DE1266034B

DE1266034B - Impulsgesteuerter elektronischer Drehzahlmesser

Info

Publication number: DE1266034B
Application number: DE1965S0101224
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus-Pete Schieschke
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-12-29
Filing date: 1965-12-29
Publication date: 1968-04-11

Description

Impulsgesteuerter elektronischer Drehzahlmesser Die Erfindung bezieht sich auf einen impulsgesteuerten elektronischen Drehzahlmesser, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Für die elektronische Messung der Drehzahl von Benzinmotoren ist es bekannt, als Signalgeber den Arbeitsrhythmus des nockengesteuerten Zündunterbrecherkontaktes hleranzuziehen; hierbei werden die Spannungsimpulse am Unterbrecherkontakt, an seiner elektronischen Nachbildung, an der Zündspule oder am Zündtransformator herangezogen. Diese Spannungsimpulse, deren Anzahl in der Zeiteinheit ein direktes Maß für die Drehzahl des Motors ist, werden in einem Meßinstrument integriert; sie bringen den Zeiger des Meßinstrumients um so weiter zum Ausschlag, je größer die auftretende Impulsanzahl in der Zeiteinheit ist.
Die bekannten elektronischen Drehzahlmesser, - welche mit mindestens einem Transistor, meist jedoch einer Vielzahl von Transistoren, sowie einer Reihe von weiteren Bauelementen in der Auswertschaltung arbeiten, sind wegen des erheblichen Bauetementaufwands relativ kostspielig. Es ist aus der »Elektronischen Rundschau«, Nr. 9/1959, weiter bekannt, einen impulsgesteuerten elektronischen Drehzahl messer für Kraftfahrzeuge mit einem an den Impulsgeber anschließbaren, den Steuerkreis eines Transistors beeinflussenden Impulsformer, ferner mit einem an einer Stromquelle aufladbaren Kondensator und mit einem die Impulshäufigkeit als Maß für die Drehzahl auswertenden Strommeßinstrument auszurüsten. Die Verwendung von Transistoren bringt jedoch Schwierigkeiten mit sich, weil diese unter den gegebenen Betriebsverhältnissen eine geringe Spannungsfestigkeit und vor allem eine störende Temperaturabh ängigkeit aufweisen.
Auch die Erfindung bezieht sich auf einen impulsgesteuerten elektronischen Drehzahlmesser, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem an den Impulsgeber anschließbaren Impulsformer, der den Steuerkreis eines Halbleiterbauelements beeinflußt, mit einem an einer Stromquelle aufladbaren Kondensator und mit einem die Impulshäufigkeit als Maß für die Drehzahl aufwertenden Strommeßinstrument.
Die Erfindung besteht hierbei darin, daß als Halbleiter ein Bauelement mit eingeprägtem Kippverhalten (Doppelbasisdiode, Vierschichtdiode, Thyristor) dient, das über den Impulsformer lediglich in den negativen Widerstandlsbereich gesteuert und erst bei Entladung des Kondensators durchgesteuert wird.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Fig. 1 bis 3 sind zunächst die Kennlinien von Doppelbasisdioden, Vierschichtdioden und Thyristoren veranschaulicht, während die Nebenfiguren Fig. la bis 3 a die entsprechenden Schaltungssymbole dieser Halbleiterbauelemente zeigen; in den F i g. 4 bis 6 sind Schaltbeispiele für Drehzahlmesser mit Doppelbasisdiode, Vierschichtdiode und Thyristor dargestellt, wobei das Meßinstrument einheitlich in den Entladestromkreis des Integrierkondensators eingefügt ist, während die Nebenfiguren F i g. 4 a bis 6 a entsprechende Schaltungsvarianten enthalten, bei denen das Meßinstrument in den Ladekreis des Intgrierkondensators eingefügt ist.
Wie die Fig. 1 veranschaulicht, hat eine Doppelbasisdiode einen Bereich negativen Widerstandes, der ihr ein Kippverhalten gibt. Erreicht die Emitterspannung UE die Höckerspannung Up, dann wird die Emitter-Basis- 1-Strecke durchlässig. Gleiches gilt für Vierschichtdioden, deren Kennlinie in der Fig. 2 dargestellt ist, ebenso für Thyristoren, wenn deren Steuerelektrode und Anode durch einen Widerstand überbrückt sind; die entsprechende Kennlinie veranschaulicht die F i g. 3.
