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Die
Erfindung betrifft Fahrräder
und insbesondere erfinderische Merkmale einer Stromsteuervorrichtung
für ein
Fahrrad.
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Viele
Fahrradsignalverarbeitungssysteme wurden entwickelt. Ein typisches
System führt
häufig ein
Sammeln und Anzeigen von Informationen betreffend die Fahrradgeschwindigkeit,
die Trittfrequenz, die zurückgelegte
Strecke und dergleichen durch. Derartige Systeme beinhalten für gewöhnlich einen
an einer Fahrradspeiche montierten Magneten, einen an einer der
Pedalkurbeln montierten Magneten, und Magnetsensoren, die am Fahrradrahmen montiert
sind, um bei einer Umlaufbewegung von Laufrad und Kurbel das Vorbeibewegen
der Magneten abzutasten. Bei jedem Vorbeibewegen eines Magneten
an einem zugehörigen
Sensor (d. h. einmal pro Laufrad- oder Kurbelumdrehung) wird ein
elektrischer Impuls erzeugt. Die Geschwindigkeit des Fahrrades kann
basierend auf der Anzahl der vom Laufradsensor pro Zeiteinheit empfangenen
Impulse und dem Umfang des Laufrades berechnet werden. In ähnlicher
Weise kann die zurückgelegte
Strecke basierend auf der Anzahl der über eine Zeitlänge empfangenen
Impulse und dem Umfang des Laufrades berechnet werden. Die Trittfrequenz
kann basierend auf der Anzahl der Impulse berechnet werden, die von
einem Kurbelsensor pro Zeiteinheit empfangen werden. Einer oder
mehrere Schalter sind für
gewöhnlich
zum Eingeben der Betriebsparameter (z. B. des Laufradumfanges),
zum Auswählen,
welche Informationen dem Fahrer angezeigt werden, und zum Starten
und Stoppen verschiedener Zeitmesser vorgesehen, die zum Berechnen
der gewünschten
Informationen verwendet werden.
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Ausgefeiltere
Systeme haben die Fähigkeit, Informationen
anzuzeigen, die sich auf den Status der Fahrradgangschaltung beziehen.
Beispielsweise weisen einige Fahrräder auf: Eine Mehrzahl von
vorderen Kettenrädern,
die sich mit den Pedalkurbeln drehen, eine Mehrzahl von hinteren
Kettenrädern, die
sich mit dem Hinterrad dre hen, und eine Kette, die mit einem der
vorderen Kettenräder
und mit einem der hinteren Kettenräder in Eingriff ist. Ein vorderer
Umwerfer ist am Fahrradrahmen montiert, um die Kette zwischen der
Mehrzahl von vorderen Kettenrädern
umzuschalten, und ein hinterer Umwerfer ist am Fahrradrahmen montiert,
um die Kette zwischen der Mehrzahl von hinteren Kettenrädern umzuschalten.
Manuell betätigte
Schalter oder Hebel können
die vorderen oder hinteren Umwerfer steuern. Positionssensoren (z.
B. Potentiometer oder Kontaktsensoren) sind an den Schaltern oder
Hebeln montiert, so dass die im Moment mit der Kette in Eingriff
befindlichen vorderen und hinteren Kettenräder durch die Positionen der
entsprechenden Schalter oder Hebel bestimmt werden können. Derartige
Informationen können
dem Fahrer angezeigt werden, so dass der Fahrer die Gangschaltung
dementsprechend bedienen kann. Noch ausgefeiltere Systeme verwenden
kleine elektrische Motoren, um die Fahrradgangschaltung zu steuern.
Die Motoren können manuell
durch die zuvor erwähnten
Schalter oder Hebel, oder automatisch basierend auf der Fahrradgeschwindigkeit
und/oder Trittfrequenz gesteuert werden.
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Die
Schalter, Sensoren und weitere elektrische Bestandteile des Signalverarbeitungssystems benötigen für ihren
Betrieb elektrischen Strom. Beispielsweise offenbart das Dokument
EP 0 021 266 eine Baugruppe
für ein
Fahrrad gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Dieser benötigte
elektrische Strom kann von einfachen Batterien oder von einem Dynamo
zugeführt
werden, welcher durch die Drehung einer der Fahrradlaufräder erzeugt.
Batterien haben den Nachteil, dass sie beim Betrieb des Signalverarbeitungssystems
entleert werden, und aufgeladen oder ausgetauscht werden müssen. Größere Batterien
können
verwendet werden, um einem größeren Strombedarf
Rechnung zu tragen, jedoch können
derartige Batterien einen übermäßigen Gewichtszuwachs
des Fahrrades bewirken. Dynamos haben den Nachteil, dass sie keinen
Strom mehr erzeugen, wenn das Fahrrad angehalten wird, und demgemäß kann eine
Fehlfunktion des Signalverarbeitungssystems auftreten.
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INHALT DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft Merkmale einer Stromsteuervorrichtung für ein Fahrrad,
die mit mehreren Stromquellen verwendet werden kann, um Vorteile zu
erzielen, die bei Verwendung einer einzigen Stromquelle nicht zur
Verfügung
standen oder über die
hinaus weitere Vorteile erzielt werden sollen. In einer Ausführungsform
der Erfindung wird eine Baugruppe für ein Fahrrad bereitgestellt,
welche aufweist: eine Stromversorgungsvorrichtung, welche eine erste
Stromversorgungseinrichtung und eine zweite Stromversorgungseinrichtung
verwendet, um elektrische Energie bereitzustellen. Die Baugruppe für ein Fahrrad
weist einen Spannungssensor auf, welcher eine Spannung der ersten
Stromversorgungseinrichtung abtastet. Eine Steuereinheit ist mit dem
Spannungssensor verbunden und ist verbunden, um Strom von der ersten
Stromversorgungseinrichtung und der zweiten Stromversorgungseinrichtung
zu empfangen. Die Steuereinheit gibt Strom von der ersten Stromversorgungseinrichtung
aus, wenn die vom Spannungssensor abgetastete Spannung oberhalb
eines ersten gewählten
Wertes liegt, und gibt Strom von der zweiten Stromversorgungseinrichtung
aus, wenn die durch den Spannungssensor abgetastete Spannung unterhalb
des ersten gewählten Wertes
liegt. Weiter weist die Baugruppe einen Fahrradcomputer mit einem
Anzeigegehäuse
auf, wobei sich die erste Stromversorgungseinrichtung außerhalb
des Anzeigegehäuses
des Fahrradcomputers befindet und sich die zweite Stromversorgungseinrichtung
innerhalb des Anzeigegehäuses
des Fahrradcomputers befindet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenansicht eines Fahrrades, das eine spezielle Ausführungsform
einer Signalverarbeitungsvorrichtung beinhaltet;
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2 ist
eine Schrägansicht
von an der Lenkstange montierten Bauelementen der Signalverarbeitungsvorrichtung;
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3 ist
ein detailliertes Blockdiagramm einer speziellen Ausführungsform
der Signalverarbeitungsvorrichtung;
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4 ist
ein schematisches Konzeptdiagramm der Signalverarbeitungsvorrichtung
des Standes der Technik;
