195581. lajstromszámú szabadalom • Berendezés gyorsulás mérésére és rögzítésére
195, 581 10 keret tengelye egy rá merőleges 11 kereszttaggal merev összeköttetésben áll, és ez a hagyományos műszerek mutatójához hasonlóan a tengely körül mindkét irányban elfordulhat. A tengelytől adott távolságban a 11 kereszttagra koncentrált 12 tömeget, kinyúló végére pedig rá merőleges síkú 13 lapot szereltünk. A 13 lap egy U-alakű nyílással ellátót' 14 érzékelő két szára közé nyúlik be. A szárak között 15 optikai érzékelő fénypálya halad át, amelyet a 13 lap részben keresztez és így takar. Az optikai érzékelő 16 fénykibocsátó diódából és 17 fényérzékelő tranzisztorból áll. A 2. ábrán az elrendezés elvi kapcsolási rajza látható. A 17 fényérzékelő tranzisztor Darlington kapcsolásban elrendezett 18, 19 tranzisztorokhoz csatlakozik, a 10 kereten lévő 20 tekercs a 19 tranzisztor kollektor áramkörébe kapcsolódik. A 19 tranzisztor bázisa és a föld közé kompenzálóul kondenzátor kapcsolódik, amely a kapcsolás felső határfrekvenciáját körülbelül 5 Fiz-re állítja be. A 19 tranzisztor 22 emitterellenállásán — mint látni fogjuk - a 12 tömegre ható erőnek a 11 kereszttagra merőleges irányú összetevőjével arányos feszültség jelenik meg, és ez képezi az érzékelő kimenetét. A találmány szerinti berendezésben az 1. és 2. ábrán vázolt érzékelőből és a hozzátartozó áramkörből kettőt használunk, amelyek vízszintes síkban egymásra merőleges érzékelési iránnyal rendelkeznek. A 12 tömeg a csapágyazott rögzítés miatt csak érintőirányban mozdulhat el, így a sugárirányú erőhatásokkal szemben érzéketlen. A 3. ábrán a találmány szerinti berendezés általános tömbvázlata látható. A berendezés kisméretű hordozható házban van elrendezve és x-irányú 23 gyorsulás érzékelője és rá merőleges y-irányú 24 gyorsulás érzékelője van. A 23 és 24 gyorsulás érzékelők kimenetel egy--egy 25 és 27 feszültségvezérelt oszcillátor bemenetéhez csatlakoznak. Az érzékelés stabilizálása céljából egy harmadik, a másik kettővel azonos felépítésű 26 feszültségvezéreit oszcillátort is alkalmazunk, amelynek bemeneté R ellenállásból cs Z zener diódából álló osztóról állandó feszültségű vezérlést kap. A három 25, 26 és 27 feszültségvezéreit oszcillátor kimenete 28 multiplexer egyegy bemenetéhez csatlakozik, ennek kimenete pedig a berendezés intelligenciáját biztosító 29 mikroprocesszor frekvenciaszámláló bemenetével van összekötve. A 29 mikroprocesszor előnyösen az INTEL cég 8051 típusú mikroprocesszorából valósítható meg. A 29 mikroprocesszor választott típusának jellegzetessége, hogy tartalmaz 4 db 8 bites portot, minden bit tartozhat input és output adathoz, tartalmaz egy soros teljes duplex aszinkron adatátviteli egységet, az adatátviteli sebesség szabadon változtatható, rendelkezik egy úgynevezett standby állapottal, amelyben a memóriatartalom megőrizhető igen alacsony fogyasztás mellett, a mikroprocesszorban van két belső időzítő, és ezen szolgáltatások mellett a 29 mikroprocesszor a processzor funkció ellátásához szükséges egységet is tartalmazza. A 29 mikroprocesszor kimeneti portjaihoz 30 kijelző csatlakozik, amely a példakénti esetben célszerűen tizenhat LED diódából áll. A 29 mikroprocesszor RxD bemenetéihez 31 vonali egységen keresztül adatfogadó 32 bemeneti kapcsok, TxD kimenetei pedig 33 vonali egységen keresztül 34 kimeneti kapcsokhoz csatlakoznak. A 32 bemeneti kapcsok és a 34 kimeneti kapcsok 20 mA-es hurokáramú vonalakhoz csatlakoztathatók. A berendezésnek saját 35 