DE69108297T2

DE69108297T2 - Einrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements.

Info

Publication number: DE69108297T2
Application number: DE69108297T
Authority: DE
Inventors: Masaki Mitsuyasu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2011-06-07
Also published as: DE69108297D1; JPH0444281A; EP0460660A3; JP2969805B2; EP0460660B1; EP0460660A2; US5208505A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Eine allgemein bekannte Einrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements ist betreibbar, um einen Leistungskondensator eines piezoelektrischen Elements durch eine Ladespule mit elektrischer Ladung zu laden, und um die elektrische Ladung in dem piezoelektrischen Element durch eine Entladespule zu entladen, jedoch hat diese Einrichtung ein Problem derart, daß die entladene elektrische Ladung unwirtschaftlich verbraucht wird.
Um das vorstehende Problem zu lösen, ist eine Einrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements bekannt, bei der ein Teil der entladenen elektrischen Ladung von einem Leistungskondensator zurückgewonnen wird, um den Leistungsverbrauch zu verringern (vergleiche japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 62-117251).
Die obige Einrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements umfaßt im Prinzip eine erste Entladeschaltung zum Entladen einer elektrischen Ladung in einem piezoelektrischen Element PZT zu Masse durch eine Entladespule L2, und eine zweite Entladeschaltung zum Entladen einer elektrischen Ladung in dem piezoelektrischen Element PZT zu einer auf hohem Potential liegenden Seite eines Leistungskondensators C durch die Entladespule L2, wie in Fig. 10 gezeigt. Der Leistungskondensator C wird duch einen Hochspannungsgenerator E geladen, und wenn eine Schalteinrichtung S1 eingeschaltet wird, wird die elektrische Ladung in dem Leistungskondensator C durch eine Ladespule L1 zu dem piezoelektrischen Element PZT geladen. Während eines Entladevorgangs wird anfänglich eine Schalteinrichtung S3 eingeschaltet, und die elektrische Ladung in dem piezoelektrischen Element PZT wird durch die zweite Entladeschaltung entladen, so daß die entladene elektrische Ladung von dem Leistungskondensator C zurückgewonnen wird. Dann wird die Schalteinrichtung S3 ausgeschaltet und eine Schalteinrichtung S2 wird eingeschaltet, so daß die elektrische Ladung in dem piezoelektrischen Element durch die erste Entladeschaltung entladen wird. Da der Leistungskondensator C somit nicht nur von dem Hochspannungsgenerator E sondern auch von der entladenen elektrischen Ladung geladen wird, kann daher der Energieverbrauch verringert werden.
Wenn die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements PZT während des Entladevorgangs zu einer hohen negativen Spannung wird, wird der Polarisationszustand des piezoelektrischen Elements geändert, der Ausdehnungsbetrag des piezoelektrischen Elements wird verringert, und das piezoelektrische Element wird erhitzt, wodurch die Polarisation schlecht wird. Deshalb ist es notwendig, die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements PZT während des Entladevorgangs so zu steuern, daß eine hohe negative Spannung nicht auftritt. Da der Ausdehnungsbetrag des piezoelektrischen Elements PZT durch die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements PZT während des Entladevorgangs gesteuert werden kann, wird ferner vorzugsweise die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elelents PZT während des Entladevorgangs frei eingestellt. Obwohl die wie in obiger japanischer Gebrauchsmusterveröffnetlichung Nr. 62-117251 offenbarte Einrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements zu einem gewissen Grad verhindern kann, daß die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements PZT während des Entladevorgangs zu einer negativen Spannung wird, kann sie nichtsdestoweniger dieses Phänomen nicht vollständig verhindern. Während des Entladevorgangs hat diese Einrichtung nämlich eine geringere Steuerbarkeit der Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements, um somit eine vorbestimmte positive Spannung zu erhalten. Dieses Problem wird mit Bezug auf Fig. 10 und Fig. 11(A) bis 11(F) weiter erörtert.
In Fig. 10, ist die elektrostatische Kapazität des Leistungskondensators C sehr viel größer als die des piezoelektrischen Elements PZT, und der Hochspannungsgenerator E erzeugt eine Spannung von 320 (V). Die Klemmenspannung auf der Seite hohen Potentials des Leistungskondensators C beträgt daher im wesentlichen 320 (V), und wenn in diesem Zustand die Schalteinrichtung S1 eingeschaltet wird, wird das piezoelektrische Element PZT geladen und die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements wird so hoch wie 600 (V). In einem derartigen Zustand wird die Schalteinrichtung S3 anfänglich eingeschaltet, und dann wird die Schalteinrichtng S2 eingeschaltet, und danach beginnt ein Entladevorgang. Die Änderung der Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements PZT zu dieser Zeit ist in Fig. 11(A), 11(B) und 11(C) dargestellt.
Fig. 11(A) zeigt einen Zustand, in dem die Schalteinrichtung S3 für kurze Zeit eingeschaltete ist. Wenn die Schalteinrichtung S3 eingeschaltet ist, wird die elektrische Ladung in dem piezoelektrischen Element PZT duruch die zweite Entladeschaltung von dem Entladekondensator C zurückgewonnen, da jedoch die Schalteinrichtung S3 lediglich für eine kurze Zeit eingeschaltet ist, gibt es während dieser Zeit einen geringen Abfall der Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT. Wenn die Schalteinrichtung S3 ausgeschaltet wird und die Schalteinrichtung S2 eingeschaltet wird, wird dann die elektrische Ladung in dem piezoelektrischen Element PZT durch die erste Entladeschaltung entladen, und da das piezoelektrische Element PZT und die Entladespule L2 zu dieser Zeit eine Resonanzschaltung bilden, wird die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT nachdem der Entladevorgang abgeschlossen ist, eine negative Spannung. Die Größe der negativen Spannung beträgt fast 1/3 der Klemmenspannung v (positive Spannung) des piezoelektrischen Elements PZT, wenn die Schalteinrichtung S2 eingeschaltet wird und der Entladevorgang in der ersten Entladeschaltung begonnen wird. Da die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT geringfügig geringer als 600 (V) ist, wenn die Schalteinrichtung S2 eingeschaltet wird, wird die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT nämlich, wie in Fig. 11(A) verdeutlicht, im wesentlichen - 200 (V).
