DE2753777A1

DE2753777A1 - Entfernungs-messvorrichtung

Info

Publication number: DE2753777A1
Application number: DE19772753777
Authority: DE
Inventors: William Edward Griffiths; Peter Matthew Williams
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1976-12-11
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1978-06-15
Also published as: NO774177L; US4149417A; GB1565960A

Description

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Ferranti Limited Hollinwood, Lancashire England

Entfernungs-Meßvorrichtung

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ORfGfNAL INSPECTED

Die Erfindung betrifft eine Entfernungs-Meßvorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung, bei der zur Messung der durchlaufenen Entfernung die Beschleunigung der Vorrichtung gemessen wird.

Es sind Entfernungsmeßgeräte vorgeschlagen worden, in welchen ein Beschleunigungsmesser ein Signal liefert, das direkt proportional zu der Beschleunigung ist, dem das Gerät ausgesetzt ist, wobei dieses Signal zweimal integriert wird, um die durchlaufene Entfernung anzuzeigen.

Eine solche Vorrichtung kann im Prinzip relativ einfach aufgebaut sein, unter Verwendung analoger Techniken, um aber einen zuverlässigen Betrieb in feindlicher Umgebung zu erreichen, ist ein ziemlicher Aufwand an Schaltungen erforderlich, um einen stabilen Betrieb aufrechtzuerhalten und es müssen kritische und sorgfältige Einstellungen vorgenommen werden beim Einbau und während des Betriebs. Der Aufbau dieser Vorrichtungen ist daher komplex und teuer und ihre Genauigkeit ist begrenzt durch die Einstellmöglichkeiten .

Diese Probleme können reduziert werden durch Verwendung von digitalen Techniken, wobei jedoch die Grundausführung mehr komplex ist, jedoch weniger kritische Einstellungen erfordert.

Ein Beispiel einer Entfernungsmeßvorrichtung, die digitale Techniken verwendet, ist in dem Britischen Patent 1 469 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung wird ein Beschleunigungsmesser mit einer Spule verwendet, die drehbar in einem Magnetfeld montiert und mit einer Quelle eines linear zunehmenden Stromes verbunden ist. Die Spule ist mechanisch

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mit einem Schalter gekoppelt, der durch eine Beschleunigungskraft geschlossen gehalten wird, so daß der Strom an die Spule gelegt werden kann. Wenn die Stärke des Stromes derart ist, daß die Kraft, die er in der Spule erzeugt, derjenigen, die durch die Beschleunigung erzeugt wird, entgegengesetzt ist und diese übersteigt, so wird der Schalter geöffnet. Der Strom nimmt in einer Zeiteinheit wiederholt zwischen Null und einer oberen Grenze zu, so daß die Stärke des Spulenrückstellmomentes, das erforderlich ist, um die Beschleunigungskraft zu überwinden, durch den Anteil an der Zeiteinheit gegeben ist, innerhalb welcher der Schalter geschlossen ist. Ein Taktgeber, der zu Beginn jeder Zeiteinheit mit seiner Tätigkeit beginnt, zählt bis der Schalter öffnet und die gezählten Impulse in jeder Zeiteinheit stellen den Beschleunigungswert dar.

Die Zahl je Zeiteinheit wird an eine Summiereinrichtung gegeben, wo durch Addition über eine Anzahl von Zeiteinheiten ein Geschwindigkeitssignal erzeugt wird und durch Summierung der Geschwindigkeitssignale ein weiteres Signal erzeugt wird, das den durchlaufenen Weg angibt.

