DE2552079C2

DE2552079C2 - Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Mittelwertes einer Frequenz

Info

Publication number: DE2552079C2
Application number: DE2552079A
Authority: DE
Inventors: Gert Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Schröder
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1975-11-20
Filing date: 1975-11-20
Publication date: 1983-07-14
Also published as: IT1074766B; GB1565078A; JPS5263773A; FR2332538B1; FR2332538A1; DE2552079A1; US4073432A; NL7612690A; JPS5737032B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Mittelwertes der Frequenz eines Meßsignals während einer unmittelbar vorhergehenden Zeitspanne mit einer vorgegebenen konstanten Dauer mit einem Meßzähler, dessen Vorwärts-Zähleingang ω das Meßsignal im wesentlichen unverzögert und dessen Rückwärts-Zähleingang das in einer Verzögerungseinrichtung um die Dauer der Zeitspanne verzögerte Meßsignal erhält und dessen Zählerstand ein Maß für den Mittelwert der Frequenz des Meßsignals in der jeweils vorangegangenen Zeitspanne ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der US-PS 36 46 330 bekannt. Durch die Verwendung eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers als Meßzähler sowie die Verzögerung des Meßsignals um eine vorgegebene Dauer zur verzögerten Rückwärtszählung wird die Anzahl der Impulse während der jeweils vorangegangenen Zeitspanne durch den Meßzähler angegeben. Ober die Dauer der Zeitspanne ergibt sich daraus die Impulsfrequenz, Diese bekannte Schaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, daß ein Störimpuls, der sich nur auf einen der Zähleingänge auswirkt, das ftleßergebnis dauernd verfälscht, da ein solcher Störimpuls nicht korrigierbar ist Mehrere Störimpulse, die nur auf eine Zählrichtung wirken, können sich dann akkumulieren, so daß das Meßergebnis erheblich verfälscht wird, ohne daß dieser Fehler direkt erkennbar ist Daher kann diese Schaltungsanordnung nicht in Anlagen verwendet werden, in denen eine hohe Zuverlässigkeit und Genauigkeit gefordert wird, wie dies beispielsweise bei eichfähigen Wiegesystemen der Fall ist, die mit Druckaufnehmern arbeiten, deren Ausgangstfgnal ein frequenzanaloges Signal ist

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte Schaltungsanordnung so auszugestalten, daß solche Störsignale die sich nur auf eine Zählrichtung des Meßzählers auswirken, also das Vor/Rück-Zählgleichgewicht stören, sich möglichst wenig akkumulieren. Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale. Durch die Verwendung eines Hilfszählers, der jeweils eindeutig bei Null beginnt und die Frequenz nur über eine Zeitspanne mißt und diesen Wert dann auf den Meßzähler überträgt ist nach jeweils spätestens einer Zeitspanne ein eventuell aufgetretener Fehler im Meßzähler wieder ausgeglichen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein allgemeines Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 mit einem Steuerzahler und einem Speicher. Der Meßzähler 1 in F i g. 1 erhält an seinem Vorwärts-Zähleingang, der mit + bezeichnet ist das Meßsignal f„ dessen Frequenz bestimmt werden soll. Dieses Meßsignal wird auch einer Verzögerungseinrichtung 4 zugeführt die dieses Meßsignal um eine Zeitspanne mit vorgegebener konstanter Dauer Tm verzögert Dieses verzögerte Meßsignal /", wird dem mit — bezeichneten Rückwärts-Zähleingang des Meßzählers 1 zugeführt Ferner wird das Meßsignal f, einem Hilfszähler 2 zugeführt, dessen Ausgänge parallel mit den entsprechenden Setzeingängen des Meßzählers 1 verbunden sind. Ein Zeitsteuersignal Srm steuert das Setzen des Meßzählers 1 durch den Hilfszähler 2 sowie das Rücksetzen des Hilfszählers 2 über den Eingang R. Für die Erläuterung der Funktion wird zunächst angenommen, daß beide Zähler 1 und 2 sich in der Nullstellung befinden. Wenn nun Impulse des Meßsignals !, eintreffen, werden zunächst beide Zähler 1 und 2 parallel aufwärts gezählt, da angenommen wird, daß zunächst die Verzögerungseinrichtung 4 leer ist und somit keine Impulse des verzögerten Meßsignals f", auftreten. Am Ende der ersten Zeitspanne tritt nun ein Zeitsteuersignal S_Tm auf, das den Inhalt des Hilfszählers 2 auf den Meßzähler 1 überträgt und anschließend den Hilfszähler 2 über den Eingang R auf die Nullstellung zurücksetzt. Dies kann beispielsweise mit der Rückflanke des Zeitsteuersignals Sn, über ein Differenzierglied

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erfolgen, oder es werden tatsächlich zwei unmittelbar aufeinanderfolgende kune Zeitsteuersignale erzeug von denen das erste den Übertragungsweg zwischen den beiden Zählern steuert und das zweite (Jas Rücksetzen des Hilfszählers 2 bewirkt.

