DD224733A1 - Einrichtung zur ausblendung von stoersignalen aus einem impulsfoermigen nutzsignal - Google Patents

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Einrichtung zur Ausblendung von Stoersignalen aus einem impulsfoermigen Nutzsignal, bei der zwischen Eingang und Ausgang des zu bewertenden Signalweges ein Tor zwischengeschaltet ist, welches nach Passieren des Nutzsignales fuer eine Zeitdauer, die einem definierten Bruchteil der Periodendauer des Nutzsignales entspricht, gesperrt ist. Dabei wird das Ziel verfolgt, ohne zusaetzliche Messfuehler auszukommen sowie den Messvorgang zu vereinfachen als auch die Messgenauigkeit zu erhoehen. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung, bei der fuer einen verhaeltnismaessig grossen Frequenzbereich des Nutzsignales eine exakte Erfassung dieses Nutzsignales und eine Unterdrueckung aller Stoersignale erfolgt. Diese Aufgabe ist derart geloest, dass die Sperrzeit des Tores durch eine Steuereinrichtung direkt aus dem zu bewertenden Eingangssignal gewonnen ist, wobei ein Maximalwertkomparator die Periodendauer erfasst und diese eine Frequenz-Zeitwandlung erfaehrt, mit der das Tor gesteuert wird. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung:

Einrichtung zur Ausblendung von Störsignalen aus einem impulsförmigen Hutzsignai

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ausblendung von Störsignalen aus einem impulsförmigen Hutzsignai, bei der zwischen Eingang und Ausgang des Signalweges eines zu bewertenden Signales ein Tor zwischengeschaltet ist, welches nach Passieren des iiutzsignales für eine Zeitdauer, die einem definierten Bruchteil der Periodendauer des Nutzsignales entspricht, gesperrt ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Technische Vorgänge werden stets durch eine Vielzahl von Informationen charakterisiert. In der Regel interessiert davon nur eine bestimmte Information, d. h. ein liutzsignal, dem Störsignale überlagert sind. Zur sicheren Auswertung eines solchen Ifuts signal es sind die Störsignale zu eliminieren. Bei sich periodisch wiederholenden Vorgängen wie etwa der dynamischen Pördarbeginnmessung von Kraftstoffeinspritzpumpen oder der Zündzeitpunktmessung an Otto-Motoren ist oft der Beginn oder das Ende des Vorganges von Interesse. Der Beginn eines Vorganges wird dabei jeweils durch die Vorderflanke des ersten Impulses einer Impulsfolge charakterisiert. Diese Vorderflanke kann dann innerhalb einer

Periode als Uutzsignal betrachtet werden, wogegen alle darauffolgenden Signale als Störsignale anzusehen sind. 1st nun die Anstiegszeit dieser Impulsflanke verhältnis- mäßig groß (flacher Anstieg), ist es notwendig, die Auswertung bei einem möglichst geringen Teil der Maximalamplitude des ersten Impulses vorzunehmen (niedrige Ansprechschwelle) .

Dies führt jedoch zwangsläufig dazu, daß auch Störimpulse geringer Amplitude als Nutzimpulse ausgewertet v/erden, somit eine Fehlauswertung erfolgt. Aus diesem Grund wird bei bekannten Verfahren, wie sie beispielsweise durch die DS-OS 2 805 175 und aus MTZ 37(1976) H. 10, S. 394 bzw. 25(1964) H. 7, S. 292 gekennzeichnet sind, nach Eintreten des ersten Impulses ein Singangstor für eine konstante Zeit geschlossen, so daß nachfolgende Störimpulse nicht wirksam werden können. Nachteilig ist hierbei, daß der Frequenzbereich, bei dem diese Verfahren angewendet werden, relativ gering ist, da die Sperrzeit so lang sein muß, daß sämtliche Störimpulse sicher abgeklungen sind. Die Sperrzeit muß andererseits jedoch kürzer als die kleinste Periodendauer der Information sein, da sonst bei Eintreffen des nächsten Hutzimpulses der Eingang noch gesperrt ist. Um den Frequenzbereich etwas zu vergrößern, wird meist ein Kompromiß eingegangen. Dabei wird die Sperrzeit etwas kürzer gewählt, so daß nach dem Öffnen des Tores nur noch Störimpulse geringer Amplitude vorhanden sind, die jedoch unwirksam gemacht werden können, wenn die Ansp rechschwelle entsprechend hoch eingestellt ist. Durch diese Maßnahme entsteht bei flachem Anstieg des Hutzimpulses ein Fehler bei der Erfassung des Beginns des Vorganges.