Die oben beschriebene Anordnung erfüllt im wesentlichen die Anforderungen geringer Verstellungen und relativer Stabilität durch Verwendung digitaler Techniken, wobei der zunehmende Strom der Spule in diskreten Schritten durch digitale Einrichtungen erzeugt wird, ebenso wie die Integration eine digitale Summierung ist, es bleibt jedoch bei einer sehr komplexen Schaltung und einem komplexen Aufbau.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Entfernungsmeßvorrichtung einfacheren Aufbaus zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Vorrichtung

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einen Beschleunigungsmesser mit einem Wandler aufweist, der eine Trägheitsmasse besitzt, eine Schalteinrichtung, die durch die Trägheitsmasse betätigbar ist, um eine konstante Kraft zu erzeugen, die auf die Trägheitsmasse derart wirkt, daß die Schalteinrichtung geöffnet und geschlossen wird in wiederholtem Zyklus, wobei der Anteil jedes Zyklus, über den die Schalteinrichtung die Spule erregt, von der Richtung und der Stärke einer angelegten Beschleunigungskraft abhängig ist, daß ferner eine Signaleinrichtung vorgesehen ist, die in jedem Zyklus ein Signal liefert, das diesen Anteil jedes Zyklus darstellt, sowie eine Integirereinrichtung, um dies Signale bezüglich der Zeit über eine Vielzahl von Zyklen oder Perioden zu integrieren, um die durchlaufene Entfernung anzuzeigen.

Zweckmäßigerweise wird die Schalteinrichtung unabhängig von der Wirkung einer Beschleunigungskraft auf die Trägheitsmasse betätigt, vorzugweise wird die Schalteinrichtung durch eine Vorspannkraft betätigt, die an die Masse angelegt wird. Die Vorspannkraft kann eine Folge der Wirkung der Schwerkraft auf die Trägheitsmasse sein oder es kann sich um eine Kraft handeln, die von der elektromagnetischen Spule entgegengesetzt zu der Kraft erzeugt wird, die sie erzeugt, wenn sie durch die Schalteinrichtung erregt wird.

Die Signaleinrichtung kann eine Quelle für Taktimpulse aufweisen, sowie Torschaltungen, die betätigbar sind, wenn die Schalteinrichtung betätigt wird, um Taktimpulse durchzulassen.

Der Beschleunigungswandler kann von solcher Art sein, daß die elektromagnetische Spule eine Bewegung eines ferromagnetischen Materials induziert, das an der Trägheitsmasse angebracht ist, und der Zeitanteil in jeder Periode, in welchem

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die Spule durch die Schalteinrichtung erregt wird, ist direkt proportional zur Quadratwurzel der Beschleunigungsstärke, wobei die Integriereinrichtung dann zweckmäßigerweise einen Zähler enthält, um die Taktimpulse von der Signaleinrichtung zu addieren. Alternativ kann der Beschleunigungswandler so ausgebildet sein, wie in dem britischen Patent 1 362 121 beschrieben, in welchem die elektromagnetische Spule veranlaßt wird, in einem Magnetfeld zu schwingen, oder es kann ein Magnet vorgesehen sein, der veranlaßt wird, in dem Feld einer elektromagnetischen Spule zu schwingen, wobei der Zeitanteil in jeder Periode, innerhalb welchem durch die Schalteinrichtung die Spule erregt wird, direkt proportional zum Beschleunigungswert ist, wobei die Integriereinrichtung eine erste Integrierstufe aufweist, die einen Zähler für die Taktimpulse enthält, sowie eine zweite Integrierstufe, die eine Summiereinrichtung enthält, um die Gesamtzahlen des Zählers über eine Vielzahl von Schwingungsperioden der Trägheitsmasse in gegebenen Zeitintervallen zu summieren.

Vorzugsweise kann ein Speicher vorgesehen sein, um ein Signal zu speichern, das repräsentativ für eine Funktion einer vorgegebenen Entfernung ist, die von dem Beschleunigungsmesser unter der Wirkung einer bekannten Beschleunigungskraft in vorgegebener Zeit durchlaufen wird, und es können ferner Vergleichseinrichtungen vorgesehen sein, die tätig werden, wenn auf den Beschleunigungsmesser die Beschleunigungskraft wirkt und er die vorgegebene Entfernung durchlaufen hat.

Der Beschleunigungsmesser kann Beschleunigungen messen, die in entgegengesetzten Richtungen wirken. Die Anordnung kann dann Torschaltungen aufweisen, um Beschleunigungssignale zu trennen, die die Richtung der Beschleunigung betreffen.

