DE2516624C3

DE2516624C3 - Elektrische Schaltungsanordnung zur Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmessung

Info

Publication number: DE2516624C3
Application number: DE2516624A
Authority: DE
Inventors: Claude Le Chesnay Lombard (Frankreich)
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1974-04-16
Filing date: 1975-04-16
Publication date: 1979-09-20
Also published as: GB1500578A; DE2516624B2; FR2268268B1; DE2516624A1; US3996483A; ES436618A1; JPS574868B2; IT1032671B; JPS5116081A; FR2268268A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zur Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmessung, mit zwei oder mehreren verschiedenen Ausgangszuständen in Abhängigkeil von einer Eingangssignalfreouenz, bei der wenigstens eine Zeitmeßstufe mit einem zwei Entladungswege aufweisenden und einen Teil einer Zeitkonstanten-Schaltung bildenden Kondensator vorgesehen ist, dessen einer Entladungsweg durch das Eingangssignal gesteuert und dessen anderer Entladungsweg nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne selbsttätig leitend wird, wobei der durch die Eingangsfrequenz gesteuerte Entladungsweg einen eine unbeeinflußt ablaufende Entladung des Kondensators auslösenden Thyristor mit großem Haltestrom enthält.

Bei einer aus der US-PS 37 80 297 bekannten elektrischen Schaltungsanordnung dieser Art zur Geschwindigkeitsmessung bei Förderbändern liegt in dem nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne selbsttätig leitend werdenden Entladungsweg des

x> Kondensators eine Neonröhre, die nach Erreichen einer vorbestimmten Zündspannung leitend wird. Bei einer solchen Neonröhre schwankt der Zündspannungswert in verhältnismäßig großen Grenzen, so daß sich auch nur eine verhältnismäßig beschränkte Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung ergibt.

Bei einer anderen aus der FR-PS 14 57 550 bekannten Schaltungsanordnung liegt in dem von dem Eingangssignal gesteuerten Entladungsweg des Kondensators ein NPN-Transistor, während der andere Entladungsweg einen Unijunction-Transistor enthält Der NPN-Transistor ist lediglich während der Dauer des jeweiligen Steuerimpulses des Eingangssignales leitend, womit die Schaltungsanordnung von der Impulsbreite abhängig wird. Die Schaltungsanordnung kann im übrigen auch mit mehreren parallel liegenden Schaltungszweigen ausgebildet sein, die unterschiedliche Zeitkonstanten aufweisen, um damit eine Unterscheidung zwischen mehr als zwei Ausgangszuständen vornehmen zu können. Wenn aber zwei unterscheidbare

⁵⁽⁷ Wirkungen bei wenig unterschiedlichen Eingangssignalfrequenzen auftreten sollen, ist es notwendig, passive Bauelemente hoher Stabilität für die Zeitkonstanten-Schaltungen zu benutzen, weil sonst nach einer bestimmten Betriebszeit die Unterscheidung zwischen den beiden Wirkungen nicht mehr getroffen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art in dem Sinne zu verbessern, daß sie sich durch eine hohe Genauigkeit auszeichnet und damit einen industriellen Einsatz über weile Drehzähl- öder Geschwindigkeitsbereiche gestattet

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die elektrische Schaltungsanordnung erfindungsgemäß dadurch ge-

^h"> kennzeichnet, daß der andere Entladungsweg einen Unijunction-Transistor mit relativ zum Haltestrom des Thyristors kleinem Haltestrom enthält und in Reihe mit der Kathode des Unijunction-Transistors eine Diode im

Durchlaßsinn geschaltet ist.

Durch die Kombination des Unijunction-Transistors und des Thyristors wird erreicht, daß die Entladung des Kondensators unabhängig von der Dauer des Steuerimpulses des Eingangssignales ist, während andererseits die in Reihe zu dem Unijunction-Transistor liegende Diode bei den unterschiedlichen Halteströmen des Unijunction-Transistors und des Thyristors einwandfreie Lösch- und Zündverhältnisse für den Unijunction-Transistor bzw. den Thyristor ergibt

Bei einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung mit mehreren verschiedenen Ausgangszuständen kann die Anordnung derart getroffen sein, daß sie eine erste Zeitmeßstufe mit zwei En'Jadungswegen und eine eine zweite Zeitmeßstufe mit zwei Entladungswegen speisende Schaltung aufweist, die durch das Eingangssignal umschaltbar und durch Zündung des Unijunction-Transistors der ersten Zeitmeßstufe rückstellbar ist und daß der Kondensator der zweiten Zeitmeßstufe während der Wartezeit der ersten Zeitmeßstufe voraufladbar ist und an den Ausgängen der Zeitmeßstufen weitere bistabile Kippschaltungen angeordnet sind, die die Ausgangssteuerbefehle speichern und denen Schaltungseinrichtungen zur Kombination der Ausgattgssteuerbefehle im Sinne der Herstellung wenigstens dreier unterschiedlicher Ausgangszustände in Abhängigkeit der Eingangssignalfrequenz zugeordnet sind. Dadurch, daß dabei die eine der Zeitkonstanten erst nach dem Ende des Ablaufs der vorhergehenden einsetzt, hängt die Genauigkeit der Unterscheidung zwischen den Wirkungen nunmehr iedigiich von der Genauigkeit der jeweiligen Zeitkonstanten selbst ab und nicht von dem Unterschied zwischen den Zeitkonstanten.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Grundschaltbild einer Schaltungsanordnung, bei der abhängig davon, ob die Periode des Eingangssignals länger oder kürzer als die Bezugs-Zeitkonstanten ist. Impulse auf einen oder einen anderen Steuerweg abgegeben werden,

