DE3324568C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Tachometereinrichtung mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1, insbesondere ein
elektronisch gesteuertes Tachometer, das in ein Fahrzeug
eingebaut werden kann, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahr
zeugs anzuzeigen.
Bekannte Tachometer der fraglichen Art umfassen in ihrer
einfachsten Form einen Impulsgenerator, der elektrisch
mit einem die Drehbewegung der Fahrzeugräder erfassenden
Geber gekoppelt ist, sowie ein an diesen Impulsgenerator
angeschlossenes Anzeigeinstrument. Der Wert der Winkelge
schwindigkeit, mit der das Wandlerelement des Gebers ro
tiert, wird durch den Impulsgenerator in eine entsprechende
Frequenz der durch ihn erzeugten elektrischen Impulse um
gesetzt. Dieser Frequenzwert wird dann durch das Anzeige
instrument in eine Anzeige der Fahrzeuggeschwindigkeit
(pro Stunde) umgesetzt.
Es ist bekannt, daß derartige vorgefertigte Tachometer
in Fahrzeuge mit voneinander sehr unterschiedlichen
Eigenschaften eingebaut werden können. Zum Beispiel können die
Durchmesser der zugeordneten Räder unterschiedlich sein,
so daß bei derselben Winkelgeschwindigkeit des Gebers
das Anzeigeinstrument verschiedene auf die Stunde bezoge
ne Geschwindigkeitswerte anzeigen muß; es muß auch mög
lich sein, eine Anzeige der Geschwindigkeit in Kilometern
pro Stunde oder in Meilen pro Stunde zu erreichen.
Um die Herstellungskosten auf ein Minimum zu reduzieren,
weisen bekannte Tachometer Generatoren und Anzeigeinstru
mente auf, die genormte Eigenschaften aufweisen und in
der erforderlichen Weise an die Eigenschaften des Fahr
zeugs angepaßt sind, in welche sie eingebaut werden sol
len, wobei diese Anpassung durch Korrekturgetriebe zwi
schen dem Geber und dem Impulsgenerator erreicht wird.
Eine solche Anordnung erfordert zunächst, daß entsprechen
der Raum verfügbar ist, was nicht stets leicht zu errei
chen ist; ferner ist diese Lösung nicht immer befriedi
gend, besonders wenn es erforderlich ist, von Kilometern
pro Stunde auf Meilen pro Stunde umzusetzen. Im letzteren
Fall kann nämlich der Umsetzungskoeffizient (Multiplikator
oder Divisor) nicht leicht mit der gewünschten Präzision
einfach durch das Verhältnis der Anzahl von Zähnen von
zwei oder mehr Zahnrädern erreicht werden.
Aus der Offenlegungsschrift DE 27 30 699 ist ein Tachometer
eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem ein logischer Strom
kreis den Vergleich von in zwei aufeinanderfolgenden Zeit
intervallen erzeugten Zählwerten bewirkt und dadurch einen
reversiblen Schrittmotor kontrolliert. Ein programmierbarer
Speicher enthält einen festgelegten Wert, um die Zählwerte,
z. B. mit einem Rechner über eine nicht-lineare Funktion, an
zupassen oder zu vervollständigen. Diese Vorrichtung ist
aber nicht dazu geeignet, das Verhältnis zwischen der Fahr
zeuggeschwindigkeit und der Drehgeschwindigkeit des Tacho
metermotors in bezug auf das verwendete Maßeinheitensystem
oder die Fahrzeugeigenschaften zu regeln.
Ferner ist aus der Offenlegungsschrift DE 30 37 418 eine
einstellbare Vorrichtung zur Regelung eines Tachometers
und eines elektronischen Wegstreckenzählers bekannt, die
mit Hilfe von Wegimpulsen und einer durch mehrere Schalter
einstellbare Arbeitsspannung gesteuert wird. Die einge
stellte Spannung wird einem elektronischen Divisor zuge
führt und bewirkt über eine bistabile Kippstufe die Rege
lung des Tachometers. Die Spannung wird außerdem direkt
einem variablen Impulsteiler zugeführt, der den Ausgang
eines C-MOS-Rechners auswählt, um den Wegstreckenzähler zu
kontrollieren. Die Vorrichtung besitzt keinen Impulsgenera
tor zur Rückkopplung mit einem Prozessor, der die Umdrehung
des Wegstreckenzählers kontrolliert.