Fig. 11(B) zeigt ein Beispiel, bei dem die Schalteinrichtung S3 für eine längere Zeit eingeschaltet ist, das heißt, bei dem die Schalteinrichtung S3 ausgeschaltet wird und die Schalteinrichtung S2 eingeschaltet wird, wenn die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT auf bis zu 400 (V) abgefallen ist. In diesem Fall ist die an der Klemme des piezoelektrischen Elements PZT nach dem Abschluß des Entladevorgangs erzeugte negative Spannung geringfügig niedriger, bei ungefähr - 150 (V).
Fig. 11(C) zeigt ein Beispiel, bei dem die Schalteinrichtung S3 eingeschaltet ist, bis der Entladevorgang durch die zweite Entladeschaltung beendet ist, und danach wird die Schalteinrichtung S2 eingeschaltet. Wenn die Schalteinrichtung S3 eingeschaltet ist, bilden das piezoelektrische Element PZT, der Leistungskondensator C und die Entladespule L2 eine Resonanzschaltung, und zu dieser Zeit ist auch die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements PZT nachdem der Entladevorgang abgeschlossen ist, um etwa 1/3 der Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT, wenn der Entladevorgang begonnen wird, geringer, wobei die Klemmenspannung (ungefähr 320 (V)) einer Seite hohen Potentials des Leistungskondensators C als Bezug herangezogen wird, als die die Klemmenspannung einer Seite hohen Potentials des Leistungskondensators C. Da die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT, wenn die Klemmenspannung einer Seite hohen Potentials des Leistungskondensators C beim Beginn des Entladevorgangs als Bezug angesehen wird, etwa 300 (V) beträgt, wird die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT, nachdem der Entladevorgang abgeschlossen ist, etwa 200 (V), und solange die Schalteinrichtung S2 nicht eingeschaltet wird, wird die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements auf etwa 200 (V) beibehalten. Fig. 11(C) zeigt ein Beispiel, bei dem die Schalteinrichtung S2 eingeschaltet wird, wenn die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements auf ungefähr 200 (V) abfällt. Auch in diesem Fall wird die an der Klemme des piezoelektrischen Elements PZT nach dem Abschluß des Entladevorgangs erzeugte Spannung etwa 1/3 der Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements zur Zeit des Beginns des Entladevorgangs, und deshalb wird die nach dem Beenden des Entladevorgangs an der Klemme des piezoelektrischen Elements PZT erzeugte negative Spannung so niedrig wie - 80 (V). Wenn die Schalteinrichtung S2 ausgeschaltet wird, bevor der Entladevorgang beendet ist, das heißt, wenn die Einschaltzeit der Schalteinrichtung S2 kurz ist, wird in diesem Fall, wenn die Schalteinrichtung S2 ausgeschaltet wird, in der Entladespule L2 gespeicherte Energie abrupt entladen, und daher wird die Schalteinrichtung S2 beschädigt. Die Schalteinrichtung S2 kann somit nicht ausgeschaltet werden, bis der Entladevorgang abgeschlossen ist, und somit wird die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT nachdem der Entladevorgang abgeschlossen ist etwa - 80 (V). Wenn die in das piezoelektrische Element PZT geladene elektrische Ladung durch die zweite Entladeschaltung entladen wird, und dann durch die erste Entladeschaltung entladen wird, kann die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements nach dem Abschluß des Entladevorgangs demzufolge nicht auf einer negativen Spannung niedriger als ungefähr - 80 (V) gehalten werden, und kann zudem nicht auf einer konstanten positiven Spannung gehalten werden.
Dennoch kann die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT auf jede Spannung zwischen - 200 (V) und + 200 (V) eingestellt werden, wenn, nachdem die elektrische Ladung in dem piezoelektrischen Element PZT durch die erste Entladeschaltung entladen ist, sie durch die zweite Entladeschaltung entladen wird. Dies wird nun mit Bezug auf Fig. 11D, 11E und 11F erklärt. Wenn die Schalteinrichtung S2 eingeschaltet wird, wird nämlich mit der Entladung der elektrischen Ladung in dem piezoelektrischen Element PZT durch die erste Entladungsschaltung begonnen, und deshalb beginnt die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT abzufallen. Dann, wenn die Schalteinrichtung S2 ausgeschaltet wird und die Schalteinrichtung S3 eingeschaltet wird, beginnt der Entladevorgang durch die zweite Entladeschaltung.
Wenn, wie in Fig. 11(D) gezeigt, die Einschaltzeit der Schalteinrichtung S2 kurz ist, ist das Ergebnis gleich dem, das erhalten wird, wenn nur die Schalteinrichtung S3 eingeschaltet wird. Demzufolge wird zu dieser Zeit die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT nach dem Abschluß des Entladevorgangs so hoch wie 200 (V), wie mit Bezug auf Fig. 11(C) erklärt.
