JPS6047987B2 - 機械的測定値、例えば車両速度を表示する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、指針を動かすため使われる測定装置が設けら
れており、この測定装置が、変換器を介して、測定値に
比例するパルス周波数を有するパルスを発生する信号発
生器に接続されている、機械的測定値、例えば車両の速
度を表示する装置に関する。

車両の速度を表示するため、通常うず電流測定装置によ
る回転速度計が使われる。

このうず電流測定装置は、大体において可撓軸によつて
回転可能に駆動される磁石から成り、この磁石は、指針
に連結されかつ導電材料から成るベル状体を、うず電流
形成によつて磁石の回転速度に依存した角度だけいつし
よに回転させる。うず電流測定装置によるこのような回
転速度計は、一連の欠点を有する。

すなわち機械的構成部の公差、磁石の特性、ベル状体の
導電度および手動校正によつて、精度が制限されている
。うず電流測定装置の幅はこれ以上減少できない。磁石
の駆動のため使われる可撓軸は、有限の寿命を有し、か
つ騒音を生じることがある。最後に走行した道のりと可
撓軸の回転数との間の伝達比を表わすいわゆる道程回転
数は、機械的にしか、従つて比較的高価な手段でしか回
転速度計に合わせることができない。可動コイル測定装
置によつて構成された初めに述べたような装置も公知で
ある。可動コイル測定装置は、パルス整形段を有する信
号発生器と共動し、このパルス整形段が、速度に相応し
たパルス周波数を生じる。しかし可動コイル系の測定装
置に、付加的な整合段、例えば周波数電圧変換器におい
て発生されるアナログ値が供給される。周波数電圧変換
器によれば、道程回転数の整合を行うことができる。こ
の装置においても精度は、特に長期間にわたる精度は制
限される。なせならとりわけ可動コイルの磁石の特性に
依存するからである。可動コイル測定系は、平滑な表示
のため十分に制動しなければならない。最後になお可動
コイル測定装置の幅もまだ大きすぎることがある。一方
の方向だけに回転するステップモータにより距離計また
は路程記録計を駆動することも公知である。このステッ
プモータは、道程回転数整合のため信号発生器から発生
されるパルスを、直接てはなく変換器を介して受取り、
この変換器は、アナログ動作する２つの積分段によつて
構成されている。それぞれの積分段の出力側に単安定マ
ル゜チパイプレータが付属している。積分段および単安
定マルチバイブレータから成る両方の積分分路は、交互
に制御されるように互いに接続されている。単安定マル
チバイブレータは、それぞれ同じ幅の所定の出力パルス
を発生し、これらのパルスは、ステップモータの界磁巻
線に供給される。しかし大部分がアナログ動作て働くこ
の回路装置の精度は、多くの位置において制限されるこ
とがある。このことは特に積分段であてはまり、さらに
これらの積分段に、正確に規定された幅のパルス″を供
給しなければならない。それ故にこの公知の装置を使用
する際、全体的な費用は比較的多い。本発明は、公知の
装置の欠点を除去するものである。それ故に本発明の課
題は、表示すべき値のまわりの指針の振り子運動を防止
することによつてできるだけ良好な表示を行う点、高い
精度およびわずかな幅という点で優れている、機械的測
定値、例えば車両速度を表示する装置を提供することに
ある。この装置は、例えば車両に生じる比較的困難な条
件においても精度および良好に識別可能な表示をそこな
わないようにする。この課題は、初めに述べたような、
機械的測定値、例えば車両速度を表示する装置に対して
次のようにして解決される。

すなわち測定装置として順方向および逆方向に回転する
ステップモータが設けられており、また変換器が、第１
に順次連続する所定の期間の間パルスから計数値を発生
する計数および制御装置、第２に順次連続する２つの期
間に発生される計数値の符号を評価する差をそれぞれ形
成する装置、および第３に差を記憶しかつ差に比例した
方向を評価するパルス列をステップモータへ転送する装
置を含んでいる。主要なすべての部分がディジタル動作
するこの装置は、比較的わずかな費用で精度が高いとい
う点において優れているので、きびしい法的要求に応じ
て高度な速度測定のため、および別の目的、例えば燃料
消費量測定のために使用できる。

