DE1279351B - Circuit arrangement for measuring the pulse frequency, in particular for measuring speeds - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung zum Messen der Impulsfrequenz, insbesondere zum Messen von Drehzahlen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen der Impulsfrequenz, insbesondere zum Messen von Drehzahlen, die Impulse unterschiedlicher Strom-Zeit-Fläche verstärkt und normiert, mit einem aus einer Ladestromquelle vorbestimster Spannung gespeisten Kondensator und einem den zeitlichen Mittelwert des Kondensator-Entladestromes anzeigenden Meßinstrument.Circuit arrangement for measuring the pulse frequency, in particular for Measuring speeds The invention relates to a circuit arrangement for measuring the pulse frequency, especially for measuring speeds, the pulses are different Current-time area amplified and normalized, with a predetermined from a charging current source Voltage-fed capacitor and a time average of the capacitor discharge current indicating meter.

Derartige Meßeinrichtungen werden vor allem zum Messen von Drehzahlen in Kraftfahrzeugen und stationären Brennkraftmaschinen mit elektrischer Zündeinrichtung sowie zur Drehzahlmessung mittels foto elektrischer Geber benötigt. Such measuring devices are mainly used for measuring speeds in motor vehicles and stationary internal combustion engines with electrical ignition devices as well as for speed measurement by means of photo-electric encoders.

Zur Drehzahlmessung in Kraftfahrzeugen werden beispielsweise die in ihrer Frequenz von der Drehzahl des Motors abhängigen Impulse der Zündspule entnommen und durch aktive oder passive Schaltungen zu Einheftsimpulsen. umgeformt und integriert. For speed measurement in motor vehicles, for example, the The frequency of the pulses from the ignition coil is dependent on the engine speed and through active or passive circuits to staple pulses. reshaped and integrated.

Passive Schaltungen haben hinsichtlich der Anwendung in Kraftfahrzeugen keine Bedeutung erlangt, weil sie sehr empfindliche Anzeigeinstrumente, die gleichzeitig robust sein müssen, erfordern. Weit verbreitet sind dagegen als Drehzahlmesser monostabile Kippschaltungen mit zwei Transistoren als aktive Bauelemente. Passive circuits have in terms of application in motor vehicles is of no importance because they are very sensitive indicating instruments that work at the same time must be robust, require. On the other hand, monostable tachometers are widespread Flip-flops with two transistors as active components.

Bekannte monostabile Kippschaltungen mit zwei Transistoren haben den Nachteil, daß sie bei den Anforderungen in Kraftfahrzeugen (Temperaturbereich -200 C bis +600 C, Versorgungsspannungsschwankung: -10 0/o, + 40 0/o) mit einer Anzeigeungenauigkeit bis zu 8 0/o behaftet sind. Drehzahlmesser in Kraftfahrzeugen sind jedoch wegen des ausgeprägten Maximums der Nennleistung und des Nenndrehmoments nur dann von Vorteil, wenn die Anzeigefehler < 2°/o sind. Have known monostable multivibrator circuits with two transistors the disadvantage that they meet the requirements in motor vehicles (temperature range -200 C to +600 C, supply voltage fluctuation: -10 0 / o, + 40 0 / o) with a Display inaccuracies of up to 8 0 / o are affected. Rev counter in motor vehicles are, however, because of the pronounced maximum of the nominal power and the nominal torque only advantageous if the display errors are <2%.

Aus Proceedings of the National Electronics Conference, Vol. Ix, Februar 1954, und Electronic Engineering, Vol. 28, Juni 1956, ist bekannt, die Entladungshäufigkeit eines Speichers durch Impulse zu steuern und das Speicherelement nach jeder Entladung erneut aufzuladen. From Proceedings of the National Electronics Conference, Vol. Ix, February 1954, and Electronic Engineering, Vol. 28 June 1956, it is known the discharge frequency to control a storage unit by pulses and the storage element after each discharge recharge.

Aus radio mentor, 4/1954, ist ferner eine Schaltungsanordnung zum Messen des zeitlichen Mittelwertes der von einem Speicherelement abfließenden Ladungen bekannt. From radio mentor, 4/1954, there is also a circuit arrangement for Measuring the mean value over time of the charges flowing from a storage element known.