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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 schematisch ein Blockdiagramm einer elektrischen Schaltung eines Entfernungsmeßgerätes nach der Erfindung zeigt, das einen Beschleunigungsmesser mit linearem Response verwendet.

Fig. 2 zeigt eine Schaltung eineer Modifikation der Anordnung nach Fig. 1, wobei in zwei entgegengesetzten Richtungen gemessen werden kann.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Blockdiagramm ähnlich demjenigen nach Fig. 1, wobei jedoch ein Beschleunigungsmesser mit einem quadratischen Response verwendet wird.

In Fig. 1 umfaßt ein Entfernungsmeßgerät einen Kraftausgleichs-Beschleunigungsmesser, der schematisch bei 10 gezeigt ist. Der Beschleunigungswandler ist von der Art, wie in dem Britischen Patent 1 362 121 beschrieben und er umfaßt eine elektromagnetische Spule 11, die drehbar in einem gleichmäßigen Magnetfeld in der Art eines Instrumentes mit beweglicher Spule montiert ist. Eine Trägheitsmasse, die einen Arm 12 aufweist, ist an der Spule zur Drehung mit ihr angebracht. Die Spule ist mit einem Kontakt 13 an dem Arm verbunden und über einen Belastungswiderstand 16 an Erde gelegt. Der Kontakt 13 bildet einen Kontakt einer elektrischen Schalteinrichtung, die außerdem einen festen Kontakt 14 besitzt, der an eine Potentialquelle 15 gelegt ist. Die Schalteinrichtung soll geschlossen sein, wenn die Kontakte in Eingriff sind und sie soll geöffnet sein, wenn sie voneinander getrennt sind.

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Wenn keine Beschleunigungskraft auf den Beschleunigungsmesser wirkt, so ist die Schalteinrichtung normalerweise offen, d.h. die Spule ist nicht erregt. Wenn eine Beschleunigungskraft wirkt, so wird die Schalteinrichtung gezwungen zu schließen und ein Strom fließt durch die Spule, in solcher Richtung und in solcher Stärke, daß eine Rückstellkraft auf die Spule und den Arm ausgeübt wird, um die Schalteinrichtung zu öffnen. Wenn der Stromfluß endigt, wird durch die Beschleunigungskraft der Schalter erneut geschlossen, wodurch erneut ein Stromfluß entsteht, was zu einer kontinuierlichen Schwingung des Armes führt, aufgrund der der Schalter in wiederholter Periode geöffnet und geschlossen wird.

Wenn der Strom durch die Spule fließt, wird eine Spannung an dem Widerstand erzeugt und das kontinuierliche öffnen und Schließen des Schalters führt dazu, daß am Belastungswiderstand 16 ein Spannungsimpulszug erzeugt wird. Die Wiederholungsperiode oder die Frequenz des Impulszuges ist gleich der Periode der Schwingung der Spule und des Armes und das Verhältnis von Zeichen zu Periode ist direkt proportional zur Stärke der Beschleunigungskraft. Das heißt, je größer die Beschleunigungskraft, die auf den Arm wirkt, ist, umso größer ist der Zeitanteil in einer Periode, innerhalb welchem der Schalter geschlossen bleibt.

Die Spannung am Widerstand 16 wird an einen Eingang einer Torschaltung 17 gelegt, zusammen mit Taktimpulsen einer viel höheren Frequenz von einem Taktimpulsgenerator 18.

Bei einer konstanten Taktfrequenz stellt die Anzahl der Taktimpulse, die von dem Tor in Irgendeiner Zeitperiode durchgelassen werden, die Stärke der Beschleunigung dar, der der Beschleunigungsmesser ausgesetzt ist.

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Der Ausgang des Tores wird an eine Integrierschaltung gelegt, die zwei Integrationsstufen hat, wobei eine erste Stufe von einem Impulszähler 19 und die zweite Stufe von einer Summiereinrichtung 20 gebildet wird. Der Zähler 19 erzeugt ein Ausgangssignal an der Klemme 21, das die zunehmende Gesamtzahl von Impulsen umfaßt, die vom Tor 17 empfangen worden sind und das über eine Zeitperiode das erste Zeitintegral der Beschleunigung darstellt, d.h. die Geschwindigkeit des Beschleunigungsmessers.