道程増加毎にステップモータに加えられるパルスをあら
かじめ与えるという選ばれた測定方式に応じて、装置の
校正は著しく簡単である。さらに装置は、使われたステ
ップモータによりとりわけ表示範囲において非常に゛こ
じんまりしており、かつわずかな幅で形成できる、とい
う点において優れている。装置は、振動せず、かつ耐振
性がある。装置は、必要な場合には比較的わずかな費用
の電気的変更によつて種々の道程回転数に合わせること
がてきる。指針は、一定速度て達した位置から離れない
ので、表示は、正確にかつわずかな振動で行われる。装
置は次のような方式て動作する。すなわち順に連続する
期間の間速度に比例したパルス周波数で信号発生器によ
つて送出されるパルスから、計数によつて計数値が形成
され、これらの計数値が、それぞれ期間内の平均速度に
対する尺度である。連続した期間に形成された計数値か
ら差が形成され、この差が、期間の間の速度差に対する
尺度をなしている。この差は、最新の期間中に存在する
速度を表示するために累積することによつて、パルス状
にステップモータに与えられる。累積は、順方向および
逆方向に回転するステップモータにおいて符号を評価し
て行われ、それ．により車両の加速および減速が同様に
考慮される。計数値を発生する順に連続する期間は、後
に説明するように修正値を導入する時以外にはそれぞれ
同じ長さである。本装置は、次のような特徴により、特
に有利に構成されている。

すなわち第１および第２のリセット可能なりウンタが設
けられており、また第１のカウンタの計数人力端子が信
号発生器に接続されており、第１のカウンタ内に形成さ
れた計数値が第２のカウンタへ転送可能であり、また第
１および第２のカウンタのそれぞれ１つの計数値出力端
子が、比較器のそれぞれ１つの入力端子に接続されてお
り、また比較器の出力端子が、メモリの入力端子に接続
されており、このメモリの出力端子からステップモータ
へ記憶された差がパルス状に転送可能であり、またクロ
ック発生器が、期間を形成するため少なくとも第１のカ
ウンタの制御入力端子に接続されている。この回路装置
は、特に費用がわずかであるという点で優れており、特
にカウンタ、比較器およびメモリとして集積回路装置を
使用すれば優れている。

その際カウンタは、期間を形成するため、および第１の
カウンタから第２のカウンタへ計数値を転送するため、
論理回路素子も含んでいる。計数値の差を収容するメモ
リは、次のように構成されている。すなわち記憶された
差に相当するパルス列を発生し、このパルス列は、それ
ぞれのパルスにおいてロータを所定の角度だけ回転させ
るため、ステップモータの界磁巻線に達する。装置の有
利な変形において、記憶された差をステップモータに転
送するため、メモリに一定の制御周波数が加えられるよ
うになつている。

しかし一定の制御周波数は、メモリに入力てきる期間内
の最大の差を確実にパルス状にステップモータに転送す
るように選ぶことができるが、その際転送周波数は、ス
テップモータが確実に処理できる周波数を越えないよう
にする。別の変形によれば、記憶された差を転送するた
め、メモリに、信号発生器から取出されたパルスが加え
られ、また順に連続する期間の間に記憶内容は消去され
ない。

従つてここでは制御差の特別な発生源は省略される。な
ぜなら測定のため使われる信号発生器によつて、メモリ
から差を出力する制御周波数も取出されるからである。
この場合制御周波数は可変なので、１つの期間中に差が
完全には出力されないことがある。しかしその際差の出
力されなかつた残りの値は維持され、かつ次の期間に入
力される差に加算されるので、装置の精度は維持される
。装置は次のようにして補充できれは特に有利である。
すなわち固定値メモリが設けられており、この固定値メ
モリが、関数を形成するため両方のカウンタの一方の演
算入力端子に接続されており、このカウンタが、カウン
タ内に存在する計数値に依存して固定値発生器から取出
された値に応じて、形成された計数値を変えるための装
置を含んでいる。この補充によつて装置は、通常のよう
に形成された計数値を一定係数と掛算することによつて
、種々の道程回転数に合わせることができる。しかし関
数発生器の基準に応じて、例えばタイヤの浮遊を考慮す
るため、わずかな費用で非直線関数を考慮することもで
きる。通常のように形成された計数値を変化しようとす
る中心の値は、関数発生器として使われる固定値メモリ
に記憶されている。変形において装置は、次のような特
徴を有する。

