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1. Wilfried Berg
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Auf der Natte 6 4790 Paderborn-Wewer 2. Josef Hüllwegen Hüttenstr.
61 4791 Altenbeken Anordnung und Verfahren zur vorübergehenden Speicherung Von Meßwerten"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und ein Verfahren zur fortlaufenden,
vorübergehenden Speicherung von Meßwerten eines Fahrzeugs oder einer Maschine jeweils
innerhalb eines Intervalls vor Eintritt eines Ereignisses, insbesondere eines Unfalls.
Dabei ist bei der Anordnung in dem betreffenden Fahrzeug ein Meßwertspeicher angeordnet,
der nach Eintritt des Ereignisses zur Auswertung entnehmbar ist.
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Es ist bekannt, bei Straßenfahrzeugen neben einem Fahrtenschreiber
auch einen sogenannten Unfallschreiber einzusetzen, der den Zweck hat, bei einem
Unfall mit dem betreffenden Fahrzeug die zuletzt unmittelbar vor dem Unfall gefahrene
Strecke, insbesondere die Geschwindigkeit, aber auch sonstige Daten, rekonstruieren
zu können.
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Die in der Praxis noch nicht erhältlichen, jedoch in Aussicht genommenen
Unfallschreiber sollen auf dem Prinzip des bekannten Fartenschreibers beruhen, also
zur Aufzeichnung der
gewünschten Daten einen Meßwertspeicher in
Gestalt einer Aufzeichnungsscheibe besitzen. Sofern auf dieser Aufzeichnungsscheibe
die erforderlichen Daten grafisch festgehalten werden, müsste eine solche Scheibe
beispielsweise jeden Tag erneuert werden. Es ist auch denkbar, die Aufzeichnungsscheibe
als Magnetscheibe oder -karte auszuLilden, die immer wieder von vorne unter Löschung
der gespeicherten Daten mit neuen Daten beschrieben werden können, was man auch
mit einem endlosen Magnetband erreichen könnte.
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Sämtliche Vorrichtungen der vordiskutierten Art haben den Nachteil,
daß man mechanische Bauteile benötigt, um eine Relativbewegung zwischen dem Meßwertspeicher
und dem jeweiligen Aufzeichnungsgerät zu erzeugen. Solche mechanischen Einrichtungen
sind erfahrungsgemäß störanfällig und unterliegen gerade in einem Straßenfahrzeug
erheblichen Beanspruchungen infolge von Schwingungen oder Stößen. Vor allem bei
einem Unfall sind sie leicht Beschädigungen ausgesetzt, wobei noch hinzukommt, daß
ein Meßwertspeicher mechanischer Art, der ständig bedient werden muß, nicht an einer
Stelle im Kraftfahrzeug plaziert werden kann, die bei einem eventuellen Unfall am
wenigsten beeinträchtigt wird.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Anordnung und
das Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern, indem die zu speichernden
Meßdaten digital in einem elektronischen Speicher abgespeichert werden, wobei bei
Erreichen der Speicherkapazität fortlaufend die ältesten Daten gelöscht und an deren
Stelle die jüngsten Daten gespeichert werden, wobei im Ereignisfall die Datenzufuhr
zum Speicher gesperrt wird und die bereits abgespeicherten Daten festgehalten werden.
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Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der gattungsgemäßen Art nach
der Erfindung dadurch gelöst, daß der Meßwertspeicher ein elektronischer Speicher
mit einem vorgeschalteten Zähler ist, der mit einem digitalen Meßwertgeber und einem
Taktoszillator verbunden
ist, wobei der Zähler über eine Ablaufsteuerschaltung
in Abhängigkeit vom Meßwertgeber und einem Ereignismelder gesteurt ist.
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Bei einem Verfahren der gattungsgemaßen Art nach der Erfindung wird
diese Aufgabe dadurch gelöst, daß geschwindigkeitsabhängige Impulse gebildet werden,
die einen elektronischen Zähler steuern, in dem Impulse eines Taktoszillators innerhalb
jeweils einer von den geschwindigkeitsabhängigen Impulsen bestimmten Dauer gezählt
und das Zählergebnis jeweils einem Speicherplatz eines elektronischen Speichers
zugeführt wird, wobei die Speicherplätze geschwindigkeitsabhängig fortlaufend mit
den Zählergebnissen belegt werden und die fortlaufende Belegung der Speicherplätze
bei Eintritt des Ereignisses zumindest vorübergehend unterbrochen wird.