Die Klemme 21 des Zählers gibt ein Eingangssignal an die Summierschaltung 20. Die Summierschaltung umfaßt Addiereinrichtungen 22 mit ersten und zweiten Eingängen 23 und 24, sowie einen zweiteiligen Pufferspeicher 25, der durch einen Ausgang 26 der Addierschaltung gespeist wird.

Der Pufferspeicher hat einen ersten Teil 27, der durch einen Impuls getriggert werden kann, der an einen Triggeranschluß 28 angelegt wird, um den Inhalt der Addierschaltung zu empfangen und das gespeicherte Signal für einen zweiten Teil 29 des Speichers zu liefern. Der zweite Teil 29 kann ebenfalls durch einen Impuls getriggert werden, der an einen Triggeranschluß 30 gelegt wird, um den Inhalt des ersten Teiles zu empfangen und den Inhalt von einer Ausgangsklemme 31 an die Eingangsklemme 24 der Addierschaltung zu legen. Beide Triggeranschlüsse sind verbunden, um einen Ubertragungsimpuls von einer Ubertragungsklemme 32 aufzunehmen, der Anschluß 28 direkt und der Anschluß 30 über einen Verzögerungskreis 33. Die Wirkung der beiden Teile des Speichers und der Verzögerungseinheit ist die, daß der übertragungsweg zwischen der Addierschaltung und dem Speicher geschlossen ist, ehe ein Signal von dem zweiten Teil des Speichers zur Addierschaltung zurückgeführt wird. Das Ubertragungssignal enthält einen eines Zuges von Impulsen, der in regelmäßigen Zeitintervallen ange-

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legt wird, wobei die Impulse von dem Taktgeber 18 über einen Dividierkreis abgenommen werden, der bei 34 gestrichelt dargestellt ist, um einen Übertragungsimpuls, beispielsweise nach jeweils 1000 Taktimpulsen abzugeben.

Die Ausgangsklemme 31 des Pufferspeichers ist mit einem Eingang eines Komparators 35 verbunden, dessen anderer Eingang 36 angeschlossen ist, um eine vorgegebene bezugszahl aus einem Bezugsspeicher 37 zu empfangen. Der Komparator hat eine Ausgangsklemme 38, die auch mit einem Eingang des Tores 17 über eine Leitung 39 verbunden ist.

Im Betrieb der Entfernungsmeßvorrichtung, wenn der Beschleunigungsmesser einer Beschleunigung ausgesetzt ist, gibt der Zähler 19 als einen Ausgang eine kontinuierlich zunehmende Zahl ab, die für die Geschwindigkeit repräsentativ ist. Die Zahl an der Klemme 21 wird an die Addierschaltung an der Klemme 23 gelegt, so daß der Ausgang der Addierschaltung eine Zahl enthält, die mit der Zahl im Zähler zunimmt, die jedoch nicht vom Pufferspeicher aufgenommen wird. Jede Zahl, die durch den zweiten Speicher an die Addierschaltung gegeben wird, wird der Gesamtzahl hinzuaddiert, die danach mit jedem gezählten Taktimpuls zunimmt.

Nach einer ersten Integrationsperiode, die auf 1000 Taktimpulse eingestellt ist, wird ein Übertragungsimpuls an die Klemme 32 gegeben, wodurch die Zahl, die die aufaddierte Gesamtzahl an Taktimpulsen darstellt, auf den ersten Teil des Pufferspeichers übertragen wird und der Eingang zum Speicher dann von der Addierschaltung getrennt wird. Nach der Verzögerungsperiode der Schaltung 33 wird die Zahl auf den zweiten Teil des Speichers und dann zur Eingangsklemme der Addierschaltung übertragen, so daß die Zahl, die an deren

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Ausgangsklemme 26 erscheint, um den Betrag erhöht worden ist, der zuvor gespeichert war, wobei ferner zu dieser neuen Zahl nachfolgende Taktimpulse hinzuaddiert werden. Am Ende der folgenden Integrationsperioden werden ähnliche Übertragungs-Impulse an den Pufferspeicher gelegt und die Summierung fortgesetzt. Jedesmal wenn eine Zahl von dem zweiten Teil des Pufferspeichers übertragen wird, stellt sie die Summierung der Geschwindigkeitswerte der Gesamtzahlen des Zählers dar, d.h. sie stellt die vom Beschleunigungsmesser durchlaufene Entfernung dar.