すなわち固定値メモリから取出された値が、両方のカウ
ンタの一方に含まれた計数値にディジタル的に算入でき
る。ディジタル関数形成によつて、装置全体の精度は悪
化しない。しかしこの変形の代りに、装置を次のように
形成することもできる。すなわち差を変形するため、比
較器に固定値メモリが接続されている。その際修正値は
、それぞれの速度に対して同様にディジタル的に計算さ
れるので、ここでも高い精度が維持される。装置のため
の費用は、次のようにして特にわずかにすることができ
る。すなわちクロック発生器として、自動車の組合せ時
計の水晶クロック発生器が使われる。ここでは水晶クロ
ック発生器は、例えば時計、本発明による装置によつて
構成される回転速度測定器、および速度測定器のため多
様に利用される。装置は、測定値の種々の発生器と良好
に共動する。

測定値の発生器として、必要な場合にはパルス整形段を
介して装置に接続される容量信号発生器、誘導信号発生
器、速度計用発電機が考えられる。しかし装置は、次の
ように補充すれば特に有利である。すなわち光電信号発
生器が使用され、この光電信号発生器の光源および評価
電子装置が、速度計ケーシング内に収容されており、ま
た測定すべき量に依存して回転素子によつて操作される
光しや断器が、ライトガイドを介して一方において光源
に、また他方において評価電子装置に結合されている。
特に車両においてこの信号発生器は、誤操作に対して特
に安全であるという利点を有する。なせならライトガイ
ドは、意識的にしや断した後にもはやそのままては接合
できないからである。その点を別にしてもこの信号発生
器は、例えば誘導信号発生器よりもずつと簡単に組立て
られる。最後に装置は、有利にもステップモータを、伝
動装置を介して指針に連結するようにして構成できる。

それによりステップモータのデータは、所望の目盛長に
よつて決められていないので、ステップモータの選択お
よび在庫管理を簡単化することができる。本発明の実施
例を以下図面によつて説明する。

図において信号発生器は１で示されており、この信号発
生器は、車両の変速機に配置されており、かつ道程増加
毎にパルスを送出する。従つてパルス周波数は、車両の
速度に対応している。信号発生器は、パルス整形段２を
介して第１のカウンタ４の計数人力端子３に接続されて
いる。第１のカウンタの制御入力端子５に、クロック発
生器６が接続されており、このクロック発生器は、第１
のカウンタヘパルスを入力計数する順次の連続した期間
を決める。さらに第１のカウンタの演算入力端子７に、
関数発生器として固定値メモリ８が接続されている。第
１のカウンタ４から第２のカウンタ１０の転送入力端子
９へ線が通じている。

第１のカウンタの計数値出力端子１１および第２のカウ
ンタの計数値出力端子１２は、比較器１５のそれぞれ１
つの入力端子１３または１４に接続されている。比較器
の符号を評価する出力端子１５ａは、メモリ１７の入力
端子１６へ通じている。メモリは、記憶された差をパル
ス状に出力するため制御周波数発生器１８に接続されて
いる。メモリ１７の出力端子１９からステップモータ２
０へ線が通じており、このステップモータは、伝動装置
２１を介して指針計器２２に連結されている。

装置は次のように動作する。

クロック発生器６によつて決まる第１の期間の間に第１
のカウンタ４において、計数人力端子３に入るパルスが
計数され、第１の計数値になる。

この計数値は、この期間の間の平均速度を表わしている
。これに続いて次の期間の始めに、第１のカウンタに形
成された第１の計数値は、第２のカウンタ１０へ転送さ
れる。同時に第２の期間の間第１のカウンタにおける第
２の計数値の計数が開始する。再び第２の計数値は、第
２の期間の間の平均速度に相当している。第２のカウン
タ内にある第１の計数値と第１のカウンタ内にある第２
の計数値とは、第２の期間の終了後に比較器１５におい
て比較され、両方の計数値から符号を評価する差が形成
される。この差は、第２の期間の平均速度に対する第１
の期間の平均速度の速度変化に相当している。速度変化
のこの差は、メモリ１７内に記憶され、かつ次の期間の
間に制御周波数発生器１８から発生される周波数でパル
ス状にステップモータ２０に与えられ、しかも速度差の
内容が、速度増加であるか速度減少であるかに応じて、
ステップモータが順方向または逆方向に回転するように
与えられる。ステップモータによつて指針２２に、順に
連続する２つの期間の間の速度差に相当する値が転送さ
れる。第２の期間の終了後に第２の計数値は再び第２の
カウンタに転送されるので、第１のカウンタは、第３の
計数値を形成するために空けられている。

