DE2120887C3 - Speed measuring device - Google Patents
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- DE2120887C3 DE2120887C3 DE19712120887 DE2120887A DE2120887C3 DE 2120887 C3 DE2120887 C3 DE 2120887C3 DE 19712120887 DE19712120887 DE 19712120887 DE 2120887 A DE2120887 A DE 2120887A DE 2120887 C3 DE2120887 C3 DE 2120887C3
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahlmeßvorrichtung, bestehend aus einer in Abhängigkeit der Drehzahl eines sich drehenden Elementes Impulse mit schräg abfallenden Flanken erzeugenden Impulsformereinheit, einer nachgeschalteten Integrationseinheit sowie einer mit der Integrationseinheit verbundenen Schwellwertschaltung.The present invention relates to a speed measuring device consisting of a dependent the speed of a rotating element generating pulses with sloping edges Pulse shaping unit, a downstream integration unit and one with the integration unit connected threshold value circuit.
Es sind bereits Drehzahlmeßvorrichtungen bekannt (siehe französische Patentschrift 1448 945 und deutsche Offenlegungsschrift 1 523 172), bei welchen eine Integrierung der in Abhängigkeit eines rotierenden Elementes erzeugten Impulse vorgenommen wird. Die integrierten Signale werden dann einer Schwellwertschaltung zugeführt, weiche feststellt, ob die Drehzahl des betreffenden rotierenden Elementes oberhalb oder unterhalb eines vorherbestimmten Schwellwertes ist.There are already speed measuring devices known (see French patent specification 1448 945 and German Offenlegungsschrift 1 523 172), in which an integration of the depending on a rotating Element generated pulses is made. The integrated signals then become one Threshold circuit supplied, which determines whether the speed of the rotating element in question is above or below a predetermined threshold value.
Im Hinblick auf den Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehzahlmeßvorrichtung relativ einfachen Aufbaues zu schaffen, mit welcher eine Mehrzahl von verschiedenen Drehzahlwerten festgelegt werden kann.In view of the prior art, it is the object of the present invention to provide a speed measuring device To create a relatively simple structure, with which a plurality of different speed values can be set.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Integrationseinheit eine Mehrzahl von einzelnen Integrationskreisen aufweist, die eine Mehrzahl von Impulszügen mit verschiedener Abfallcharakteristik erzeugen, und daß ein Wahlschalter vorgesehen ist, mit dem die verschiedenen Impulszüge wahlweise der Schwellwertschaltung zuführbar sind.According to the invention, this is achieved in that the integration unit has a plurality of individual Has integration circles which have a plurality of pulse trains with different decay characteristics generate, and that a selector switch is provided with which the various pulse trains selectively the Threshold circuit can be supplied.
In Verbindung mit katalytischen Abgas-Reinigungsvorrichtungen erweist es sich als /weckmäßig, wenn der Wahlschalter ein von einem Betriebsparameter, beispielsweise der Temperatur, einer Verbrennungskraftmaschine betätigter Schalter ist..In connection with catalytic exhaust gas cleaning devices, it proves to be / wake-up when the selector switch is one of an operating parameter, for example the temperature, of an internal combustion engine actuated switch is ..
Um zu erreichen, daß eine derartige DrehzahlmeßTo achieve that such a speed measurement
vorrichtung eine gewisse Hysterese aufweist, erweistdevice has a certain hysteresis, proves
• es sich als zweckmäßig, wenn der Wahlschalter durch Halbleiterelemente gebildet ist, die in Abhängigkeit• It is useful if the selector switch through Semiconductor elements is formed in dependence
des Ausgangssignals der Schwellwertschaltung gesteuert sind.of the output signal of the threshold value circuit are controlled.
Die Erfindung soll nunmehr an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigtThe invention will now be explained in more detail on the basis of exemplary embodiments, with reference to the Drawing is referred to. It shows
Fi g. 1 ein schematisches Schaltdiagramm einer ersten Ausführungsform der Erfindung,Fi g. 1 is a schematic circuit diagram of a first Embodiment of the invention,
F i g. 2 ein schematisches Schaltdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,F i g. 2 is a schematic circuit diagram of a second embodiment of the invention,
Fig. 3a und 3b graphische Darstellungen von Wellenformen, welche innerhalb der in Fi g. 2 dargestellten Schaltanordnung auftreten,FIGS. 3a and 3b are graphical representations of waveforms occurring within the range shown in FIG. 2 shown Switching arrangement occur,
F i g. 4 eine schematische Schaltanordnung einer dritten Ausführungsform der Erfindung,F i g. 4 shows a schematic circuit arrangement of a third embodiment of the invention,
F i g. 5 a und 5 b graphische Darstellungen von Wellenformen, welche innerhalb der SchaltanordnungF i g. 5 a and 5 b are graphical representations of waveforms occurring within the switching arrangement
ao von Fig. 4 auftreten.ao of Fig. 4 occur.
In F i g. 1 ist eine Integrationseinheit dargestellt, die eine Parallelschaltung aus einem Ladewiderstand 42 bzw. 42' und einer Halbleiterentladediode 44 bzw. 44' sowie einen Kondensator 46 bzw. 46' aufweist. DerIn Fig. 1 shows an integration unit which comprises a parallel connection of a charging resistor 42 or 42 'and a semiconductor discharge diode 44 or 44' and a capacitor 46 or 46 '. the
»5 Kondensator 46 ist dabei an den Verbindungspunkt des Widerstandes 42' und des Kondensators 46' angeschlossen. Die Widerstände 42 und 42' unterscheiden sich in ihrem Viderstandswert voneinander und sind an die entsprechenden Ausgangs-Halbleiterdioden 48 und 48' und dann an die Zenerdiode 52 in der Schwellwertschaltung 50 angeschlossen; die Diode 48' ist über einen normalerweise offenen Schalter 49 an Erde angeschaltet.»5 capacitor 46 is connected to the junction of resistor 42 'and capacitor 46'. The resistors 42 and 42 'differ from one another in their resistance value and are to the respective output semiconductor diodes 48 and 48 'and then to the zener diode 52 in FIG Threshold value circuit 50 connected; the diode 48 'is on via a normally open switch 49 Earth switched on.