F i g. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der an einzelne Meßstellen der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auftretenden Spannungen in Abhängigkeit der Zeit, wobei im linken Teil des Diagramms der Spannungsverlauf für ein Eingangssignal mit einer längeren Periorfe und im rechten THI des Diagramms der Spannungsverlauf für ein Eingangssignal mit kurzer Periode veranschaulicht sind,

F i g. 3 ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung zur Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmessung mit drei verschiedenen Ausgangszuständen in Abhängigkeit von der Schließfrequenz eines Kontaktes,

F i g. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung des zeitabhängigen Spannungsverlaufes an unterschiedlichen Meßpunkter: der Schaltungsanordnung nach Fig. 3, auf der linken Seite des Diagramms für eine lange Periode des ankommenden Signals, in der Mitte des Diagramms eine mittlere Periodendauer und rechts des Diagramms für eine kurze Pericdendauer des ankommenden Signals,

Fi g. 5 ein Sehaltbild einer Schaltungsanordnung mit unterschiedlichen Ausgangszuständen, insbesondere zur Erzielung einer schrittweise fortschreitenden Steuerung und mit einer den jeweils gültigen Steuerbefehl umgebenden Totzeit,

F i g. 6 ein Diagiamm zur Veranschaulichung des Spannungsverlaufes an verschiedenen MeUstellen sowie der Zustände der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 in Abhängigkeit von der Zeit und

Fig.7 ein Diagramm zur Veranschaulichung des zeitabhäng'gen Verlaufs der Steuerzustände am Ausgang der Schaltungsanordnung nach F i g. 5 in Abhängigkeit von der Periode des Eingangssignals entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den F i g, 5 und 6.

Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung weist eine Speisespannungsleitung 1 positiver Polarität und eine Speisespannungsleitung 2 negativer Polarität auf. An die

ίο Leitung 1 ist ein Widerstand 3 angeschlossen, der in Reihe mit einem Kondensator 4 liegt, welcher mit seiner anderen Klemme an die Leitung 2 angeschlossen ist Der Widerstand 3 und der Kondensator 4 bilden eine Zeitkonstanten-Schaltung. Parallel zu dem Kondensator 4 liegen zwei verschiedene Schaltungen. Die erste Schaltung enthält einen Thyristor 5, dessen Steuerelektrode mit 6 bezeichnet ist und der in Reihe mit einem Widerstand 7 liegt, welcher seinerseits an die negative Speisespannungsleitung 2 angeschlossen ist Die Steuer-

2u elektrode 6 des Thyristors ist mit dem Eingangs-Signal beaufschlagt, dessen Abweichungen ',-..stgestellt werden muß und das in Gestalt kurzer aufem? ideriolgender Impulse auftritt.

Die zweite parallel zu dem Kondensator 4 liegende Schaltung enthält einen Unijunction-Transistor 9, dessen Anode 8 an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 3 und dem Kondensator 4 angeschlossen ist und dessen Kathode mit der Anode einer Diode 10 verbunden ist, deren Kathode ihrerseits über einen Widerstand 11 an der negativen Spcisespannungsleiiuüg 2 liegt. Die Steuerelektrode oder zweite Basis 12 des Unijunction-Transistors 9 ist an einen zwischen den Leitungen 1, 2 liegenden Spannungsteiler angeschlossen, der aus drei Widerständen 13, 14, 15 besteht. Sein mittlerer Widerstand 14 ist als Potentiometer ausgebildet, dessen Schleifer an die zweite Basis 12 angeschlossen ist und es so gestattet, die an dieser Elektrode 12 liegende Spannung einzustellen.

Der Unijunction-Transistor 9 ist ein Sauelornent,

in dessen Eigenschaften ähnlich jenen des Transistors sind, mit dem Unterschied jedoch, daß die Leitfähigkeit nur bei einer bestimmten Größe des zwischen den Elektroden 8 und 12 vorhandenen relativen Potentials vorhanden ist.

Im folgenden soll die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 beschrieben werden, wobei auf das Diagramm nach F i g. 2 Bezug genommen wird, das den Verlauf der Spannungen an verschiedenen Punkten der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 in Abhängigkeit

so der Zeit zeigt, wobei diese Punkte jeweils mit a, b, c, d bezeichnet sind.

Bei a ist das die Steuerelektrode 6 beaufschlagende Eingangs-Signal veranschaulicht, dessen Änderungen die v;n der Schaltung abzugebenden Befehle auslösen.

5^r> Bei jedem positiven Impuls entlädt der Thyristor 5 den Kondensator 4, wodurch der Unijunction-Transistor 9 gesperrt wird, wenn er vorher durchlässig war. Durch die Diode 10 v.ird der Spannungsabfall in der den Unijunction-Transistor 9 enthaltenden, an die Klemmen

w) des Kondensators 4 angeschlossenen Reihenschaltung erhöht, wodurch der Entladungsstrom des Kondensators 4 zu dem Thyristor 5 geleitet wird. Nrch der Entladung des Kondensators 4 hört der Thyristor 5 auf, leitend zu sein, weil der Widerstand 3 nicht genug Strom

b'i liefert, um ihn in leitendem Zustand zu halten. Als Beispiel kann angegeben werden, daß der Haltestrom des Thyristors etwa zwischen 1 und 10OmA liegen kann, während der Haltestrom des Unijunction-Transistors 9

im allgemeinen 100 χ kleiner ist. Es ist demnach leicht, für den Widerstand 3 einen Wert zu wählen, der den Unijunction-Transistor 9 im leitenden Zustand hält, während der Thyristor 5 gesperrt wird. Diese Funktionsweise wird im einzelnen noch erläutert werden.