Schließlich ist aus der GB 12 25 904 ist eine Vorrichtung
zur digitalen Bestimmung des Ausschlags einer Waage bekannt,
die einen Schrittmotor, dem von einem Meßarm erzeugte Impul
se zugeführt werden, enthält.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tachometer
zu schaffen, das von den oben dargelegten Mängeln der be
kannten Tachometer frei ist. Insbesondere soll ein Tacho
meter bereitgestellt werden, das ohne Veränderung in be
liebige Fahrzeugtypen eingebaut werden kann, wobei auch die
Anzeige in verschiedenen Maßeinheiten erreicht werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Tachometer
zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit gelöst, das einen
ersten elektrischen Impulsgenerator aufweist, der an den
Antrieb des Fahrzeugs derart angeschlossen werden kann,
daß er ein elektrisches Impulssignal abgibt, dessen
Frequenz proportional zu dem Augenblickswert der Fahrzeug
geschwindigkeit ist, einen Elektromotor sowie einen zwei
ten Impulsgenerator umfaßt, dessen Frequenz von der Rota
tionsgeschwindigkeit der Welle des Elektromotors abhängt,
mit einem Geschwindigkeitsanzeigeinstrument, das durch
den Elektromotor angetrieben wird, und einer Prozessor
einrichtung, welche die von den beiden Impulsgeneratoren
abgegebenen Signale vergleicht und ein elektrisches
Signal abgibt, welches den Elektromotor speist. Das Ta
chometer ist dadurch gekennzeichnet, daß es eine Pro
grammiereinrichtung enthält, die dem Prozessor eine
Gruppe von elektrischen Signalen anbietet, bei denen es
sich im wesentlichen um logische bzw. digitale Signale
handelt und deren Kombination in Beziehung zu dem ge
wünschten Verhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindig
keit und der Rotationsgeschwindigkeit der Motorwelle
steht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In
der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine vereinfachte schematische Übersichtsansicht
der mechanischen und elektronischen Teile des
Tachometers; und
Fig. 2 ein detaillierteres Blockschaltbild des elektro
nischen Teils bei der in Fig. 1 gezeigten Anord
nung.
Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein erfin
dungsgemäß ausgebildetes Tachometer 1 umfaßt hauptsäch
lich einen Impulsgenerator 2, der durch einen Geber 3
angesteuert wird und über eine Prozessorschaltung 4 ein
Anzeigeinstrument 5 bekannter Art speist. Im Betrieb
ist der Geber 3 an das Rad 6 eines Fahrzeugs angekoppelt,
dessen auf die Stunde bezogene Geschwindigkeit erfaßt
werden soll.
Der Impulsgenerator 2 ist von herkömmlicher Art und um
faßt im wesentlichen ein Rädchen 7, das aus ferromagneti
schem Material hergestellt ist und radiale Vorsprünge 8
aufweist, sowie eine Detektorschaltung 9, bei der es
sich zweckmäßigerweise um einen starren bzw. verriegelten
Oszillator handelt. Wenn im Betrieb jeweils ein radialer
Vorsprung 8 vor dem Oszillator 9 vorbeigeht, gibt dieser
einen elektrischen Impuls ab, wobei die Frequenz des Im
pulssignals proportional zu dem Wert der Winkelgeschwin
digkeit des Gebers 3 bzw. des Rades 6, d. h. proportional
zur Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Das Anzeigeinstrument 5 umfaßt im wesentlichen einen
Motor 11, der aus der Prozessorschaltung 4 gespeist wird
und eine Welle 12 aufweist, die an ihrem einen Ende dreh
fest mit einem vierpoligen Permanentmagnet 13 verbunden
ist, welcher kreisförmig ausgebildet ist; am anderen Ende
der Welle 12 ist eine Schnecke 14 angebracht. Diese
Schnecke 14 kämmt mit einem Ritzel 15, das seinerseits
an eine Welle 16 anschließt, die eine allgemein mit 17
bezeichnete Kilometerzähleranordnung antreibt.
Das Anzeigeinstrument 5 umfaßt ferner ein bewegliches
Teil 18, das mit einer Welle 19 versehen ist, die um
ihre Achse drehbar entgegen der Wirkung einer Feder 20
verdrehbar ist. An der Welle 19 ist eine Anzeigenadel 21
befestigt, die über eine Skala 22 verschwenkbar ist.