Es sei angenommen, daß der Schalter 49 in der in Fig. 1 dargestellten offenen Stellung sich befindet. Während des Betriebs einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine werden Steuerimpulse mit einer Folgefrequenz f, an den monostabilen Multivibrator 20 angelegt, wodurch der Transistor 24 für ein vorbestimmtes, festes Zeitintervall t„ leitend wird. Die beiden Kondensatoren 46 und 46' werden dann vollständig entladen. Wenn dann der monostabile Multivibrator 20 in seinen stabilen Ausgangszustand zurückgekehrt ist, in dem der Transistor 24 nichtleitendIt is assumed that switch 49 is in the open position shown in FIG. During the operation of an internal combustion engine, not shown, control pulses with a repetition frequency f 1 are applied to the monostable multivibrator 20, as a result of which the transistor 24 becomes conductive for a predetermined, fixed time interval t 1. The two capacitors 46 and 46 'are then completely discharged. When the monostable multivibrator 20 has returned to its stable initial state in which the transistor 24 is non-conductive
ist, werden die Kondensatoren 46 und 46' von der Stromquelle 14 über den Kolleklorwiderstand 28 und ihre eigenen Widerstände 42 und 42' mit verschiedenen Zeitkonstanten bzw. Zeitverzögerungen aufgeladen. is, the capacitors 46 and 46 'from the current source 14 through the collector resistor 28 and their own resistors 42 and 42 'are charged with different time constants and time delays, respectively.
Die Spannung an dem Kondensator 46 erreicht dann die Zenerspannung der Zenerdiode 52 in der Schwellwertschaltung 50, und zwar nach einem Zeitintervall irP nachdem der monostabile Multivibrator 20 in seinen stabilen Zustand zurückgekehrt ist. In ähnlieher Weise erreicht die Spannung an dem Kondensator 46'dieselbe Zenerspannung nach einem Zeitintervall rr2, welches gemäß der Darstellung kleiner als das Zeitintervall frl ist.The voltage on the capacitor 46 then reaches the Zener voltage of the Zener diode 52 in the threshold value circuit 50, namely after a time interval i rP after the monostable multivibrator 20 has returned to its stable state. In a similar manner, the voltage across the capacitor 46 'reaches the same Zener voltage after a time interval r r2 which, according to the illustration, is smaller than the time interval f r1 .
Auf diese Weise werden die Kondensatoren 46 und 46' wiederholt geladen und entladen. Wenn die Drehzahl der nicht dargestellten Maschine so niedrig ist, daß die Periode ts der an dem monostabilen Multivibrator 20 zugeführten Steuerimpulse länger als die Summe des Zeitintervalls to ist, das sich aus dem semistabilen Zustand des Multivibrators 20 plus eine der Anstiegszeiten frl und fr2 ergibt, d. h. wenn *,>('„ + frl) > (t„ + tr2) ist, dann sind die Spannungen an den Kondensatoren 46 und 46' größer als die ZenerspannungIn this way, capacitors 46 and 46 'are repeatedly charged and discharged. If the speed of the machine, not shown, is so low that the period t s of the control pulses supplied to the monostable multivibrator 20 is longer than the sum of the time interval t o resulting from the semi-stable state of the multivibrator 20 plus one of the rise times f rl and results in f r2 , ie if *,>('"+ frl )>(t" + t r2 ) , then the voltages on the capacitors 46 and 46' are greater than the Zener voltage
an der Diode 52. Die Schwellwertschaltung 50 liefert dann an den Ausgangsanschluß 54 eine Ausgangsspannung, die der tatsächlichen Drehzahl der Maschine pro Zeiteinheit entspricht.at the diode 52. The threshold value circuit 50 supplies then to the output terminal 54 an output voltage which corresponds to the actual speed of the machine per unit of time.
Wenn dann die Drehzahl der Verbrennungskraft-, maschine pro Zeiteinheit zunimmt, so daß die Beziehung (tu + tri) > fs - (to + /r2) eingehalten wird, dann wird die Spannung an dem Kondensator 46 über den leitenden Transistor 24 entladen, bevor er die Zenerspannung der Diode 52 erreicht. Dies ergibt dann eine Null-Spannung an dem Ausgangsanschluß 54. Die Spannung an dem Kondensator 46' übersteigt dann die Zenerspannung der Diode 52. Die Zenerdiode 52 ist dann leitend, so daß an dem Ausgangsanschluß 54 eine Ausgangsspannung erzeugt wird, die ebenfalls von der tatsächlichen Drehzahl der Maschine pro Zeiteinheit abhängt.If the speed of the internal combustion engine then increases per unit time, so that the relationship (t u + t ri )> f s - (t o + / r2 ) is maintained, then the voltage on the capacitor 46 is across the conductive transistor 24 discharged before it reaches the Zener voltage of the diode 52. This then results in a zero voltage at the output terminal 54. The voltage on the capacitor 46 'then exceeds the Zener voltage of the diode 52. The Zener diode 52 is then conductive, so that an output voltage is generated at the output terminal 54 which is also different from the actual The speed of the machine per unit of time depends.