Nach Ablauf einer sehr kurzen Zeitspanne, die bei / 1 beginnt, sind der Thyristor 5 und der Unijunction-Transistor 9 nicht mehr leitend. Die Ladung des Kondensators 4 (Kurve b) wächst unter der Wirkung des Widerstandes 3 mit der Zeit an. Wenn die zwischen /1 und f3 liegende Zeitspanne groß genug ist, wird der Unijunction-Transistor 9 bei ti leitend, womit an dem Punkt c, d. h. der Verbindungsstelle zwischen der Diode 10 und dem Widerstand II, ein Impuls großer Amplitude an den Klemmen des Widerstandes 11 auftritt, während andererseits nach der Entladung des

L·' *-» η *-l λ *% ■· * >€*-lrt II"" #" T* " t Q 1*4 *\

bleibt, weil der Widerstand 3 entsprechend gewählt worden war. Der Kondensator 4 bleibt deshalb 2» praktisch entladen, womit zum Zeitpunkt 13 die Zündung des Thyristors 5 bei d, an den Klemmen des Widerstandes 7, lediglich einen sehr kleinen Impuls auftreten läßt, der im wesentlichen dem Schwellenwert der Gleichspannung an der Diode 10 entspricht.

Der Zyklus beginnt sodann von neuem, wobei jedoch, wenn das zwischen /4 und f3 liegende Zeitintervall kleiner als das für die Zündung des Unijunction-Transistors 9 nötige Zeitintervall t2—t\ ist, der Thyristor 5 im Zeitpunkt f4 einen hochgeladenen Kondensator 4 m entlädt, womit an dem Punkt d ein starker Impuls erscheint.

Es ergibt sich somit, daß abhängig davon, ob die Periode der ankommenden Impulse langer oder kurzer als die Zündzeitspanne ist. starke Signale bei c oder d J5 erscheinen. Diese Signale werden dazu benutzt, Steuerbefehle für Steuermechanismen zu erzeugen.

In Fig. 3 ist eine drei verschieden Zustände aufweisende Drehzahlmeßschaltung veranschaulicht, die auf die Frequenz des Schließens eines Kontaktes ίο anspricht. Das Signal kann auch von jedem anderen Signalgeber abgegeben werden, vorausgesetzt, daß dieser eine Signalwiederholung festzustellen gestattet. Eine solche Schaltung kann beispielsweise dazu dienen, einen Elektromotor oder ein entsprechendes Gerät im rechtsläufigen oder linksläufigen Drehsinn in Gang zu setzen, insbesondere für die Geschwindigkeitssteuerung eines Kraftfahrzeuges durch Betätigung des Gashebels.

In Fig. 3 ist zur Erleichterung des Verständnisses schematisch die Säuerung der Haltevorrichtung eines Gaspedales eines Kraftfahrzeuges mittels eines umsteuerbaren Elektromotors veranschaulicht, doch ist die Steuerung nicht auf solche Anwendungsfälle beschränkt; sie umfaßt vielmehr auch die Steuerung von Arbeitszylindern, Geschwindigkeitswechselgetrieben, Einrichtungen zur Veränderung der Stellung der Scheinwerfer etc.

Bei der Schaltung nach F i g. 3 ist das Bordnetz aus einer Batterie 16 gespeist, deren positive Klemme an eine Leitung 17 angeschlossen ist und deren negative M Klemme über eine Leitung 18 an Masse liegt. Die Leitung 17 ist mit einer auf einem verlustbehafteten Ferritkern angeordneten Induktivität 19 verbunden, welche zusammen mit einem ihre Ausgangsklemme 21 mit Masse verbindenden Kondensator 20 parasitäre &5 Spannungen des Bordnetzes ausfiltert. Die Ausgangsklemme 21 speist zwei Meßzweige, von denen der in der Figur oben dargestellte Hauptmeßzweig die erste Meßperiode ausgehend von dem ankommenden Signal besorgt, während der Sekundärmeßzweig. der im Unterteil der Figur veranschaulicht ist. eine zweite Mcßpcriodc bewirkt, die am Ende der ersien beginnt. Die spannungsempfindlichen Teile der beiden Meß-/.weigc sind über Leitungen 22, 23 und Widerstände 24, 25, ausgehend von der Ausgangsklemme 21. mit geregelter Spannung versorgt, wobei beide Leitungen 22,23 jeweils über eine Zenerdiode 26 bzw. 27 an Masse angeschlossen sind.

Ein Magnetkontakt 28. dessen abwechselnde öffnungs- und Schließperioden das ankommende Signal der Meßschaltung bilden, steht unter der Einwirkung eines um eine Achse 30 umlaufenden drehbaren Magneten 29. Die Achse 30 ist beispielsweise eine Abtriebswelle des Geschwindigkeitswechselgetricbes des Kraftfahrzeuges. Eine Seite des Kontakts 2fl ist ausgehend von de I fitting 22 über einen Widerstand 31 gespeist, während die andere Seite des Kontaktes 28, die mit dem Buchstaben e bezeichnet ist, über einen Störschutzkondensator 32 und einen zur Fixierung des Potentials dienenden Widerstand 33 an Masse liegt. Von dem Punkt c zweigt außerdem ein Kondensator 34 ab, mit dem eine Diode 35 in Reihe geschaltet ist, die zu einem mit /'bezeichneten Punkt führt. Die Punkte e, I sind Polentialmeßpunkte, die sich in Fig. 4 wiederfinden.