Diesen bekannten Schaltungsanordnungen ist jedoch gemeinsam, daß sie keine Mittel zur Entkopplung des Meßkreises und des Ladekreises enthalten und deshalb zwangläufig eine Meßwertverfälschung eintreten muß. However, these known circuit arrangements have in common that they do not contain any means for decoupling the measuring circuit and the charging circuit and therefore a falsification of the measured values must inevitably occur.

Den gleichen Nachteil besitzt auch der aus Elek- tronische Rundschau, 9/1959, bekannte elektronische Drehzahlmesser für Kraftfahrzeuge. The one made of elec- tronic review, 9/1959, well-known electronic tachometer for motor vehicles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Schaltungsanordnungen beseitigt und insbesondere mit einfachen Mitteln eine Entkopplung des Ladekreises des Speicherelements von dem Meßkreis ermöglicht. The invention is based on the object of a circuit arrangement to create which eliminates the disadvantages of the known circuit arrangements and in particular a decoupling of the charging circuit of the storage element with simple means made possible by the measuring circuit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen von den zu messenden Impulsen gesteuerten, in den Entladekreis geschalteten Thyristor, der einen Kondensator entlädt, und einen durch den einsetzenden Entladestrom aufgesteuerten Transistor, der während des Entladevorganges ein Nachladen des Kondensators aus der Ladestromquelle verhindert. Dadurch wird erreicht, daß der im Entladestromkreis fließende Strom ausschließlich mit der vom Speicherkondensator abfließenden Ladung identisch ist und nicht durch einen aus der Ladestromquelle stammenden Stromanteil verfälscht wird. This object is achieved according to the invention by one of the to measuring pulses controlled, in the discharge circuit switched thyristor, the one capacitor discharges, and one controlled by the onset of the discharge current Transistor that reloads the capacitor during the discharging process the charging current source prevented. This ensures that the in the discharge circuit flowing current exclusively with the charge flowing from the storage capacitor is identical and not due to a portion of the current coming from the charging current source is adulterated.

Außerdem wird durch eine Sperrdiode während des Entladevorganges eine Teilentladung des Speicherkondensators über den die Ladespannung am Speicherkondensator kurzschließenden aufgesteuerten Transistor verhindert, so daß der gesamte Entladungsstrom über das dessen zeitlichen Mittelwert anzeigende Instrument fließen muß.In addition, a blocking diode is used during the discharge process Partial discharge of the storage capacitor via the charging voltage on the storage capacitor short-circuiting the gated transistor prevented, so that the entire discharge current through which the instrument showing its temporal mean value must flow.

Nach einer Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird im Entladestromkreis ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeftizienten angeordnet, der insbesondere bei Messungen an Verbrennungsmotoren mit dem bei diesen auftretenden weiten Temperaturbereich den positiven Temperaturgang des Thyristors ausgleicht und die Meßgenauigkeit wesentlich erhöht. According to a further development of the circuit arrangement according to the invention a resistor with a negative temperature coefficient is placed in the discharge circuit, in particular with measurements on internal combustion engines with the occurring in these wide temperature range compensates for the positive temperature response of the thyristor and the measurement accuracy is significantly increased.

Ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung nach der Erflndnng ist in der Zeichnung dargestellt. An embodiment of the circuit arrangement according to the invention is shown in the drawing.

Diese ist insbesondere zum Messen von Drehzahlen aus der Frequenz drehzahl abhängig erzeugter Impulse geeignet.This is particularly useful for measuring speeds from the frequency Speed-dependent generated pulses are suitable.