Die vom Pufferspeicher übertragene Zahl wird an einen Eingang des Komparators 35 gelegt zum Vergleich mit der Bezugszahl, die eine vorgegebene Größe der durchlaufenen Entfernung darstellt. Wenn die Zahl der Summierschaltung die Bezugszahl übersteigt, gibt der Komparator ein Ausgangssignal ab, durch welches das Tor 17 geschlossen wird, um den Durchgang von weiteren Taktimpulsen zu sperren.

Die vorstehend beschriebene Anordnung eignet sich nur zum Messen einer Beschleunigungskraft, die in einer Richtung auf den Beschleunigungsmesser wirkt. Fig. 2 zeigt eine Modifikation der Anordnung nach Fig. 1, die die Messung einer durchlaufenen Entfernung unter der Wirkung von Beschleunigungskräften in jeder oder beiden von zwei Richtungen ermöglicht.

Die Teile, die denjenigen nach Fig. 1 entsprechen, haben dieselben Bezugszeichen.

Das Beschleunigungsmeßgerat 10 hat einen zweiten festen Kontakt 40, der an eine Quelle entgegengesetzter Polarität zu der des Kontaktes 40 angeschlossen ist, so daß, wenn eine Beschleunigungskraft nach rechts in Fig. 2 wirkt, der Belastungswiderstand eine

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Folge von positiv gehenden Impulsen erzeugt, während eine nach links wirkende Beschleunigungskraft eine Folge von negativ gehenden Impulsen erzeugt. In einer Umgebung, In der Schwingungskräfte auf den Beschleunigungsmesser wirken, kann jede Gesamtbeschleunigung in einer Richtung Komponenten in beiden Richtungen enthalten wegen der überlagerten Schwingung, was zu Impulsen beider Polaritäten vom Belastungswiderstand 16 führt.

Die Impulse werden an eine Torschaltung 41 gelegt, die getrennte Wege für positiv-gehende und negativ-gehende Impulse besitzt. Die Pulse beider Polaritäten werden über eine Leitung 42 geführt, wo die negativ-gehenden Impulse mit Hilfe einer Diode 43 entfernt werden. Die übrigen, positiv-gehenden Impulse werden durch einen nicht-invertierenden Verstärker 44 abgetrennt und an einen Eingang eines Tores 17* gelegt. Die Impulse vom Beschleunigungsmesser werden ebenfalls über einen Weg 45 geleitet, wo eine Diode 46 alle positiv-gehenden Impulse entfernt. Die zurückbleibenden negativ-gehenden Impulse werden durch einen invertierenden Verstärker 47 abgetrennt und als positivgehende Impulse an ein Tor 17" gelegt. Die Tore 17· und 17" entsprechen dem Tor 17 nach Fig. 1 und sie empfangen als weitere Eingänge Taktimpulse von einem Taktgeber 18 und ein Haltes ignaljvom Komparator. Die Tore 17' und 17" versorgen die Aufwärtseingänge und Abwärtseingänge eines Aufwärts-Abwärts-Zählers 19', ähnlich dem Zähler 19 von Fig. 1.

Der Ausgang des Zählers speist die Summierschaltung, die identisch mit derjenigen nach Fig. 1 ist und die bereits beschrieben wurde.