Von dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 34 und der Diode 35 geht ein zu der Masseler.ung 18 führender Widerstand 36 ab, während ein anderer Widerstand 37 parallel auf den Ausgang der Diode 35 geschaltet ist. Die ganzen Elemente 28 bis 37 bilden eine Rechteck-Impulsformer-Schaltung, auf die eine Differentiation und die Unterdrückung der negativen Polarität folgt. Der Widerstand 31, der den Kontakt 28 von der positiven Leitung 22 aus versorgt, verhütet eine Beschädigung des Kontaktes 28 beim Auftreten eines Leitungsfehlcrs. Die aus den Elementen 28,31,32,33, 34 und 36 bestehende Schaltung ist an sich bekannt; sie wird lediglich zur Erläuterung eines praktischen Anwendungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung erläutert.

Von dem mit f bezeichneten Punkt gehen drei Widerstände 38, 39, 40 ab. die jeweils zu den Steuerelektroden 41, 42 von Thyristoren 43, 44 und zur Basis 45 eines Transistors 46 führen, welcher gemeinsam mit einem weiteren Transistor 47, dessen Basis mit 48 bezeichnet ist, eine bistabile Kippschaltung bildet.

Der Kollektor des Transistors 47 ist über einen Widerstand 49 an die Leitung 23 und über inen Widerstand 50 an die Basis 45 des Transistors 46 angeschlossen. Die Basis 48 des Transistors 47 ist über einen Widerstand 51 mit dem Kollektor des Transistors 46 und über einen Widerstand 53 mit einer Leitung 52 verbunden. Von dem Kollektor des Transistors 46 geht ein an eine Leitung 55 angeschlossener Widerstand 54 ab, der über einen Widerstand 56 mit der Leitung 23 verbunden ist.

Der Kollektor des Transistors 46 ist ein Spannungsmeßpunkt, der mit h bezeichnet ist.

Wenn man den in der Zeichnung 3 oben dargestellter Hauptmeßzweig betrachtet, so ist zu sehen, daß die Anode des Thyristors 43 an die Leitung 22 über Widerstände 57,58,59 angeschlossen ist, von denen die beiden letztgenannten durch Kontakte 60, 6! eingeschaltet werden können. Die Kathode des Thyristors 43 ist mit der Masseleitung 18 über einen Widerstand 62 verbunden, wobei der Ausgang an den Klemmen dieses

Widerstandes mit 1 bezeichnet ist. Parallel zu der aus dem Thyristor 43 und dem Widerstand 62 bestehenden Reihenschaltung sind ein Kondensator 63 und eine weitere Reihenschaltung geschaltet, welche aus einem Unijunction-Transistor 64, einer Diode 65 und einem Widerstand 66 besteht, wobei die Anode und die Steuerelektrode des Unijunction-Transistors 64 mit 67 bzw. 68 tyjzeichnet sind. Der Spannungsalisgang an den Klemmen des Widerstandes 66 ist mit j bezeichnet. Zwischen der Steuerelektrode 68 des Unijunction-Transistors 64 und der Masselcitung 18 liegen parallel ein Kondensator 69 und ein zur Entstörung und zur Fixierung des Potentials dienender Widerstand 70, während eine Diode 71 zwischen der Steuerelektrode 68 und dem Schleifer 72 eines Potentiometers 73 liegt, welches mit Widerständen 74, 75 einen zwischen der positiven Spcisespannungsleitung 22 und der Masseleitung 18 liegenden Spannungsteiler bildet. Die Diode 71 dient zur Temperaturkompensation des Unijunction-Transistors. Von dem Schleifer 72 geht ein Widerstand 76 ab, der an den Kollektor eines Transistors 77 angeschlossen ist, dessen Basis mit 78 bezeichnet ist und der mit einem weiteren Transistor 79 mit der Basis 80 eine bistabile Kippschaltung bildet

Von dem Kollektor des Transistors 77 geht ein Widerstand 81 zu der Leitung 21, während ein Widerstand 82 zu der Basis des Transistors 79 führt. Entsprechend ist der Kollektor des Transistors 79 über einen Widerstand 83 an die Leitung 21 und über einen Widerstand 84 an die Basis 78 des Transistors 77 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 79 ist außerdem mit der Basis 85 eines PNP-Transistors 86 verbunden, dessen Kollektor unmittelbar an der Masseleitung 18 liegt, während sein Emitter mit der positiven Speisespannungsleitung 17 über die Erregerwicklung 87 eines Relais verbunden ist, welches einen Umschaltanker 88 aufweist und einen Anschluß eines Motors 89 steuert der über ein elastisches Element 90 das Gaspedal 91 des Kraftfahrzeuges mitnimmt, um es entweder anzuheben oder abzusenken. In Reihe mit der Erregerwicklung 87 liegt ein Wegbegrenzungskontakt

entstört ist

Der sekundäre Meßzweig ist bis auf einige Details analog zu dem Hauptmeßzweig aufgebaut.