Wenn andererseits die Einschaltzeit der Schalteinrichtung S2 verlängert wird, ist das Ergebnis gleich dem, das aus dem in Fig. 11(A) gezeigten Beispiel erhalten wird, und zu dieser Zeit wird die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT nach dem Abschluß des Entladevorgangs etwa - 200 (V).
Als nächstes wird ein Besipiel beschrieben, bei dem die Einschaltzeit der Schalteinrichtung S3 zwischen langen und kurzen Zeiten liegt. Dieser Fall ist als ein Beispiel einfacher zu erklären, indem Energie verwendet wird, und daher wird das Folgende auf Energie bezogen.
Wenn die Schalteinrichtung S2 eingeschaltet wird und die Entladung der elektrischen Ladung in dem piezoelektrischen Element beginnt, fährt das piezoelektrische Element PZT fort, Energie abzugeben, und die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements fährt fort, abzufallen. Wenn das piezoelektrische Element PZT beginnt, Energie abzugeben, fließt ein kontinuierlich hervorgerufener Strom in der durch die erste Entladeschaltung anzeigende Pfeile dargestellten Richtung durch die Entladespule L2, und diese Energie wird allmählich in der Entladespule L2 angesammelt. Wenn dann die Schalteinrichtung S2 ausgeschaltet wird und die Schalteinrichtung S3 eingeschaltet wird, wird die in der Entladespule L2 angesammelte Energie über die zweite Entladeschaltung dem Leistungskondensator C zugeführt, und somit wird der Leistungskondensator C geladen. Da der Strom hervorgerufen wird, um für einige Zeit, nachdem die Schalteinrichtung S2 ausgeschaltet wird und die Schalteinrichtung S3 eingeschaltet wird, kontinuierlich durch die Entladespule L2 zu fließen, beginnt die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements abzufallen. Dann, wenn der Stromfluß durch die Entladespule L2 gestoppt wird, das heißt, wenn der Entladevorgang abgeschlossen ist, wird die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT eine konstante Spannung. Wie in Fig. 11(E) und 11(F) gezeigt, ist die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT nämlich, wenn der Entladevorgang beendet ist, in Übereinstimmung mit der Einschaltzeit der Schalteinrichtung S2 verändert; je länger die Einschaltzeit der Schalteinrichtung S2, desto geringer die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT. In diesem Fall kann die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements PZT, nachdem der Entladevorgang abgeschlossen ist, durch Verändern der Einschaltzeit der Schalteinrichtung S2 innerhalb eines Bereichs von - 200 (V) bis + 200 (V) verändert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements zu schaffen, bei der die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements über einen weiten Bereich verändert werden kann, nachdem ein Entladevorgang abgeschlossen ist.
Erfindungsgemäß ist eine Einrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements geschafen, mit: einem Leistungskondensator mit einer hochspannungsseitigen Anschlußklemme; einer zwischen das piezoelektrische Element und die hochspannungsseitige Anschlußklemme des Leistungskondensators geschalteten ersten Schalteinrichtung zum Laden des piezoelektrischen Elements unter Verwendung eines hohen Potentials an der hochspannungsseitigen Anschlußklemme des Leistungskondensators; einer zwischen das piezoelektrische Element und Masse geschalteten ersten Entladeschaltung mit einer Entladespule darin, zum Entladen des piezoelektrischen Elements über die erste Entladeschaltung zu Masse; einer zwischen das piezoelektrische Element und die hochspannungsseitige Anschlußklemme des Leistungskondensators geschalteten zweiten Entladeschaltung mit einer Entladespule darin, zum Entladen des piezoelektrischen Elements über die zweite Entladeschaltung zur hochspannungsseitigen Anschlußklemme des Leistungskondensators; und einer Entlade-Steuereinrichtung zum Entladen des piezoelektrischen Elements, nach dem Entladen des piezoelektrischen Elements über die erste Entladeschaltung zu Masse, über die zweite Entladeschaltung zur hochspannungsseitigen Anschlußklemme des Leistungskondensators.
Die vorliegende Erfindung kann aus der Beschreibung nachfolgender bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zusammen mit der begleitenden Zeichnung besser verstanden werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Schaltbild zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm;
Fig. 3 ist ein Schaltbild zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm;
Fig. 5 ist ein Schaltbild zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm;
Fig. 7 ist ein Schaltbild zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm;
Fig. 9 ist eine seitliche Schnittansicht eines Treibstoffeinspritzventils;
Fig. 10 ist ein Schaltbild zur Ansteuerung des piezoelektrischen Elements und erklärt den Unterschied der Entladevorgänge in Übereinstimmung mit dem Unterschied der Entladeschaltungen; und
Fig. 11(A) bis 11(F) sind Diagramme, die die Änderung der Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements während des Entladevorgangs darstellen.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird anhand einer als Beispiel dienenden Einrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements zur Steuerung einer Treibstoffeinspitzung beschrieben.
Zuerst wird mit Bezug auf Fig. 9 ein ein piezoelektrisches Element verwendendes Treibstoffeinspritzventil beschrieben.
