DE844082C - Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser - Google Patents

Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser

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DE844082C
DE844082C DEP4368A DE0004368A DE844082C DE 844082 C DE844082 C DE 844082C DE P4368 A DEP4368 A DE P4368A DE 0004368 A DE0004368 A DE 0004368A DE 844082 C DE844082 C DE 844082C
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DE
Germany
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time
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electric
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Expired
Application number
DEP4368A
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English (en)
Inventor
Josef Koehler
Walter Dipl-Ing Preh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Preh GmbH
Original Assignee
Preh GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P11/00Measuring average value of speed

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Distances Traversed On The Ground (AREA)

Description

  • Elektrisdier Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser Die bisher bekanntgewordenen Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser sind entweder mechanische Einrichtungen, die z. B. ein Differentialgetriebe als Rechengetriebe benutzen, oder elektrische Anordnungen, die nach Art der Wheatstoneschen Brücke aufgebaut sind. Die ersteren Geräte sind infolge ihres komplizierten Aufbaues verhältnismäßig teuer; die elektrischen Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser verlangen, sofern sie Brückenschaltungen benutzen, einen Nullabgleich und sind daher im Gebrauch umständlich.
  • Es sind bereits elektrische Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser bekanntgeworden, bei denen diese Nachteile vermieden werden. Ihr Grundprinzip besteht darin, daß die Wegstrecke durch eine elektrische Spannung und die Zeit durch einen Widerstand dargestellt werden, so daß die Durchschnittsgeschwindigkeit sich entsprechend dem Ohmschen Gesetz als ein elektrischer Strom ergibt.
  • Dadurch ist gewährleistet, daß eine ständige Anzeige der Durchschnittsgeschwindigkeit ohne weitere Bedienung und ohne komplizierte Einrichtungen an einem in km/Std. geeichten Strommesser ermöglicht wird.
  • Das Grundprinzip dieser Geschwindigkeitsmesser sei an Hand der Abb. 1 erläutert. Die Spannung U wird proportional veränderlich dem Weg s und der Widerstand R, proportional veränderlich der Zeit t gemacht. Der Strom, der in diesem Kreise fließt und vom Instrument J an- gezeigt wird, ist proportional dem Wert s/t, der die Durchschnittsgeschwindigkeit angibt, so daß das Instrument in km/Std. geeicht werden kann.
  • Die praktische Ausführung entspricht etwa der Schaltung gemäß Abb. 2. Rw ist ein Spannungsteiler, der an die konstante Spannungsquelle Uk angeschlossen ist. Der Schleifer 5 des Spannungsteilers wird proportional dem zurückgelegten Weg s eingestellt. Diese Einstellung erfolgt im allgemeinen über ein Untersetzungsgetriebe vom Tachometer des Fahrzeuges aus. Bei einem nachträglichen Einbau des Gerätes ist zwischen die Antriebswelle und das Tachometer ein Kupplungsstück einzusetzen, das es gestattet, die Umdrehungen der biegsamen Welle ohne Störung des Tachometers dem Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser zuzuführen.
  • Der Widerstand R, wird von einem Uhrwerk aus angetrieben, wobei unter Umständen wieder Getriebe zwischengeschaltet sind.
  • Nicht berücksichtigt hierbei ist zunächst der Innenwiderstand des Instrumentes J, der in die Messung eingeht und zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führt. Im Schaltbild der Abb. 2 ist dieser Innenwiderstand mit R1 bezeichnet. Dieser Fehler kann zwar für grobe Messungen dadurch verringert werden, daß der Widerstand R, sehr viel größer als der WiderstandRi gewählt wird. Für genaue Messungen ist dies jedoch nicht ausreichend.
  • Um diesen Mangel zu beseitigen, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, den Fehler, der durch Rt verursacht wird, dadurch zu kompensieren, daß Rt in den Zeitwiderstand Rt mit einbezogen wird in der Weise, daß die zeitproportionale Änderung des Widerstandes R1 erst nach einer Anlaufzeit beginnt, die sich aus dem Widerstand Rt und dem Zeitwiderstandsmaßstab ergibt.