Die Anode des Thyristors 44 ist mit der Leitung 55 über einen Parallel-Widerstand 94 verbunden, über den durch gleichzeitig mit den Kontakten 60 bzw. 61 betätigte Kontakte 97, 98 Widerstände 95, 96 aufschaltbar sind Die Kathode des Thyristors 44 ist über einen Widerstand 99 an die Masseleitung 18 angeschlossen, wobei der Sparinüngsrncßpunk; an ihren Klemmen mit m bezeichnet ist Der Entladungskondensator des zweiten Meßzweiges ist mit 100 bezeichnet; sein MeBpunkt ist L Die Bezeichnung des Unijunction-Transistors ist 101, seiner Diode 102 und seines Widerstands 103; der Spannungsmeßpunkt an seinen Klemmen ist mit k bezeichnet Die Anode und die Steuerelektrode des Unijunction-Transistors 101 sind mit 104 bzw. 105 bezeichnet Die Steuerelektrode 105 ist an die Masseleitung 18 über eine Parallelschaltung angeschlossen, die aus einem Kondensator 106 und einem Widerstand 107 besteht welche mit einem Widerstand 108 einen an der Leitung 23 liegenden Spannungsteiler bildet Aus Wirtschaftlichkeitsgründen ist in dem zweiten Meßzweig die der Diode 71 des ersten Meßzweiges entsprechende Diode weggelassen, ebenso wie das dem Potentiometer 73 entsprechende Potentiometer, was deshalb möglich ist, weil die Zeitkonstante des unteren Schaltungszweiges klein im Vergleich zu der Zeitkonstante des oberen Schaltungszweiges ist und keine sehr große Genauigkeit erfordert.
-, Von der Steuerelektrode 105 geht ein Widerstand 109 ab, der zum Kollektor eines Transistors 110 führt, dessen Basis mit 111 bezeichnet ist und der mit einem Transistor 112 mit der Basis 113 eine bistabile Kippschaltung bildet. Der Kollektor des Transistors 112

κι ist über einen Widerstand 114 an die Leitung 21 und über einen Widerstand 115 an die Basis 111 des Transistors 110 angeschlossen, während der Kollektor des Transistors 110 über einen Widerstand 116 <ler Leitung 21 und über einen Widerstand 117 mit der Basis

ι ί 113 des Transistors 112 verbunden ist.

Der Kollektor des Transistors 110 ist außerdem an die Basis 118 eines PNP-Transistors 119 angeschlossen, dessen Kollektor unmittelbar an der Masseleitung 18 liegt und dessen Emitier mit der Leitung i7 üuci uie Eriegerspule 120 eines Relais verbunden ist, dessen Umschaltanker mit 121 bezeichnet ist und das den anderen Anschluß des Motors 89 steuert. Die beiden Relais mit den Erregerwicklungen 87, 120 gestatten es, den Motor rechts oder links herum laufen zu lassen oder

2% ihn stillzusetzen. Parallel zu dem Motor 89 liegt ein Widerstand 122 in Reihe mit dem Kondensator 123, was zur Entstörung dient. Ein Widerstand 124 verbindet über den Umschaltankter 121 den zweiten Anschluß des Motors 89 mit der Leitung 17, wodurch erreicht wird, daß das Gaspedal 91 langsamer nach unten geht als es angehoben wird. Ein Wegbegrenzungskontakt 125 liegt in Reihe mit der Erregerwicklung 120; er ist durch einen Parallelkondensator 126 geschützt.

Wenn man die Verbindungen zwischen den beiden

!"> Meßzweigen betrachtet, so ist zu ersehen, daß die Leitung 52 an dem Widerstand 66 an dem Punkt J angeschlossen ist, während sie über einen Widerstand 127 an der Basis 78 des Transistors 77 und über einen Widerstand 53 an der Basis 48 des Transistors 47 liegt.

Die Transistoren 47, 77 sind somit mit von dem Unijunction-Transistor 64 gelieferten Signalen beaufschlagt

!n ähnlicher Weise ist der Meßpunkt 1 des Widerstandes 62 über einen Widerstand 128 mit der ·)> Basis 80 des Transistors 79 und über einen Widerstand 129 mit der Basis 113 des Transistors 112 verbunden. Die Transistoren 79 und 112 erhalten somit die von dem Thyristor 43 kommenden Signale.

Der Meßpunkt m des Widerstandes 99 ist über einen '•ο Widerstand 130 an die Basis 113 des Transistors 112 angeschlossen. Der Transistor 113 ist demgemäß ebenfalls mit den Signalen des Thyristors 44 beaufschlagt. Der Meßpunkt k des Widerstandes 103 ist mit der Basis 111 des Transistors 110 über einen Widerstand ^ 131 verbunden, so daß der Transistor 110 die von dem Unijunction-Transistor 101 kommenden Signale empfängt.

Schließlich ist zu bemerken, daß alle Transistoren der drei erwähnten bistabilen Kippschaltungen NPN-Tranbo sistoren sind, während die Transistoren 86, 119 wie ebenfalls vermerkt, PNP-Transistoren sind.

Im weiteren soll kurz die Funktion der einzelnen Schaltungsteile der Fig. 3 mit Hilfe von Fig. 4 beschrieben werden, welche als Diagramm die Spanbi nungen an den verschiedenen in der Beschreibung erwähnten Meßpunkten wiedergibt. Die grundsätzliche Funktion mit zwei Entladungswegen für jeden Kondensator ist bereits im Zusammenhang mit der Schaltung

nach F i g. I beschrieben worden; sie wird deshalb nicht mehr im Detail nochmals erläutert.

Jedes Schließen des Kontaktes 28, das bei e (F i g. 4) symbolisch dargestellt ist, führt an dem Meßpunkt (zu einem positiven Impuls, der zu den Zeitpunkten ί 1, /4, 16 und /7 beginnt und die Thyristoren 43, 44 sowie den Transistor 46 leitend macht. Die Spannung an der Leitung 55 ist nur mehr ein Bruchteil der Spannung an der Leitung 23.

Die Widerstände 54, 56 sind derart gewählt, daß die Zündung des Unijunction-Transistors 101 ausgeschlossen ist, während der Transistor 46 leitend ist.