Wie in Fig. 9 dargestellt, hat ein Treibstoffeinspritzventil 1 eine in einem Gehäuse 2 gleitfähig eingebrachte Nadel 4, um das Öffnen und Schließen einer Düsenöffnung 3 zu steuern, eine am Umfang einer konischen Druckaufnahmefläche 5 der Nadel 4 ausgebildete Nadeldruckkammer 6, einen gleitfähig in das Gehäuse 2 eingebrachten Kolben 7, ein zwischen das Gehäuse 2 und den Kolben 7 eingefügtes piezoelektrisches Element PZT, eine den Kolben 7 in Richtung des piezoelektrischen Elements PZT vorbelastende Tellerfeder 8, eine zwischen der Nadel 4 und dem Kolben 7 ausgebildete Drucksteuerkammer 9, und eine die Nadel 4 in Richtung der Düsenöffnung 3 vorbelastende Kompressionsfeder 10. Die Drucksteuerkammer 9 ist über einen am Umfang der Nadel 4 ausgebildeten Begrenzungsdurchlaß 11 mit der Nadeldruckkammer 6 verbunden, und die Nadeldruckkammer 6 ist über einen Treibstoffdurchlaß 12 und eine Treibstoffverteilungsröhre 13 mit einem mit unter hohem Druck stehendem Treibstoff gefüllten Akkumulator bzw. Druckspeicher 14 verbunden. Der unter hohem Druck stehende Treibstoff in dem Akkumulator wird zu der Nadeldruckkammer 6 geleitet, und ein Teil des unter hohem Druck stehenden Treibstoffs wird durch den Begrenzungsdurchlaß 11 der Drucksteuerkammer 9 zugeführt, und daher ist der Treibstoffdruck in der Nadeldruckkammer 6 und der Drucksteuerkammer 9 im wesentlichen gleich dem hohen Druck in dem Akkumulator 14.
Wenn elektrische Ladungen in dem piezoelektrischen Element PZT entladen werden und das piezoelektrische Element zusammengezogen wird, wird der Kolben 7 angehoben, und deshalb wird der Treibstoffdruck in der Drucksteuerkammer 9 abrupt verringert, und als ein Ergebnis wird die Nadel 4 angehoben und die Einspritzung von Treibstoff von der Düsenöffnung wird begonnen. Während die Treibstoffeinspritzung ausgeführt wird, wird der Treibstoff in der Nadeldruckkammer 6 über den Begrenzungsdurchlaß 11 der Drucksteuerkammer 9 zugeführt, so daß der Treibstoffdruck in der Drucksteuerkammer 9 allmählich vergrößert wird. Dann, wenn elektrische Ladungen in das piezoelektrische Element PZT geladen werden und das piezoelektrische Element ausgedehnt wird, wird der Kolben abgesenkt, und deshalb wird der Treibstoffdruck in der Drucksteuerkammer 9 schnell erhöht, und als ein Ergebnis wird die Nadel 4 abgesenkt, um die Düsenöffnung 3 zu schließen und die Treibstoffeinspritzung zu beenden. Da der Treibstoff in der Drucksteuerkammer 9 über den Begrenzungsdurchlaß 11 in die Nadeldruckkammer 6 fließt, während die Treibstoffeinspitzung beendet wird, fällt der Treibstoffdruck in der Drucksteuerkammer 9 allmählich ab und kehrt zu dem ursprünglichen hohen Druck zurück.
Die Einrichtung zur Ansteuerung des in Fig. 9 dargestellten piezoelektrischen Elements PZT wird mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Einrichtung 30 zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements PZT, die von einer Steuereinrichtung bzw. einem Controller 20 gesteuert wird, und wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Seite hohen Potentials eines Hochspannungsgenerators E über eine Diode De mit einer Seite hohen Potentials eines Leistungskondensators C verbunden, wodurch der Leistungskondensator C durch die Diode De von dem Hochspannungsgenerator E geladen wird. Die Seite hohen Potentials des Leistungskondensators C ist über eine Schalteinrichtung S1, eine Ladespule L1 und eine Diode D1 mit einem Anschluß des piezoelektrischen Elements PZT verbunden, und der Knoten der Diode D1 und dem Anschluß des piezoelektrischen Elements PZT sind über eine Entladespule L2, eine Diode D2 und eine Schalteinrichtung S2 mit Masse verbunden. Der Knoten der Entladespule L2 und der Diode D2 sind über eine Schalteinrichtung S3 und eine Diode D3 mit dem Knoten der Diode De und des Leistungskondensators C verbunden. Die elektrostatische Kapazitt des Leistungskondensators C ist sehr viel größer als die des piezoelektrischen Elements PZT. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erzeugt der Hochspannungsgeneratos E eine Spannung von 320 (V), und demzufolge beträgt die Spannung auf der Seite hohen Potentials des Leistungskondensators C annähernd 320 (V). Wie aus Fig. 1 und Fig. 10 ersichtlich, ist die Einrichtung 30 zur Ansteuerung des piezoelektrischen Elements die selbe wie die in Fig. 10 gezeigte. In Fig. 1 bilden deshalb die Entladespule L2, die Diode D2 und die Schalteinrichtung S2 eine erste Entladeschaltung, und die Entladespule L2, die Schalteinrichtung S3 und die Diode D3 bilden eine zweite Entladeschaltung.
Die Steuereinrichtung bzw. der Controller 20 enthält drei monostabile Multivibratoren 21, 22 und 23 und eine mit dem Eingangsanschluß des Multivibrators 23 verbundene Verzögerungsschaltung 24, und die entsprechenden Schalteinrichtungen S1, S2 und S3 werden von von den jeweiligen monostabilen Multivibratoren 21, 22 und 23 abgegebenen Signalen gesteuert. Der Controller 20 gibt einen Einspritzstartimpuls und einen Einspritzabschlußimpuls ab; der monostabile Multivibrator 21 wird von dem Einspritzabschlußimpuls angesteuert, und der monostabile Multivibrator 22 und die Verzögerungsschaltung 24 werden von dem Einspritzstartimpuls angesteuert. Der Multivibrator 23 wird von dem von der Verzögerungsschaltung 24 nach dem Ablaufen einer durch die Verzögerungsschaltung 24 bestimmten festen Zeit, nachdem der Controller 20 den Einspritzstartimpuls abgibt, abgegebenen Signal angesteuert.