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Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der elektronische
Meßwertspeicher einfach in seinem Aufbau und deshalb auch robust ist. Der Meßwertspeicher
wird vorzugsweise als auswechselbare Einheit ausgebildet, die nach einem Unfall
dem betreffenden Kraftfahrzeug entnommen werden kann. Die darin gespeicherten Meßwerte
können dann in einem Zusatzgerät ausgelesen werden. Eine Beeinflußung der im Meßwertspeicher
festgehaltenen Daten von außen ist naturgemäß ohne elektronische Hilfsmittel nicht
möglich, sie kann überdies noch durch besondere Schaltungsmaßnahmen leicht ganz
unterbunden werden.
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Zweckmäßig wird zur Belegung des elektronischen Speichers die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs digital gemessen. Dazu sitzt der Meßwertgeber an einer geeigneten
Stelle im Fahrzeug, um eine Lochscheibe oder dergleichen abzutasten und eine entsprechende
Impulsfolge zu erzeugen, die mit Impulsen des Taktoszillators verglichen wird. Da
der Taktoszillator eine geeichte Schwingfrequenz hat, kann aus den vom Meßwertgeber
gelieferten Impulsen unmittelbar ein geschwindigkeitsabhängiger Zahlenwert in dem
Zähler gebildet werden, der in Abhängigkeit der Dauer oder des
ALstandes
der vom Meßwertgebezr erzeugten Impulse die vom Taktoszillator abgegebenen Impulse
zählt. Das Zählergebnis wird in entsprechend codierter Form vom Zähler einem Speicherplatz
im Speicher zugeführt, danach kann der Zählvorgang im Zähler erneut beginnen. Das
nächste Zählergebnis wird wiederum in den Speicher eingegeben, der zweckmäßig als
Schiebekette ausgebildet ist, so daß die darin eingegebenen Meßwerte von einem Speicherplatz
zum nächsten weitergegeben werden, wobei bei Erreichen der Speicherkapazität das
jeweils älteste Meßergebnis gelöscht und das jeweils jüngste Meßergebnis dafür auf
den ersten Speicherplatz eingegeben wird.
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Die Zahl der festgehaltenen Geschwindigkeitsdaten richtet sich nach
der Anzahl der vorhandenen Speicherplätze. Man wird diese Zahl so wählen, daß beispielsweise
immer die letzten gefahrenen 1.000 m des Kraftfahrzeugs vor dem Ereignisfall digital
festgehalten sind. Bei einer genügend engen Rasterung der digitalen Meßwerte kann
man ohne Schwierigkeit eine kontinuierliche Geschwindigkeitskurve für den Zeitraum
vor dem Ereignisfall erstellen, die Meßwertspeicherung kann auch noch verzögert
unterbrochen werden, so daß auch noch über eine bestimmte Zeitdauer oder eine vorgelegte
Strecke die Geschwindigkeitsdaten nach dem Ereignisfall festgehalten werden können.
Dies kann von Vorteil sein, weil meist die in einen Unfall verwickelten Fahrzeuge
nach einem Zusammenstoß noch eine Strecke weiterfahren, und gerade auch das Geschwindigkeitsverhalten
des Fahrzeuges nach dem sogenannten Crash Aufschlüsse über einen Unfallhergang geben
kann.
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Die weiteren Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus der nachstehenden Beschreibung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung noch näher erläutert.
Dabei zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Meßwertspeicher-Anordnung,
Fig.
2 ein Blockschaltbild für die Auswertlogik zum Auslesen des Speichers, Fig. 3 ein
detailliertes Blockschema der Meßwertspeicher-Anordnung nach Fig. 1 und Fig. 4 ein
Funktionsdiagramm der Geschwindigkeits-Stopp-Erkennung für den Ereignismelder der
Meßwertspeicher-Anordnung.
