DE2316892A1 - Vorrichtung zur umwandlung elektrischer signalfolgen - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Umwandlung elektrischer Signalfolgen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf eine Vorrichtung zur Umwandlung elektrischer Signalfolgen und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Umwandeln elektrischer Signale, die von Signalgebern erzeugt worden sind und zurückgelegte Wegstrecken angeben» in Signale, aus denen aufgelaufene Fahrpreise elektronisch berechnet und registriert werden können, und zwar vor allem in elektronischen Fahrpreiszählern.

Bei elektronischen Fahrpreiszählern für Fahrzeuge, bei denen die zurückgelegte Wegstrecke angebende Signale erzeugt werden, sind spezielle Messungen für jeden speziellen Fahrzeugtyp erforderlich; in welchem der Fahrpreiszähler benutzt werden soll. Bei mechanischen und auch elektronischen Fahrpreiszählern ist es normalerweise üblich in eine Übertragungseinrichtung, die mit einer der Radachsen verbunden ist, ein zwischenliegendes Ausgangsrad einer Zahnradübertragung einzufügen, so daß die Zahl der Umdrehungen eines Wegsignalgebers für jede durchlaufene

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Strecke unabhängig vom Typ des Fahrzeugs immer gleich groß ist« Speziell bei Fahrpreiszählern, die mit elektronischen Zählern ausgestattet sind, ist die Einschaltung eines Zahnradgetriebes zwischen die mit den Rädern verbundene Übertragungseinrichtung und den Signalgeber unzweckmäßig. Es ist einfacher$ die Signale, die von einem elektrischen Signalgeber₉ der mit den Hadern verbunden ist, direkt auszunutzen und elektronisch in Zählsignale umzuformen, die sich für einen Zähler und den Registriermechanismus einer Fahrprelsanzeigeeinriehtimg eignen«

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine ~Umwandlungs— vorrichtung für elektronische Signale § welche in erster Linie als intermediäre Schaltung zwischen einem Wegsignalgeber, der mit Fahrzeugrädern gekoppelt ist, und eimer nachfolgenden elektronischen Zähleinrichtung gedacht ist_o Ferner soll die Umwandlungsvorrichtung auch als Fahrpreis^Neufestsetzschaltung und als Umwandler in Einrichtungen zur Einstellung der Gebühreneinheit benutzt werden können. Die Umwandlungsvorrichtimg ist wesentlich einfacher aufgebaut als vergleichsweise, die dem Stand der Technik entsprechenden Geräte. Gegenwärtig ist es üblich, eine Kombination aus mechanischen und elektrischen Übertragungseinrichtungen zu benutzen. Eine kennzeichnende Eigenschaft aller bisher bekannten Geräte ist aber, daß hohe Anforderungen an die Zahl der Signale für die notwendige Genauigkeit des FahrpreisZählers gestellt werden₀ Der Grund dafür liegt im Aufbau der intermediären Schaltung, welche auf der Basis der Signalfrequenzteilung, vor allem in binären elektrischen Zählern, arbeitet« In bestimmten Fällen benutzt man elektro-optische, perforierte Scheiben mit einer großen Zahl von Löchern oder Trommeln mit einer großen Zahl von darauf angebrachten magnetischen Elementen, um eine genügend hohe Signalfrequenz zu erreichen,, Diese Einrichtungen liefern Signale, welche die zurückgelegte Wegstrecke angeben. Die Anpassung der Einrichtungen an verschiedene Fahrzeugtypen geschieht durch Änderung der perforierten Scheiben oder durch Änderung des

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Übertragungsverhältnisses, indem man den Signalfrequenz—Teilungsfaktor neu setzt» Eine andere Maßnahme in diesem Zusammenhang ist die Änderung des Übersetzungsverhältnisses in zugehörigen Getrieben, um eine hohe Signalanzahl zu erreichen«,

Es ist also Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, die gegenüber den dem Stand der Technik entsprechenden Geräten einfacher aufgebaut ist und eine billigere Herstellung von elektronischen Fahrpreiszählern durch Verwendung unkomplizierter Wegsignalgeber ohne mechanische Übertragungseinrichtungen gestattet·

Dementsprechend ist die der vorliegenden Erfindung entsprechende Umwandlungsvorrichtung in erster Linie gekennzeichnet durch eine Kette von Binärzählern, die aus einer bestimmten Anzahl von bistabilen Flip-Flop-Schaltungen bestehen, welche von einer Sxklusiv-ODER—Gatterschaltung gesteuert und miteinander gekoppelt werden. Die Signale werden über dieses Gatter übertragen, das in bestimmter Weise durch Signale, etwa denen des Distanzsignalgenerators, getaktet werden kann, und zwar unabhängig vom Zustand der vorhergehenden Flip-Flop-Schaltung.

Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen dienen der weiteren Erläuterung dieser Erfindung.

Die Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Zählerschaltung für einen Wegsignalgenerator und eine Fahrpreis—Neufestsetzschaltung;

Fig«, 2 Signalformen, wie sie in den Zählern auftreten, wenn eine Signalfolge aus dem Wegsignalgenerator dorthin gesandt wird;

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Fig_E 3 eine Addition©tabelle_P anwendbar auf"die Addition der Zahl 115 - - "" " ·

Figo 4 anhand eines Diagramms die Möglichkeit der. Änderung der Umwandlungszanl in Schaltungen zur Neufestsetzung der Fahr= preise und" .. =

Figo 5 die Möglichkeit der Änderung der Größe der Gebühren= einheit in Fahrpreissähler mit digitaler Anzeige über ein beleuchtetes Anzeigefeldo

D&T in Figo i dargestellte Zähler besteht'-aus -mehreren in Reihe geschalteten identischen Schaltungen^ von denen" vier ab= gebildet sind«-Jede von diesen Schaltungen enthält eine zwangsläufig" gesteuerte S©rvo=Flip=Flop=Schaltung Fi₉ F2_S F3 und F4₉ die von der negativen FlanJk© ©ines, ankommenden Signals getaktet werden^ ein Exklusiv-OBSIUGattor EXl₉ EX2_P EX3 und EX4 und ein NAND-Gatter A₉ B₃ C und D₉ di© -im Übereinstimmung "mit der Schal= tung von Pig« 1 durch das Eingangswegsignal getaktet werden_o In d©r folgenden Beschreibung wird ©in sogenannter hoher logischer Pegel mit l:a und ein niedriger logischer Pegel mit Oga bezeich-= net«, Liegt der Pegel isa am Eingang Di" und gleichzeitig der Pegel 0?a an den Eingängen D2_S D3 und D4₉dann arbeitet die Schaltung wie ein bekannter Typ eines ¥elligkeitszählers₉ falls über die Eingangsleitung CL Taktsignal® geliefert werden_β. Liegt am Eingang Cl der Pegel Os a ₉ dann erscheint an den Ausgängen der Gatter A₉-B_? C und. D der Pegel"lsa_o Diese Ausgänge sind mit den Gatterschaltungen EXl₅ EX2₉ EX3 und EX4 verbunden_o Da an einem Eingang des ersten Exkliasiv=ODSR=Gatters SXi der Pegel isa auf= grund der Verbindung mit + liegt₉ erscheint am Ausgang,, der mit dem Cl-Eingang der Flip-Flop-Schaltung Fi verbunden Ist_p der Pegel Osa, wenn der andere Eingang Ei des Gatters EXi auf dem Pegel Isa liegt«, Die anderen drei Exklusiv-ODER^Gatter EX2_P EX3 und EX4 jedoch sind mit den Ausgängen Q" der vorhergehenden Servo-Flxp-Flop-Schaltungen verbundene Die Servo—Flip-Flop= ■