Bei einer weiteren Zunahme der Drehzahl der Maschine gill die Beziehung rs ■ {t„ + ir,) ■ (r„ + tti). Hierdurch werde» dann die beiden Kondensatoren 46 und 46' entladen, bevor die Spannungen an ihnen die Zenerspannung der Diode 52 erreichen. Dies führt dann an dem Ausgangsanschluß 54 zu keinem Ausgangssignal. With a further increase in the speed of the machine, the relationship r s ■ {t " + i r ,) ■ (r" + t ti ) applies. As a result, the two capacitors 46 and 46 'are then discharged before the voltages across them reach the Zener voltage of diode 52. This then leads to no output signal at the output connection 54.
Die Integrationseinheit 40 weist somit zwei Kondensatoren 46 und 46' sowie entsprechende Ladeschaltungen mit unterschiedlicher Zeitkonstant«, auf. Wenn das Zeitintervall f, zwischen zwei Steuersignalen größer oder kleiner ist als die Summe aus dem Zeitintervall f(), dann kann die Integrationseinheit 40 den vorbestimmten Wert der Drehzahl der Maschine pro Zeiteinheit feststellen. Der vorbestimmte Wert wird dadurch ermittelt, daß die Zeitkonstante eines Integrationskreises kleiner ist.The integration unit 40 thus has two capacitors 46 and 46 'and corresponding charging circuits with different time constants «. If the time interval f 1 between two control signals is greater or less than the sum of the time interval f () , then the integration unit 40 can determine the predetermined value of the speed of the machine per unit of time. The predetermined value is determined in that the time constant of an integration circuit is smaller.
Wenn nun der Schalter 49 geschlossen wird, wird der Kondensator 46' kurzgeschlossen, so daß der betreffende Integrationskreis keine Integration mehr vornehmen kann. Zur gleichen Zeit wird die Diode 48' umgekehrt vorgespannt; hierdurch wird die Schwellwertschaltung 50 nicht beeinflußt. Der eine größere Zeitkonstante aufweisende Tntegrationskreis mit dem Kondensator 46 ergibt eine zeitliche Verzögerung, durch die bestimmt wird, ob das Zeitintervall /, größer oder kleiner als das Zeitintervall (/„ + rrl) ist. Hierdurch wird ein anderer vorbestimmter Wert der Drehzahl der Maschine bestimmt, die sich jedoch von der Drehzahl unterscheidet, wenn der Schalter 49 geöffnet ist.If the switch 49 is now closed, the capacitor 46 'is short-circuited so that the integration circuit in question can no longer carry out integration. At the same time, diode 48 'is reverse biased; this does not affect the threshold value circuit 50. The greater time constant T having ntegrationskreis with the capacitor 46 provides a time delay, is determined by whether the time interval is larger or smaller than the time interval (/ "+ r rl) /. In this way, another predetermined value of the speed of the machine is determined, which, however, differs from the speed when the switch 49 is open.
Wenn es gewünscht wird, können auch mehr als zwei zueinander parallel geschaltete Integrationskreise verwendet werden, um damit mehrere Drehzahlen der zugehörigen Maschine pro Zeiteinheit entsprechend einem jeweiligen Betriebsparameter zu bestimmen. In diesem Fall sind dann einzelne, normalerweise offene Schalter - entsprechend dem in F i g. 1 dargestellten Schalter 49 - an jeden der in Serie geschalteten Kondensatoren angeschaltet, außer dem Kondensator, der für die maximale Verzögerung sorgt. Obwohl der in Fig. 1 dargestellte Schalter 49 ein mechanischer Schalter ist, kann selbstverständlich auch ein Halbleiter-Schalter verwendet werden.If so desired, more than two integration circuits connected in parallel can be used in order to achieve several speeds the associated machine per unit of time according to a respective operating parameter determine. In this case there are then individual, normally open switches - corresponding to the one in FIG. 1 switch 49 shown - connected to each of the capacitors connected in series, except for the Capacitor that ensures the maximum delay. Although the switch 49 shown in FIG is a mechanical switch, a semiconductor switch can of course also be used.
Obwohl die Erfindung oisher an Hand einer Integrationseinheit in Form einer Kondensator-Ladeschaltung beschrieben ist, so kann die Erfindung in der Praxis selbstverständlich auch durch eine Integrationseinheit in Form einer Kondensator-Entladeschaltung ausgebildet sein; eine derartige Schaltung wird in dem Folgenden in Verbindung mit Fi g. 2 beschrieben. Although the invention is based on an integration unit is described in the form of a capacitor charging circuit, the invention can in in practice, of course, by an integration unit in the form of a capacitor discharge circuit be trained; such a circuit is described in the following in connection with FIG. 2 described.
In Fig. 2 sind für die Bauelemente, die den in Fig. 1 dargestellten entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet; die Integrationseinheit 40 enthält In Fig. 2, the same reference numerals are used for the components that correspond to those shown in Fig. 1; the integration unit 40 contains
zwei parallel geschaltete Integrationskreise, von denen jeder eine Halbleiterdiode 44 bzw. 44', einen Entladewiderstand 42 bzw. 42' und eine Halbleiter-Ausgangsdiode 48 bzw. 48' enthält, die in der genannten Reihenfolge in Serie geschaltet sind. Der Verbin-two integration circuits connected in parallel, each of which has a semiconductor diode 44 or 44 ', a discharge resistor 42 and 42 'and a semiconductor output diode 48 and 48', respectively, in the aforementioned Are connected in series. The connecting
dungspunkt der Diode 44 bzw. 44' und des Widerstandes 42 bzw. 42' ist über den Kondensator 46 bzw. 46' an Erde geschaltet.The connection point of the diode 44 or 44 'and the resistor 42 or 42' is via the capacitor 46 or 46 'connected to earth.