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Fig. 1 zeigt den yrundsätzlichen Aufbau für die fortlaufende, vorübergehende
Speicherung von Meßwerten. Die Meßwerte werden von einem Meßwertgeber A in Gestalt
von Impulsen abgegeben, die einem Impulsformer B zugeführt werden. Der Impulsformer
B ist zugleich mit einem Taktoszillator D auf den Eingang eines Zählers E geschaltet,
dieser Zähler E, bei dem es sich um einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler handeln kann,
zählt in Abhängigkeit von der Impulsdauer oder dem Impulsabstand der vom Meßwertgeber
gelieferten Impulse die Impulse des Taktoszillators D, der mit einer geeichten Frequenz
schwingt. Zählbeginn und -ende wird von einer Ablaufsteuerung vorgegeben, die eingangsseitig
ebenfalls mit dem Ausgang des Impulsformers B verbunden ist. Der Zähler E gibt das
Zählergebnis taktweise an eine Schiebekette F weiter, welche die notwendigen Schiebeimpulse
ebenfalls von der Ablaufsteuerung C erhält. Die Ablaufsteuerung C arbeitet ferner
noch in Abhängigkeit von einem Ereignismelder G, der entweder unverzögert oder verzögert
die Einspeicherung weiterer Zählergebnisse vom Zähler E in die Schiebekette F unterbindet.
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Zur Auswertung der jeweils unmittelbar vor dem Ereignisfall in die
Schiebekette F eingespeicherten Zählergebnisse dient eine Auswertlogik, deren Prinzip
in Fig. 2 wiedergegeben ist. Der Speicher F, der in einer solchen baulichen Einheit
in dem betreffenden Kraftfahrzeug untergebracht ist, daß er mit wenigen Handgriffen
entnommen werden kann, wird über einen Paralleleingang H an einen Mikroprozessor
J oder ein ähnliches Auswertglied angeschlossen. Damit beim Auslesen die im Speicher
enthaltenen Daten nicht gelöscht werden, kann am Speicher F eine
Schleife
S vorgesehen werden, über die die gelesenen Werte wieder in den Speicher F eingespeichert
werden. Zur Sichtbarmachung der ausgelesenen Meßergebnisse ist der Mikroprozessor
J mit einem Drucker K verbunden.
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Das Blockschema nach Fig. 3 erläutert im einzelnen den Aufbau der
einzelnen Funktionselemente nach dem Blockschaltbild von Fig. 1.
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An geeigneter Stelle in dem treffenden Kraftfahrzeug ist ein Meßwertgeber
1 ang»>ordnet, bei den es sich beispielsweise um einen induktiven oder photoelektrischen
Impulsgeber handelt, der mit einer Lochscheibe 2 zusainmenwirkt. Die Lochscheibe
2 kann beispielhaft an der Kardanwelle eines Kraftfahrzeugs oder an mit den Rädern
mitdrehenden Elementen angeordnet sein. Solche Vorrichtungen sind bei Kraftfahrzeugen,
die mit einem Antiblockiersystem ausgestattet sind, bereits vorhanden, so daß die
Anordnung nach der Erfindung sehr vorteilhaft mit den Steuersystemen von Antiblockiereinrichtungen
kombiniert werden kann.
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Die Impulse des Meßwertgebers 1 sind von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs
abhängig. Wie Fig. 4 erkennen läßt, wird die Impulsdauer mit Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit
größer, das gleiche trifft auch für den Impulsabstand zu. Die Impulse des Meßwertgebers
1 werden auf einen Eingangsverstärker 3 mit Hystereseverhalten gegeben, dieser Eingangsverstärker
3 hat die Funktion eines Impulsformers. Am Ausgang des Eingangsverstärkers 3 liegt
der Punkt MP2, der mit einem weiteren Punkt MP1 am Ausgang eines Taktoszillators
5 in einem NAND-Glied 4 verknüpft wird. Am Ausgang MP3 des NAND-Gliedes 4 liegen
während des High-Zustandes am Ausgang MP2 des Eingangsverstärkers 3 die Impulse
am Ausgang MP1 des Taktoszillators 5 als Clock am Zähler EI an. Dem Zähler EI kann
ein weiterer Zähler EIIbeigeordnet sein, um die Zählkapazität zu erweitern.