Von nun an liefert auch die Verzögerungseinrichtung 4 die Impulse des verzögerten Meßsignals P'_x. Wenn die Frequenz des Meßsignals A konstant ist, erhalten nun beide Zähleingänge des .V.c3zäblers 1 gleich viele Impulse, so daß sich der Zählerstand nicht verändert Gleichzeitig hat mit dem Beginn des nächsten Zeitsteuersignals Sr_n, der Hilfszähler 2 wegen der konstanten Frequenz des Meßsignals dieselbe Stellung erreicht, wie beim ersten Mal, so daß beim Obertragen dieser Zählerstellung die Stellung des Meßzählers 1 nicht verändert wird. Wenn sich jedoch die Stellung des Meßzählers 1 durch Störsignale verändert haben sollte, wird dieser Fehler durch das Obertragen des HiIlFszählerstandes wieder korrigiert.

Falls die Frequenz des Meßzählersignals £sich erhöht oder erniedrigt, erhält der Vorwärts-Zähleingang des Meßzählers 1 eine entsprechend größere oder kleinere Anzahl von Impulsen als der RückwärtE-Zähleingang, so daß sich dann die Zählerstellung erhöht oder e-Tiiedrigt Gleichzeitig erhält auch der Hilfszähler 2 eine entsprechend größere oder kleinere Anzahl von Zählimpulsen innerhalb einer Zeitspanne, so daß am Ende jeweils einer Zeitspanne die Zählerstände beider Zähler im fehlerfreien Fall übereinstimmen bzw. iim Fehlerfall der Meßzähler 1 korrigiert wird. Der Zählerstand des Meßzählers 1 ist also stets ein Maß für die mittlere Frequenz des Meßsignals f_x während der unmittelbar vorangegangenen Zeitspanne mit der vorgegebenen Zeitdauer Tm, und dieser kann beispielsweise über eine Anzeige 6 angezeigt oder auf andere gewünschte Weise wieder verarbeitet werden.

In dem detallierten Blockschaltbild in F i g. 2 sind die den Blöcken der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 entsprechenden Blöcke mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Synchronisiereinrichtung 5 erzeugt aus dem Meßsignal f_x mit Hilfe eines Taktsignals fr konstanter Frequenz ein synchronisiertes Meßsignal P_n in dem die Impulse nur im Raster des Taktsigna.ls auftreten. Dieses synchronisierte Meßsignal wird dem Meßzähler 1 und dem Hilfszähler 2 sowie der Verzögerungseinrichtung 4 zugeführt

Das Zeitsteuersignal Stm wird durch einen Steuerzahler 3 erzeugt, der an seinem Rückwärts-Zähleingang, der hier wieder mit — bezeichnet ist, das Taktsignal fr erhält Wenn dieser Zähler die Nullstellung erreicht, wird an dem mit »0« bezeichneten Ausgang das Zeitsteuersignal Sm erzeugt Dieses Signal übertragt, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, den Zählerstand des HilfszShlers 2 auf den Meßzähler 1 und setzt ferner den Hilfszähler auf die Nullstellung zurück, s und außerdem setzt dieses Signal den Steuerzähler 3 selbst auf eine Anfangsstellung K, die von außen, beispielsweise über Schalter, vorgegeben ist Je nach Aufbau der Zähler kann es notwendig sein, das Zeitsteuersignal kurzzeitig zwischenzuspeichern, damit