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5 ist
ein schematisches Konzeptdiagramm, welches eine spezielle Ausführungsform
einer Impedanzwandlerschaltung darstellt;
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6 ist
ein schematisches Diagramm einer speziellen Ausführungsform eines Signalverarbeitungselementes
und einer Impedanzwandlerschaltung;
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7(A) und 7(B) beinhalten
beide ein schematisches Diagramm eines Schaltkreises, durch den
Strom und Daten von einem ersten Verarbeitungselement zu einem zweiten
Signalverarbeitungselement geleitet wird;
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8(A) bis 8(F) sind
Diagramme, welche die Wellenformen von Signalen an verschiedenen
Punkten in der in den 7(A) und 7(B) dargestellten Schaltung zeigen;
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9 ist
ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung,
welche Strom und Daten von einem ersten Signalverarbeitungselement
zu einem zweiten Signalverarbeitungselement überträgt; und
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10 ist
ein schematisches Diagramm einer speziellen Ausführungsform einer Stromsteuervorrichtung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine Seitenansicht eines Fahrrades 10, welches eine spezielle
Ausführungsform
einer Signalverarbeitungsvorrichtung 12 (3)
beinhaltet. Das Fahrrad 10 weist einen Rahmen 14,
eine vordere Gabel 18, die in einem Steuerrohr 22 des
Rahmens 14 drehbar gelagert ist, ein durch die Gabel 18 drehbar
gelagertes Vorderrad 26, eine Lenkstange 30 zum
Drehen der Gabel 18 (und somit des Vorderrades 26)
in der gewünschten
Richtung und ein Hinterrad 34 auf, das am hinteren Ende
des Rahmens 14 drehbar gelagert ist. Ein Paar von Kurbelarmen 38, die
jeweils ein Pedal 42 lagern, sind an einer Achse 46 montiert,
die in einem unteren Abschnitt des Rahmens 14 drehbar gelagert
ist. Eine Mehrzahl von vorderen Kettenrädern 50 sind am rechten
Kurbelarm 38 montiert, um sich mit dem rechten Kurbelarm 38 zu drehen,
und eine Mehrzahl von hinteren Kettenrädern 54 sind am Hinterrad 34 montiert,
um sich mit dem Hinterrad 34 zu drehen. Eine Kette 58 ist
mit einem der vorderen Kettenräder 50 und
einem der hinteren Kettenräder 54 in
Eingriff. Ein vorderer Umwerfer 62 ist am Rahmen 14 in
unmittelbarer Nähe
zur Mehrzahl von vorderen Kettenrädern 50 angebracht, um
die Kette 58 zwischen der Mehrzahl von vorderen Kettenrädern 50 zu
bewegen, und der hintere Umwerfer 66 ist am Rahmen 14 in
unmittelbarer Nähe zur
Mehrzahl von hinteren Kettenrädern 54 montiert, um
die Kette 58 zwischen der Mehrzahl von hinteren Kettenrädern 54 zu
bewegen. Eine vordere Bremseinheit 70 ist an der Gabel 18 montiert,
um das Vorderrad 26 zu bremsen, und eine hintere Bremseinheit 74 ist
am hinteren Teil des Rahmens 14 montiert, um das Hinterrad 34 zu
bremsen. Die vordere Bremseinheit 70 ist mit einem Steuerkabel 78 vom
Bowden-Typ verbunden, die mit einer Bremshebelbaugruppe 82 verbunden
ist, welche an der rechten Seite einer Lenkstange 30 montiert
ist, wie in 2 dargestellt. In ähnlicher
Weise ist eine hintere Bremseinheit 74 mit einem Steuerkabel 88 vom
Bowden-Typ verbunden, das mit einer Bremshebelbaugruppe 92 verbunden
ist, die an der linken Seite der Lenkstange 30 montiert
ist.
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Wie
in den 1 bis 3 dargestellt, ist ein Anzeigegehäuse 100 mit
einer LCD-Anzeige 104 mit einem
an der Lenkstange 30 angebrachten Befestigungsbeschlag 108 verbunden.
Wie in 3 dargestellt, ist im Anzeigegehäuse 100 eine
Hintergrundbeleuchtung für
die Anzeige 104, ein Prozess 116 zum Steuern des
Betriebs der Anzeige 104, eine Echtzeituhr-(RTC)-Schaltung 120,
welche Zeitgeberinformationen bereitstellt, eine Batterie 124,
welche optional Strom für
die im Prozess 116 gespeicherten Daten bereitstellt, eine
Empfängerschaltung 128, welche
Daten in einer später
noch beschriebenen Weise empfängt,
eine Steuerschaltung 132, welche Strom in einer später noch
beschriebenen Weise aufnimmt, eine mit dem Prozessor 116 verbundene
Widerstandseinrichtung (z. B. ein Widerstandsbauelement) R8 und
ein Schalter 138 untergebracht, welche einen Anschluss 142 aufweist,
der mit einem zwischen dem Widerstandselement R8 und dem Prozessor 116 befindlichen
Knoten 144 verbunden ist, um die auf der Anzeige 104 angezeigten
Informationen auszuwählen.
Der andere Anschluss 146 des Schalters 138 ist
mit Erdpotenzial (Masse) verbunden.
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Im
Befestigungsbeschlag 108 sind untergebracht: in Serie geschaltete
Widerstandseinrichtungen (z. B. Widerstandsbauelemente) R1 und R2,
ein Pufferverstärker 150 mit
einem Eingangsanschluss 154, der mit einem zwischen den
Widerständen
R1 und R2 befindlichen Knoten 156 verbunden ist, eine Spannungsregeleinrichtung 158,
welche dem Pufferverstärker 150 eine
geregelte Spannung zuführt,
eine Spannungsregeleinrichtung 162, welche dem Widerstand
R1 eine geregelte Spannung zuführt,
und ein Verbindungsstück 166.
Das Verbindungsstück 166 beinhaltet:
einen externen Ausgangsanschluss 170, der mit einem Ausgangsanschluss 174 eines
Pufferverstärkers 150 verbunden
ist, einem Strom-/Dateneingangsanschluss 178,
welcher Strom an die Spannungsregeleinrichtungen 158 und 162 im
Befestigungsbeschlag 108 und an die Stromschaltung 132 im
Anzeigegehäuse 100 leitet
und welche Daten an die Empfängerschaltung 128 im
Anzeigegehäuse 100 leitet,
und einen Masseanschluss 182, welcher ein Erdpotenzial
für die
Bauelemente im Befestigungsbeschlag 108 und dem Anzeigegehäuse 100 bereitstellt.
Ein externer Ausgangsanschluss 170, ein Strom-/Dateneingangsanschluss 178 und
ein Masseanschluss 182 weisen freiliegende Kontaktflächen 170a, 178a bzw. 182a auf.
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In
dieser Ausführungsform
sind die betreffenden Signalverarbeitungselemente innerhalb des
Anzeigegehäuses 100 direkt
mit den im Befestigungsbeschlag 108 befindlichen betreffenden
Signalverarbeitungselementen verbunden. Bei anderen Ausführungsformen
kann das Anzeigegehäuse 100 lösbar am
Befestigungsbeschlag 108 in bekannter Weise montiert sein,
wobei freiliegende elektrische Kontakte (die sich in elektrischer
Verbindung mit den betreffenden Bauelementen im Anzeigegehäuse 100 befinden),
am Anzeigegehäuse 100 mit
freiliegenden elektrischen Kontakten des Befestigungsbeschlages 108 befinden
(die sich in elektrischer Verbindung mit den im Befestigungsbeschlag 108 befindlichen
betreffenden Bauelementen befinden).