Der Zähler und der Integrator arbeiten mit einer "Zweier-Komplement-Arithmetik" , so daß eine Entfernung, die in beiden

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Richtungen, d.h. in positiver und in negativer Richtung bezüglich der Bewegung durchlaufen wird, die durch die Anordnung nach Fig. 1 gemessen wird, gemessen werden kann. Der Komparator 35 ist ebenfalls mit einer Torschaltung (nicht gezeigt) versehen, so daß, wenn eine vorgegebene negative Entfernung (in bezug zu Fig. 1) durch den Speicher 37 gespeichert wird, der Komparator einen Ausgang erzeugt, wenn der Inhalt des zweiten Speichars kleiner ist als die vorgegebene Entfernung, wogegen, wenn eine vorgegebene positive Entfernung gespeichert ist, der Komparator einen Ausgang abgibt, wenn der Inhalt des zweiten Speichers die vorgegebene Entfernung übersteigt.

Der Beschleunigungsmesser mit sich bewegender Spule, der vorstehend beschrieben wurde, kann ersetzt werden durch einen Beschleunigungsmesser, bei dem die elektromagnetische Spule fest ist und ein Permanentmagnet in dem Feld der Spule schwingt. Ein solcher Beschleunigungsmesser liefert ebenfalls einen Ausgang mit linearer Beziehung zur Beschleunigung und der ebenfalls zweimal integriert werden kann, wie oben beschrieben, um die durchlaufene Entfernung zu messen.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der der Beschleunigungsmesser ein solcher mit Kraftausgleich ist, wobei ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen seinem Ausgang und der auf ihn wirkenden Beschleunigungskraft vorhanden ist.

Der Beschleunigungsmesser hat einen Aufbau und einen Response ähnlich dem eines Meßinstruments mit bewegtem Eisenkern, insoweit als ein Stück eines ferromagnetischen Materials sich im Feld einer elektromagnetischen Spule bewegt, entweder durch magnetische Anziehungskraft der Spule auf das Material,

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oder durch Rückstoßkraft zwischen einem magnetischen Kern der Spule und dem Stück aus dem ferromagnetischen Material.

Das Entfernungsmeßgerät umfaßt einen Beschleunigungsmesser mit einer elektromagnetischen Spule 51 und einem Anker 52 aus Weicheisen, der die Trägheitsmasse bildet und von einem schwenkbar montierten Arm 53 getragen ist. Der Arm hat einen beweglichen Kontakt 54 eines elektrischen Schalters, der in Eingriff mit einem festen Kontakt 55 ist, wenn sich der Schalter in einem ersten Zustand befindet und der von diesem Kontakt einen kurzen Abstand hat, wenn sich der Schalter in einem zweiten Zustand befindet. Der feste Kontakt 55 ist an eine Potentialquelle angeschlossen und der bewegliche Kontakt 54 ist mit einem Ende der elektromagnetischen Spule verbunden. Das andere Ende der Spule ist über einen Lastwiderstand 56 geerdet.

Die Verbindungsstelle von Spule und Lastwiderstand ist an einen Eingang eines Tores 57 gelegt, um das Anlegen von Impulsen von einem Taktoszillator 58 an einen Zähler 59 zu steuern. Der Zähler bildet eine Stufe einer Integrierschaltung durch Summierung der Taktimpulse, wie oben beschrieben, und die aufaddierte Gesamtzahl wird an einen Eingang 60 eines Komparators 61 gelegt. Der andere Eingang 62 des Komparators ist an einen Speicher 63 angeschlossen, in welchem eine vorgegebene Zahl gespeichert werden kann. Eine Ausgangsklemme 64 des Komparators ist ferner mit einem Eingang des Tores 77 verbunden.

Der Beschleunigungsmesser arbeitet in der an Hand von Fig. 1 beschriebenen Schwingungsweise, wobei die Beschleunigungskraft, die auf den Anker wirkt, durch die durchschnittliche magnetische Anziehungskraft der Spule auf den Anker ausgeglichen wird. Im Falle eines Instrumentes mit bewegtem Eisen-