Aus der DE-OS 2 939 704 ist weiterhin eine Vorrichtung zum Unterdrücken von Störimpulsen bekannt, bei der ein direkt mit dem zu bewertenden Vorgang gekoppelter Zähler vorgesehen ist, dem von einer Impulsquelle Zählimpulse zugeführt werden, die eine feste Zuordnung zu dem zu bewertenden Vorgang haben und gleichmäßig über dessen Periodendauer verteilt sind.

Durch impulsgesteuerte IJNB-Glieder wird erreicht, daß ein Eingangstor nur während eines Zeitraumes aktiviert wird, der nach dem Auftreten des letzten Zählimpulses vor dem Nut ζ impuls und vor dem ersten Zählimpuls nach dem Nutzimpuls liegt, wobei alle Störimpulse, die nicht in diesem Zeitraum auftreten, eliminiert sind.

Für die Anwendung dieses Verfahrens gibt es keine Einschränkungen des Frequenzbereiches. Der wesentliche Nachteil "besteht darin, daß ein zusätzlicher Geber bzw. mehrere Aufnehmer für die Gewinnung der Zählimpulse erforderlich sind, die aufwendig und u. U. recht kompliziert sein können.

Ziel der Erfindung:

Die Erfindung zielt darauf ab, bei einer Einrichtung der geschilderten Art ohne "Verwendung zusätzlicher Meßfühler bzw. -geber für eine Störimpulsausblendung auszukommen und somit den Meßvorgang zu vereinfachen als auch die Meßgenauigkeit zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung, bei der für einen verhältnismäßig großen Frequenzbereich des Nutzsignales eine exakte Erfassung dieses Nutzsignales und eine Unterdrückung aller Störsignale erfolgt. Insbesondere soll der Beginn eines periodisch wiederkehrenden Vorganges meßtechnisch erfaßt werden, wobei als Beginn dieses Vorganges die Vordsrflanke des ersten Impulses einer periodisch wiederkehrenden Folge mehrere Impulse pro Periode des Vorganges bei einer Amplitude, die einen möglichst geringen Teil der Maximalamplitude des ersten Impulses entspricht, definiert ist. Außerdem soll die Einrichtung über einen sehr großen Bereich der Wiederholfrequenz des Vorganges ohne Einschränkung arbeiten.

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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe derart gelöst, daß die Sperrzeit des Tores durch eine Steuereinrichtung direkt aus dem zu bewertenden Eingangssignal gewonnen ist.

Nach einem Merkmal der Erfindung setzt sich diese Steuereinrichtung aus einem Masimalwertkomparator, einem Frequenz-Spannungswandler und einem Spannungs-Zeitwandler zusammen, die funktionell in Reihe angeordnet sind. Am Maximalwertkomparator liegt dabei das vollständige Eingangssignal an, jedoch spricht dieser nur auf den Impuls mit der größten Amplitude je Periodendauer des Eingangssignales an, wobei dieser Impuls keine feste Phasenlage zu einem zu bewertenden Futzeignal haben muß. Die Ermittlung der Sperrzeit des Tores zur Ausblendung der Störimpulse erfolgt nach einem anderen Merkmal der Erfindung dadurch, daß die vom. Maximalwertkomparator erfaßte Periodendauer eine Frequenz-Zeitwandlung erfährt, die in multiplikativer Verknüpfung mit einem Faktor kleiner als eins als Sperrzeitsignal einem Eingang des Tores zugeführt .ist. Um Meßfehler bei der Erfassung des Beginns des Butzsignales weitgehend auszuschalten, besteht ein weiteres Merkmal darin, daß dem zweiten Eingang des Tores ein Schwellwertschalter vorgeschaltet ist, dessen Schaltschwelle derart eingestellt ist, daß Amplituden der Störimpulse,die nach Wiederfreigabe des Tores noch vorhanden sind, unterhalb dieser Schaltschwelle liegen.