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Ein
rechtes Schaltergehäuse 190,
welches einen Modusschalter 194, einen Aufwärtsschalter 198 für den hinteren
Umwerfer, einen Abwärtsschalter 202 für den hinteren
Umwerfer und seriell geschaltete Widerstandseinrichtungen (z. B.
Widerstandsbauelemente) R3 und R4 enthält, ist an der rechten Seite
der Lenkstange 30 befestigt. Die betreffenden Signalverarbeitungselemente
im rechten Schaltergehäuse 190 sind
mit einem Zwischenverbindungsweg 206 verbunden, welcher
in dieser Ausführungsform
einen Erdpotenzialverbindungsweg 210, einen Widerstandsverbindungsweg 214 und
einen Widerstandsverbindungsweg 218 beinhaltet. Insbesondere
ist der Erdpotenzialverbindungsweg 210 verbunden mit einem
Anschluss 222 des Modusschalters 194, einem Anschluss 226 des
Aufwärtsschalters 198 für den hinteren
Umwerfer, und mit einem Anschluss 230 des Abwärtsschalters 202 für den hinteren
Umwerfer. Ein weiterer Anschluss 234 des Modusschalters 194 ist
mit einem Knoten 236 des Widerstandsverbindungsweges 214 in
der Nähe des
Widerstands R3 verbunden, ein weiterer Anschluss 238 des
Aufwärtsschalters 198 für den hinteren
Umwerfer ist mit einem zwischen den Widerständen R3 und R4 befindlichen
Knoten 240 verbunden, und ein weiterer Anschluss 242 des
Abwärtsschalters 202 für den hinteren
Umwerfer ist mit einem Knoten 244 des Widerstandsverbindungsweges 218 in der
Nähe des
Widerstands R4 verbunden.
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Ein
linkes Schaltergehäuse 250,
welches einen Modusschalter 254, einen Aufwärtsschalter 258 für den vorderen
Umwerfer, einen Abwärtsschalter 262 für den vorderen
Umwerfer und seriell geschaltete Widerstandseinrichtungen (z. B.
Widerstandsbauelemente) R5, R6 und R7 enthält, ist an der linken Seite
der Lenkstange 30 befestigt. Die betreffenden Signalverarbeitungselemente
im linken Schaltergehäuse 250 sind
mit einem Zwischenverbindungsweg 266 verbunden, welcher
in dieser Ausführungsform einen
Erdpotenzialverbindungsweg 270, einen Widerstandsverbindungsweg 274 und
einen Widerstandsverbindungsweg 278 beinhaltet. Insbesondere ist
der Erdpotenzialverbindungsweg 270 verbunden mit einem
Anschluss 282 des Modusschalters 254, einem Anschluss 286 des
Aufwärtsschalters 258 für den vorderen
Umwerfer, und mit einem Anschluss 290 des Abwärtsschalters 262 für den vorderen
Umwerfer. Ein weiterer Anschluss 294 des Modusschalters 254 ist
mit einem zwischen den Widerständen R5
und R6 befindlichen Knoten 296 verbunden, ein weiterer
Anschluss 298 des Aufwärtsschalters 258 für den vorderen
Umwerfer ist mit einem zwischen den Widerständen R6 und R7 befindlichen
Knoten 300 verbunden, und ein weiterer Anschluss 302 des Abwärtsschalters 262 für den vorderen
Umwerfer ist mit einem Knoten 304 auf dem Widerstandsverbindungsweg 278 in
der Nähe
des Widerstands R7 verbunden. Der Widerstandsverbindungsweg 274 ist
mit dem Widerstand R5 verbunden.
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Wie
in 1 dargestellt, ist ein Steuergehäuse 310 für den vorderen
Umwerfer am Rahmen 14 montiert und ist mit dem Befestigungsbeschlag 108 über einen
Zwischenverbindungsweg 314 verbunden. Ein Steuergehäuse 315 für den hinteren
Umwerfer ist am hinteren Umwerfer 66 angebracht und ist mit
dem Steuergehäuse 310 des
vorderen Umwerfers über
einen Zwischenverbindungsweg 316 verbunden. Wie in 3 dargestellt,
enthält
das Steuergehäuse 310 für den vorderen
Umwerfer: Einen Prozessor 318, einen Gleichrichter und
eine Ladesteuerschaltung 322, welche Strom von einem an
einem Hinterrad 34 montierten (nicht dargestellten) Nabendynamo 326 über einen
Verbindungsweg 330 empfängt
und dem Prozessor 318 über
einen Verbindungsweg 330 Strom zuführt, eine elektrische Kapazität (z. B.
ein Kondensator) 334, der mit dem Gleichrichter und einer
Ladesteuerschaltung 322 über einen Verbindungsweg 338 verbunden
ist, um Strom zur Verwendung durch den Gleichrichter und die Ladesteuerschaltung 322 zu
speichern, und einen programmierbaren Speicher 342, welcher
die Programmierung für
den Prozessor 318 speichert. Ein Kurbelsensor 343,
der mit dem Prozessor 318 über einen Verbindungsweg 344 verbunden
ist, ist für
das Abtasten von Signalen von einem (nicht dargestellten) Magneten
vorgesehen, der mit dem linken Kurbelarm 38 verbunden ist.
Eine optionale Motoransteuereinrichtung 346 ist mit dem
Prozessor 318 über
einen Verbindungsweg 350 verbunden, um den Betrieb eines Motors 354 über einen
Verbindungsweg 342 zu steuern, um eine optionale vordere
Aufhängung 358 einzustellen,
und eine optionale Motoransteuereinrichtung 364 ist mit
dem Prozessor 318 über
einen Verbindungsweg 368 verbunden, um den Betrieb eines Motors 372 über einen
Verbindungsweg 380 zu steuern, um eine optionale hintere
Aufhängung 376 einzustellen.
Ein Kontaktsensor, der als Kontakte 384a, 384b und 384c dargestellt
ist, ist mit dem Prozessor 318 über einen Verbindungsweg 388 verbunden,
um Signale zu liefern, welche die Position eines vorderen Umwerfermotors 400 angeben,
der zur Positionierung des vorderen Umwerfers 62 verwendet
wird. Eine Motoran steuereinrichtung 392 ist mit dem Prozessor 318 über einen
Verbindungsweg 396 verbunden, um den Betrieb des vorderen
Umwerfermotors 400 über
einen Verbindungsweg 404 zu steuern. Die Motoransteuereinrichtung 392 liefert
auch Signale über
einen Verbindungsweg 408, welche Teil des Zwischenverbindungsweges 318 ist,
um den Betrieb eines hinteren Umwerfermotors 412 zu steuern,
der in dem Steuergehäuse 315 für den hinteren
Umwerfer enthalten ist. Ein Potentiometer 416, das sich
im Steuergehäuse 315 für den hinteren
Umwerfer befindet, ist mit dem Prozessor 318 über einen
Verbindungsweg 420 verbunden, welcher Teil des Zwischenverbindungsweges 316 ist,
um Signale zu liefern, welche die Position des Motors 412 und
somit des hinteren Umwerfers 66 angeben.