Das Betriebsverhalten der drei erwähnten Bauelemente weist gewisse Unterschiede auf: Die Doppelbasisdiode hat einen Höckerpunkt, der abhängig von der zusätzlich anzulegenden Interbasisspannung UBB und kleiner als diese ist. Die Vierschichtdiode hat einen eingeprägten, nahezu konstanten Höckerpunkt.
Die HöckerspannungIB ist, ähnlich wie die Zenerspannung bei Zenerdioden, durch Exemplarauswahl freizügig wählbar. Der Bereich negativen Widerstandes gliedert sich in die in der F i g. 2 angegebenen drei Teilbereiche 1 bis III. Der Thyristor mit einem zwischen Steuerelektrode und Anode eingefügten Widerstand hat einen einstellbaren Höckerpunkt, der über den Widerstand vorgebbar ist. Die Durchbruchstrecke aller drei Bauelemente erlangt ihre Sperrfähigkeit dann wieder, wenn der Strom kleiner als der Haltestromln (bei Vierschichtdiode und Thyri- stor) bzw. der Talstromlv (bei der Doppelbasisdiode) wird.
Die Fig. 4 bis 6 veranschaulichen Schaltungsbeispiele. Allen veranschaulichten Schaltungen ist gemeinsam, daß ein Kondensator C von einer Spannungsquelle Q (z. B. der Kraftfahrzeug-Bordspannung) über einen Widerstand R1 aufgeladen wird.
Um die gespeicherte Energiemenge bzw. die Ladeendspannung konstant zu halten, ist eine Zenerdiode Z parallel zum Kondensator geschaltet. Die Ladeendspannung bzw. die Zenerspannung muß kleiner sein als die Höckerspannung des Bauelementes mit Kippverhalten.
Allen Schaltungen ist weiterhin gemeinsam, daß beispielsweise der beim Öffnen des Primärzündkreis es ZS am Unterbrecherkontakt U entstehende Spannungsimpuls über ein Ankoppelnetzwerk, das z. B. die Bauelemente Ct, R4, R5, Dt umfassen kann, der Auswertschaltung und der Doppelbasisdiode D, der Vierschichtdiode V bzw. dem Thyristor T zugeführt ist. Der Spannungsimpuls soll das Halbleiterbauelement mit Kippverhalten soweit in den Bereich negativen Widerstandes treiben, daß die dabei erreichte Spannung kleiner als die Spannung am Kondensator C ist. Dann übernimmt dieser Kondensator das weitere Durchkippen und entlädt sich über das Anzeigeinstrument M.
Der Widerstand Rl ist so zu bemessen, daß der ihn durchfließende Strom bei durchlässigem Halbleiter mit Kippverhalten kleiner als dessen Haltestrom ist.
Bei Verwendung von Doppelbasisdioden soll das Meßintrument M in den Emitterstromkreis der Doppelbasisdiode geschaltet sein; bei Anordnung des Meßinstruments M in den Basis-1-Stromkreis würde der Interbasisstrom Meßfehler verursachen. Doppelbasisdioden sind gegenüber Vierschichtdioden und Tyristoren verhältnismäßig billige Bauelemente mit Kippverhalten, so daß eine Schaltungsanordnung nach den F i g. 4 bzw. 4 a relativ preisgünstig aufgebaut werden kann, wenn der Umstand nicht stört, daß der Emitter der Doppelbasisdiode gegen eingestreute Impulse empfindlich ist, das Anzeigeinstrument M nicht einpolig an Masse geschaltet werden kann und die Höckerspannung ohne weitere Stabilisiebung abhängig von der Speisespannung und kleiner als diese ist. Die Schaltungsanordnung mit Vierschichtdiode bzw. Thyristor (Fig. 5 und 6) weisen demgegenüber den Vorteil auf, daß deren Höckerspannung größer als die Speisespannung wählbar ist und daß bei stabilisierter Speisespannung auch noch die Zenerdiode entfallen kann.
Das Meßinstrument M kann je nach Erfordernis mit einem Serien- oder Parallelwiderstand auf Drehzahlwerte justiert werden. In besonderen Anwendungsfällen kann das Meßinstrument M auch durch eine nachgeschaltete impulsverarbeitende Schaltung ersetzt werden.
Die F i g. 4 a, 5 a und 6 a veranschaullichen Varianten, bei denen das Meßinstrument M im Ladekreis des Kondensators C angeordnet ist, während es in den F i g. 4, 5 und 6 in den Kondensatorentladekreis geschaltet ist. Der Strommittelwert in in beiden Fällen jedoch der gleiche, also auch der Ausschlag des Meßinstruments.