Die Anordnung besteht aus einem Steuerkreisl zur Steuerung des Entladungselements, einem Meßkreis 2 zur Messung des Entladestromes und einem Ladekreis 3 zur Aufladung des Speicherelements. Als Entladungselement ist ein Thyristor 4 und als Speicherelement ein Kondensator 5 mit einem hierzu in Reihe geschalteten, den Entladungsstrom begrenzenden Widerstand 6 vorgesehen. Der Entladungswiderstand 6 kann vorteilhaft als Kohlewiderstand ausgeführt werden, dessen negativer Temperaturkoeffizient den positiven des Thyristors kompensiert. Dem Entladewiderstand mit negativem Temperaturkoeffizienten 7 zu diesem Zweck parallel geschaltet werden. The arrangement consists of a control circuit for controlling the discharge element, a measuring circuit 2 for measuring the discharge current and a charging circuit 3 for charging of the storage element. A thyristor 4 is used as the discharge element and as a storage element a capacitor 5 with a connected in series for this purpose, which limits the discharge current Resistance 6 provided. The discharge resistor 6 can advantageously be used as a carbon resistor the negative temperature coefficient of which is the positive of the thyristor compensated. The discharge resistance with negative temperature coefficient 7 to this Purpose to be connected in parallel.

Der zeitliche Mittelwert des Kondensatorentladungsstromes wird durch ein in Reihe zum Kondensator geschaltetes Meßinstrument 8 angezeigt. Dieses Instrument kann für Drehzahlmessungen direkt in Drehzahlen geeicht sein. Damit der Kondensator 5 nicht auch teilweise über den Ladekreis 3 entladen wird, ist der Ladekreis über ein praktisch nur in Richtung des Ladestromes stromdurchlässiges Element (Sperrelement); im vorliegenden Fall die Diode 9; an den Kondensator 5 angekoppelt. Weiterhin soll verhindert werden, daß während der Kondensatorentladung aus dem Ladekreis Strom an den Kondensator 5 abgegeben und dadurch der Meßwert am Instrument 8 durch diesen Fehlstrom verfälscht wird. Hierzu ist zum Abschalten der Kondensatorladespannung im Ladekreis 3 ein mittels der Kondensatorentladung steuerbares Schaltelement (Abschaltelement) vorgesehen. In der speziellen Ausfthrungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist ein die Ladespannung am Eingang des Sperrelements im Leitzustand kurzschließender Transistor 10 hierzu eingesetzt.The mean value of the capacitor discharge current over time is given by a measuring instrument 8 connected in series to the capacitor is displayed. This instrument can be calibrated directly in speeds for speed measurements. So that the capacitor 5 is not also partially discharged via the charging circuit 3, the charging circuit is over an element which is practically only current-permeable in the direction of the charging current (blocking element); in the present case the diode 9; coupled to the capacitor 5. Furthermore should prevent current from flowing out of the charging circuit during the capacitor discharge delivered to the capacitor 5 and thereby the measured value on the instrument 8 through this Fault current is falsified. To do this, switch off the capacitor charging voltage In the charging circuit 3, a switching element (switch-off element) that can be controlled by means of the capacitor discharge intended. In the special embodiment of the arrangement according to the invention a short-circuiting the charging voltage at the input of the blocking element in the conductive state Transistor 10 is used for this purpose.

Durch den Einsatz einer Zenerdiode 11 mit einem Temperaturkoeffizienten der Zenerspannung nahe Null wird eine praktisch konstante Ladespannung gewährleistet und damit dem Kondensator 5 eine konstante Ladung zugeführt. Diese konstante Ladung fließt bei aufgesteuertem Thyristor 4 über den Entladungswiderstand 6 und das Anzeigeinstrument 8 ab. By using a Zener diode 11 with a temperature coefficient With the Zener voltage close to zero, a practically constant charging voltage is guaranteed and thus the capacitor 5 is supplied with a constant charge. This constant charge flows when the thyristor 4 is open via the discharge resistor 6 and the display instrument 8 from.

Für eine spezielle Drehzahlmessung an Verbrennungsmotoren mit Zündspulen ist der Eingang des Steuerkreises 1 mit einem Übertrager 12 abgeschlossen, über den die Primärpulse der Zündspule 13 eingespeist werden. Mittels der Diode 14 werden die Impulse gleichgerichtet. Übertrager 12 und Diode 14 können wegfallen, wenn gepolte Impulse am Eingang vorhanden sind, z. B. von fotoelektrischen Gebern. For a special speed measurement on combustion engines with ignition coils the input of the control circuit 1 is completed with a transformer 12 over which the primary pulses of the ignition coil 13 are fed. By means of the diode 14 are the impulses rectified. Transformer 12 and diode 14 can be omitted if polarized Impulses on Input are available, e.g. B. Photoelectric encoders.

