. Die Verbindung von der Anzeige zum PCB wird durch elastomerische Verbindungen
bereitgestellt, die Enden auf dem LCD-Glas mit den PCB goldplattierten Enden
verbinden.
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Druckknopf
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In
der bevorzugten Ausführungsform
wird die Vorrichtung mit einem Druckknopf 6 bereitgestellt.
Sobald dieser Knopf aktiviert wird, geht der Zeitanzeiger auf beiden
Anzeigen um 15 Minuten weiter. Um dies zu wiederholen, muss der
Knopf 6 losgelassen und dann wieder gedrückt werden.
Mit dieser Funktion kann die Ankunftszeit manuell eingestellt werden.
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Periphere Verbindungen
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Ein
kleiner Standard RJ-11 Anschluss ist implementiert. Der Anschluss
stellt eine leichte Verbindung und Trennung zwischen der Vorrichtung
und der benötigten
peripheren Verdrahtung 12 bereit. Die Verdrahtung muss
mit einem RJ11-Stopsel ausgeschaltet werden.
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Die
Verdrahtung benötigt
die folgenden drei peripheren Verbindungen 12:
- • 12
Volt aus der Autobatterie
- • Chassis
- • Zündungsschalter
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Der
Eingang von dem Zündungsschalter
ist gegen elektrische Spannungsspitzen geschützt. Der Eingang toleriert
Signale bis zu 15 Volt. Die minimale Spannung zur Detektierung des
Zündungsschalters
ist 2.4 Volt.
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Die
Vorrichtung ist imstande bei Temperaturen, die von –20°C bis 70°C reichen,
in Betrieb zu sein und kann bei Lagertemperaturen, die von –30°C bis 85°C reichen,
gelagert werden. Figurenlegende Figur
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| Ferrit
Antenna (resonans at 77.5 kHz) | Ferritantenne
(Resonanz bei 77.5 kHz) |
| Voltage
Regulator | Spannungsregler |
| 77.5
kHz Receiver | 77.5
kHz Empfänger |
| Push
Button | Druckknopf |
| Microprocessor | Mikroprozessor |
| Primary
Display Driver | Primärer Anzeigentreiber |
| Secondary
Display Driver | Sekundärer Anzeigentreiber |
| Front
LCD Display | Vorderseitige
LCD Anzeige |
| Rear
LCD Display | Rückseitige
LCD Anzeige |
| Connection
to ignition switch | Verbindung
zu Zündungsschalter |
| Crystal
77.5 kHz | Kristall
77.5 kHZ |
| Chassis | Chassis |