Die Dioden 44 und 44' sind mit ihren Anodenelektroden an den Kollektor des normalerweise leitenden Transistors 22 in dem monostabilen Multivibrator 20 angeschaltet; dieser Multivibrator ist mit dem in Fig. 1 dargestellten identisch. Die Ausgangsdioden 48 und 48'sind mit ihren Kathodenelektroden an eine Basis eines Transistors 52 angeschaltet. Der Transi-The diodes 44 and 44 'have their anode electrodes attached to the collector of the normally conductive Transistor 22 turned on in monostable multivibrator 20; this multivibrator is compatible with the in Fig. 1 shown identical. The output diodes 48 and 48 'have their cathode electrodes connected to one Base of a transistor 52 turned on. The transit
stör 52 enthält einen an Erde geschalteten Emitter und einen Kollektor, der über einen Kollektorwiderstand
54 an die Stromquelle 14 angeschaltet ist; der Transistor stellt die Schwellwertschaltung 50 dar.
Der Kollektor des Transistors 52 ist an eine Steuerschaltung 60 angeschaltet. Die Schaltung 60 weist eine
Serienschattung aus einer Halbleiterdiode 62 und einem an die Anodenelektrode der Diode 62 angeschalteten
Entladewiderstand 64 auf; die Kathode der Diode 62 ist an den Kollektor des Transistors 52 angeschaltet.
Der Verbindungspunkt zwischen der Diode 62 und dem Widerstand 64 ist über einen Haltekondensator
66 an Erde angeschaltet.disturbance 52 contains an emitter connected to ground and a collector which is connected to the current source 14 via a collector resistor 54; the transistor represents the threshold value circuit 50.
The collector of transistor 52 is connected to a control circuit 60. The circuit 60 has a series shadow of a semiconductor diode 62 and a discharge resistor 64 connected to the anode electrode of the diode 62; the cathode of the diode 62 is connected to the collector of the transistor 52. The connection point between the diode 62 and the resistor 64 is connected to ground via a holding capacitor 66.
Gemäß F i g. 2 ist ferner ein Schaltkreis 70 vorgesehen, der einen Schalttransistor 72 mit einer Basiselektrode enthält, die an den Widerstand 64 der Zeitsteuerschaltung 60 angeschaltet ist. Der Emitter ist hingegen an Erde gelegt, während der Kollektor über eine Wicklung einer Integrationseinheit 74 an die Stromquelle 14 angeschaltet ist. Die Integrationsein-According to FIG. 2 a circuit 70 is also provided, which contains a switching transistor 72 with a base electrode connected to the resistor 64 of the timing circuit 60 is turned on. The emitter, however, is connected to earth, while the collector is connected to a winding of an integration unit 74 is connected to the current source 14. The integration unit
heit 74 ist ihrerseits mit einer Halbleiterdiode 76 verbunden. Ein Widerstand 78 ist an die Basis und den Emitter des Transistors 72 angeschaltet.Unit 74 is in turn connected to a semiconductor diode 76. A resistor 78 is connected to the base and the Emitter of transistor 72 turned on.
Der Kollektor des Transistors 72 ist ferner an eine Torschaltung 80 angeschaltet. Die Torschaltung 80The collector of transistor 72 is also connected to a gate circuit 80. The gate circuit 80
besteht aus einer Halbleiterdiode 82 mit einer an den Kollektor des Transistors 72 angeschalteten Kathodenelektrode und mit einer Anodenelektrode, die an die Anodenelektrode einer der Ausgangsdioden angeschaltet ist, die ihrerseits in dem Kondensatorentla-consists of a semiconductor diode 82 with a cathode electrode connected to the collector of transistor 72 and having an anode electrode connected to the anode electrode of one of the output diodes is, in turn, in the capacitor discharge
dekreis mit der größeren Zeitkonstanten angeordnet ist, wenn die Diode 48' an einer niedrigeren Spannung anliegt.decircle with the larger time constant is arranged when the diode 48 'is at a lower voltage is applied.
Die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wird im folgenden in Verbindung mit denThe operation of the arrangement shown in Fig. 2 is described below in connection with the
Fig. 3a und 3b beschrieben. Die tatsächliche Drehzahl N der zugehörigen, nicht dargestellten Verbrennungsmaschine möge kleinei sein als ein vorbestimmior Wert NON. Ähnlich wie bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung spricht ein Satz Unterbre-Fig. 3a and 3b described. The actual speed N of the associated internal combustion engine, not shown, may be smaller than a predetermined value N ON . Similar to the arrangement shown in FIG. 1, a sentence speaks
chcrkontakte 10 auf die Drehbewegung der Maschine an, wodurch die Kontakte geöffnet und geschlossen werden und Spannungen der in F i g. 3 a unter A dargestellten Wellenform liefern; diese Spannungen werden an den monostabilen Multivibrator 20 angelegt und schalten diesen für eine vorbestimmte feste Dauer I0 mit einer vorbestimmten Folgeperiode ts in den semistabilen Zustand. Wenn sich der Multivibrator 20 in dem semistabilen Zustand befindet, wirdchcrkontakte 10 to the rotary movement of the machine, whereby the contacts are opened and closed and voltages of the in F i g. 3 provide a waveform shown under A; these voltages are applied to the monostable multivibrator 20 and switch it to the semi-stable state for a predetermined fixed duration I 0 with a predetermined subsequent period t s . When the multivibrator 20 is in the semi-stable state,
der Transistor 22 nichtleitend und die Kollektorspannung ist entsprechend der Wellenform B in Fig. 3a hoch. Während des Zeitintervalls i„ lädt die Stromquelle 14 die Kondensatoren 46und 46' über den Kollektorwiderstand 26 und über die entsprechenden Dioden 44 und 44' vollständig auf; diese Spannung liegt dann an der Basis des Transistors 52 in der Schwellwertschaltung 50 über die Widerstände 42 und 42' und über die Dioden 48 und 48' an, wodurch dieser Transistor in den leitenden Zustand kommt. Am Ende des Zeitintervalls /„ oder sobald der monostabile Multivibrator 20 in seinen stabilen Zustand zurückgekehrt ist, werden die Kondensatoren 46 und 46' mit unterschiedlichen Zeitkonstanten entladen, wie schematisch durch die Wellenformen C und D in Fig. 3a dargestellt ist. Unter diesen Umständen wird der Entladestrom des Kondensators 46, der eine niedrige Entlade-Zeitkonstante tH besitzt, über den Widerstand 42 und die Diode 48 an die Basis des Transistors 52 angelegt und hält dadurch den Transistor 52 in leitendem Zustand.transistor 22 is non-conductive and the collector voltage is high according to waveform B in Fig. 3a. During the time interval i ", the current source 14 fully charges the capacitors 46 and 46 'via the collector resistor 26 and via the corresponding diodes 44 and 44'; this voltage is then applied to the base of the transistor 52 in the threshold value circuit 50 via the resistors 42 and 42 'and via the diodes 48 and 48', as a result of which this transistor becomes conductive. At the end of the time interval or as soon as the monostable multivibrator 20 has returned to its stable state, the capacitors 46 and 46 'are discharged with different time constants, as shown schematically by waveforms C and D in FIG. 3a. Under these circumstances, the discharge current of the capacitor 46, which has a low discharge time constant t H , is applied to the base of the transistor 52 via the resistor 42 and the diode 48 and thereby keeps the transistor 52 in the conductive state.