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Eine
Strom-/Datenübertragungseinrichtung 430 ist
mit dem Prozessor 318 über
einen Verbindungsweg 434 verbunden, um Strom- und Datensignale über einen
Verbindungsweg 442 an einen externen Strom-/Datenausgangsanschluss 438 zu
liefern, welcher eine Kontaktfläche 438a aufweist.
Ein Eingangsanschluss 446 für ein externes Schaltsignal
mit einer Kontaktfläche 446a ist
mit dem Prozessor 318 über
einen Verbindungsweg 450 verbunden und ein Masseanschluss 454 mit
einer Kontaktfläche 454a wird
verwendet, um die Bauelemente im Steuergehäuse 310 für den vorderen
Umwerfer mit einem Erdpotenzial zu verbinden. Die Anschlüsse 438, 446 und 454 bilden
einen Teil einer Verbindungseinrichtung 456.
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Wie
zuvor angegeben, ist das Steuergehäuse 310 für den vorderen
Umwerfer mit dem Befestigungsbeschlag 108 über einen
Zwischenverbindungsweg 314 elektrisch verbunden. Der Zwischenverbindungsweg 314 beinhaltet:
eine Verbindungseinrichtung 460, die mit der Verbindungseinrichtung 166 des
Befestigungsbeschlages 108 eine Verbindung herstellt, eine
Verbindungseinrichtung 464, die mit der Verbindungseinrichtung 456 des
Steuergehäuses 310 für den vorderen
Umwerfer eine Verbindung herstellt, einen Erdpotenzial-Zwischenverbindungsweg 468,
einen Strom-/Daten-Zwischenverbindungsweg 472 und einen
Schaltsignal-Zwischenverbindungsweg 476. In dieser Ausführungsform
weist jeder Verbindungsweg 468, 472 und 476 einen
Draht auf, jedoch können
selbstverständlich
einer oder mehrere dieser Verbindungswege ein optisches Verbindungselement
sein oder durch ein drahtloses Verbindungsverfahren ersetzt werden.
In dieser Ausführungsform
beinhaltet die Verbindungseinrichtung 460 Verbindungsanschlüsse 480, 484 und 488 mit
Kontaktflächen 480a, 484a und 488a,
welche mit den Kontaktflächen 170a, 178a bzw. 182a des
externen Ausgangsanschlusses 170 in Kontakt kommen, einen
Strom-/Dateneingangsanschluss 178 und einen Masseanschluss 182.
In ähnlicher
Weise beinhaltet die Verbindungseinrichtung 464 Anschlüsse 492, 496 und 498 mit
Kontaktflächen 492a, 496a und 498a, welche
mit den Kontaktflächen 464a, 438a bzw. 454a des
Schaltsignal-Eingangsanschlusses 446 in Kontakt kommen,
einen Strom-/Datenausgangsanschluss 438 und einen Masseanschluss 454.
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Bevor
mit der Beschreibung der Signalverarbeitungsvorrichtung 12 fortgefahren
wird, kann es hilfreich sein, eine Signalverarbeitungsvorrichtung 500 des
Standes der Technik zu betrachten, deren Konzept in 4 dargestellt
ist. Wie in 4 dargestellt, beinhaltet eine
Signalverarbeitungsvorrichtung 500: ein Gehäuse 504,
welches ein Signalverarbeitungselement 508 (einen Schalter,
Sensor etc.) enthält,
der mit einem Prozessor 512 über einen Verbindungsweg 516 verbunden
ist, ein Gehäuse 520,
das einen Prozessor 524 enthält, und einen Zwischenverbindungsweg 526.
Der Prozessor 512 ist mit den externen Anschlüssen 528, 532 und 536 verbunden, welche
Kontaktflächen 528a, 532a bzw. 536a aufweisen.
In ähnlicher
Weise ist der Prozessor 524 mit externen Anschlüssen 540, 544 und 548 verbunden, welche
Kontaktflächen 540a, 544a bzw. 548a aufweisen.
Die Anschlüsse 528, 532 und 536 bilden
einen Teil einer Verbindungseinrichtung 538, und die Anschlüsse 540, 544 und 548 bilden
einen Teil einer Verbindungseinrichtung 550. Der Zwischenverbindungsweg 526 beinhaltet:
eine Verbindungseinrichtung 580, welche eine Verbindung
mit einer Verbindungseinrichtung 538 am Gehäuse 504 herstellt, eine
Verbindungseinrichtung 584, welche eine Verbindung zu einer
Verbindungseinrichtung 550 am Gehäuse 520 herstellt,
einen Massepotenzial-Zwischenverbindungsweg 588,
einen Strom-Zwischenverbindungsweg 592 und einen Datensignal-Zwischenverbindungsweg 596.
Der Massepotenzial-Zwischenverbindungsweg 588 ist
als mit einem Massepotenzial verbunden dargestellt, da das Massepotenzial
nicht seinen Ursprung im Prozessor 512 oder dem Prozessor 524 zu
haben braucht. Ein derartiges Massepotenzial kann am Anschluss einer Stromversorgung,
an den metallischen oder anderen leitenden Elementen, welche die
Gehäuse 504 und/oder 520 bilden,
oder sogar dem Fahrradrahmen oder anderen am Fahrrad befestigten
leitenden Bauelementen vorhanden sein. Jeder Verbindungsweg 588, 592 und 596 weist
typischerweise einen Draht auf. Die Signale auf den Verbindungswegen 592 und 596 sind
typischerweise hochohmige Signale, und ein sehr geringer Strom fließt durch
diese. Die Verbindungseinrichtung 580 beinhaltet Verbindungsanschlüsse 600, 604 und 608 mit
Kontaktflächen 600a, 604a und 608a,
welche mit den Kontaktflächen 528a, 532a bzw. 536a der
Anschlüsse 528, 532 und 536 in Kontakt
kommen. In ähnlicher
Weise beinhaltet die Verbindungseinrichtung 584 Anschlüsse 612, 616 und 620 mit
Kontaktflächen 612a, 616a und 620a, welche
mit den Kontaktflächen 540a, 544a bzw. 548a der
externen Anschlüsse 540, 544 und 548 in
Kontakt kommen.
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Falls
beispielsweise Wasser zwischen die Verbindungseinrichtung 580 und
die Verbindungseinrichtung 538 eintreten sollte, besteht
die Möglichkeit, dass
das Wasser, das etwas leitend ist, einen leitenden Weg zwischen
den Verbindungswegen 592 und/oder 596 und dem
Massepotenzial bildet. Der Effekt kann ähnlich sein, wie wenn Strom über einen Widerstand
von beispielsweise 1 kΩ an
ein Erdpotenzial abgeleitet wird. Da die Signale auf den Zwischenverbindungswegen 592 und 596 hochohmige
Signale sind und da der durch die Zwischenverbindungswege 592 und 596 fließende Strom
sehr gering ist, schwankt die am Prozessor 524 auftretende
Spannung stark, sogar wenn der über
den leitenden Weg verlorengegangene Strom gering ist. Tatsächlich ist es
möglich,
dass daraus ein vollständiger
Kurzschluss resultieren kann. In jedem Fall kann eine derartige
Spannungsschwankung eine Fehlfunktion des Prozessors 524 bewirken.