Ein Fall, in dem der Betrieb des piezoelektrischen Elements PZT aus einem Zustand heraus aufgenommen wird, in dem das piezoelektrische Element geladen wird, wird nun mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben.
Wenn der Controller 20 den Einspritzstartimpuls abgibt, erreicht die Ausgangsspannung des monostabilen Multivibrators 22, wie in Fig. 2 dargestellt, einen hohen Pegel, und dann erreicht die Ausgangsspannung des monostabilen Multivibrators 23 nach einer Verzögerung einen hohen Pegel. Als ein Ergebnis wird die Schalteinrichtung S2 eingeschaltet, und dann wird nach einer Verzögerung die Schalteinrichtung S3 eingeschaltet. Die Ausgangsspannung des monostabilen Multivibrators 22 erreicht einen niedrigen Pegel, nachdem eine vorbestimmte Zeit t&sub2; vergangen ist, und deshalb wird die Schalteinrichtung S2 lediglich für eine Zeit t&sub2; eingeschaltet. Die Ausgangsspannung des monostabilen Multivibrators 23 jedoch erreicht einen niedrigen Pegel, nachdem eine vorbestimmte Zeit t&sub3; vergangen ist, wobei die Zeit t&sub3; länger ist als die Zeit t&sub2;, und deshalb wird die Schalteinrichtung S3 nur für eine Zeit t&sub3; eingeschaltet.
Wenn die Schalteinrichtung S2 eingeschaltet wird, wird die Spannung am Knoten der Entladespule L2 und der Diode D2 abrupt verringert, und somit beginnt die Entladung elektrischer Ladung in dem piezoelektrischen Element PZT. Dann wird die Schalteinrichtung S3 eingeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Entladestrom jedoch nicht durch die Schalteinrichtung S3, sondern lediglich durch die Schalteinrichtung S2. Die elektrische Ladung in dem piezoelektrischen Element PZT wird nämlich durch die erste Entladeschaltung mit der Entladespule L2, der Diode D2 und der Schalteinrichtung S2 nach Masse hin entladen, und als ein Ergebnis fällt die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT allmählich ab. Dann, wenn die Schalteinrichtung S2 ausgeschaltet wird, wird in der Entladespule L2 angesammelte Energie dem Leistungskondensator C über die Schalteinrichtung S3 und die Diode D3 zugeführt, das heißt, die elektrische Ladung in dem piezoelektrischen Element wird zur Seite mit hohem Potential des Leistungskondensators C über die zweite Entladeschaltung mit der Entladespule L2, der Schalteinrichtung S3 und der Diode D3 hin entladen, und demzufolge wird ein Teil des Entladestroms durch den Leistungskondensator C zurückgewonnen. Wenn der Entladevorgang des piezoelektrischen Elements PZT abgeschlossen ist, wird die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT auf einer konstanten Spannung gehalten, und danach wird die Schalteinrichtung S3 ausgeschaltet. Die Zeit t&sub3; nämlich ist derart bestimmt, daß die Schalteinrichtung S3 ausgeschaltet wird, nachdem der Entladevorgang abgeschlossen ist.
Wenn eine Einspritzzeit T nachdem der Einspritzstartimpuls abgegeben wurde vergangen ist, wird der Einspritzabschlußimpuls abgegeben, und wenn der Einspritzabschlußimpuls abgegeben wird, erreicht die Ausgangsspannung des monostabilen Multivibrators 21 für eine vorbestimmte Zeit t&sub1; einen hohen Pegel, und als ein Ergebnis wird die Schalteinrichtung S1 nur für die Zeit t&sub1; eingeschaltet. Wenn die Schalteinrichtung S1 eingeschaltet ist, wird die elektrische Ladung in dem Leistungskondensator C durch die Schalteinrichtung S1, die Ladespule L1 und die Diode D1 zu dem piezoelektrischen Element PZT geladen.
Wie in Fig. 2 dargestellt, illustriert das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ein Beispiel, bei dem die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements PZT nachdem der Entladevorgang abgeschlossen ist, ungefähr - 60 (V) wird, aber wie zuvor mit Bezug auf die Fig. 11D, 11E und 11F erwähnt, kann die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements nach dem Abschluß des Entladevorgangs innerhalb eines Bereichs von - 200 (V) bis + 200 (V) frei verändert werden, indem die Einschaltzeit t&sub2; der Schalteinrichtung S2 verändert wird. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT nach dem Abschluß des Entladevorgangs nämlich in Übereinstimmung mit der Änderung der durch den monostabilen Multivibrator 22 bestimmten Zeit t&sub2; über einen weiten Bereich negativer Spannung oder positiver Spannung verändert werden.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem eine von strichpunktierten Linien umgebene Steuerschaltung 40 zu der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung 30 zur Ansteuerung des piezoelektrischen Elements PZT hinzugefügt wird. Diese Steuerschaltung 40 umfaßt ein Paar von in Reihe geschalteten Widerständen R&sub1; und R&sub2;, einen Vergleicher 41 und einen bistabilen Multivibrator 42. Die Schalteinrichtung S2 wird durch das Ausgangssignal des bistabilen Multivibrators 42 gesteuert, und der Knoten der Widerstände R&sub1; und R&sub2; ist mit einem invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 41 verbunden. Ein nicht-invertierender Eingangsanschluß des Vergleichers 41 ist mit einer Bezugsspannungsquelle 43 verbunden, und ein Ausgangsanschluß des Vergleichers 41 ist mit einem Rücksetz-Eingangsanschluß R des bistabilen Multivibrators 42 verbunden. Der Einspritzstartimpuls wird einem Setz-Eingangsanschluß S des bistabilen Multivibrators 42 zugeführt. Die Funktion der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung zur Ansteuerung des piezoelektrischen Elements wird mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben.