Nach dem Zeitintervall tH und nachdem der monostabile Multivibrator 20 in seinen stabilen Zustand zurückgekehrt ist, ist der Kondensator 46' vollständig entladen und schaltet den Transistor 52 in den nichtleitenden Zustand. Hierdurch steigt dann die Spannung an der Kollektorelektrode des Transistors 52 an, wie in Fig. 3a durch die Wellenform E dargestellt ist. Wenn der Transistor 52 sich im nichtleitenden Zustand befindet, wird der Kondensator 66 von der Stromquelle 14 über den Kollektorwiderstand 54 und die Diode 62 geladen, was in Fig. 3a durch die Wellenform F dargestellt ist. Gleichzeitig wird an den Transistor 72 ein Basisstrom von der Stromquelle 14 über den Widerstand 54, die Diode 62 und den Widerstand 64 angelegt, wodurch er leitend wird. Die Kollektorelektrode des Transistors 72 liegt dann auf Null-Potential, wie in Fig. 3a bei G dargestellt ist; die Wicklung des Relais 74 wird dabei von der Stromquelle 14 erregt, so daß die Kontakte des Relais in Arbeitsstellung geschaltet werden. Es wird somit ein Ausgangssignal abgeben.After the time interval t H and after the monostable multivibrator 20 has returned to its stable state, the capacitor 46 'is completely discharged and switches the transistor 52 into the non-conductive state. This then increases the voltage at the collector electrode of transistor 52, as shown in FIG. 3a by waveform E. When transistor 52 is in the non-conductive state, capacitor 66 is charged from current source 14 through collector resistor 54 and diode 62, which is illustrated by waveform F in FIG. 3a. At the same time, a base current is applied to the transistor 72 from the current source 14 via the resistor 54, the diode 62 and the resistor 64, whereby it becomes conductive. The collector electrode of transistor 72 is then at zero potential, as shown in Fig. 3a at G; the winding of the relay 74 is excited by the current source 14, so that the contacts of the relay are switched to the working position. It will thus emit an output signal.
Jedesmal, wenn ein Steuersignal dem Transistor 24 zugeführt wird, wiedeiholi sich der oben beschriebene Vorgang, so daß der Transistor 52 für die Zeitdauer (r„ + tH) nach Anlegen des Steuersignals in leitendem Zustand bleibt. Wenn die Entladezeit des Haltekondensators 66 größer als das Zeitintervall (r„ + tH) ist, dann bleibt der Transistor 72 auf Grund des kontinuierlich angelegten Basisstroms weiterhin in eingeschaltetem Zustand. Der Transistor 72 hält daher das Relais 47 in Betriebszustand, solange die Folgedauer I1 des Steuersignals größer als die Summe der Zeit /„ ist. Das bedeutet aber, daß die Anordnung eine Betriebsdrehzahl Noh besitzt, die reziprok der Zeit (ro + i„) ist.Each time a control signal is fed to transistor 24, the above-described process is repeated, so that transistor 52 remains in the conductive state for the period of time (r + t H ) after the control signal has been applied. If the discharge time of the holding capacitor 66 is greater than the time interval (r "+ t H ) , then the transistor 72 remains in the switched-on state because of the continuously applied base current. The transistor 72 therefore keeps the relay 47 in the operating state as long as the duration I 1 of the control signal is greater than the sum of the time / ". This means, however, that the arrangement has an operating speed N oh which is the reciprocal of the time (r o + i ").
Wie oben beschrieben, bleibt der Transistor 72 so lange in eingeschaltetem Zustand, solange die zugehörige Verbrennungsmaschine mit einer Drehzahl N dreht, die kleiner als die Drehzahl ΝυΝ ist. Der Entladestrom des Kondensators 46', dessen Entlade-Zeitkonstante L1 größer ist, fließt durch die Steuerdiode 82 in den nunmehr leitenden Transistor 72, aber nicht in den Transistor 52.As described above, the transistor 72 remains in the switched-on state as long as the associated internal combustion engine rotates at a speed N which is less than the speed Ν υΝ . The discharge current of the capacitor 46 ′, the discharge time constant L 1 of which is greater, flows through the control diode 82 into the now conductive transistor 72, but not into the transistor 52.