  • Beträgt beispielsweise die Widerstandsänderung von R, pro Stunde 100 Ohm und ist der Innenwiderstand Rt des Instrumentes 20 Ohm, so würde die Anlaufzeit 12 Minuten betragen. Nach Ablauf dieser Zeit ist der Gesamtwiderstand der Gesamtzeit während der ganzen Messung genau proportional. Der Widerstand R, kann dabei so ausgebildet werden, daß während der Anlaufzeit der Schleifer auf einer Isolierschicht läuft und der Strom daher unterbrochen ist.
  • Aus der Spannungsteilerschaltung ergibt sich ein weiterer Fehler, der von den jeweiligen Größen des Zeitwiderstandes und Wegwiderstandes (Stellung des Schleifers S am Widerstand Rw) abhängig ist.
  • Um diesem Fehler zu begegnen, wird der Wegwiderstand Rw zweckmäßigerweise sehr viel kleiner als der Zeitwiderstand Rt gewählt. Bei einer solchen Bemessung der Widerstände ist der Fehler zu Beginn der Messung am größten und nimmt im Laufe der Messung bis auf Null ab für den Fall, daß der Schleifer S die Endstellung am Widerstand Rw erreicht hat. Führt man den Schleifer S nur über einen Teil des Wegwiderstandes Rw, wie es in Abb. 2 durch den Widerstand RV angedeutet ist, so läßt sich dieser Fehler noch weiter einschränken. Jedenfalls ist es mit den geschilderten Maßnahmen möglich, den Fehler, der sich aus der Spannungsteilerschaltung nach Abb. 2 ergibt, in der praktischen Ausführung unter l O/o zu halten.
  • Eine vollständige Kompensation dieses Fehlers läßt sich mit einer Schaltung nach Art der Abb. 3 erreichen, bei der der Fehler nur vom konstanten Querstrom Jk und dem Strom J' im Zeitkreis abhängig ist und daher bei der Eichung des Instruments berücksichtigt werden kann.
  • Das Grundprinzip der Erfindung bei dieser Schaltung liegt darin, daß an dem Widerstand Rw nicht eine konstante Spannung liegt, sondern ein konstanter Strom Jk durch den Widerstand fließt.
  • Ein solcher konstanter Strom wird durch ein stromstabilisierendes Glied, beispielsweise einen Eisenwasserstoffwiderstand Ew, erzeugt. Die Spannungsquelle Ub kann in diesem Fall innerhalb gewisser Grenzenschwanken.
  • Die Durchschnittsgeschwindigkeit, die am lnstrument j abzulesen ist, ergibt sich zu J' v = K Jk - J'.
  • K bedeutet in dieser Formel eine Konstante, die von der Dimensionierung der Schaltelemente abhängig ist. Man erkennt, daß v nahezu proportional J' wird, wenn J' klein gegen Jk gehalten wird, wie es in der praktischen Ausführung der Fall ist. Die Formel kann dann umgeformt werden, wobei sich ergibt.
  • Das quadratische Glied wird erfindungsgemäß bei der Eichung berücksichtigt, wobei jedoch die Abweichung von einer linearen Eichung in den praktischen Meßbereichen nur gering ist.
  • An Hand der Abb. 4 wird die gesamte Schaltung für einen Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nach der Erfindung als l3eispiel gezeigt. Die Meßanordnung enthält als wesentlichen Bestandteil den Wegwiderstand Rw, dessen Schleifer St durch das Untersetzungsgetriebe G über das Anschlußglied C von dem rollenden Rad bzw. einer vorhandenen Tachometerwelle angetrieben wird.