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Schaltungen sollen zu Beginn an den (J-Ausgängen den logischen Wert 1 und an den Q-Ausgängen den logischen Wert 0 haben. In diesem Anfangszustand liegt daher am Ausgang Pl der Flip-Flo-£- Schaltung der Pegel 0:a. Zur gleichen Zeit liegt an den Ausgängen der Gatter B, C und D der Pegel l:a und damit liefern die Gatterschaltungen EX2, EX3 und EXh Pegelwerte O zu den C-Eingängen der Plip-Plop-Schaltungen F2, F3 und Fk. Bewirkt der Taktimpuls auf der Leitung CL eine Verschiebung des Pegelwertes zu i:a und erscheint dieser Pegelwert auf Dl in Übereinstimmung mit den obigen Erläuterungen, dann nimmt der Ausgang des Gatters A den Wert Oia an, während der Eingang Cl der Plip-Flop-Schaltung Fl auf den Wert l:a geht. Geht die Leitung CL auf den Wert 0:a zurück, dann nimmt das Flip-Flop Fl am Ausgang Ql den Wert l:a und am Ausgang qT den Wert 0;a an, wodurch der Eingang G2 des Flip-Flop F2 den Wert l:a annimmt, so wie der Ausgang Ql des Flip-Flop Fl_s obgleich eine Zeitverzögerung durch das Gatter EX2 auftritt. Der Zähler als Gesamtheit ist nun auf den Binärwert 1 gesetzt _s d.h. die Ausgänge Ql, Q2, Q3 und Q4 haben die Pegelwerte 1, 0, 0 bzw«, 0. Bei jedem neuen Signal auf der Eingangsleitung CL wird eine Einheit aufaddiert. Wird auf den Eingang Dl der Pegel 0:a und auf den Eingang D2 der Wert l:a gegeben, dann zählt der Zähler 2+2 usw. bei jedem Signal auf der Leitung CL. Liegt sowohl am Eingang Dl wie auch am Eingang D2 der Pegelwert l:a, dann bewirkt der erste Taktimpuls, daß sowohl die Flip-Flop-Schaltung Fl wie auch die Flip-Flop-Schaltung F2 auf die negative Flanke des Taktimpulses reagieren, der gleichzeitig die Eingänge Cl und C2 erreicht, in beiden Fällen durch die Gatter A und EXl bzw. B und EX2 verzögert» Der Ausgang "Q des Flip-Plop Fl hat nun den Wert i:a, wodurch der Eingang C2 auf den Wert l:a kommt. Wenn der nächste Taktimpuls wieder eine Änderung auf den Wert l:a bringt, nimmt der Eingang C2 den Wert 0:a an. Das Flip-Flop F2 ändert damit erneut seinen Wert, wodurch auch das Flip-Flop F3 seinen Wert ändert. Geht das Taktsignal auf den Pegel 0:a zurück, dann ändert das Flip-Flop Fl wieder seinen Wert, woraus klar zu ersehen ist, daß das erste Signal zur Binär-

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zahl 3 und das zweite Signal zur Binär-= zahl 6 führt, was in der Praxis eine Addition darstellt.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Signalform, die man erhält_s wenn Dl, D2 und D4 mit dem Pegel 1 und D3 mit 0 versorgt wird® Das bedeutet, daß der Zähler mit ier Binärzahl Ii getaktet wird» Gleichzeitig ist ersichtlich, daß i6 Eingangssignale il Ausgangssignale erbringen.

Fig. 3 "zeigt eine Additionstabelle_s die für die Addition der JNummer 11 anwendbar ist_e Werden die logischen Pegelwerte der D-Eingänge nun in einer bestimmten ¥eise gesteuert_g dann ist es möglich, die Zahl, dia zu sich selbst addiert wird_g bei jedem zum Zähler gelieferten Taktimpuls zn verändern»

Die Veränderung der Umwandlisngszaal ist beispielsweise in Verbindung mit Fahrpreis->Neu£©stsetzsenaltmag@n von Interesse« Eine Umwandlungseinrichtung der dieser Erfindung entsprechenden Art kann ohne Schwierigkeiten so abgeändert werden, daß sie als Fahrpreis-Neufestsetzschaltung arbeitete Ein Beispiel dazu zeigt Fig. h_t wo ein Schalter eine Diodenmatrix Di, D2, D3 und Bk zum Setzen der Umwandlungszahl, d.h. zum Setzen verschiedener Fahrpreise, steuert.

Soll die Größe der Gebühreneinheit verändert werden, dann kann dies leicht zu einem Fahrpreiszähler mit digitaler Anzeige über eine Leuchtanzeige unter Anwendung des gleichen Prinzips erreicht werden. Fig. 5 zeigt anhand eines Diagramms eine solche Einrichtung mit drei Leuchtzifferaanzeigen_s deren Schaltungen mit entsprechenden Flip-Flop-Schaltungen Fi₉ F2_g F3 und F4 verbunden sind, wobei das Ablesen der Einheit entsprechend der in 5 gezeigten Tabelle geschieht₀

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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann eine solche Signalerzeugungseinrichtung vorteilhaft zur Erzeugung von Signalen verwendet werden, welche eine durchlaufene Distanz angeben. Der Signalgenerator soll ein oder höchstens vier Signale pro Umdrehung liefern. Die Signalerzeugungseinrichtung sei in geeigneter Weise mit dem Geschwindigkeitsmesser des fraglichen Fahrzeugs gekoppelte Bekanntlich wird der Geschwindigkeitsmesser durch ein Bowden-Kabel betätigt. Aufgrund ihrer Konstruktion und Länge besitzen solche Kabel einen gewissen Torsionsgrad, der unter Last etwa eine Viertelumdrehung erreichen kann. Es ist daher unzweckmäßig Signalgeneratoren zu benutzen, welche mehr als vier Signale pro Umdrehung des Bowden-Kabels liefern, weil aufgrund der Torsionsschwingungen in der Achse, etwa beim Anfahren oder Anhalten, viele falsche Signale zur Fahrpreis-Bereehnungsschaltung gelangen können. In der vorliegenden Zählerschaltung wird eine solche Zahl von Signalen erzeugt, daß pro Umdrehung des fraglichen ^T'abeis ein einziges Signal empfangen wird, Es sei erwähnt, daß iureh die Anpassung der Signal" _} was auf der Zählung durch Teilch \ ;sion beruht, eine goring** Zahl von Signalen benutzt werden kann} um eine ausreichende Genauigkeit zu erhalten, imissen Vorrichtungen, die eine Frequenzteilung der Binärsignale anwenden, auf eine relativ hohe Signalanzahl zurückgreifen_o