Ferner ist an der Welle 19 an dem der Nadel gegenüber
liegenden Ende eine Scheibe 23 befestigt. Diese Scheibe
23 ist gegenüber dem Permanentmagnet 13 angeordnet und
derart ausgebildet, daß in ihr Wirbelströme erzeugt wer
den, wenn der Magnet 13 durch die Drehbewegung der Welle
12 des Motors 11 angetrieben wird. Dieser Magnet 13 treibt
ferner über den durch seine Magnetpole erzeugten Magnet
fluß einen magnetoelektrischen Wandler 25 an, der im
wesentlichen als Impulsgenerator wirkt. Das Ausgangssignal
des Wandlers 25 ist einem Signaleingang der Prozessorschal
tung 4 sowie einem weiteren Anschluß 27 zugeführt.
Die Prozessorschaltung 4 weist ferner eine Mehrzahl von
Programmiereingängen auf, an die Signale aus einer Pro
grammiereinheit 26 anlegbar sind. Diese Programmierein
heit 26 ist im einzelnen in Fig. 2 ersichtlich.
Gemäß der Erfindung enthält die Prozessorschaltung 4, wie
in Fig. 2 dargestellt, eine Prozessoreinheit 30 von der
Art eines Mikroprozessors sowie einen Digital/Analog-Um
setzer 31, der an die Ausgänge der Prozessoreinheit 30
angeschlossen ist und den Motor 11 über einen Verstärker
32 und einen nachgeschalteten Emitterfolger antreibt. Im
einzelnen enthält die Prozessorschaltung 30 einen Takt
eingang 34, an den ein Signal aus einer Oszillatorschal
tung 35 angelegt wird, zwei Signaleingänge 36, 37, an
welche die von dem Impulsgenerator 2 bzw. 25 erzeugten
Signale über ein Filter 38 bzw. 39 angelegt sind, sowie
eine Mehrzahl von Programmiereingängen 40, die jeweils
an einen ersten Anschluß einer Auswahleinrichtung ange
schlossen sind, welche die Programmiereinheit 26 bildet.
Ein zweiter Anschluß dieser Auswahleinrichtung ist mit
Masse verbunden. Ferner sind verschiedene Kurzschluß
brücken vorgesehen, die allgemein mit 41 bezeichnet sind
und zwischen bestimmten Anschlüssen der Auswahleinrich
tung liegen, um den entsprechenden Eingang 40 der Pro
zessoreinheit 30 mit Masse zu verbinden.
Der Digital/Analog-Umsetzer 31 ist vom Typ eines gewich
teten Widerstandsnetzwerks und hält insbesondere eine
erste Gruppe von Widerständen 43, die jeweils an einem
Anschluß mit dem zugeordneten Ausgang der Prozessorein
heit 30 verbunden sind und mit dem gegenüberliegenden
Anschluß an den Verbindungspunkt mit einer zweiten Gruppe
von Widerständen angeschlossen sind, die jeweils mit 44
bezeichnet sind. Der eine Anschluß eines der Widerstände
44 ist mit Masse verbunden, während der am gegenüberlie
genden Ende angeordnete Widerstand 44 mit einem Anschluß
an den invertierenden Eingang (-) eines Operationsverstär
kers 45 angeschlossen ist, der das aktive Element des
Verstärkers 32 bildet. Dieser Verstärker 32 enthält einen
Rückkopplungswiderstand 46 sowie in der Emitterfolger
stufe 33 einen Vorspannungswiderstand 47 und einen Tran
sistor 48. Der Operationsverstärker 45 ist an seinem
nichtinvertierenden Eingang (+) mit dem Schleifer eines
Potentiometers 49 verbunden, dessen einer Anschluß an
Masse und dessen gegenüberliegender Anschluß an einen
Ausgang 50 der Prozessoreinheit 30 angeschlossen ist, an
welchem ein stabilisiertes Gleichspannungssignal vorhan
den ist. Schließlich sind zwei Eingangsanschlüsse 51 und
52 mit den Eingängen der Filter 38 und 39 verbunden, so
daß die an den Eingangsanschlüssen anliegenden Signale
zu den Eingängen dieser Filter gelangen. Die Arbeitsweise
des Tachometers 1 ist im Prinzip von üblicher Art. Durch
die Drehung des Rades 6 erzeugt der Impulsgenerator 2
ein Impulssignal, das zu der Prozessoreinheit 4 gelangt,
welche ihrerseits den Motor 11 speist, wobei die Anordnung
so getroffen wird, daß eine Entsprechung zwischen dem
vom Generator 2 abgegebenen Signal und dem vom Impuls
generator 25 bei der Drehung der Welle 12 des Motors 11
abgegebenen Signal besteht. Erfindungswesentlich ist die
besondere Arbeitsweise der Prozessorschaltung 4, die nun
im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert wird.