Wenn der Einspritzstartimpuls abgegeben wird, erreicht die Ausgangsspannung des bistabilen Multivibrators 42, wie in Fig. 4 gezeigt, einen hohen Pegel und die Schalteinrichtung S2 wird eingeschaltet, und zur selben Zeit erreicht die Ausgangsspannung des monostabilen Multivibrators 23 einen hohen Pegel und die Schalteinrichtung S3 wird eingeschaltet. Dann fällt die Ausgangsspannung V des piezoelektrischen Elements PZT ab, und somit fällt die Spannung am Knoten der Widerstände R&sub1; und R&sub2; ab und wird niedriger als die Bezugsspannung der Bezugsspannungsquelle 43, und deshalb erreicht die Ausgangsspannung des Vergleichers 41 einen hohen Pegel. Wenn die Ausgangsspnnung des Vergleichers 41 den hohen Pegel erreicht, wird sie zu einem Triggerimpuls. Deshalb erreicht die Ausgangsspannung des bistabilen Multivibrators 42 einen niedrigen Pegel und die Schalteinrichtung 32 wird ausgeschaltet. Demzufolge ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Einschaltzeit t&sub2; der Schalteinrichtung S2 durch die Bezugsspannung der Bezugsspannungsquelle 43 bestimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann nämlich die Ausgangsspannung V des piezoelektrischen Elements PZT nach dem Abschluß des Entladevorgangs durch Verändern der Bezugsspannung der Bezugsspannungquelle 43 willkürlich innerhalb eines Bereichs von - 200 (V) bis + 200 (V) verändert werden.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine von strichpunktierten Linien umgebene Steuerschaltung 50 zu der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung 30 zur Ansteuerung des piezoelektrischen Elements hinzugefügt. Die Steuerschaltung 50 umfaßt ein Paar von in Reihe geschalteten Widerständen R&sub1; und R&sub2;, die parallel zu dem piezoelektrischen Element PZT geschaltet sind, eine Minimalspitzenwert-Halteschaltung 51, einen ersten Vergleicher 52, einen ersten Integrierer 53, einen zweiten Vergleicher 54, einen zweiten Integrierer 55 und einen bistabilen Multivibrator 56. Die Schalteinrichtung wird durch das Ausgangssignal des bistabilen Multivibrators 56 gesteuert, der Knoten der Widerstände R&sub1; und R&sub2; ist mit einem Eingangsanschluß der Minimalspitzenwert-Halteschaltung 51 verbunden, ein Ausgangsanschluß der Minimalspitzenwert-Halteschaltung 51 ist mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß des ersten Vergleichers 52 verbunden, ein invertierender Eingangsanschluß des ersten Vergleichers ist mit einer Bezugsspannungsquelle 57 verbunden, ein Ausgangsanschluß des ersten Vergleichers 52 ist über den ersten Integrierer 53 mit einem invertierenden Eingangsanschluß des zweiten Vergleichers 54 verbunden, ein Ausgangsanschluß des monostabilen Multivibrators 23 ist über den zweiten Integrierer 55 mit einem nicht- invertierenden Eingangsanschluß des zweiten Vergleichers 54 verbunden, und ein Ausgangsanschluß des zweiten Vergleichers 54 ist mit einem Rücksetz-Eingangsanschluß R des bistabilen Multivibrators 56 und der Minimalspitzenwert- Halteschaltung 51 verbunden. Der Einspritzstartimpuls wird einem Setz-Eingangsanschluß S des bistabilen Multivibrators 56 zugeführt.
Die Funktion der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung zur Ansteuerung des piezoelektrischen Elements wird mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben.
Wenn der Einspritzstartimpuls, wie in Fig. 6 dargestellt, abgegeben wird, erreicht die Ausgangsspannung des bistabilen Multivibrators 56 einen hohen Pegel und die Schalteinrichtung S2 wird eingeschaltet, und zur gleichen Zeit erreicht die Ausgangsspannung des monostabilen Multivibrators 23 einen hohen Pegel und die Schalteinrichtung S3 wird eingeschaltet. Wenn die Ausgangsspannung des monostabilen Multivibrators 23 den hohen Pegel erreicht, beginnt die Ausgangsspannung V&sub2; des zweiten Integrierers 55 anzusteigen, und wenn die Ausgangsspannung V des piezoelektrischen Elements PZT abfällt und die Ausgangsspannung V&sub2; des zweiten Integrierers 55 höher als die Ausgangsspannung V&sub1; des ersten Integrierers 53 wird, erreicht die Ausgangsspannung des zweiten Vergleichers 54 einen hohen Pegel. Wenn die Ausgangsspannung des zweiten Vergleichers 54 den hohen Pegel erreicht, die ein Triggerimpuls ist, erreicht die Ausgangsspannung des bistabilen Multivibrators 42 einen niedrigen Pegel und die Schalteinrichtung S2 wird ausgeschaltet, und gleichzeitig wird die Minimalspitzenwert-Halteschaltung 51 rückgesetzt.