Bei Vorrichtungen, die dieser Erfindung entsprechen und 3 Binärziffern (Bits) benutzen und einen Umwandlungsfaktor zwischen i und 2 aufweisen, liegt die Toleranz unter 0,4 %, Die Anzahl der Bits muß jedoch mit dem Umwandlungsfaktor ansteigen, um die gleiche Toleranz zu halten. Die Verwendung zweier solcher Vorrichtungen in einen elektronischen Fahrpreiszähler hat den Vorteil, daß die Vorgabe der Eingabeumdrehungszahl pro Kilometer und die Anpassung der Fahrpreise unabhängig voneinander sind und daß beim Anpassen der Fahrpreise keine Signale verlorengehen, weil die Einheiten automatisch zu den vorher berechneten Einheiten addiert werden, wenn auch mit anderen Werten.

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Liefert ein Signalgenerator vier Signale pro Umdrehung, dann sollte der Zähler mit einer Binärzahl programmiert sein, die der folgenden Formel entspricht:

1000 . 256'

Umdrehungen pro Minute _{# 4 #} Gewünschte Distanz pro Kilometer ^Si^^nal

Der Wert 256 ist eine angenommene Binärgröße von 2 ,

Die der vorliegenden Erfindung entsprechende Vorrichtung ist nicht auf die Anwendung in Verbindung mit Fahrpreiszählern beschränkt, sondern kann auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, wo eine Reduzierung der Signalmenge anzustreben ist, etwa in der programmierten Steuerung von Schaltungen für Werkstatt-Maschinen u.dgl.

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Claims (6)

1. _ 9 —

   PATENTANSPRÜCHE

   l.^j Vorrichtung zur Umwandlung elektrischer Signalfolgen, insbesondere zur Anpassung der Signale von Wegsignalgebern zur Registrierung in Fahrpreiszählern, gekennzeichnet durch eine Kette von Binärzählern, welche eine bestimmte Anzahl von bistabilen Flip-Flop-Schaltungen (Fl, F2, F3, F^) enthalten, die von einer Exklusiv-ODER-Gatterschaltung (EXl, EX2, EX3, EX4) gesteuert und miteinander gekoppelt werden, wobei die Signale über dieses Gatter übertragen werden, das in bestimmter Weise durch Signale getaktet wird, wie sie etwa vom Wegsignalgeber geliefert werden, und zwar unabhängig vom Zustand der vorhergehenden Flip-Flop-Schaltung.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Programmierung der Zählerkette möglich ist, indem einem der Eingänge von wenigstens einer Exklusiv-ODER-Gatterschaltung ein bestimmter, fester Zustand zugeordnet wird·
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulse zum Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters über ein NAND-Gatter (A, B, C, D) geliefert werden, dessen ursprünglicher Ausgangszustand bestimmt werden kann, indem ein bestimmter logischer Wert an einen seiner Eingänge zur gleichen Zeit gelegt wird, zu der die Taktimpulse zum anderen Eingang gelangen»
4. 4.Vorrichtung im Sinne irgendeines der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulse in einer bestimmten Weise geliefert werden, indem der Zustand auf Kontaktstiften von Schaltern oder einschiebbaren Schaltungsplatten programmiert wird.

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5. 5. Vorrichtung im Sinne irgendeines der Ansprüche 2 -■ 4, gekennzeichnet durch eine Kopplungsmatrix, die mit den Programmleitungen verbunden und so aufgebaut ist, daß verschiedene Programme gewählt werden können, indem man geeignete Matrixleitungen über einen Leitungsselektor auswählt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale zum Fahrpreis-Bestimmungsteil eines Fahrpreiszählers geliefert werden sollen und der Zeilenselektor eine Fahrpreis-Setzeinrichtung oder eine gleichwertige Schaltung enthält.

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