Diode und Transistor haben innerhalb der Meßschaltung nur passive Funktionen und deshalb keinen Einfluß auf die.Anzeigegenauigkeit, das einzige aktive Schaltelement ist der Thyristor 4. The diode and transistor are only passive within the measuring circuit Functions and therefore no influence on the display accuracy, the only active one The switching element is the thyristor 4.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bestehen insbesondere darin, daß im Bereich der geforderten Anzeigegenauigkeit der Anzeigefehler praktisch nur von der Qualität des Kondensators 5 bzw. von dessen Kapazitätsänderung bei schwankender Umgebungstemperatur abhängig ist. The advantages of the circuit arrangement according to the invention exist in particular in that in the range of the required display accuracy the display error is practical only on the quality of the capacitor 5 or on its change in capacitance when it fluctuates Ambient temperature is dependent.

Bei einer Versuchsanordnung wurde z. B. ein Anzeigefehler von <2°/o bei einer Drehzahlmessung von 6000 Ulmin trotz einer Schwankung der Umgebungstemperatur von 200 C bis +600 C und einer Schwankung der Versorgungsspannung von 11 bis 15 V erreicht Patentanspniche: 1. Schaltungsanordnung-zum Messen der Impulsfrequenz, insbesondere zum Messen vön Drehzahlen, die Impulse unterschiedlicher Strom-Zeit-Fläche verstärkt und normiert, mit einem aus einer Ladestromquelle vorbestimmter Spannung gespeisten Kondensator und einem den zeitlichenMittelwert des Kondensator-Entladestromes anzeigenden Meßinstrument, g e k e n n z e i c h S net durch einen von den zu messenden Impulsen gesteuerten, in den Entladekreis (2) geschalteten Thyristor (4), der den Kondensator (5) entlädt und einen durch den einsetzenden Entladestrom aufgesteuerten Transistor (10), der während de&Entladevorganges ein Nachladen des Kondensators (5) aus der Ladestromquelle verhindert.In an experimental arrangement, for. B. a display error of <2% with a speed measurement of 6000 rpm despite a fluctuation in the ambient temperature from 200 C to +600 C and a fluctuation in the supply voltage from 11 to 15 V achieved patent claims: 1. Circuit arrangement - for measuring the pulse frequency, especially for measuring speeds, the pulses of different current-time areas amplified and normalized, with a voltage predetermined from a charging current source fed capacitor and a time average value of the capacitor discharge current indicating measuring instrument, g e k e n n z e i c h S net by one of the to be measured Pulse-controlled, in the discharge circuit (2) connected thyristor (4), the Capacitor (5) discharges and one controlled by the onset of the discharge current Transistor (10) that recharges the capacitor during de & discharging (5) prevented from charging current source.

Claims (1)

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Entladestromkreis (2) angeordneten Widerstand (7) mit negativem Temperaturkoeffizienten. 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized by a in the discharge circuit (2) arranged resistor (7) with negative temperature coefficient. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekreis (3) über eine in Richtung des Ladestromes durchlässige Diode (9) an den Kondensator (5) angeschlossen ist. 3. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that that the charging circuit (3) via a diode (9) that is permeable in the direction of the charging current is connected to the capacitor (5). In Betracht gezogene Druckschriften: Elektronische Rundschau, 9/1959, S. 340, 341; Electronic Engineering, Juni 1956, S. 247 bis 249; radio mentor, 4/1954, S. 192 bis 197 ; Proceedings of the National Electronics Conference, Vol. Ix, 15. Februar 1954, S. 670 bis 683. Publications considered: Electronic Rundschau, 9/1959, Pp. 340, 341; Electronic Engineering, June 1956, pp. 247-249; radio mentor, 4/1954, Pp. 192 to 197; Proceedings of the National Electronics Conference, Vol. Ix, Dec. February 1954, pp. 670 to 683.