Am Ende der Leitfähigkeit sowie nach dem Zeitpunkt ti sind die Kondensatoren 63, 100 entladen; alle Halbleiter 43, 44,64 und 101 sind gesperrt, lediglich der Transistor 46 bleibt leitend, während der Transistor 47 nicht-leitend ist.

Die Kondensatoren 63, 100 werden über einen der Widerstände 57—59 bzw 94 — 96 "cladcr: v.'chei die Aufladung des Kondensators 100 trotz ihrer Schnelligkeit wegen des kleinen Wertes des Potentials auf dem die Leitung 55 steht, beschränkt ist, wie dies auf dem Spannungsdiagramm bei dem Punkt 1 zu ersehen ist, während andererseits die Ladung des Kondensators 63, gemessen an dem Punkt g, bis zur Zündung des Unijunction-Transistors 64 zum Zeitpunkt /2 fortschreitet, wobei dann an dem Punkt j über den Widerstand 66 ein Impuls abgegeben wird, der den Transistor 77 - wenn er es nicht bereits ist — leitend macht und außerdem den Transistor 47 in den leitenden Zustand überführt, wodurch der Transistor 46 gesperrt wird und das Potential der Leitung 55 bis in die Nähe des Potentials ansteigt, auf dem die Leitung 23 liegt Die Ladung des Kondensators 100 setzt sich dann lort, wie dies von der Kurve am Meßpunkt ;' ablesbar ist, wobei der Unijunction-Transistor 101 im Zeitpunkt 13 leitend wird, was zur Folge hat, daß an den Klemmen des Widerstandes 103 an dem Meßpunkt Ar ein in dem Diagramm nach Fig.4 veranschaulichter Impuls erscheint, der den Transistor 110 leitend macht.

Da der Transistor 77 seit dem Zeitpunkt 12 leitend ist, hat er wenigstens die Transistoren 79. 86 gesperrt. In ähnlicher Weise bedingt die Leitfähigkeit des Transistors 1 JO jene des Transistors 119 und das Schließen des Relais mit der Erre_b'erspuie 120. Der Motor 89 wird demgemäß auf beiden Seiten gespeist; er senkt das Pedal 91 so weit ab, bis die Periode des ankommenden Signals kürzer wird oder der Wegbegrenzungskontakt 125 sich öffnet. Wenn nämlich die Periode des von dem Kontakt 28 abgegebenen Signals lang ist bedeutet dies, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu nieder ist, womit es nötig wird, eine Beschleunigung des Fahrzeugs zu ermöglichen.

Von dem Zeitpunkt r4 ab wird angenommen, daß die Drehzahl der Welle 30 zunimmt Der gleiche Vorgang findet sich nur noch ausgehend von dem Zeitpunkt 11, aber wenn auch der Unijunction-Transistor 64 normalerweise zum Zeitpunkt 15 leitend wird und dabei die Leitfähigkeit des Transistors 77 bestätigt und den Transistor 48 leitend macht, so erfolgt doch das Schließen des Kontaktes 28 im Zeitpunkt 16 vor dem Zünden des Unijunction-Transistors 101.

Zu dem Zeitpunkt i6 erscheint somit ein starker Impuls an den Klemmen des Widerstandes 99, d. h. an dem Meßpunkt m, der den Transistor 112 leitend macht und die Transistoren 110, 119 sperrt und außerdem die Unterbrechung des über die Erregerwicklung 120 fließenden Stromes bewirkt. Damit wird der Motor 89 nicht mehr gespeist, so daß er in der Stellung, die er gerade einnimmt, verbleibt, wobei angenommen ist, daß die Verbindung mit dem Pedal 91 irreversibel ist.

Wenn die Drehzahl der Welle 30 noch zunimmt, tritt der Zeitpunkt /7 vor dem Zünden des Unijunction-Transistors 64 auf, d. h. daß ein energiereicher Impuls an dem Widerstand 62 an der Meßstelle 1 erscheint, womit der Transistor 79 und der Transistor 86 leitend werden. Damit tritt ein Strom in der Erregerwicklung 87 auf, der die Verschwenkung des Umschaltankers 86 zur Folge hat. Der Motor wird demnach mit hoher Spannung gespeist, er dreht sich im Sinne des schnellen Anhebens des Gaspedals, was erwünscht ist, weil in diesem Augenblick die Fahrzeuggeschwindigkeit zu hoch ist

π Die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt demnach ab bis eine gewisse Stabilität erreicht ist wobei dann di^ Geschwindigkeit derart aufrechterhalten wird, daß die Zündung des Unijunction-Transistors 101 zwischen z*vei Schließungen des Kontakt« 28 stattfindet.

Auf diese Weise wird demgemäß eine Funktion auf drei Etappen erreicht Dabei ist festzustellen, daß die Rechenzeit höchstens gleich einer Periode des Kontaktes 28 ist Die Schaltungsanordnung bietet demgemäß den Vorteil der Schnelligkeit im Vergleich zu jenen Schaltungen, die mehrere Eingangssignale integrieren.

Die Voraufladung des Kondensators 100 aus der Leitung 55 ist notwendig, weil ohne diese Vorkehrung bei der Annäherung eines Zeitpunktes wie etwa f 6, an t5, die Spannung an den Klemmen des Kondensators

JO 100 bei fehlender Voraufladung nahe null wäre, womit das an der Meßstelle m erscheinende Signal in dem Augenblick f6 sehr schwach wäre. Es könnte nicht ausreichen, um in jeder Periode die Leitfähigkeit des Transistors 112 zu gewährleisten, was Funktionsunre-

J5 gelmäßigkeiten beim Betrieb in einer Störumgebung oder bei plötzlicher Unterbrechung der Versorgung zur Folge haben könnte.