Um eine derartige Fehlfunktion zu verhindern, ist es erforderlich,
dass die Verbindungseinrichtungen 580 und 584 so
aufgebaut sind, dass sie für
eine wasserdichte Abdichtung sorgen. Dies erhöht nicht nur die Anfangskosten
der Vorrichtung, sondern im Verlauf der Zeit können die Verbindungseinrichtungen
ihre wasserdichte Eigenschaft verlieren, wodurch ein Austausch der
Verbindungseinrichtungen, wenn nicht der gesamten Vorrichtung, erforderlich
wird.
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5 ist
ein schematisches Konzeptdiagramm, welches zeigt, wie die Schaltung
von 5 in Übereinstimmung
mit der Erfindung modifiziert ist. In diesem Fall ist das Signalverarbeitungselement 508 nicht über den
Prozessor 512 verbunden (der Prozessor 512 wurde
aus dem Diagramm weggelassen, jedoch kann der Prozessor 512 weiterhin
verbunden sein, um mit den Zwischenverbindungswegen 588 und 592 in
Verbindung zu stehen, wie in 4 dargestellt).
Stattdessen ist das Signalverarbeitungselement 508 mit
dem Datensignal-Zwischenverbindungsweg 596 über eine
Impedanzwandlerschaltung 630 verbunden, welche das auf
dem Verbindungsweg 516' auftretende
hochohmige Schaltsignal in ein niedrigohmiges Schaltsignal umwandelt,
das auf dem Datensignal-Zwischenverbindungsweg 596 weitergeleitet
wird. In diesem Beispiel kann die Impedanzwandlerschaltung 630 ein Operationsverstärker 632 sein,
welcher einen mit dem Verbindungsweg 516' verbundenen Eingangsanschluss 634,
einen mit dem externen Anschluss 528 verbundenen Ausgangsanschluss 638 und
einen Eingangsanschluss 642 aufweist, der mit einem Rückführweg 643 verbunden
ist, welcher mit einem zwischen dem Ausgangsanschluss 638 und
dem externen Ausgangsanschluss 528 befindlichen Knoten 644 verbunden
ist.
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6 ist
ein detailliertes schematisches Diagramm, welches zeigt, wie die
Prinzipien der vorliegenden Ausführungsform
auf die in 3 dargestellte Vorrichtung angewandt
werden. Der Puffer 150 fungiert als Impedanzwandlerschaltung
und in dieser Ausführungsform
weist er einen Operationsverstärker 650 auf,
bei dem der Eingangsanschluss 154 mit dem zwischen den
Widerständen
R1 und R2 befindlichen Knoten 156 verbunden ist, der Ausgangsanschluss 174 mit
dem externen Ausgangsanschluss 170 verbunden ist, und ein
Eingangsanschluss 652 mit einem Rückführweg 654 verbunden
ist, der mit einem zwischen dem Ausgangsanschluss 174 und dem
externen Ausgangsanschluss 170 befindlichen Knoten 656 verbunden
ist. Für
einen Durchschnittsfachmann ist ohne weiteres zu erkennen, dass
bei dieser Ausführungsform
der Operationsverstärker 650 als
nicht invertierender, einen Verstärkungsfaktor von 1 aufweisender
Verstärker
konfiguriert ist. Der Puffer 150 wandelt das hochohmige
Signal am Eingangsanschluss 154 in ein niedrigohmiges Signal
am Ausgangsanschluss 174 um. Das Signal am Ausgangsanschluss 174 weist
eine Impedanz von im Wesentlichen Null auf.
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Die
Widerstände
R1 bis R8 sind in Serie zueinander geschaltet, wobei jeweils der
eine Anschluss von Schaltern 194, 198, 202, 254, 258 und 262 mit
einem Knoten 238, 240, 244, 296, 300 bzw. 304 verbunden
ist, der sich zwischen benachbarten Paaren der Widerstände befindet.
Die anderen Anschlüsse
der Schalter 194, 198, 202, 254, 258 und 262 sind
mit Massepotenzial verbunden, das auf den Massepotenzialverbindungswegen 210 und 270 auftritt.
Die Widerstände
R1 bis R8 fungieren somit als Spannungsteiler, derart, dass die
analoge Spannung, die am Eingangsanschluss 154 des Operationsverstärkers 650 (und
somit dem Ausgangsanschluss 174 des Operationsverstärkers) auftritt,
sich in Abhängigkeit
davon verändert,
welcher Schalter 194, 198, 202, 254, 258 und 262 geschlossen
ist. In dieser Ausführungsform
haben die Widerstände
R1 bis R8 Werte von 10 kΩ,
2,2 kΩ,
2,2 kΩ,
2,2 kΩ,
3,3 kΩ,
5,6 kΩ,
8,2 kΩ bzw.
18 kΩ.
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Da
das durch die Schalter 194, 198, 202, 254, 258 und 262 festgelegte
veränderliche
Spannungssignal, das am Ausgangsanschluss 174 des Operationsverstärkers 650 auftritt,
ein niedrigohmiges Signal ist, wird es im Wesentlichen überhaupt nicht
durch Wasser beeinflusst, das zwischen die Verbindungseinrichtungen 166 und 460 und/oder
die Verbindungseinrichtungen 456 und 464 eintritt.
Auch können
die Schaltsignale direkt an den Prozessor 318 im Steuergehäuse 310 des
vorderen Umwerfers geleitet werden. Somit ist es nicht erforderlich,
wie beim Stand der Technik solche Kosten zu tragen, die eine Verwendung
eines separaten Prozessors zur Verarbeitung der Schaltsignale mit
sich bringt. Der Operationsverstärker 650 stabilisiert
auch die Spannungen für
eine Verwendung durch den Prozessor 318 (z. B. 10 mV in
jeder Richtung).
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Wie
bei der Erläuterung
der in 4 dargestellten Vorrichtung des Standes der Technik
erwähnt,
weisen herkömmliche
Vorrichtungen separate Strom- und Datenverbindungswege auf, um Strom und
Daten von einem Signalverarbeitungselement zu einem anderen weiterzuleiten.
Die vorliegende in 3 dargestellte Vorrichtung ist
aufgebaut, um derartige separate Verbindungswege zu beseitigen und um
Strom und Daten über
einen einzigen Verbindungsweg zu leiten. Insbesondere beinhaltet
die in 3 dargestellte Vorrichtung eine Strom-/Datenübertragungseinrichtung 430 im
Steuergehäuse 310 für den vorderen
Umwerfer, um Strom und Daten über
den Verbindungsweg 442, dann an den Strom-/Daten-Zwischenverbindungsweg 472 und schließlich an
die Empfängerschaltung 128 und
die Stromschaltung 132 im Anzeigegehäuse 100 zu leiten.