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teil ist die auf den Anker ausgeübte Kraft proportional zum Quadrat des Stromflusses durch die Spule, d.h. bei Anwendung auf einen Beschleunigungsmesser ist das Quadrat des durchschnittlichen Stromflusses proportional zur Beschleunigungskraft, die auf das Instrument wirkt. Die am Lastwiderstand 56 auftretende Spannung ist somit proportional zur Quadratwurzel der auf das Instrument wirkenden Beschleunigung. Betrachtet man die Gleichungen der Bewegung eines Körpers, wie z.B. des Beschleunigungsmessers, so durchläuft ein Körper, der aus der Ruhestellung mit konstanter Beschleunigung a beginnt, eine Entfernung s in einer Zeit t nach der Gleichung s = 1/2 a t . Hieraus ergibt sich, daß Vs —*-</a t und daß eine Größe, die repräsentativ ist für V/s durch eine einzige Integration des Signales /ä bezüglich der Zeit erhalten werden kann. Das heißt, ein Signal kann nach einer Zeit erhalten werden, die einer gegebenen Größe der Entfernung s entspricht, die für irgendeinen Wert von a durchlaufen worden ist.

Der Impulszug, der durch den Beschleunigungsmesser nach Fig. erzeugt worden ist, wird an das Tor 57 gegeben und öffnet es über eine Zeitspanne, die auf V^rä bezogen ist. Die über diese Zeit an den Zähler gelegten Taktimpulse werden aufaddiert und die gepeicherte Gesamtzahlt wird mit einer vorgegebenen Bezugszahl verglichen, die Js darstellt und der Komparator gibt ein Ausgangssignal ab, wenn eine Entfernung von s durchlaufen worden ist, wobei das Tor 57 geschlossen wird.

Die vorbeschriebenen Ausführungsformen haben den Vorteil, daß der Beschleunigungsmesser in seiner natürlichen Frequenz schwingt nur eine einfache konstante Stromversorgung zum Beschleunigungsmesser erforderlich ist.

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In den beschriebenen Ausführungsformen kann Vorsorge getroffen werden,oder erforderlich sein, für den Betrieb mit Null-Beschleunigung. In diesem Fall können die Trägheitsmasse, d.h. der Arm und der bewegliche Kontakt 13 in Kontakt mit dem Kontakt 14 vorbelastet werden. Dies kann erreicht werden durch Verwendung einer Feder, die auf die Spule wirkt oder durch Neigen der Kontaktanordnung derart, daB sie nach rechts in Fig. 1 bewegt werden und die Wirkung der Schwerkraft auf den Arm und den Kontakt 13 die Kontakte in Eingriff bringt. Der Eingriff führt zu einer Drehung der Spule und Öffnung des Schalters, so daß eine kontinuierliche Schwingung erreicht wird. Die Wirkung einer Beschleunigungskraft auf den Arm führt zu einer Veränderung des Anteils jeder Schwingungsperiode, innerhalb welchem der Schalter geschlossen bleibt. Alternativ können die Schalterkontakte in Eingriffsrichtung durch einen Vorspannstrom vorbelastet werden, der in der Spule 12 von einer negativen Versorgungsleitung aus zum Fliessen gebracht wird (wie gestrichelt dargestellt). Der Strom fließt in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen, die eine Gegenkraft zu einer Beschleunigungskraft erzeugt. Ein geeigneter Schutz gegen eine direkte Verbindung der Speiseleitungen +ve und -ve kann durch einen Widerstand erreicht werden.

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Claims

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Patentansprüche

Entfernungsmeßvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Beschleunigungsmeßwandler mit einer Trägheitsmasse, einer Schalteinrichtung, die durch die Trägheitsmasse betätigbar ist, einer elektrischen Spule, die durch die Schalteinrichtung erregbar ist, um eine konstante Kraft zu erzeugen, die auf die Trägheitsmasse derart wirkt, daß die Schalteinrichtung in wiederholtem Zyklus geöffnet und geschlossen wird, woöei der Anteil jedes Zyklus, über den die Schalteinrichtung die Spule erregt, abhängig von der Richtung und der Stärke der angelegten Beschleunigungskraft ist, ferner durch eine Signaleinrichtung, um in jedem Zyklus ein Signal zu erzeugen, das diesen Anteil darstellt, sowie durch eine Integrierschaltung zum integrieren der Signale über der Zeit über eine Vielzahl von Zyklen, um die von der Meßanordnung durchlaufene Entfernung anzuzeigen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung durch eine Vorspannkraft betätigbar ist, die an die Masse in Abwesenheit einer Beschleunigungskraft angelegt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung durch die Schwerkraft vorbelastet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Erzeugung eines Stromflusses in der elektromagnetischen Spule in einer solchen Richtung, daß eine Vorspannkraft entgegengesetzt zu der erzeugt wird, die erzeugt wird, wenn die Spule durch die Schalteinrichtung erregt wird.