Wenn die Drehzahl N der Maschine höher als die vorbestimmte Drehzahl N„s ist, dann bringt die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 Wellenformen A bis (Ζ hervor, wie sie in F i g. 3 b dargestellt sind, wobei diese Wellenformen den in Fig. 3a dargestellten Wellenformen A bis G entsprechen. Da die Folgedauer ts kleiner als die Zeit (r„ + tH) ist und demzufolge der Basisstrom kontinuierlich an dessen Basiselektrode angelegt ist, bleibt der Meßtransistor 52 dauernd leitend. Der Transistor 72 bleibt dann in aus-If the speed N of the machine is higher than the predetermined speed N " s , then the circuit arrangement according to FIG. 2 produces waveforms A to (Ζ as shown in FIG. 3b, these waveforms corresponding to those shown in FIG. 3a correspond to waveforms A to G. Since the sequence duration t s is less than the time (r + t H ) and consequently the base current is continuously applied to its base electrode, the measuring transistor 52 remains continuously conductive -
. geschaltetem Zustand, weil kein Basisstrom angelegt ist. Das Relais 46 ist ferner nicht eingeschaltet und liefert daher auch kein Ausgangssignal.. switched state because no base current is applied. The relay 46 is also not switched on and therefore does not provide an output signal.
to Wenn sich der Transistor 72 in ausgeschaltetem Zustand befindet, ist die Steuerdiode 82 umgekehrt vorgespannt und der Kondensator 46' liefert einen Entladestrom an die Basiselektrode des Transistors 52. Da die Entladezeit tL des Kondensators 46' größerWhen the transistor 72 is in the switched-off state, the control diode 82 is reverse biased and the capacitor 46 'supplies a discharge current to the base electrode of the transistor 52. Since the discharge time t L of the capacitor 46' is longer
»5 eingestellt ist als die Entladezeit tH für den Kondensator 46, wird dem Transistor 52 kontinuierlich Basisstrom zugeführt, bevor die Folgedauer ts der Steuersignale gleich dem Intervall (ro + tL) wird. Das bedeutet aber, daß die Anordnung eine Drehzahl NOFf besitzt, die reziprok dem Intervall (f„ + tL) ist.»5 is set as the discharge time t H for the capacitor 46, base current is continuously fed to the transistor 52 before the sequence duration t s of the control signals becomes equal to the interval (r o + t L ) . This means, however, that the arrangement has a rotational speed N OFf which is the reciprocal of the interval (f + t L ) .
Die Anordnung gemäß F i g. 2 besitzt demnach eine Hysterese-Kennlinie, deren Betriebsdrehzahl NON gleich l/(i„+ f„) ist und deren Rückstell-Drehzahl NOFt gleich l/(f„ + f,) ist, wobei der Wert tL größer ist als der Wert t„. The arrangement according to FIG. 2 accordingly has a hysteresis characteristic whose operating speed N ON is equal to 1 / (i "+ f") and whose reset speed N OFt is equal to 1 / (f "+ f,), the value t L being greater than the value t ".
Obwohl in der Anordnung gemäß Fi g. 2 die Entladung der Transistoren verwendet ist, kann die Schaltungsanordnung selbstverständlich auch so modifiziert werden, daß die Ladung der Kondensatoren benützt wird.Although in the arrangement according to Fi g. 2 the discharge of the transistors is used, the circuit arrangement can can of course also be modified in such a way that the charge of the capacitors is used will.
In F i g. 4 sind die Bauelemente, die denen in F i g. 1 oder 2 dargestellten gleich oder ähnlich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen; der normalerweise nicht leitende Transistor 24 des monostabilen Multivibrators 20 ist an die Integrationseinheit 40 angeschaltet, die mit der in Fig. 1 oder 2 dargestellten Integrationseinheit übereinstimmt, außer daß der eine kleinere Zeitkonstante aufweisende Kondensator 46 mit der Steuerdiode 82 verbunden ist. Die Schwellwertschaltung 50 weist einen normalerweise nicht leitenden Transistor 53 auf, der an die Zenerdiode 52 und einen normalerweise leitenden Transistor 56 angeschlossen ist, der direkt an den Transistor 53 gekoppelt ist. DerTransistor53 enthält eine an die Anodenelektrode der Zenerdiode 52 angeschaltete Basiselektrode, eine an Erde liegende Emitterelektrode und eine über einen Widerstand 54 an die Stromquelle 14 angeschaltete Kollektorelektrode. Der Transistor 56 weist hingegen eine an die Kollektorelektrode des Transistors 53 angeschlossene Basiselektrode, eine an Erde liegende Emitterelektrode und eine über einen Widerstand 58 an die Stromquelle 14 angeschaltete Kollektorelektrode auf.In Fig. 4 are the components similar to those in FIG. 1 or 2 shown are the same or similar to the same Provided with reference numerals; the normally non-conductive transistor 24 of the monostable multivibrator 20 is connected to the integration unit 40, which is shown in FIG. 1 or 2 with that shown Integration unit matches, except that the one Capacitor 46 having a smaller time constant is connected to control diode 82. The threshold value circuit 50 has a normally non-conductive transistor 53 which is connected to the zener diode 52 and a normally conductive transistor 56 is connected which is coupled directly to transistor 53 is. The transistor 53 includes one connected to the anode electrode the Zener diode 52 connected base electrode, an emitter electrode connected to earth and a collector electrode connected to the current source 14 via a resistor 54. The transistor 56, on the other hand, has a base electrode connected to the collector electrode of transistor 53, a Earth lying emitter electrode and one connected to the current source 14 via a resistor 58 Collector electrode on.