Anhand der Fig.5. 6, 7 soll im folgenden die Erweiterung des unteren Schaltungszweiges auf π

*o Zustände erläutert werden. Sie wird im einzelnen für den Fall beschrieben, daß es darum geht ein Steuerorgan in aufeinanderfolgenden Schritten als Funktion der Periode des Eingangssignals nach rechts oder nach links, nach vorwärts oder nach rückwärts

*5 laufen zu lassen.

In dem Schaltbild nach Fig. 5 ist eine Gleichstromquelle 150 vorhanden, deren positive Ausgangsleitung mit 151 und deren negative Ausgangsleitung mit 152 bezeichnet sind, wobei periodische Impulse die Steucrelektrode 153 eines Thyristors 154 beaufschlagen. Die Steuerelektrode bildet einen MeBpunkt ir, das entsprechende Diagramm ist als Funktion der Zeit in F i g. 6 dargestellt. Die Anode des Thyristors Ϊ54 ist mit einem Kondensator 155 mit einem Aufladungswidersland 156 und mit der Anode 157 eines Unijuncüon-Transistors 158 verbunden, dessen Kathode über eine aus einer Diode 159 und einem Widerstand 160 bestehende Reihenschaltung an die Leitung 152 angeschlossen ist Der gemeinsame Punkt der Diode 159 und des

μ Widerstands 160 ist über eine Leitung 161 an einen Widerstand 162 angeschlossen, der an der Basis 163 eines Transistors 164 liegt, welcher mit einem weiteren Transistor 165 mit der Basis 166 eine bistabile Kippschaltung bildet Die Basis 166 des Transistors 165

"5 ist über einen Widerstand 167 an die Steuerelektrode 153 des Thyristors 154 angeschlossen; sie empfangt ebenfalls das Eingangssignal. Der Kollektor des Transistors 164 ist über einen Widerstand 1G9 mit der

Leitung 151 und über einen Widerstand 170 mit der Basis 166 des Transistors 165 verbunden. Der Kollektor des Transisiprs 165 ist über einen Widerstand 171 an die Leitung 151 und über einen weiteren Widerstand 172 an die Basis 163 des Transistors 164 angeschlosser., wobei 5 der Kollektor des Transistors 165 außerdem über einen Widerstand 173 mit der Anode 174 eines Unijunction-Transistors 175 verbunden ist, dessen Steuerelektrode 176 an einen zwischen den Leitungen 151,152 liegenden und aus zwei Widerständen 177, 178 bestehenden Spannungsteile angeschlossen ist. Ein Kondensator 179 verbindet die Anode 174 des Thyristors 175 mit der Leitung 152. Dieser Kondensator bildet zusammen mit dem Widerstand 173 eine Zeitkonstanten-Schaltung, die dem Unijunction-Transistor 175 zugeordnet ist. Ein r> Widerstand 180 verbindet die Kathode des Unijunction-Transistors 175 mit der Leitung 152.

An den Klemmen des Widerstandes 180 wird die Spannung über eine Leitung 181 abgenommen, welche zu einem gegebenenfalls als Linearzähler ausgebildeten Zähler 182 p'hrt, der seinerseits mit einer Speichervorrichtung 183 verbunden ist, die einen Verstärker 184 steuert, dessen Ausgang an eine Betätigungsvorrichtung 185 angeschlossen ist. Das an der Meßstcllc η eintreffende Eingangssignal wird auch dem Zähler 182 2> sowie dem Speicher 183 zugeleitet, um deren zyklische Neueinstellung zu steuern. Die Steuerelektrode des Unijunction-Transistors 158 wird in üblicher Weise durch einen nicht weiter dargestellten Spannungsteil versorgt. so

Mit Hilfe der Fig.6 und 7 soll im weiteren die Wirkungsweise der in F i g. 5 dargestellten Schaltungsanordnung erläutert werden:

In Fig.6, in der der Verlauf der Spannung an verschiedenen Stellen der Schaltung als Funktion der )5 Zeit dargestellt ist, findet sich die Kurve n, die der die Steuerelektrode 153 des Thyristors 154 beaufschlagenden Spannung entspricht und zu den Zeitpunkten 11, f 3, f 5, f6 periodische Impulse aufweist. Die Kurve der an den Klemmen des Kondensators 155 liegenden Spannung ist mit ο bezeichnet; sie zeigt periodische Aufladungen, die bei 11 beginnen und bei 12 durch eine bntladung in den Unijunction-1 ransistor isa enden, wodurch der Transistor 164 leitend wird, was seinerseits die Sperrung des Transistors 165 zur Folge hat und es dem Widerstand 173 ermöglicht, den Kondensator 179 bis zur Zündung des Unijunction-Transistors 175 aufzuladen. Der Widerstand 171 ist derart gewählt, daß der Unijunction-Transistor 175 nicht gezündet und damit leitend bleibt, sondern in an sich bekannter Weise periodisch pendelt. Die an der Anode 174 des Unijunction-Transistors 175 an der Meßstel'e b empfangene Spannung ist in F i g. 6 veranschaulicht. Die auf der Leitung 181 auftretenden Impulse werden in dem Zähler 182 gezählt; sie sind in dem Diagramm noch F i g. 6 in der Kurve «/dargestellt. Die impulse werden in dem nachfolgenden Zyklus in den Speicher 183 überführt, dessen Ausgangsspannung in dem Diagramm nach Fig. 6 bei r veranschaulicht ist; dies geschieht in der Weise, daß der Speicher 183 in jedem Augenblick lediglich den höchsten Zustand der vorhergehenden Zählung erscheinen läßt.