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7(A) und 7(B) enthalten
beide ein detailliertes schematisches Diagramm der relevanten Bauelemente
der Übertragungseinrichtung 430,
der Empfängerschaltung 128 und
der Stromschaltung 132. Die Übertragungseinrichtung 430 weist
eine Umschaltschaltung 700, eine Gate-Ansteuerschaltung 704 und
eine Signalformungsschaltung 708 auf. Die Umschaltschaltung
weist einen Feldeffekttransistor 712 mit einem Gate-Anschluss 716,
einem Source-Anschluss 720, der für den Empfang einer Spannung
Vcc vom Kondensator 334 (4) verbunden ist,
und einem Drain-Anschluss 724 auf,
der mit dem Verbindungsweg 442 verbunden ist.
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Die
Gate-Ansteuerschaltung 704 steuert den Betrieb der Umschaltschaltung 700 und
sie beinhaltet die polaren NPN-Transistoren Q3, Q6, Q7 und Q8, Widerstandseinrichtungen
(z. B. Widerstandsbauelemente) R9, R10 und R11, und eine Diode D1.
Der Transistor Q3 weist einen Kollektoranschluss 728, der
zum Empfang einer Spannung Vcc verbunden ist, einen Basisanschluss 732,
der mit einem Knoten 734 verbunden ist, der sich zwischen
einem Anschluss 736 des Widerstandes R9 und einem Kollektoranschluss 740 des
Transistors Q6 befindet, und einen Emitteranschluss 744 auf,
der mit einem Anodenanschluss 748 der Diode D1 verbunden
ist. Der andere Anschluss 750 des Widerstands R9 ist zum
Empfang einer Spannung Vcc verbunden. Der Widerstand Q6 weist weiter
einen Basisanschluss 752 auf, der mit einem Knoten 754 auf
dem Verbindungsweg 434a vom Prozessor 318 verbunden
ist, und einen Emitteranschluss 760, der mit einem Knoten 765 verbunden ist,
der sich zwischen einem Basisanschluss 764 des Transistors
Q7 und einem Anschluss 768 des Widerstands R10 befindet.
Der andere Anschluss 770 des Widerstands R10 ist mit einem
Massepotenzial verbunden. Der Transistor Q7 weist weiter einen Kollektoranschluss 772 auf,
der mit einem Knoten 774 verbunden ist, der sich zwischen
einem Gate-Anschluss 716 und einem Kathodenanschluss 776 der
Diode D1 befindet, und einem Emitteranschluss 780, der
mit einem Erdpotenzial verbunden ist. Der Transistor Q8 weist weiter
einen Basisanschluss 784 auf, der mit einem Anschluss 788 des
Widerstands R10 verbunden ist, und einen Emitteranschluss 792,
der mit einem Massepotenzial verbunden ist. Der andere Anschluss 796 des
Widerstands R11 ist mit einem Knoten 798 verbunden, der
sich zwischen einem Verbindungsweg 434b von Prozessor 318 und
einem Anschluss 799 des Widerstands R12 befindet.
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Eine
Signalformungsschaltung 708 formt das Signal, welches am
Drain-Anschluss 724 des Transistors 712 der Umschaltschaltung 700 auftritt,
und sie beinhaltet bipolare NPN-Transistoren Q4 und Q5. Der Transistor
Q4 beinhaltet einen Kollektoranschluss 800, der mit einem
Knoten 802 verbunden ist, welcher sich zwischen dem Drain-Anschluss 724 des
Transistors 712 und einem Kollektoranschluss 804 des
Transistors Q5 befindet, einen Basisanschluss 808, der
mit dem anderen Anschluss 812 des Widerstands R12 verbunden
ist, und einen Emitteranschluss 816, der mit einem Basisanschluss 820 des
Transistors Q5 verbunden ist. Der Emitteranschluss 824 des
Transistors Q5 ist mit einem Erdpotenzial verbunden.
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Die
Funktionsweise der Übertragungseinrichtung 430 lässt sich
anhand der in den 8(A) bis 8(D) dargestellten
Signale verstehen. Die in 8(A) dargestellten
Niederspannungsschaltsignale (ungefähr 3,0 V) werden durch den
Prozessor 318 auf dem Verbindungsweg 434(A) erzeugt
(Punkt (A) in 7(A)) und derartige Signale
bewirken, dass die Gate-Ansteuerschaltung 704 die in 8(B) dargestellten, eine höhere Spannung aufweisenden Gate-Ansteuersignale
(ungefähr
4,5 V) am Gate-Anschluss 716 des Transistors 712 (Punkt
(B)) erzeugt, um die Umschaltschaltung 700 zu betreiben.
Reagierend darauf erzeugt die Umschaltschaltung 700 die
in den 8(C) und 8(D) dargestellten
Signale am Drain-Anschluss 724 (Punkt (C)). Der Prozessor 318 produziert
die Signale auf dem Verbindungsweg 434b, um die Signalformungsschaltung 708 zu
betreiben. Die Signale auf dem Verbindungsweg 434b sind ähnlich zu
den auf dem Verbindungsweg 434a erzeugten Signalen (8(A)) und sind im wesentlichen Komplemente (entgegengesetzte
Größen) zu den
auf dem Verbindungsweg 434a erzeugten Signalen (unter Berücksichtigung
der Ausbreitungsverzögerung
und der erforderlichen Taktung). Diese Signale gewährleisten
durch den Betrieb des Transistors Q8, dass die Gate-Ansteuerschaltung 704 den
Transistor 712 rasch unterbricht. Die Signale auf dem Verbindungsweg 434b veranlassen
auch die Signalformungsschaltung 708, Strom vom Drain-Anschluss 724 des
Prozessors 712 rasch abzuleiten, um ein Signal auf dem
Verbindungsweg 442 (Punkt (D)) zu erzeugen, das noch stärker einer
Rechteckwelle, wie dargestellt in 8(E), ähnelt. Die
dargestellten Signale verstehen sich lediglich beispielhaft. Tatsächlich haben
die Signale veränderliche
Impulsbreiten. Auch in dieser Ausführungsform sollten die Impulse
eine Frequenz von mehr als 20 Hz haben, um ein Flackern der Anzeige
und andere Artefakte zu vermeiden, jedoch kann dies bei weiteren
Ausführungsformen nicht
erforderlich sein.
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Wie
in 7(B) dargestellt, weist die
Empfängerschaltung 128 Transistoren
Q1 und Q2 und Widerstandseinrichtungen (z. B. Widerstände) R13, R14,
R15 und R16 auf. Der Widerstand Q1 weist einen Kollektoranschluss 850,
der mit einem Knoten 854 verbunden ist, der sich zwischen
einer Stromleitung 858 und einem Anschluss 662 des
Widerstands R14 befindet, einen Basisanschluss 866, der
mit einem Anschluss 870 des Widerstands R13 verbunden ist,
und einen Emitteranschluss 874 auf, der mit einem Knoten 878 verbunden
ist, der sich zwischen einem Anschluss 882 des Widerstands
R15 und einem Anschluss 886 des Widerstands R16 befindet.