Die Steuerschaltung 70 in F i g. 4 enthält eine HaIbleiterdiode 82 mit einer Anodenelektrode, die an den Verbindungspunkt des Kondensators 46 und der Ausgangsdiode 48 angeschaltet ist. Die Kathodenelektrode ist hingegen an den Kollektor eines normalerweise nichtleitenden Transistors 84 angeschlossen dessen Kollektor ebenfalls über einen Kollektorwiderstand 86 an die Stromquelle 14 angeschaltet ist Der Emitter dieses Transistors 84 liegt an Erde, während die Basiselektrode an den Kollektor des Transi stors 72 angeschaltet ist. Im übrigen stimmt die Schal tungsanordnung mit der in Fig. 2 dargestellte! überein.The control circuit 70 in FIG. 4 contains a semiconductor diode 82 with an anode electrode attached to the junction of the capacitor 46 and the output diode 48 is turned on. The cathode electrode, however, is normally attached to the collector of one non-conductive transistor 84, whose collector is also connected via a collector resistor 86 is connected to the current source 14 The emitter of this transistor 84 is connected to ground, while the base electrode is connected to the collector of the transistor 72. Otherwise the scarf is correct processing arrangement with the shown in Fig. 2! match.
Die nicht dargestellte Maschine möge mit eine Drehzahl N drehen, die unter einer vorbestimmtciThe machine, not shown, may rotate at a speed N which is below a predetermined one
Drehzahl NON liegt. Wie in den vorbeschriebenen Anordnungenwerdendem monostabilen Multivibrator 20 Steuerimpulse mit einer Folgedauer ts entsprechend der Wellenform A in Fig. 5 a zugeführt. Der Transistor 24 gelangt für ein vorbestimmtes, festes Zeitinvervall J0 in den leitenden Zustand, wie es durch die Wellenform B in Fig. 5a dargestellt ist; sobald der Transistor 24 in seinen nichtleitenden Zustand zurückgekehrt ist, werden die Kondensatoren 46 und 46' mit den entsprechenden Zeitkonstanten geladen, wie es schematisch durch die Wellenformen C und D inFig. 5 awiedergegeben ist. Die Spannungen an den Kondensatoren 46 und 46' erreichen dann eine vorbestimmte feste Spannung VD, die durch die Schwellwertschaltung 40 - bzw. durch die Zenerspannung der Diode 52 — nach Ablauf der Zeitintervalle tH und tt gemessen wird, nachdem der Transistor 24 in den nichtleitenden Zustand bzw. der monostabile Multivibrator 20 in den stabilen Zustand zurückgekehrt ist. Zu dieser Zeit schaltet die Diode 52 durch und liefert einen Basisstrom an den Transistor 53, wodurch dieser leitend wird. Sobald der Transistor 53 leitend wird, wird der Transistor 56 nichtleitend, was in der Wellenform E ui F i g. 5 a dargestellt ist. Dann wiederholt sich der Vorgang, wie er in Verbindung mit den Fig. 2, 3 a und 3b beschrieben ist, um das Relais 74 in erregten Zustand zu setzen. In Fig. 5 a stellen die Wellenformen F und G die Spannung an dem Kondensator 66 und die Spannung an dem Kollektor des Transistors 72 dar.Speed is N ON . As in the arrangements described above, the monostable multivibrator 20 is supplied with control pulses with a sequence duration t s corresponding to waveform A in Fig. 5a. The transistor 24 becomes conductive for a predetermined, fixed time interval J 0 , as is shown by the waveform B in FIG. 5a; once transistor 24 has returned to its non-conductive state, capacitors 46 and 46 'are charged with the appropriate time constants, as shown schematically by waveforms C and D in FIGS. 5 a is shown. The voltages on the capacitors 46 and 46 'then reach a predetermined fixed voltage V D , which is measured by the threshold value circuit 40 - or by the Zener voltage of the diode 52 - after the time intervals t H and t t have elapsed, after the transistor 24 in FIG the non-conductive state or the monostable multivibrator 20 has returned to the stable state. At this time, the diode 52 turns on and supplies a base current to the transistor 53, whereby it becomes conductive. As soon as the transistor 53 becomes conductive, the transistor 56 becomes non-conductive, which is shown in the waveform E ui F i g. 5 a is shown. Then the process as described in connection with FIGS. 2, 3 a and 3 b is repeated to set the relay 74 in the energized state. In Figure 5a, waveforms F and G represent the voltage across capacitor 66 and the voltage across the collector of transistor 72.
Wie in der Schaltungsanordnung der Fig. 2 ist die Entladezeit des Kondensators 66 größer gewählt als die Zeitdauer (ro + tH). Der Transistor 72 bleibt daher in leitendem Zustand und das Relais 74 wird in Betriebszustand gehalten. Die Anordnung besitzt daher eine Betriebsdrehzahl /VON> die reziprok dem IntervallAs in the circuit arrangement of FIG. 2, the discharge time of the capacitor 66 is selected to be greater than the duration (r o + t H ). The transistor 72 therefore remains in the conductive state and the relay 74 is kept in the operating state. The arrangement therefore has an operating speed / V ON> the reciprocal of the interval
Andererseits befindet sich der Transistor 84 in der Steuerschaltung 80 in nichtleitendem Zustand, weil der Transistor 72 eingeschaltet gehalten wird. Hierdurch wird die Diode 82 umgekehrt vorgespannt, weswegen die durch die Integrationseinheit 40 gelieferte Integrationszeit von der Entladezeit iH bestimmt wird, die erforderlich ist, um den Kondensator 46 auf die vorbestimmte Spannung aufzuladen. Diese I adezeit tH ist daher kleiner als die entsprechende Ladezeit tL für den anderen Kondensator 46'.On the other hand, transistor 84 in control circuit 80 is in a non-conductive state because transistor 72 is kept on. As a result, the diode 82 is reverse biased, which is why the integration time supplied by the integration unit 40 is determined by the discharge time i H which is required to charge the capacitor 46 to the predetermined voltage. This charging time t H is therefore shorter than the corresponding charging time t L for the other capacitor 46 '.