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5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Signaleinrichtung eine Quelle für Taktimpulse sowie eine Torschaltung aufweist, die betätigbar ist, um Taktimpulse hindurchzulassen, wenn die Schalteinrichtung betätigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Beschleunigungsmeßwandler so aufgebaut ist, daß die elektromagnetische Spule eine Bewegung eines ferromagnetischen Materials, das an der Trägheitsmasse angebracht ist, induziert, derart, daß der Zeitanteil in jedem Zyklus, in welchem die Schalteinrichtung die Spule erregt, direkt proportional zur Quadratwurzel des Beschleunigungswertes ist, und daß die Integrierschaltung einen Zähler aufweist, um Taktimpulse von der Signaleinrichtung zusammenzuaddieren.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Beschleunigungsmeßwandler so aufgebaut ist, daß die elektromagnetische Spule im Feld eines Magneten schwingt oder umgekehrt, so daß der Zeitanteil in jedem Zyklus, in welchem die Schalteinrichtung die Spule erregt, direkt proportional zum Beschleunigungswert ist, und daß die Integrierschaltung eine erste Integrierstufe mit einem Zähler für die Taktimpulse sowie eine zweite Integrierstufe mit einer Summierschaltung aufweist, um die Gesamtzahlen des Zählers über eine Mehrzahl von Schwingungsperioden der Trägheitsmasse innerhalb gegebener Zeitintervalle zu addieren.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η -

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zeichnet , daß die zweite Integrierstufe eine Addierschaltung aufweist, um die augenblickliche Gesamtzahl vom Zähler zu empfangen, daß ein erster Speicher mit der Addierschaltung verbunden ist, um, wenn er getriggert wird, den Inhalt der Addierschaltung aufzunehmen, daß ein zweiter Speicher mit dem ersten Speicher verbunden ist, um dessen Inhalt aufzunehmen, wenn er getriggert wird und ein Eingangssignal an die Addierschaltung sowie ein Ausgangssignal abzugeben, daß ferner eine Verzögerungsschaltung vorgesehen ist, die auf ein Triggersignal anspricht, das an den ersten Speicher gegeben wird, um das Triggersignal um eine vorgegebene Zeitspanne später an den zweiten Speicher zu geben, so daß beim Empfang eines Triggersignals die Zahl in der Addierschaltung durch den ersten und den zweiten Speicher gepuffert und zu der Zahl in der Addierschaltung hinzuaddiert wird, und daß der Ausgang des zweiten Speichers die Summe der Gesamtzahlen des Zählers über das Zeitintervall zwischen den Triggersignalen bildet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Impulsteilerkreis, der Taktimpulse von der Signaleinrichtung erhält und ein Triggersignal nach einer vorgegebenen Anzahl von Taktimpulsen erzeugt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speicherschaltung zum Speichern eines Signales, das repräsentativ für eine Funktion einer vorgegebenen Entfernung ist, die von dem Beschleunigungsmesser unter einer bekannten Beschleunigungskraft in einer vorgegebenen Zeit durchlaufen wird, ferner durch eine Vergleichsschaltung, die betätigbar ist, wenn der Beschleunigungsmesser dieser Beschleunigungskraft ausgesetzt ist, um ein Signal zu er-

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zeugen, das anzeigt, daß der Beschleunigungsmesser die vorgegebene Entfernung durchlaufen hat.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß durch do.n Beschleunigungsmesser Beschleunigungen in entgegengesetzten Richtungen meßbar sind, und daß Torschaltungen vorgesehen sind, um Signale vom Beschleunigungsmesser, die sich auf die Richtung der Beschleunigung beziehen, zu trennen und auf verschiedene Kanäle zu geben.

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