-
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.