Wenn die Drehzahl N größer als die vorbestimmte, feste Drehzahl NON ist, dann bringt die Schaltungsanordnung von Fig. 4 Wellenformen hervor, die in Fig. 5 b mit den Bezugsbuchstaben A bis G bezeichnet sind. In diesem Fall ist das Zeitintervall t, zwischen den Steuersignalen kurzer als das Zeitintervall (t„ + rH), so daß die Ausgangsspannung der Integrationseinheit 40 nicht die Schwellwertspannung V0 der Schwellwertschaltung 50 erreicht. Der Transistor 53 bleibt dann nichtleitend, während der Transistor 56 in leitendem Zustand gehalten wird. Dem Transistor 72 wird dann kein Basisstrom zugeführt, so daß er in ausgeschaltetem Zustand bleibt. Das Relais verbleibt dadurch ebenfalls in nichterregtem Zustand. If the rotational speed N is greater than the predetermined, fixed rotational speed N ON , then the circuit arrangement of FIG. 4 produces waveforms which are denoted by the reference letters A through G in FIG. 5b. In this case , the time interval t 1 between the control signals is shorter than the time interval (t + r H ), so that the output voltage of the integration unit 40 does not reach the threshold voltage V 0 of the threshold circuit 50. The transistor 53 then remains non-conductive, while the transistor 56 is kept in the conductive state. No base current is then fed to transistor 72, so that it remains in the switched-off state. The relay also remains in the de-energized state.
Da der Transistor 72 sich ebenfalls in ausgeschaltetem Zustand befindet, ist der Transistor 84 in der Steuerschaltung 80 leitend, so daß die Steuerdiode 82 in Durchlaßrichtung betrieben wird. Die Ladespannung an dem Kondensator 46 ist dann auf die Summe aus der Durchlaßspannung an der Diode 82 und der Sättigungsspannung des Transistors 84 festgelegt und bleibt immer niedriger als die Schwellwertspannung V0 der Schwellwertschaltung 50.Since the transistor 72 is also in the switched-off state, the transistor 84 in the control circuit 80 is conductive, so that the control diode 82 is operated in the forward direction. The charging voltage on the capacitor 46 is then fixed to the sum of the forward voltage on the diode 82 and the saturation voltage of the transistor 84 and always remains lower than the threshold voltage V 0 of the threshold circuit 50.
Wenn daher die tatsächliche Drehzahl N auf die vorbestimmte, feste Drehzahl Nm abnimmt, dann verbleibt die Anordnung in der Betriebsart, in der N gleich NON ist, weil die Ausgangsspannung der Integrationseinheit 40 unter der Schwellwertspannung Vn der Schwellwertschaltung 50 liegt. Wenn die Drehzahl N weiter abnimmt, wird die Periode ts gleich dem Zeitintervall (r„ + tL), so daß die Spannung an dem Kondensator 46' die Schwellwertspannung V11 erreicht. Wenn dann die Folgeperiode I1 größer wird als das Zeitintervall (io + r,), dann wird dem Transistor 53 Basisstrom zugeführt und der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich, wobei das Relais 74 erregt wird. Die in Fi g. 4 dargestellte Schaltungsanordnung besitzt eine Rückstell-Drehzahl NOFF, die reziprok 7u dem Intervall (f„ + t,) ist. Die Anordnung besitzt also eine Hysterese-Kennlinie mit der Betriebsdreh?ahl Nn\ - VUn + *η) und mit der Rückstell-Drehzahl Λ',« = !('„+'„) und NflFt = l/(r„+r,).Therefore, if the actual speed N decreases to the predetermined, fixed speed N m , then the arrangement remains in the operating mode in which N is equal to N ON because the output voltage of the integration unit 40 is below the threshold voltage V n of the threshold circuit 50. If the speed N decreases further, the period t s becomes equal to the time interval (r "+ t L ), so that the voltage on the capacitor 46 'reaches the threshold voltage V 11 . If the following period I 1 then becomes greater than the time interval (i o + r,), base current is fed to transistor 53 and the above-described process is repeated, with relay 74 being energized. The in Fi g. The circuit arrangement shown in FIG. 4 has a reset speed N OFF , which is reciprocal to the interval (f "+ t") . The arrangement therefore has a hysteresis characteristic with the operating speed N n \ - VU n + * η) and with the reset speed Λ ', «=! ('" + '") And N flFt = l / (r "+ R,).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Steuersignale durch einen Zungenschalter erzeugt werden, der entsprechend der Drehzahl der Maschine geöffnet und geschlossen wird. In diesem Fall können dann die Zündspule, die Unterbrecherkontakte und der monostabile Multivibrator entfallen. Ebenso kann die Schwellwertschaltung als Schmitt-Trigger-Schaltung ausgebildet sein. Schließlich ist die Erfindung genauso gut zur Messung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs anwendbar. In diesem Fall kann dann ein Rad des durch die Verbrennungsmaschine angetriebenen Fahrzeugs benützt werden, um die an den monostabilen Multivibrator angelegten Steuerimpulse zu erzeugen.In the context of the present invention, the control signals can be generated by a reed switch which is opened and closed according to the speed of the machine. In this case you can then the ignition coil, the breaker contacts and the monostable multivibrator are omitted. Likewise can the threshold value circuit can be designed as a Schmitt trigger circuit. Finally, the invention is the same well applicable for measuring the speed of a vehicle. In this case a Wheel of the vehicle driven by the internal combustion engine can be used to control the monostable Generate multivibrator applied control pulses.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 309ιδ44/355For this purpose 3 sheets of drawings 309ιδ44 / 355
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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