ίο es durch das Setzen des Steuerzählers auf den Anfangswert nicht vorzeitig verschwindet bevor die Setz- und Löschvorgänge durchgeführt sind. Eine derartige Zwischenspeicherung ist in der Fig.2 übersichtlichkeitshalber weggelassen. Der Abstand der Zeitsteuersignale Sn* d.h. die vorgegebene Dauer Tm der Zeitspanne, ist dann also durch den Anfangswert K und die Frequenz des Taktsignals fr gegeben, wobei letztere jedoch konstant ist so daß die Zeitspanne direkt durch den Anfangswert K eingestellt werden kann. Statt eines rückwärtszählenden Zählers für den Steuerzähler 3 kann auch ein üblicher vorwärtszählender Zähle? verwendet werden, wobei die Dauer der Zeitspanne dann jedoch durch deri iComplementwert des Anfangswertes K zur maximalen -Capazität des

Steuerzählers 3 gegeben ist oder der Steuerzähler 3

kann gleich auf den Komplementwert gesetzt werden.

Die Verzögerungseinrichtung 4 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Sch reib-Lese-Speicher

(RAM) gebildet dessen Adresseneingänge durch den Steuerzähler 3 angesteuert werden. Bei der dargestellten Ausführung des Steuerzählers 3 durchläuft der Speicher 4 wiederholt die Adressen von K bis Null. Bei einem adressierten Speicherplatz wird zunächst die darin enthaltene Information ausgelesen und als verzögertes Meßsignal /", dem Rückwärts-Zähleingang des Meßzählers Ϊ zugeführt, und unmittelbar danach wird in diesem Speicherplatz eine das momentane synchronisierte Meßsignal P_x angebende Information, das ist am einfachsten das Meßsignal selbst, eingeschrieben.

Diese neu eingeschriebene Information wird wieder ausgelesen, wenn der Steuerzähler 3 einen ganzen Umlauf vollendet hat, und das geschieht gerade nach der vorgegebenen bzw. eingestellten Dauer Tm der Zeitspanne, wie oben erläutert wurde. Dadurch erscheint also das synchronisierte Meßsignai P_x genau nach der Zeitspanne am Ausgang des Speichers 4. Auf diese Weise wird der Zusammenhang zwischen der Verzögerungszeit der Verzögerungseinrichtung 4 für das Meßsignal und der vorgegebenen Dauer der Zeitspanne zwangsläufig gesichert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Mittelwertes der Frequenz eines Meßsignals während einer unmittelbar vorhergehenden Zeitspanne mit einer vorgegebenen konstanten Dauer mit einem Meßzähler, dessen Vorwära-Zänleingang das Meßsignal im wesentlichen unverzögert und dessen Rpckwärts-Zähleingang das in einer Verzögerungseinrichtung um die Dauer der Zeitspanne verzögerte Meßsignal erhält und dessen Zählerstand ein Maß für den Mittelwert der Frequenz des Meßsignals in der jeweils vorangegangenen Zeitspanne ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung der Akkumulation von Störsignalen, die sich nur auf eine der Zählrichtungen auswirken, ein Hilfszähler (2) vorhanden ist, dessen Zähleingang das Meßsignal (f_x) im wesentlichen unverzögert erhält, und daß ein im Abstand der Zeitspanne (Tm) der vorgegebenen Dauer auftretendes Zeitsteuersignal (Srab «Jen Zählerstand des Hilfszählers in den Meßzähler (1) überträgt und unmittelbar anschließend (kurzzeitig) auf Null setzt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Synchronisiereinrichtung (5) vorhanden ist, die das Meßsignal (Q mit einem Taktsignal (Tj) fester Frequenz synchronisiert und daß die Zähleingänge des Meßzählers (1) und des Hilfszlhlers (2) das synchronisierte Meßsignal (P_x) erhalten.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Zettsteuersignals (Sm) ein Steuerzähler (3) vorgesehen ist, der an dem Zähleingang ein Taktsignal (f-j) erhält und beim Erreict/en einer vorgegebenen Endstellung (0) das Zeitsteucrsignal abgibt, das diesen Steuerzähler auf eine vorgegebene Anfangsstellung (K) setzt, so daß die Dauer der Zeitspanne durch die Frequenz des Taktsignals und den Unterschied zwischen Endstellung und Anfangsstellung gegeben ist

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (4) ein adressierbarer Speicher ist, daß der Steuerzähler (3) die Adresseneingänge des Speichers ansteuert und in der adressierten Speicherstelle enthaltene Information ausliest und als verzögertes Meßsignal dem Rückwärts-Zähleingang des Meßzählers (1) zuführt und anschließend in dieselbe Speicherstelle die das momentane Meßsignal ange- so bende Information einschreibt.