Der andere Anschluss 886 des Widerstands R13 ist über den
Befestigungsbeschlag 108 mit dem Strom-/Dateneingangsanschluss 178 verbunden
und der andere Anschluss 890 des Widerstands R16 ist mit
einem Erdpotenzial verbunden. Der Transistor Q2 weist einen Kollektoranschluss 894,
der mit einem Knoten 898 verbunden ist, der sich zwischen
dem anderen Anschluss 902 des Widerstands R14 und einem
Verbindungsweg 806 zum Prozessor 116 befindet,
einen Basisanschluss 910, der mit dem anderen Anschluss 912 des
Widerstands R15 verbunden ist, und einen Emitteranschluss 916 auf,
der mit einem Erdpotenzial verbunden ist.
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Die
Stromschaltung 132 weist einen handelsüblichen Spannungsregler 920,
Kapazitätseinrichtungen
(z. B. Kondensatoren) C1 bis C3 und eine Diode D2 auf. Die Diode
D2 weist einen Anodenanschluss 924, der über den
Befestigungsbeschlag 108 mit dem Strom-/Dateneingangsanschluss 178 verbunden
ist, und einen Kathodenanschluss 928 auf, der mit einem
Knoten 932 verbunden ist, welcher sich zwischen den Anschlüssen 936 und 940 der
Kondensatoren C1 und C3 und einem Eingangsanschluss 944 des
Spannungsreglers 920 befindet. Die anderen Anschlüsse 948 und 952 der
Kondensatoren C1 und C3 sind mit einem Erdpotenzial verbunden. Der Spannungsregler 920 weist
einen Ausgangsanschluss 956, der mit der Stromleitung 858 verbunden ist,
welche eine Betriebsspannung zum Prozessor 116 und der
Empfängerschaltung 128 zugeführt, und einen
Masseanschluss 960 auf, der mit einem Erdpotenzial verbunden
ist. Der Kondensator C2 weist einen Anschluss 964, der
mit einem Knoten 966 verbunden ist, welcher sich zwischen
Ausgangsanschluss 956 und der Stromleitung 858 befindet,
und einen Anschluss 868 auf, der mit einem Massepotenzial
verbunden ist.
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Die
Funktionsweise der Empfängerschaltung 128 und
der Stromschaltung 132 können anhand der in den 8(C) bis 8(F) dargestellten
Signale verstanden werden. Die Impulssignale, die von der Umschaltschaltung 700 (8(C)) ausgegeben und durch die Signalformungsschaltung 708 (8(D)) geformt wurden, werden über den einzelnen Strom-/Daten-Zwischenverbindungsweg 472 und über den
Befestigungsbeschlag 108 an die Empfängerschaltung 128 und
die Stromschaltung 132 geleitet. Die Diode D2 führt ein
Gleichrichten des ankommenden Signals durch und lädt die Kondensatoren C1
und C3, um das in 8(E) dargestellte Eingangssignal
am Eingangsanschluss 944 (Punkt (E)) zu erzeugen. Der Spannungsregler 920 und
der Widerstand C2 erzeugen danach ein stabiles Signal (ungefähr 3 V)
am Eingangsanschluss 956. Das Stromsignal wird an den Prozessor 116 und
die Empfängerschaltung 128 über die
Stromleitung 858 geleitet. Die Empfängerschaltung 128 demoduliert
das ankommende Signal und erzeugt das in 8(F) dargestellte
Datensignal (ungefähr
3 V) auf dem Verbindungsweg 906 (Punkt (F)).
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9 ist
ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform einer Übertragungseinrichtung 970,
welche Strom und Daten von einem ersten Signalverarbeitungselement
an ein zweites Signalverarbeitungselement leitet, wobei eine Frequenzmodulation
verwendet wird. In dieser Ausführungsform
steuert ein Prozessor 972 einen eine Sinuswelle oder eine
andere Wellenform erzeugenden Generator über einen Verbindungsweg 976.
Die erzeugte Wellenform wird über
einen Verbindungsweg 980 an eine Mischschaltung 978 geleitet.
Der Mischer 978 empfängt
Strom von einer Stromquelle 980 über einen Verbindungsweg 982,
kombiniert die Strom- und Wellenformsignale und leitet die kombinierten
Signale auf einem Verbindungsweg 984 weiter. Bei einer
derartigen Ausführungsform
sollte die Frequenz der Wellenform mindestens 500 kHz betragen,
um eine Hochfrequenzstörung
oder andere Artefakte zu vermeiden, jedoch ist dies bei weiteren
Ausführungsformen
möglicherweise
nicht erforderlich.
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10 ist
ein schematisches Diagramm einer alternativen Ausführungsform
der Stromschaltung 132, die mit 990 bezeichnet
ist. Diese Ausführungsform
weist einen ersten Stromversorgungsschalter, wie beispielsweise
einen handelsüblichen Schaltspannungsregler 1000,
Kondensatoren C1 bis C3, und eine Diode D2 auf, die im Wesentlichen
wie bei der in 7(B) dargestellten Ausführungsform verschaltet
ist. Das heißt,
die Diode D2 weist einen Anodenanschluss 924 auf, der verbunden
ist, um Strom von dem (durch den Dynamo 326 geladenen) Kondensator 334 im
Steuergehäuse 310 für den vorderen
Umwerfer aufzunehmen, und einen Kathodenanschluss 928 auf,
der mit einem Knoten 932 verbunden ist, der sich an einer
Verbindungsstelle der Anschlüsse 936 und 940 der
Kondensatoren C1 und C3 und einem Eingangsanschluss 944 des
Spannungsreglers 1000 befindet. Die anderen Anschlüsse 948 und 952 der
Kondensatoren C1 und C3, zusammen mit einem Masseanschluss 960 des
Spannungsreglers 1000, und einem Anschluss 968 des
Kondensators C2 sind mit einem Erdpotenzial verbunden. Der Spannungsregler 1000 weist
einen Ausgangsanschluss 956, der mit der Stromleitung 858 zur
Zuführung
einer Betriebsspannung zum Prozessor 116 verbunden ist,
eine Empfängerschaltung 128 und
beliebige weitere gewünschte
Bauelemente auf. Ein Anschluss 964 des Kondensators C2
ist mit einem Knoten 966 auf der Stromleitung 858 verbunden.
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Die
Stromschaltung 990 weist auch einen Spannungssensor 1004,
einen zweiten Stromversorgungsschalter, wie beispielsweise eine
Umschaltschaltung 1008, bipolare NPN-Transistoren Q9 bis Q10
und Widerstandseinrichtungen (z. B. Widerstände) R17 bis R20 auf. Der Spannungssensor 1004 weist
einen mit dem Knoten 132 verbundenen Eingangsanschluss 1012,
einen Ausgangsanschluss 1016 auf, der mit einem Knoten 1020 verbunden
ist, welcher sich zwischen den Anschlüssen 1024 und 1028 der
Widerstände
R18 bzw. R19 befindet, und einen Masseanschluss 1032 auf,
der mit einem Massepotenzial verbunden ist. Der andere Anschluss 1036 des
Widerstands R18 ist mit einem Knoten 1038 verbunden, der
sich zwischen einem Steueranschluss 1040 der Umschaltschaltung 1008 und
einem Kollektoranschluss 1042 des Transistors Q10 befindet,
und ein weiterer Anschluss 1034 des Widerstands R19 ist mit
einem Knoten 1044 verbunden, der sich zwischen einem Chipaktivierungsanschluss 1048 des
Spannungsreglers 1000 und einem Kollektoranschluss 1049 des
Transistors Q9 befindet. Die Emitteranschlüsse 1050 und 1051 der
Transistoren Q9 bzw. Q10 sind mit einem Massepotenzial verbunden.