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Geht der Punkt MP2 vom High-Zustand in den Low-Zustand über, läuft
in einem Zeitglied 5 eine Verzögerung ab, danach wird am
Ausgang
des Zeitgliedes 5 ein Rückstellsignal auf eine Leitung 17 gegeben, die zu den Zählern
EI und EII führt.
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Das Zählergebnis jeder Zählperiode wird von den Zählern EI und E II
auf je ein Schieberegister F I und F II gegeben. Da beim Ausführungsbeispiel die
Zähler E I und E II vierstufig aus bildet sind, handelt es sich entsprechend bei
den Schieberegistern F I und F II um Vierfach-Schieberegister.
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Der Ausgang MP 2 des Eingangsverstärkers 3 ist mit dem Ausgang des
Zeitgliedes 5 über eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung 6 verknüpft.
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Der Ausgang der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 6 liegt über ein Siebglied
7 an einem Inverter 8, der auf eine Leitung 15 einen Übernahme-Impuls oder Schiebeimpuls
dann gibt, wenn der High-Zustand am Punkt MP 2 in den Low-Zustand übergeht. Das
als RC-Glied ausgebildete Siebglied 7 filtert eventuell auftretendes Spikes aus.
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Die Leitung 15 für den Übernahme- oder Schiebeimpuls führt zu einem
NAND-Glied 9, das über seine zweite Eingangsleitung 18 ein zweites Signal von dem
sogenannten Ereignismelder erhalten kann.
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Solange an der Leitung 18 kein Ereignissignal ansteht, wird über das
NAND-Glied 9 der jeweilige Ubernahme- oder Schiebeimpuls über eine weitere Leitung
1 9 auf die Schiebeimpulseingänge der Schieberegister F I und F II gegeben. Liegt
auf der Leitung 18 ein Ereignissignal vor, so werden weitere Übernahme-Impulse durch
das NAND-Glied 9 gesperrt. Zur Kontrolle dieses Sperrzustandes kann eine Kontrollampe
11 vorgesehen sein, die über einen Zwischenverstärker 10 mit dem Ausgang des NAND-Gliedes
9 verbunden ist. Brennt die Lampe 11, kann die gesamte Speichereinheit, die in Fig.
3 durch gestrichte Linien eingerahmt ist, der Schaltung entnommen werden.
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Die Leitung 18 verbindet das NAND-Glied 9 mit einem Flip-Flop FF,
dem einerseits ein Geschwindigkeits-Stopp-Erkennungsglied 13 und andererseits ein
Stoßdetektor 14 vorgeschaltet ist. Das Geschwindigkeits-Stopp-Erkennungsglied 13
hat einen ersten Ausgang
Al, der mit dem Ausgang des Stoßdetektors
14 über ein NAND-Glied 12 verknüpft ist. Das NAND-Glied 12 ist derart auf das Flip-Flop
FF geschaltet, daß bei Vorhandensein eines Ausgangsimpulses am NAND-Glied 12 über
den mit der Leitung 18 verbundenen Ausgang Q' des Flip-Flop FF das NAND-Glied 9
gesperrt wird. Um eine Neuaufzeichnung in den Speichern FI und F II zu ermöglichen,
kann in dem Geschwindigkeits-Stopp-Erkennungsglied 13 ein weiterer Impuls an einem
zweiten Ausgang A2 erzeugt werden, der das Flip-Flop FF wieder zurücksetzt, sobald
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wieder erhöht wird und einen festgelegten Grenzwert
überschreitet. Dazu ist der Ausgang A2 des Geschwindigkeits-Stopp-Erkennungsgliedes
13 mit dem Eingang des Flip-Flop FF verbunden.
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Das Geschwindigkeits-Stopp-Erkennungsglied 13 ist über eine Leitung
16 mit dem Punkt MP2 am Ausgang des Eingangsverstärkers 3 verbunden. Es erhält von
dort, wie Fig. 4 in der oberen Darstellung zeigt, mit Geschwindigkeitsabnahme des
Fahrzeugs Impulse von ständig zunehmender Breite, sobald die Impulsbreite einen
oberen Grenzwert erreicht, wird im Geschwindigkeits-Stopp-Erkennungsglied 13 ein
Signal SS der Stopp-Erkennung erzeugt. Dieses Signal liegt am Ausgang A1 des Geschwindigkeits-Stopp-Erkennungsgliedes
13 an.