Am Ende des Herstellungsprozesses bzw. jederzeit während
des Betriebs ist es möglich, das einwandfreie Arbeiten
der Prozessorschaltung 30 zu überprüfen, was die ein
wandfreie Arbeitsweise am Ausgang des Digital/Analog-
Umsetzers anbetrifft. Diese Überprüfung erfolgt durch
Kurzschließen aller Anschlüsse der Programmiereinheit 26
und Anlegen von geeigneten Logiksignalen an die Eingänge
36 und 37 über die Anschlüsse 51 und 52. Wenn beide
Eingänge 36 und 37 auf Logikpegel "0" gesetzt werden,
so müssen alle Ausgänge der Prozessoreinheit 30 auf dem
Logikpegel "0" liegen, so daß das Ausgangssignal des
Analog/Digital-Umsetzers 31 ebenfalls Pegel Null ist.
Dieses Ausgangssignal muß andererseits maximal sein,
wenn die Eingänge 36 und 37 beide gleichzeitig auf Logik
pegel "1" liegen. Schließlich muß das Ausgangssignal
des Umsetzers 31 z. B. 2/3 oder 1/3 des obengenannten
Maximalwertes betragen, wenn die Eingänge 36 und 37 auf
Logikpegel "1" und "0" bzw. auf Logikpegel "0" und "1"
liegen. Auf diese Weise kann sowohl das einwandfreie
Verhalten am Ausgang der Prozessoreinheit 30 als auch
der einwandfreie Betrieb des Digital/Analog-Umsetzers 31
überprüft werden.
Am Ende der Selbsttestphase der Prozessoreinheit 30 wer
den die Verbindungen aller Eingänge 40 nach Masse ent
fernt, und die Überbrückungen 41 werden z. B. wie in
Fig. 2 dargestellt in einer vorbestimmten Konfiguration
angeordnet, entsprechend dem Umfang des Rades 6 des Fahr
zeugs, dessen Geschwindigkeit gemessen werden soll. Bei
dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel gibt es 63 mögliche
unterschiedliche Kombinationen, da sechs Anschlüsse
vorhanden sind und diejenige Kombination ausgeschlossen
wird, bei der alle Anschlußpaare mit Masse verbunden
sind, denn diese Kombination wird für den oben beschrie
benen Selbsttest benötigt.
Durch Detektion der betreffenden Eingänge 40, die an
Masse liegen, und durch Detektion der Anzahl von mit
Masse verbundenen Eingängen kann die Prozessoreinheit 30
die aus dem Impulsgenerator 2 stammenden Impuls exakt
in Korrelation mit den Impulsen aus dem Impulsgenerator
25 setzen, so daß der genaue Spannungswert eingestellt
wird, der am Ausgang des Analog/Digital-Umsetzers 31
vorhanden sein muß, wodurch sich das gewünschte Ver
hältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der
Rotationsgeschwindigkeit der Welle 12 des Elektromotors 11
ergibt. Diese Geschwindigkeit ist auch proportional zur
Größe der in der Scheibe 23 induzierten Wirbelströme und
folglich zur Verdrehung der Nadel 21 auf der Skala 22.
Da das am Ausgang des Digital/Analog-Umsetzers 31 verfüg
bare Signal stufenweise variiert, wobei jeder Stufe eine
gegebene Geschwindigkeitsänderung entspricht, ist Sorge
dafür getragen, daß diese Stufen sehr klein sind (insbe
sondere kleiner als einem Anzeigewert von 1 km pro Stunde
entspricht). Wenn die Geschwindigkeit, mit der das Fahr
zeug bewegt wird, zwischen zwei Werten liegt, die zwei
verschiedenen aufeinanderfolgenden Spannungsstufen am
Motor 11 entsprechen, gibt die Prozessoreinheit 30 ab
wechselnd den ersten und dann den zweiten Spannungswert,
z. B. mit einer Frequenz von 1 Hz ab, so daß die mit 18
bezeichnete bewegliche Einheit wegen ihrer Massenträgheit
durch Integrierwirkung zwischen den entsprechenden Werten
eingestellt wird.