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In
dieser Ausführungsform
weist die Umschaltschaltung 1008 einen Feldeffekttransistor 1052 und
eine Diode D3 auf. Der Steueranschluss 1040 ist der Gateanschluss
des Transistors 1052. Der Transistor 1052 weist
auch einen Source-Anschluss 1056, der mit einem Knoten 1057 verbunden
ist, welcher sich zwischen einem Kathodenanschluss 1056 der
Diode D3 und einer Stromleitung 858 befindet, und einen
Drain-Anschluss 1060 auf, der mit einem Knoten 1062 verbunden
ist, der sich zwischen einem Anschluss 1064 des Widerstands
R17 und einem Anodenanschluss 1066 der Diode D3 befindet.
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Ein
weiterer Anschluss 1068 des Widerstands R17 ist mit einem
Knoten 1072 verbunden, der sich zwischen einem Anschluss 1076 der
Batterie 124 und einem Anschluss 1080 eines Widerstands R20
befindet. Der andere Anschluss 1077 des Widerstands R20
ist mit einem Knoten 1081 verbunden, der sich zwischen
einem Anschluss 1084 eines Kondensators C4 und einem Batterieüberwachungsanschluss 1088 eines
zweiten Stromversorgungsspannungssensors, wie beispielsweise einem Batteriespannungssensor, 1090 verbunden
ist, welcher in dieser Ausführungsform
ein Programmmodul innerhalb der CPU 116 ist. Der andere
Anschluss 1092 des Widerstands C4 ist mit einem Massepotenzial verbunden.
Die Umschaltschaltung 1008 empfängt somit Strom von der Batterie 124 und
der Widerstand R20 und der Kondensator C4 ermöglichen der CPU 116 die
Spannung der Batterie 124 zu überwachen. Die CPU 116 beinhaltet
einen ersten Stromversorgungsschalter-Override-Anschluss 1096, der mit einem
Anschluss 1100 eines Widerstands R21 verbunden ist. Der
andere Anschluss 1101 des Widerstands R21 ist mit einem
Basisanschluss 1102 des Transistors Q9 verbunden. Die CPU 116 beinhaltet
auch einen zweiten Stromversorgungsschalter-Override-Anschluss 1104,
der mit einem Basisanschluss 1108 des Transistors Q10 verbunden
ist.
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Im
Betrieb tastet der Spannungssensor 1004 die Spannung am
Knoten 932 ab (welche vom Kondensator 334 im Steuergehäuse 310 für den vorderen
Umwerfer stammt) und steuert den Schaltspannungsregler 1000 und
die Umschaltschaltung 1008 (welche gemeinsam als eine Steuereinheit
arbeiten), um der Stromleitung 858 Strom zuzuführen. Insbesondere
liefert der Spannungssensor 1004, immer wenn die abgetastete
Spannung oberhalb eines vorgeschriebenen Wertes (z. B. 3,5 Volt)
liegt, ein Signal zum Anschalten des Schaltspannungsreglers 1000 und
zum Abschalten der Umschaltschaltung 1008, um Strom vom
Kondensator 334 an die Stromleitung 858 zu liefern.
Dies ist erwünscht,
wenn der Kondensator 334 durch den Dynamo 326 ausreichend
geladen ist. Im entgegengesetzten Fall liefert der Spannungssensor 1004,
immer wenn die abgetastete Spannung unterhalb des vorgeschriebenen
Wertes liegt, ein Signal zum Abschalten des Schaltspannungsreglers 1000 und
zum Anschalten der Umschaltschaltung 1008, um Strom von
der Batterie 124 an die Stromleitung 858 zu liefern.
Dies tritt typischerweise auf, wenn sich das Fahrrad langsam bewegt oder
angehalten wurde und der Dynamo 326 nicht in der Lage ist,
den Kondensator 334 ausreichend zu laden.
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In
dieser Ausführungsform
kann die CPU 116 eine Umgehung (Override) des normalen
Betriebs des Spannungssensors 1004, des Spannungsreglers 1000 und
der Umschaltschaltung 1008 vornehmen. Beispielsweise sei
angenommen, dass die CPU 318 im Steuergehäuse 310 des
vorderen Umwerfers einen Befehl an die CPU 116 im Anzeigegehäuse 100 ausgibt,
in einem speziellen Modus zu arbeiten, wobei die CPU 116 normalerweise
Strom von der Batterie 124 verwendet, wenn sie in diesem
Modus arbeitet. Falls der Batteriespannungssensor 1090 in
der CPU 116 bestimmt, dass die Spannung der Batterie 124 oberhalb
eines vorbestimmten Wertes (z. B. 3,5 V) liegt, dann kann die CPU 116 Signale
am ersten Stromversorgungsschalter-Override-Anschluss 1056 und
dem zweiten Stromversorgungsschalter-Override-Anschluss 1109 liefern,
um den Spannungsregler 1000 abzuschalten und die Umschaltschaltung 1008 anzuschalten,
sogar wenn die Spannung am Knoten 932 normalerweise dazu
führen
würde,
dass Strom vom Kondensator 334 zugeführt wird. Demzufolge wird der
Stromleitung 858, anstatt vom Kondensator 334,
Strom von der Batterie 124 zugeführt. Falls der Batteriespannungssensor 1090 in
der CPU 116 bestimmt, dass die Spannung der Batterie 124 unterhalb
des vorgegebenen Wertes liegt, dann kann der vom Steuergehäuse 310 des
vorderen Umwerfers kommende Befehl unberücksichtigt bleiben, und der Spannungssensor 1004 kann
seinen normalen Betrieb fortsetzen.
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Auch
wenn im Vorhergehenden verschiedene Ausführungsformen der erfinderischen
Merkmale beschrieben wurden, können
weitere Modifikationen verwendet werden. Größe, Form, Ort und Orientierung
der verschiedenen Bauelemente können
nach Wunsch verändert
werden. Bauelemente, die als direkt miteinander verbunden oder in
Kontakt stehend dargestellt sind, können zwischen ihnen angeordnete Zwischenstrukturen
haben. Die Funktionen eines einzigen Elementes können durch zwei Elemente ausgeführt werden,
und umgekehrt. Die Anzahl von Schaltern, Transistoren, Widerständen und
Kondensatoren hängt
von der Anwendung und der ihnen zugewiesenen Funktion ab. Ein Weiterleiten
von Strom und Daten kann bidirektional erfolgen. Strom kann direkt
vom Dynamo 326 zugeführt
werden, und die verschiedenen Stromquellen können mit weiteren Stromquellen,
wie beispielsweise Solarzellen oder verschiedene Brennstoffzellen,
kombiniert oder durch diese ersetzt werden. Hardware-, Firmware- und
Software-Implementierungen lassen sich von einem Durchschnittsfachmann
ohne weiteres modifizieren. Es ist nicht erforderlich, dass alle
Vorteile in einer speziellen Ausführungsform gleichzeitig vorhanden
sind.