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Es ist also abhängig von einem unteren Geschwindigkeits-Grenzwert
des Fahrzeugs. Nimmt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wieder zu, was in der unteren
Darstellung von Fig. 4 veranschaulicht ist, nimmt die Breite der Steuerimpulse für
das Geschwindigkeits-Stopp-Erkennungsglied 13 ab. Unterschreitet die Impulsbreite
einen festgelegten Grenzwert, wird ein Signal (der Low-Erkennung)erzeugt, dieses
Signal liegt am Ausgang A2 des Geschwindigkeits-Stopp-Erkennungsgliedes 13 an. Der
untere Geschwindigkeits-Grenzwert zur Sperrung der Speicherung weiterer Zählergebnisse
in den Speichern F I und F II sowie der obere Grenzwert der Fahrzeuggeschwindigkeit,
bei der die Speichersperrung wieder aufgehoben wird, sind entweder in das Geschwindigkeits-Stopp-Erkennungsglied
eingeprogrammiert oder wählbar daran einzustellen.
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Die Schaltungsanordnung wird zweckmäßigerweise von der Fahrzeugstromquelle
versorgt. Damit bei Stromausfall, was bei einem Unfall sehr leicht eintreten kann,
die gespeicherten Daten in den Speichern nicht gelöscht werden, ist vorteilhaft
in den Speichern noch ein Akku oder eine Batterie eingebaut, die für diesen Fall
die Speicher weiter unter Spannung hält. Dies ist auch dann erforderlich, wenn die
Speicher zur Auswertung aus dem Kraftfahrzeug herausgenommen werden. Lediglich bei
nicht flüchtenden Speichern kann eine derartige zusätzliche Stromquelle entfallen.
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Insbesondere für den Einsatz in einem Straßenfahrzeug ist es vorteilhaft,
im Datenspeicher nicht nur fortlaufend vorübergehend die Meßwerte der Fahrzeuggeschwindigkeit
festzuhalten, vielmehr kann der Speicher auch noch erweitert werden, um darin für
den Ereignisfall weitere, geschwindigkeitsunabhängige Meßwerte einzugeben. Es kann
sich hierbei um entsprechend aufbereitete und codierte Signale für den Lenkeinschlag
des Fahrzeugs handeln, wobei entweder nach entsprechender Umsetzung der Einschlagwinkel
der gelenkten Räder oder sogleich der Kurvenradius in den Speicher eingegeben werden
kann. Naturgemäß muß beim Lenkeinschlag noch zwischen Rechtseinschlag und Linkseinschlag
unterschieden werden, es kann auch der Kurvenradius positiv oder negativ festgehalten
sein. Weitere Meßwerte dieser Art können Einschaltzustände von Hilfseinrichtungen
eines Kraftfahrzeugs beschreiben. So können in einem erweiterten Speicher Meßwerte
festgehalten werden, aus denen sich in der Auswertlogik rekonstruieren läßt, ob
das Fahrzeuglicht und gegebenenfalls welches Licht im Ereignis fall eingeschaltet
war oder nicht. Das gleiche kann für die bei Straßenfahrzeugen üblichen Fahrtrichtungsanzeiger
vorgesehen werden.
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Grundsätzlich erstreckt sich der Anmeldungsbereich der Erfindung nicht
nur auf Fahrzeuge aller Art, sondern auch auf Maschinen allgemein, deren sich zeitlich
oder drehzahlabhängig ändernden Betriebszustände über einen vorbestimmbaren Zeitraum
jeweils vor einem Ereignis fall festgehalten werden können.
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In allen Anwendungsfällen ist leicht eine Anpassung an
unterschiedliche
Fahrzeug- oder Maschinenparameter möglich, indem man beispielsweise die Schwingfrequenz
des Taktoszillators entsprechend anpaßt oder die Auswertlogik ändert.