Der Vorteil der Lösung nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß· für einen großen Frequenzbereich eine weitestgehende Ausblendung von Störimpulsen aus einem impulsförmigen Nutzsignal möglich ist, da die Torsperrzeit selbsttätig ermittelt, in Verknüpfung mit einer Konstanten nur wenig unter der Periodendauer des zu bewertenden Signales gelegt werden kann, womit alle zwischen zwei ITu t ζ impulsen auftretenden Störimpulse das Tor nicht passieren können und damit unwirksam werden. Sin Effekt zur Erhöhung der Meßgenauigkeit besteht auch darin, daß die Schaltschwelle des dem Tor vorgelagerten

Schwellwertschalters vergleichsweise niedrig einstellbar ist, weil bei Ausschöpfung der maximalen Sperrzeit zum Zeitpunkt des Wiedereröffens des Tores die Amplituden möglicher Störimpulse praktisch abgeklungen sind und somit unter der Schaltschwelle liegen. Ein niedriger Schwellwert ist die Gewähr dafür, daß der 3eginn eines Vorganges sehr gut erfaßt wird, da die Vorderflanke des ersten Impulses einer periodischen Impulsfolge bereits bei einer Amplitude erkannt wird, die einen sehr geringen Teil der Maximalamplitude dieses Impulses entspricht.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig. 1 das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Stör- '

impulsausblendung nach der Erfindung, Fig. 2 einen Impulsplan zur Darstellung der Wirkungsweise einer Einrichtung nach Fig. 1.

Aufbau:

Im Zuge des Signalweges von einem Eingangssignal s zu einem Signalausgang s ist ein Schwellwertschalter 1 sowie ein Tor 2 mit zwei Steuereingangen 3; 4 angeordnet, wobei der Ausgang des Schwellwertschalters 1 mit dem Steuereingang 4 des Tores 2 verbunden ist. Von der Leitung mit dem Eingangssignal χ führt eine Verbindung zu einer Steuereinrichtung 5, deren Ausgang zum Steuereingang 3 des Tores 2 führt. Die Steuereinrichtung 5 selbst besteht aus einem Maximalwertkomparator 6, einen ?requenz-Spannungswandler 7 und einem Spannungs-Zeitwandler 8, die in dieser Reihenfolge hintereinander angeordnet sind.

Wirkungsweise:

Im dargestellten Beispiel soll der Beginn eines Vorganges von dem impulsförmige Uutz- und Störimpulse ausgehen, meßtechnisch erfaßt werden, beispielsweise der dynamische

Pörderbeginn einer Kraftstoffeinspritzpumpe. Das zu "bewertende Eingangssignal χ als Punktion der Zeit t ist in Pig. 2 als Kurve 9 dargestellt und könnte von einem in der Einspritzleitung einer Brennkraftmaschine eingebauten Druck-Spannungswandler stammen. Bs liegt sowohl am Schwellwertschalter 1 als auch am Maximalwertkomparator β an und enthält Impulse mit unterschiedlichen Amplituden A. Entsprechend der Sehaltschwelle des Schwellwertschalters 1 entsteht an· dessen Ausgang ein Impulsverlauf,' der in der Kurve 10 wiedergegeben ist. Diese Impulse liegen am Steuereingang 4 des Tores 2 an, d, h. oberhalb der Sehaltschwelle des Schwellwertschalters 1 ein logisches L, darunter ein logisches 0.