一般にそれぞれ比較器１５において、次の期間の平均速
度に対する１つの期間の平均速度の速度変化が計算され
る。パルス状にステップモータに達するこの速度変化は
、パルスモータによつて累積されるのて、指針２２の位
置は、最新の期間内に達したその都度の速度に相当して
いる。従つて表示は、かなりの程度まで遅れなく行われ
る。第１のカウンタの、または別の実施例においては第
２のカウンタのまたは比較器の内容は、それぞれの期間
の終了後に、固定値メモリ８に接続されたカウンタに生
じる計数値に依存して、固定値メモリにプログラム化さ
れておりかつここから読出し可能な値だけ変化すること
ができる。固定値メモリから送出されたこの値および計
数値から、新たな計数値がディジタル計算でき、そのた
めカウンタに適当な演算ユニットが補充されている。従
つて固定値メモリから読出された一定値との掛算によつ
て、道程回転数の整合を行うことができる。しかしその
都度の計数値に依存して種々の値を供給する固定値メモ
リを構成した際、ここで演算ユニットを補充したカウン
タにおいて非直線関数を形成することも可能である。そ
れにより特に有利にも車両の速度の表示は、運転者にと
つて特に重要な５０ｈＩｈの範囲において広げることが
できる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明による装置の実施例を示すブロック図であ
る。 １・・・信号発生器、２・・・パルス整形段、４，１０
・・カウンタ、６・・・クロック発生器、８・・・固定
値メモｌ八１５・・・比較器、１７・・・メモリ、１８
・・・制御周波数発生器、２０・・・ステップモータ、
２１・・・伝動装置、２２・・・指針。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 指針を動かすために使われる測定装置が設けられて
   おり、この測定装置が、変換器を介して、測定値に比例
   するパルス周波数を有するパルスを発生する信号発生器
   に接続されている、機械的測定値を表示する装置におい
   て、測定装置として順方向および逆方向に回転するステ
   ップモータ２０が設けられており、また変換器が、第１
   に順次連続する所定の期間の間パルスから計数値を発生
   する計数および制御装置４，６，１０、第２の順次連続
   する２つの期間に発生される計数値の符号を評価する差
   をそれぞれ形成する装置（比較器１５）、および第３に
   差を記憶しかつ差に比例した方向を評価するパルス列を
   ステツプモータへ転送する装置１７，１８を含んでいる
   ことを特徴とする、機械的測定値を表示する装置。 ２ 第１および第２のリセット可能なカウンタ４，１０
   が設けられており、また第１のカウンタ４の計数入力端
   子３が信号発生器１に接続されており、第１のカウンタ
   ４内に形成された計数値が第２のカウンタ１０へ転送可
   能であり、また第１および第２のカウンタ４，１０のそ
   れぞれ１つの計数値出力端子１１または１２が、比較器
   １５のそれぞれ１つの入力端子１３または１４に接続さ
   れており、また比較器の出力端子１５ａが、メモリ１７
   の入力端子１６に接続されており、このメモリの出力端
   子１９からステップモータ２０へ記憶された差がパルス
   状に転送可能であり、またクロック発生器６が、期間を
   形成するため少なくとも第１のカウンタ４の制御入力端
   子５に接続されている、特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３ 記憶された差をステップモータ２０へ転送するため
   、メモリ１７に一定の制御周波数が加えられる、特許請
   求の範囲第２項記載の装置。 ４ 記憶された差を転送するため、メモリ１７に、信号
   発生器１から取出されたパルスが加えられ、また記憶内
   容が、順次連続する期間の間消去されない、特許請求の
   範囲第２項記載の装置。 ５ 固定値メモリ８が設けられており、この固定値メモ
   リが、関数を形成するため両方のカウンタ４または１０
   の一方の演算入力端子７に接続されており、またカウン
   タが、形成された計数値を固定値メモリから取出された
   値に応じて変えるための装置を含む、特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ６ 固定値メモリ８から取出された値が、両方のカウン
   タ４，１０の一方に含まれた計数値にディジタル的に算
   入できる、特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７ 差を変形するため、比較器１５に固定値メモリ８が
   接続されている、特許請求の範囲第５項記載の装置。 ８ クロック発生器６として自動車の組合せ時計の水晶
   クロック発生器が使われる、特許請求の範囲第１項記載
   の装置。 ９ 光電信号発生器が使用され、この光電信号発生器の
   光源および評価電子装置が、速度計ケーシング内に収容
   されており、また測定すべき量に依存して回転素子によ
   つて操作される光しや断器が、ライトガイドを介して一
   方において光源に、また他方において評価電子装置に結
   合されている、特許請求の範囲第１項記載の装置。 １０ ステップモータ２０が、伝動装置２１を介して指
   針２２に連結されている、特許請求の範囲第１項記載の
   装置。