  • Ein weiterer wesentlicher Bestandteil ist der Zeitwiderstand Rt, dessen Schleifer 52 vom Uhrwerk W angetrieben wird. Der Widerstand R, ist so ausgebildet, daß während der Anlaufzeit (Kompensation des Innenwiderstandes des Strommessers) der Schleifer auf einer Isolierschicht Pt läuft und der Strom daher unterbrochen ist. In Reihe mit'Rt liegt der Strommesser j, der direkt in km/Std. geeicht ist. Das Meßgerät wird über den Eisenwasserstoffwiderstand Ew aus der Batterie Ub gespeist. In Kraftfahrzeugen ist eine solche Batterie vorhanden, in Fällen, in denen keine Spannungsquelle vorhanden ist, ist eine Trockenbatterie zu verwenden.
  • Bei längeren Fahrtunterbrechungen, deren Zeitdauer nicht zur Anzeige der Durchschnittsgeschwindigkeit einbezogen werden soll, ist es erforderlich, den .\ntriel) des Zeitwiderstandes R, auszuschalten. l)ies kann eitveder durch Abstellen der .-\ntriebsuhr oder lösung einer Kupplung zwischen Uhrwerk und Widerstandsschleifer erfolgen. Diese Abschaltung kann entweder von Hand oder durch entsprechende ltegelorgane, die bei Stillstand des Wegantriebs (G und C) in Tätigkeit treten, vorgenommen werden. nei Kraftfahrzeugen kann es zweckmäßig sein, das Stillsetzen bzw. Wiederingangsetzen des Zeitantriebs zwangsläufig mit dem Aus- bzw. Wiedereinschalten der Zündung zu verbinden. Auf diese Weise bleil>t jede gewollte bzw. planmäßige Unterhrechung der Fahrt bei der Messung der Durchschnittsgeschwindigkeit unberücksichtigt. Die zwangsläufige Kopplung der beiden Vorgänge kann sowohl mechanisch beispielsweise durch einen Bowdenzug oder elektrisch beispielsweise durch eine elektromechanische Hemmung oder Kupplung des Zeitantrieles erfolgen. Erreicht im Laufe der Messung der Weg- oder Zeitwiderstand den Endwert, so muß die leßvorrichtung in ihre Anfangsstellung zurückgebracht werden. Dies erfolgt mit dem Rückstelltrieb 4, der gleichzeitig in den Weg-und Zeittrieb eingekuppelt wird und die Schleifer in die Ausgangsstellung zurückdreht. Hiermit kann zwangsläufig auch der Aufzug der Uhrfeder letätigt werden, so daß allein durch Bedienung des Rückstelltriebes der Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser wieder meßbereit wird. Die Erreichung eines Endwertes am Weg- bzw. Zeitwiderstand wird durch die Signallampe L, die über die Kontakte Mw bzw. Mt durch deu Schleifer S1 bzw. S2 eingeschaltet wird, angezeigt. Kurze Zeit nach dem Aufleuchten der Signallampe wird der WIeßkreis durch Auflaufen der Schleifer S1 bzw. . auf die Isolierbahnen /)2 bzw. P3 unterbrochen, um Fehlablesungen zu vermeiden. Der Wegantrieb ist mit einer Rutschkupplung K versehen. damit die Rückstellung des Wegschleifers St ermöglicht wird oder aber bei Erreichung des Endwertes von Rw eine Beschädigung des Wegwiderstandes vermieden wird. Um die Meßanordnung für verschiedene Weg- bzw. Zeitbereiche verwenden zu können. können die Übersetzungen des Weg- bzw. Zeittriebes (G bzw. W) veränderlich gemacht werden.
  • Um zusätzlich Durclhschnittsgeschwindigkeitell über große Weg- hzw. Zeitbereiche messen zu können, läßt sich die \~orrichtung dahingehend erweitern, daß gleichzeitig mit den normalen Zeit-und Wegwiderständen zwei weitere Widerstände in gleicher Größe und tusführung, jedoch mit einer n-fachen Untersetzung angetrieben werden, die bei der Rückstellung der Hauptwiderstände nicht verändert werden und damit die Weg- und Zeitwerte der einzelnen Messungen speichern. Bei Umschaltung des Strommessers auf diese Widerstände lassen sich auf der gleichen Skala die Durchschnittsgeschwindigkeiten über den n-fachen Weg-bzw. Zeitbereich ablesen.