Zum Zeitpunkt /3 oder /5 oder auch r6 wird das Pendeln des Unijunction-Transistors 175 dadurch beendet, daß der Transistor 165 unter der Wirkung des an der Stelle η auftretenden Signals leitend wird.

Wenn die Schaltung nach F ie. 5 für einen groben Servo-Mechanismus benutzt wird, in dem beispielsweise eine zwei oder mehrere Zählintervalle umfassende tote Zone vorgesehen wird, ergibt sich eins an der Betätigungsvorrichtung 185 liegende Spannung, die sich für verschiedene Frequenzen /⁷I, FI. F3, F4 des bei η auf die Steuerelektrode 153 gegebenen Signals entsprechend F i g. 7 ändert.

Unter der Voraussetzung, daß das Eingangssignal auch unmittelbar über den Widerstand 167 auf die Basis 166 des Transistors 165 sowie auf den Zähler 182 und den Speicher 183 gegeben wird, ergibt sich lediglich ein Vorteil im Vergleich zu dem Fall, daß das Signal auf dem Niveau des Kathoden-Widerstandes des Eingangsthyristors 154 wie in den vorhergehenden Figuren abgenommen wird, und zwar dann, wenn die Periode des ankommenden Eingangssignals außerhalb der Regelung im Vergleich zu jener des dem Unijunction-Transistors 185 zugeordneten Kondensators 165 extrem kurz wird. In diesem Falle kann tatsächlich die Spannung an den Klemmen des Kondensators 155 zu klein werden, um an dem Kathoden-Widerstand des Eingangsthyristors einen ausreichenden Impuls zu ergeben.

Eine andere Losung besiünue darin, nach jedem Eingangssignal eine sehr schnelle Voraufladirg des Kondensators 155 zu erzeugen, beispielsweise dadurch, daß ein Teil des Widerstands 156 durch eine Zenerdiode überbrückt würde.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Schaltungsanordnung zur Drehzahloder Geschwindigkeitsmessung, mit zwei oder mehreren verschiedenen Ausgangszuständen in Abhängigkeit von einer Eingangssignalfrequenz, bei der wenigstens eine Zeitmeßstufe mit einem zwei Entladungswege aufweisenden und einen Teil einer Zeitkonstanten-Schaltung bildenden Kondensator vorgesehen ist, dessen einer Entladungsweg durch das Eingangssignal gesteuert und dessen anderer Entladungsweg nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne selbsttätig leitend wird, wobei der durch die Eingangsfrequenz gesteuerte Entladungsweg einen eine unbeeinflußt ablaufende Entladung des Kondensators auslösenden Thyristor mit großem Haltestrom enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Entladungsweg (8, 9, 10, 11) einen Unijunction-Transistor (9) mit relativ zum Haltestrom 4es Thyristors (5) kleinem Haltestrom enthält, und daß in Reihe mit der Kathode des Unijunction-Transistors (9) eine Diode (10) im Durchlaßsinn geschaltet ist.

2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die von den Entladungswegen herrührenden Entiadungsimpuise jeweils Steuereingängen (c, d) wenigstens einer bistabilen Kippschaltung zugeführt werden.

3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Zeit-Meßstufe (57—59, 63) mit zwei Entladungswegen (43, 52; 64, 66) und eine eine zweite Zeit-Meßstufe (94—=/6, 100) mit zwei Entladungswegen (44, 39-, 101, 103) speisende Schaltung (46, 47) aufweist, die l jrch das Eingangssignal umschaltbar und durch Zündung des Unijunction-Transistors (64) der ersten Zeit-Meßstufe rückstellbar ist und daß der Kondensator (100) der zweiten Zeit-Meßstufe während der Wartezeit der ersten Zeit-Meßstufe voraufladbar ist und an den Ausgängen der Zeit-Meßstufen weitere bistabile Kippschaltungen (77, 79; 112, 110) angeordnet sind, die die Ausgangssteuerbefehle speichern und denen Schaltungseinrichtungen (86, 87, 88; 119, 120, 121) zur Kombination der Ausgangssteuerbefehle im Sinne der Herstellung wenigstens dreier unterschiedlicher Ausgangszustände in Abhängigkeit der Eingangssignalfrequenz zugeordnet sind (F i g. 3).

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine von einer Zeit-Meßstufe (155, 156; 154; 158, 160) gesteuerte bistabile Kippschaltung (164, 165), eine von Elementen der Kippschaltung (164, 165) gespeiste Widerstands-Kondensatorschaltung (173, 179) und eine einen Unijunction-Transistor (175) sowie einen an den Kondensator (179) angeschlossenen Widerstand (180) enthaltende Reihenschaltung aufweist und daß ein in jeder Periode die Schwingungen des Unijunction-Transistors (175) summierender Zähler (182), ein den jeweils vorhergehenden Zählstand des Zählers angebender Speicher (183) sowie Einrichtungen (185) vorgesehen sind, durch die ein Zustand belassen oder korrigiert werden kann(Fig. 5).

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Teil einer Einrichtung zur Verstellung des Gashebels (91) eines Kraftfahrzeuges in Funktion der Motordrehzahl bildet und daß ihre Eingangssignale abhängig von der Motordrehzahl sind, und durch die von den Entladungswegen herrührenden Entladungsimpulse ein umsteuerbarer Elektromotor (89) gesteuert ist, der über eine elastische Verbindung (90) mit dem Gashebel (91) gekuppelt ist