Eine Untersuchung der Eigenschaften des erfindungsgemäß
ausgebildeten Tachometers 1 ergibt, daß die eingangs an
gegebene Zielsetzung erreicht wurde. Die erfindungsgemäße
Anordnung kann ohne Veränderung in einen beliebigen Fahr
zeugtyp eingebaut werden, da es möglich ist, zwischen
einer sehr großen Anzahl von Kombinationen (63) zu wählen,
die verschiedenen Umfangswerten der Fahrzeugräder entspre
chen, indem einfach die sechs Kurzschlußbrücken 41 in der
Programmiereinheit 26 in geeigneter Weise kombiniert wer
den. Die Anordnung kann daher sehr leicht angepaßt und
äußerst flexibel eingesetzt werden sowie leicht überprüft
werden, da sie für einen Selbsttestbetrieb vorbereitet
ist. Die Signale, die von dem Impulsgenerator 25 abgege
ben werden, können ferner auch, da sie an dem Anschluß 27
verfügbar sind, durch eine andere Prozessoreinrichtung
ausgewertet werden, die in das betreffende Fahrzeug ein
gebaut ist.
Claims (5)
1. Tachometervorrichtung (1) zum Messen der Geschwindig
keit eines Fahrzeugs, mit einem ersten elektrischen
Impulsgenerator (2), der an einen Geber (3) des Fahr
zeugs anschließbar ist, um ein elektrisches Impuls
signal zu erzeugen, dessen Frequenz proportional dem
Augenblickswert der Fahrzeuggeschwindigkeit ist,
einem Elektromotor (11), einem zweiten Impulsgenerator
(25), dessen Frequenz von der Rotationsgeschwindig
keit der Antriebswelle (12) des Elektromotors (11)
abhängt, einem Anzeigeinstrument (18) zur Anzeige der
Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors (11) und
mit einer Prozessoreinrichtung (4), welche die von
den beiden Impulsgeneratoren (2, 25) abgegebenen Si
gnale miteinander vergleicht und ein elektrisches
Signal erzeugt, das zur Speisung des Elektromotors (11)
verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pro
grammiereinrichtung (26) vorgesehen ist, welche die
Prozessoreinrichtung (4) mit einer Gruppe von elektri
schen Signalen versorgt, die logik
signalartig sind und deren Kombination in Beziehung
zu dem gewünschten Verhältnis zwischen der Fahrzeug
geschwindigkeit und der Rotationsgeschwindigkeit der
Welle (12) des Elektromotors (11) steht.
2. Tachometervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Prozessoreinrichtung eine
Mikroprozessoreinheit (30) enthält und daß die Pro
grammiereinheit (26) eine Mehrzahl von Anschlußpaaren
aufweist, von denen jedes auf der einen Seite mit
einem entsprechenden Eingang (40) der Prozessorein
heit (30) verbunden ist, während es auf der anderen
Seite mit einem auf ein Bezugspotential gelegten An
schluß verbunden ist, und daß die diese Paare bilden
den Anschlüsse durch geeignete Überbrückungen (41)
miteinander elektrisch verbindbar sind.
3. Tachometervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Prozessoreinheit (30) für eine
erste vorbestimmte Verbindungskonfiguration zwischen
den Anschlußpaaren der Programmiereinheit (26) an
ihrem Ausgang elektrische Signale abgibt, die von
einer vorbestimmten Signalkombination an den Eingän
gen (36, 37) abhängen, mit denen der erste bzw. der
zweite Impulsgenerator (2, 25) verbunden sind.
4. Tachometervorrichtung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozessor
einrichtung (4) einen Digital/Analog-Umsetzer (31)
enthält, dessen Eingänge mit entsprechenden Ausgängen
der Prozessoreinheit (30) verbunden sind.
5. Tachometervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Digital/Analog-Umsetzer (31) vom Typ
eines gewichteten Widerstandsnetzwerks ist.
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Legal Events
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Owner name: VEGLIA BORLETTI S.R.L., MAILAND/MILANO, IT |
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D2 | Grant after examination | ||
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