Wenn der Entladevorgang des piezoelektrischen Elements PZT beendet ist und die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements PZT einen niedrigsten Pegel erreicht, wird die minimale Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT von der Minimalspitzenwert-Halteschaltung 51 gehalten, und die Minimalspitzenwert-Halteschaltung 51 gibt die minimale Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements PZT ab. Wenn die Ausgangsspannung der Minimalspitzenwert-Halteschaltung 51 höher als eine Bezugsspannung V&sub0; der Bezugsspannungsquelle 57 ist, erreicht die Ausgangsspannung des ersten Vergleichers 52 einen hohen Pegel, wenn aber die Ausgangsspannung der Minimalspitzenwert-Halteschaltung 51 geringer als die Bezugsspannung V&sub0; ist, ereicht die Ausgangsspannung des ersten Vergleichers 52 einen niedrigen Pegel. Die Ausgangsspannung des ersten Vergleichers 52 wird von dem ersten Integrierer 53 integriert und das Ergebnis wird an den invertierenden Eingangsanschluß des zweiten Vergleichers 54 angelegt. Wenn die minimale Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT geringer ist als die Bezugsspannung V&sub0; erreicht die Ausgangsspannnung des ersten Vergleichers 52 einen niedrigen Pegel, und deshalb fällt die Ausgangsspannung des ersten Integrierers 53 allmählich ab. Wenn die Ausgangsspannung des ersten Integrieres 53 abfällt, ist die Einschaltzeit t&sub2; der Schalteinrichtung S2 kurz, und somit wird die minimale Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT vergrößert. Wenn die minimale Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements PZT andererseits höher ist als die Bezugsspannung V&sub0;, erreicht die Ausgangsspannung des ersten Vergleichers 52 einen hohen Pegel, und deshalb steigt die Ausgangsspannung des ersten Integrierers 53 allmählich an. Wenn die Ausgangsspannung des ersten Integrieres 53 ansteigt, wird die Einschaltzeit t&sub2; der Schalteinrichtung S2 länger, und somit fällt die minimale Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT ab. Demzufolge kann die minimale Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT in präzise Übereinstimmung mit der Bezugsspannung V&sub0; gebracht werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die minimale Klemmenspannung V des piezoelektrischen Elements PZT nämlich in präzise Übereinstimmung mit einer gewünschten Spannung innerhalb eines Bereichs von - 200 (V) bis + 200 (V) gebracht werden, die der Bezugsspannung V&sub0; entspricht, indem die Bezugsspannung V&sub0; innerhalb eines Bereichs von - 200 (V) bis + 200 (V) verändert wird.
Die Minimalspitzenwert-Halteschaltung 51 kann, wie in Fig. 7 dargestellt, durch Verwenden eines Abfallens der Ausgangsspannung des monostabilen Multivibrators 23 als einem Triggerimpuls rückgesetzt werden. In desem Fall ändert sich die Ausgangsspannung der Minimalspitzenwert-Halteschaltung 51 wie in Fig. 8 gezeigt.
Erfindungsgemäß kann die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements nach dem Abschluß des Entladevorgangs auf jede negative oder positive Spannung gesteuert werden.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf zum Zweck der Veranschaulichung gewählte spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sollte es klar sein, daß zahlreiche Modifikationen von Fachleuten auf diesem Gebiet vorgenommen werden können, ohne den durch die zugehörigen Patentansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Einrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements (PZT) mit:

einem Leistungskondensator (C) mit einer hochspannungsseitigen Anschlußklemme;

einer zwischen das piezoelektrische Element und die hochspannungsseitige Anschlußklemme des Leistungskondensators geschalteten ersten Schalteinrichtung (S1) zum Laden des piezoelektrischen Elements unter Verwendung eines hohen Potentials an der hochspannungsseitigen Anschlußklemme des Leistungskondensators;

einer zwischen das piezoelektrische Element und Masse geschalteten ersten Entladeschaltung (L2, D2, S2) mit einer Entladespule (L2) darin, zum Entladen des piezoelektrischen Elements über die erste Entladeschaltung zu Masse;

einer zwischen das piezoelektrische Element und die hochspannungsseitige Anschlußklemme des Leistungskondensators geschalteten zweiten Entladeschaltung (L2, S3, D3) mit einer Entladespule (L2) darin, zum Entladen des piezoelektrischen Elements über die zweite Entladeschaltung zur hochspannungsseitigen Anschlußklemme des Leistungskondensators;

einer Entlade-Steuereinrichtung (20, 21, 22, 23, 24) zum Entladen des piezoelektrischen Elements dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Element nach dem Entladen des piezoelektrischen Elements über die erste Entladeschaltung zu Masse über die zweite Entladeschaltung zur hochspannungsseitigen Anschlußklemme des Leistungskondensators entladen wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die hochspannungsseitige Anschlußklemme des Leistungskondensators mit einer Konstantspannungsquelle verbunden ist, um den Leistungskondensator zu laden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Ladespule (L1) in Reihe zu der ersten Schalteinrichtung geschaltet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, bei der eine eine Durchlaßrichtung von der Ladespule zu dem piezoelektrischen Element ausbildende Diode (D1) zwischen die Ladespule und das piezoelektrische Element geschaltet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Entladespule der ersten Entladeschaltung und die Entladespule der zweiten Entladeschaltung durch die gleiche Entladespule ausgebildet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der eine eine Durchlaßrichtung von der Entladespule der ersten Entladeschaltung zu Masse ausbildende Diode (D2) zwischen die Entladespule der ersten Entladeschaltung und Masse geschaltet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der eine eine Durchlaßrichtung von der Entladespule der zweiten Entladeschaltung zur hochspannungsseitigen Anschlußklemme des Leistungskondensators ausbildende Diode (D3) zwischen die Entladespule der zweiten Entladeschaltung und