Claims

Patentansprüche: 1. Impulsgesteuerter elektronischer Drehzahlmesser, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem an den Impulsgeber anschließbaren Impulsformer, der den Steuerkreis eines Halibleiterbauelementes beeinflußt, mit einem an einer Stromquelle aufladbaren Kondensator und mit einem die Impulshäuflgkeit als Maß für die Drehzahl auswertenden Strommeßinstrument, d a -durch gekennzeichnet, daß als Halbleiter ein Bauelement mit eingeprägtem Kippverhalten (Doppelbasisdiode, Vierschichtdiode, Thyristor) dient, das über den Impulsformer lediglich in den negativen Widerstandsbereich gesteuert und erst bei Entladung des Kondensators durchgesteuert wird.
2. Drehzahlmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung den über einen Ladewiderstand (R1) an der Speisespannungsquelle liegenden, vorzugsweise von einer spannungsstabilisierenden Zenerdiode (z) überbrückten Kondensator (C), einen stromrichtungsempfindlichen, einerseits an den Verbindungspunkt zwischen Ladewiderstand (R1) und Kondensator (C) und andererseits an den Ausgang (X) der Ankoppelschaltung angeschlossenen Widerstand (diode2), den Halbleiter(DD, V, T) und das Meßinstrument (M) enthält.
3. Drehzahlmesser nach Anspruch 2 mit einer Doppelbasisdiode als Halbleiter mit KippveRalten, dadurch gekennzeidhnet, daß die erste Basis (B,) der Diode (DD) mit dem (negativen) Bezugspotential der Versorgungsspannungsquelle (Q), die zweite Basis (B2) über einen Schutzwiderstand (R2.) mit dem (positiven) Speisepotential der Versorgungsspannungsquelle (Q) und der Emitter (E) der Diode (DD) mit dem kondensatorabseitigen Ende (X) des stromrichtungsempfindlichen Widerstand es (D2) verbunden ist, während das Meßinstrument (M) in den Emitterkreis der Doppelbasisdiode (F i g. 4 a) oder in den Kondensatorladekreis (F i g. 4b) eingefügt ist.
4. Drehzahlmesser nach Anspruch 2 mit einer Vierschichtdiode als Halbleiter mit Kippverhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode(A) der Vierschichtdiode (V) mit dem kondensatorabseitigen Ende (X) des stromrichtuugsempflndlichen Widerstandes (D2) und die Kathode (K) der Diode (V) mit dem Bezugspotential (-) derVersorgungsspannungsquelle (Q) verbunden ist, während das Meßinstrument (M) in den Anoden-Kathoden-Kreis der Vierschichtdiode (F i g. 5) oder in den Kondensatorladekreis (F i g. 5b) eingefügt ist.
5. Drehzahlmesser nach Anspruch 2 mit einem Thyristor als Halbleiter mit Kippverhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (A) des Thyristors (T) mit dem kondensatorabseitigen Ende(X) des stromrichtungsempfindlichen Widerstandes (D2), die Kathode (K) des Thyristors (T) mit dem Bezugspotential (-) der Versorgungsspannungsquelle (Q) und die Steuerelektrode (S) des Thyristors (T) über einen Widerstand (R3) mit dessen Anode verbunden ist, während das Meßinstrument (M) in den Anoden-Kathoden-Kreis des Thyristors (Fig. 6) oder in den Kondensatorladekreis (F g. 6b) eingefügt ist.
6. Drehzahlmesser nach Anspruch 2 mit spannungsstabilisierter Zenealiode (Z) in der Auswertschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerspannung kleiner als die Höckerspannung des Halbleiters mit Kippverhalten gewählt ist.
7. Drehzahlmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Ladewiderstandes (R1) der Auswertschaltung hinsichtlich seiner Größe so gewählt ist, daß der ihn durchfließende Ladestrom bei durchgesteuertem Halbleiterelement kleiner als der Haltestrom dieses Elementes ist.
8. Drehzahlmesser nach den Ansprüchen 4 und 5, mit im Kathoden-Anoden-Kreis des Halbleiters (Kondensatorentladekreis) vorgesehenen Meßinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßinstrument einpolig mit dem Bezugspotential (-) der Versorgungsspannungsquelle (Q) verbunden ist.
9. Drehzahlmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß die Justierung des Strommeßinstruments auf Drehzahlwerte mittels eines ihm zugeordneten Serien- oder Parallelwiderstand es erfolgt.
10. Drehzahlmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strommeßinstrument durch eine neben- oder nachgeordnete impulsverarbeitende Registrier-, Steuer- bzw. Regelschaltung ergänzt oder ersetzt ist.
11. Drehzahlmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankoppelschaltung aus einem aus RC-Gliedern zusammengesetzten T-Glied besteht, dessen einer Arm aus der Reihenschaltung eines Kondensators (C), eines Widerstandes (R4) und einer Diode (D) und dessen zweiter Arm aus einem einerseits gegen das Bezugspotential () geschalteten und andererseits an den Verbindungspunkt zwischen Kondensator (Cl) und Widerstand (R4) angeschlossenen weiteren Widerstand (R5) aufgebaut ist, wobei das freie Ende des Kondensators (C1) den an die Impuls stromquelle anschließbaren Eingang und das freie Ende der Diode (D1) den an die Auswertschaltung anschließbaren Ausgang (X) dieser Ankoppelschaltung bildet.
12. Drehzahlmesser nach Anspruch 5 für Auswertschaltungen mit einem Thyristor, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankoppelschaltung als einziges Bauelement einen Widerstand (R4) enthält, dessen Anschlüsse den Eingang bzw. den Ausgang dieser Ankoppelschaltung bilden.
13. Drehzahlmesser nach Anspruch 1 für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsstromquelle aus der an der Starterbatterie liegenden Hintereinanderschaltung des einseitig auf Bezugspotential geschalteten nockengesteuerten Zündimpuisgeber (U) mit der Primärwicklung der Zündspule (ZS) besteht, wobei der Eingang der Ankoppelschaltung an den Verbindungspunkt zwischen Zündimpulsgeber (V) und Zündspule (ZS) angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift »Elektronische Rundschau«, Nr. 9/ 1959, S. 340/341.