  • Der Strommesser j kann außer zur Messung der Durchschnittsgeschwindigkeit auch zur Messung der seit Beginn der Fahrt zurückgelegten Wegstrecke benutzt werden. Hierzu ist lediglich erforderlich, den Strommesser durch Betätigung der Taste 7 vom WiderstandRt auf den WiderstandRk zu schalten. Der nunmehr auftretende Strom ist der Wegstrecke proportional, die auf einer zweiten Skala des Instruments abgelesen werden kann.

Claims (13)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrischer Durchschnittsgescb»indigkeitsmesser, bei dem die Ourchschnittsgeschwindigkeit durch einen elektrischen Strom dargestellt wird, der sich als Quotient aus einer dem Weg proportionalen Spannung und einem der Zeit proportionalen Widerstand ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß des inneren Widerstandes des Strommessers dadurch eliminiert ist, daß die zeitlineare Änderung des Widerstandes erst nach einer Anlaufzeit beginnt, die sich aus dem inneren Widerstand des Strommessers und dem Zeitwiderstandsiibertragungsmaß ergibt.
  2. 2. Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen' dem Weg- und Zeitwiderstand möglichst klein, höchstens zu 0,1 gewählt ist.
  3. 3. Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausschaltung des prinzipiellen Meßfehlers und zur Ausschaltung des Einflusses der Spannungsschwankungen der speisenden Stromquelle ein stromstabilisierendes Glied, z. B. ein Eisenwasserstoffwiderstand, in den Hauptstromkreis geschaltet ist.
  4. 4. Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Stahiliserung des Querstromes vorhandene, jedoch nur von dem Meßstrom abhängige Abweichung vom theoretischen Wert bei der Eichung berücksichtigt ist.
  5. 5. Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nacb Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellung der Schleifer des Weg- und Zeitwiderstandes gleichzeitig durch einen auskuppelbaren Trieh erfolgt.
  6. 6. Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß, beim Rückstellen der Widerstandsschleifer gleichzeitig die Triel>feder des Uhrwerks aufgezogen wird.
  7. 7. Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der zur Kompensation des inneren Widerstandes .des Strommessers erforderlichen Anlaufzeit und nach Erreichung eines Endwertes des Weges oder der Zeit der Meßkreis unterbrochen wird.
  8. S. Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige der Erreichung eines Endwertes des Weges oder der Zeit eine Signallampe dient.
  9. 9. Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausscheidung längerer Unterbrechungszeiten aus der Messung das antreibende Uhrwerk stillsetzbar bzw. eine Kupplung zwischen dem (Jhrwerk und dem Schleifer des Zeitwiderstandes von Hand oder automatisch durch ein Regelorgan, das hei Stillsetzen des Wegantris nach einer bestimmten Zeit in Tätigkeit tritt, lösbar und nach Wiederanlaufen des Wegantriebes wiedereinschaltba; ist.
  10. I0. Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung bzw. Wiedereinschaltung,des Zeitantriel>es zwangsläufig mit dem Aus- bzw. Einschalten der Zündung des Brenkraftmotors mechanisch oder elektrisch gekoppelt ist.
  11. I I. Elektrischer Durchsdhnittsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungen im Weg- bzw. Zeitantrieb gleichsinnig veränderlich sind und damit bei unveränderter Eichung des Anzeigeinstruments die Meßbereiehe wahlweise einstellbar sind.
  12. 12. Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weg- bzw. Zeitwiderstände doppelt angeordnet und die Übersetzungskonstanten des zweiten Widerstandspaares, bei dem die Schleifer bei Rückstellung der Schleifer des ersten Paares unverändert bleiben, n-fach größer sind, wodurch eine Speicherung der Weg- und Zeitwerte über den n-fachen Bereich und damit die zusätzliche Messung der Durchschnittsgeschwindigkeit über diesen n-fachen Bereich möglich ist.
  13. 13. Elektrischer Durchschnittsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strommesser durch Umschaltung auf einen Festwiderstand an Stelle des zeitabhängigen Widerstandes zur Messung der zurückgelegten Wegstrecke dient.
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