die hochspannungsseitige Anschlußklemme des Leistungskondensators geschaltet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Entlade-Steuereinrichtung mit einer in der ersten Entladeschaltung vorgesehenen zweiten Schalteinrichtung (S2) und einer in der zweiten Entladeschaltung vorgesehenen dritten Schalteinrichtung (S3) versehen ist, wobei die zweite Schalteinrichtung eingeschaltet ist, wenn das piezoelektrische Element entladen wird, die dritte Schalteinrichtung eingeschaltet wird, bevor die zweite Schalteinrichtung ausgeschaltet wird, und die dritte Schalteinrichtung ausgeschaltet wird, nachdem die zweite Schalteinrichtung ausgeschaltet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei der die zweite Schalteinrichtung und die dritte Schalteinrichtung gleichzeitig eingeschaltet werden, wenn das piezoelektrische Element entladen wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, bei der die dritte Schalteinrichtung eingeschaltet wird, wenn eine feste Verzögerungszeit nach dem Einschalten der zweiten Schalteinrichtung vergangen ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 8, bei der die zweite Schalteinrichtung während des Entladevorgangs des piezoelektrischen Elements ausgeschaltet wird und die dritte Schalteinrichtung ausgeschaltet wird, nachdem der Entladevorgang des piezoelektrischen Elements beendet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, bei der die Entlade- Steuereinrichtung mit einem monostabilen Multivibrator (22) zum Ansteuern der zweiten Schalteinrichtung und einem monostabilen Multivibrator (23) zum Ansteuern der dritten Schalteinrichtung versehen ist, die zweite Schalteinrichtung nur für eine durch den entsprechenden monostabilen Multivibrator bestimmte Zeit eingeschaltet wird, und die dritte Schalteinrichtung nur für eine durch den entsprechenden monostabilen Multivibrator bestimmte Zeit eingeschaltet wird.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, bei der die Entlade- Steuereinrichtung mit einer Ansteuer-Steuereinrichtung zum Ansteuern der zweiten Schalteinrichtung im Ansprechen auf die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements und den monostabilen Multivibrator zum Ansteuern der dritten Schalteinrichtung versehen ist, die zweite Schalteinrichtung eingeschaltet wird, während die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements auf eine vorbestimmte Einstellspannung abfällt und die dritte Schalteinrichtung nur für eine durch den monostabilen Multivibrator bestimmte Zeit eingeschaltet wird.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, bei der die Ansteuer- Steuereinrichtung mit einem Paar von zwischen die Anschlußklemmen des piezolelektrischen Elements geschalteten Widerständen (R1, R2) versehen ist und die zweite Schalteinrichtung eingeschaltet ist, während eine Spannung an dem Knoten des Paars von Widerständen auf eine vorbestimmte Spannung abfällt.

15. Einrichtung nach Anspruch 13, bei der die Ansteuer- Steuereinrichtung mit einem Vergleicher (41) zum Vergleichen der Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements mit der eingestellten Spannung und einem bistabilen Multivibrator (42) zum Einschalten der zweiten Schalteinrichtung auf der Grundlage des Ausgangs des Vergleichers, während die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements auf die eingestellte Spannung abfällt, versehen ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 11, bei der die Entlade- Steuereinrichtung mit einer Erfassungseinrichtung (50) zum Erfassen der Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements nach dem Beenden des Entladevorgangs, einer Ansteuer-Steuereinrichtung zum Ansteuern der zweiten Schalteinrichtung derart, daß die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements nach dem Entladen eine vorbestimmte eingestellte Spannung wird, und einem monostabilen Multivibrator zum Ansteuern der dritten Schalteinrichtung versehen ist, wobei die dritte Schalteinrichtung nur für eine durch den monostabilen Multivibrator bestimmte Zeit eingeschaltet wird.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, bei der die Erfassungseinrichtung eine Minimalspitzenwert-Halteschaltung (51) zum Halten der minimalen Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements nach dem Entladevorgang umfaßt.

18. Einrichtung nach Anspruch 16, bei der die Erfassungseinrichtung eine Minimalspitzenwert-Halteschaltung zum Halten der Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements nach dem Entladen des piezoelektrischen Elements, bevor das Laden des piezoelektrischen Elements beginnt, enthält.

19. Einrichtung nach Anspruch 16, bei der die Ansteuer- Steuereinrichtung mit einem bistabilen Multivibrator zum Steuern der Einschaltzeit der zweiten Schalteinrichtung versehen ist, wobei die Einschaltzeit verkürzt wird, wenn die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements nach dem Beenden des Entladevorgangs geringer als die eingestellte Spannung wird, und die Einschaltzeit verlängert wird, wenn die Klemmenspannung des piezoelektrischen Elements nach dem Beenden des Entladevorgangs höher als die eingestellte Spannung wird.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, bei der die Ansteuer- Steuereinrichtung mit einem ersten Vergleicher, einem mit einem Ausgangsanschluß des ersten Vergleichers verbundenen ersten Integrierer, einem zweiten Vergleicher und einem mit einem Ausgangsanschluß des monostabilen Multivibrators verbundenen zweiten Integrierer versehen ist, ein nicht-invertierender Eingangsanschluß des ersten Vergleichers mit einem Ausgangsanschluß der Erfassungseinrichtung verbunden ist, ein invertierender Eingangsanschluß des ersten Vergleichers mit einer Bezugsspannungsquelle verbunden ist, ein nicht-invertierender Eingangsanschluß des zweiten Vergleichers mit einem Ausgangsanschluß des ersten Integrierers verbunden ist, ein invertierender Eingangsanschluß des zweiten Vergleichers mit einem Ausgangsanschluß des zweiten Integrierers verbunden ist, und der bistabile Multivibrator auf der Grundlage des Ausgangssignals des zweiten Vergleichers gesteuert wird.