akkumulátora, ehhez kapcsolódó 36 tápegysége, 3.7 standby áramköre, 38 kapcsolója, külső töltést biztosító áramforráshoz csatlakoztatandó két 39 töltési kapcsa, valamint a 35 akkumulátor g feszültségét kiadó 40 érzékelő kapcsa van. A találmány szerinti berendezés működése a következő: tételezzük fel, hogy a gépkocsi, amelybe az előzőleg hitelesített és üzembehelyezett berendezést rögzítettük ,j5yorsul, és a gyorsulás iránya az 1. ábrán vázolt 10 12 tömeg elmozdulási körpályának az N nyíllal jelölt érintő irányába esik. A 12 tömegre ható gyorsító erő a 11 kereszttagot igyekszik elfordítani. A létrejövő elfordítás hatására a 13 lap kevésbé takarja a 17 fényérzékelő tranzisztort cs így növeli az arra jutó fénymenny iséget, annak 15 árama növekedik és ezt a növekedést a 18, 19 tranzisztorok felerősítik és ezáltal növekszik a 20 tekercsben folyó áram értéke is. A megnövelt áram a 11 kereszttagot az erőhatással ellentétes irányba igyekszik elfordítani. Ha a 18, 19 tranzisztorok áramerősítése, azaz a zárt szabá- 20 lyozási kör hurokerősítése elegendően nagy, akkor all kereszttag gyakorlatilag nem változtatja helyzetét a gyorsító erő Íratására, de a 20 tekercsben folyó áram erőssége az erőhatással arányos lesz. A 22 emitterellenállás feszültsége ezt az áramot követi. A gékocsi lengéseiből, rez- 25 géseiből származó magasfrekvenciás összetevőket a 21 kondenzátor kiszűri és ez a szűrő hatás gondoskodik a szabályozási kör stabilitásáról is. Amennyiben a gyorsító erő nem esik az N nyíl irányába, akkor a kapott feszültségjel az N nyíl irányába eső 30 összetevővel arányos. Miután az 1. ábrán bemutatott 23 gyorsulás érzékelőn kívül egy rá merőleges érzékelési irányú 24 gyorsulásérzékelöt is használunk, a két.feszültségkimenet a gyorsító erő irányát is meghatározza. A mikroprocesszoros feldolgozáshoz szükség van ezen analóg fe- 35 szültségjel digitális átalakítására. Ezt a feszültségkimenetekhez csatlakoztatott 25 és 27 feszültségvezérelt oszcillátorok segítségével végezzük. A 25 és 27 feszültségvezéreit oszcillátorok kimeneti frekvenciája a feszültségjellel arányos. A 28 .multiplexer ciklikusan az egyes 25, 26 és 40 27 feszültségvezérelt oszcillátorok kimenetéit csatlakoztatja a 29 mikroprocesszor frekvenciaszámláló bemenetéhez. A 29 mikroprocesszorban lévő óra és megfelelő program segítségével ciklikusan megmérjük az időegység alatt bekövetkezett ciklusok számát, amely lényegében az ér- 45 zékclt gyorsulás digitális reprezentásának felel meg. Általában ismert, hogy a feszültségvezéreit oszcillátoruk hosszúidejű frekvenciastabilitása nem jó. A kompenzáláshoz használjuk az állandó feszültséggel táplált 26 feszültségvezérelt oszcillátort. Ha ennek kimeneti frek- 50 venciája megváltozik, akkor a 29 mikroprocesszor a digitalizálás alapszintjét ezzel összhangban változtatja, azaz hő vagy egyéb hatásra bekövetkező változások a digitalizált gyorsulásjelben nem jelennek meg. A 29 mikroprocesszor kűlön-külön értesül a két 55 összetevő nagyságáról. A tapasztalatok azt mutatják, hogy normál gépkocsik gyorsulási viszonyainak naplózásához elegendő azt tudni, hogy a gyorsulás például tizenhat lehetséges kategória melyikébe esik. A tizenhat kategóriát lehet összetevődő kent, abszolút értékként, eredőként, illetve előjeles értékként értelmezni. A kategorizálást megfelelő programok felhasználásával a rendelkezésre álló adatokból a 29 mikroprocesszor kiszámítja és a 30 kijelző megfelelő LED diódájának kigyújtásával megjeleníti. Előnyös, ha a kiértéke- 65 3