Ausgehend davon, daß bei technischen Vorgängen, die durch eine periodisch wiederkehrende Polge von einem iJutzsignal und mehreren Störsignalen gekennzeichnet sind innerhalb' einer Periode, stets eines der Signale eine deutlich größere Amplitude als alle anderen, hat, blendet der Maximalwertkomparator β aus dem Eingangssignal χ den Impuls mit der . höchsten Amplitude aus. Dieser Impulsverlauf ist als Kurve 11 über zwei Perioden dargestellt. Der so gewonnene Impuls bzw. die Impulsfolge dient der Ansteuerung des nachgeordneten Prequenz-Spannungswandlers 7, dessen Punktion der eines üblichen analogen Frequenzmessers entspricht, wobei eine frequensproportionale Spannung an dessen Ausgang zur Verfügung steht. Diese wiederum ist die Eingangsgröße für den nachgeordneten Spannungs—Zeitwandler 8, so daß an dessen* Ausgang ein frequenzproportionales Zeitsignal anliegt. Als Spannungs-Zeitwandler 8 kann hierbei ein spannungsgesteuerter Multivibrator Anwendung finden. Das so in der Steuereinrichtung 5 gebildete Zeitsignal ist dem Steuereingang 3 des Tores 2 zugeführt. Es muß .jedoch noch mit einem Paktor, der kleiner als eins ist, multipliziert '//erden, um die Sperrzeit t des Tores 2 kleiner als die Periodendauer "T zu halten. Dies erfolgt in einfacher Weise durch entsprechende Dimensionierung des Prequenz-Spannungswandlers 7 oder des Spannungszeitwandlers 8.

Kurve 12 gibt den Inipulsverlauf des proportionalen Zeitsignales Dei einem etwaigen Multiplikationsfaktor von 0,9 wMer· Das Tor 2 wird nach dem Passieren der ersten Impulsflanke de3 Eigangssignales χ für eine Zeitdauer, die nur wenig unter der Periodendauer T des Singangssignales σ liegt, von der ermittelten Sperrzeit der ^: vorangegangenen Periodendauer gesperrt und bleibt es, bis das von der Steuereinrichtung 5 gebildete Zeitsignal iiuex den Steuereingang 3 das Tor 2 öffnet, was unmittelbar vor dem Eintreffen des nächsten Hutζimpulses erfolgt. Nach dem Tor 2 steht an dem Signalausgang x_& somit eine Impulsfolge zur Verfügung, die in Kurve 13 wiedergegeben ist und pro Periodendauer einen auswertbaren iTutzimpuls ohne Störimtiulse enthält.

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Claims (4)

1. Erfindungsanspruch:

   ο Einrichtung zur Ausblendung von Störsignalen aus einem impulsförmigen Nutζsignal, bei der zwischen Eingang und Ausgang des Signalweges eines zu bewertenden Signales ein Tor zwischengeschaltet ist, welches nach Passieren des Nutzsignales für eine Zeitdauer, die einem definierten Bruchteil der Periodendauer des Nutzsignales entspricht, gesperrt ist,

   gekennzeichnet dadurch, daß die Sperrzeit des Tores (2) durch eine Steuereinrichtung (5) direkt aus dem zu bewertenden Eingangssignal (x ) gewonnen ist.
2. 2. Einrichtung nach Punkt 1,

   gekennzeichnet dadurch, daß sich die Steuereinrichtung aus einem Maximalwertkomparator (β), einem Frequenz-Spannungswandler (7) und einem Spannungszeitwandler (-8) zusammensetzt, die funktionell in Reihe angeordnet sind, wobei der Maximalwertkomparator (6) auf den Impuls mit der größten Amplitude je Periodendauer des Eingangssignales (x ) anspricht.
3. 3. Einrichtung nach Punkt 1 und 2,

   gekennzeichnet dadurch, daß die vom Maximalwertkomparator (6) erfaßte Periodendauer eine Prequenz-Zeitwandlung erfährt, die in multiplikativer Verknüpfung mit einem Paktor kleiner eins als Sperrzeitsignal einem Eingang (3) des Tores (2) zugeführt ist.
4. 4. Einrichtung nach Punkt 1 bis 3,

   gekennzeichnet dadurch, daß dem zweiten Eingang (4) des Tores (2) ein Schwellwertschalter (1) vorgeschaltet ist, dessen Schaltschwelle derart eingestellt ist, daß Amplituden der Störimpulse, die nach Wiederfreigabe des Tores

   (2) noch vorhanden sind, unterhalb dieser Schaltschwelle liegen.

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