DE1209064B - Verfahren und Anordnung zum laufenden Messen des zeitlichen Abstandes aufeinanderfolgender Impulse - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G04f

Deutsche KL: 83 d - 6

Nummer: 1 209 064

Aktenzeichen: R 32521IX b/83 d

Anmeldetag: 19. April 1962

Auslegetag: 13. Januar 1966

Sollen Winkelgeschwindigkeiten laufend registriert, die registrierten Werte aber nur in bestimmten Fällen nachträglich ausgewertet werden, dann ist für die Registrierung eine Darstellung der Winkelgeschwindigkeit als Reziprokwert von Impulsabständen besonders einfach. Dieses Registrierverfahren wird insbesondere zum Aufzeichnen der Geschwindigkeit von Fahrzeugen längs einer bestimmten Wegstrecke angewandt. Die Registrierung kann dabei auf einem bekannten Informationsträger, wie Magnetband od. dgl., erfolgen. Bei sehr langsamer Änderung der aufeinanderfolgenden Impulsabstände kann die Auswertung mit einer nach dem Prinzip eines Frequenzmessers arbeitenden Einrichtung erfolgen. Bei schnellen Änderungen der Impulsabstände muß jeder einzeln gemessen werden. Da das Ende eines Impulsabstandes praktisch mit dem Anfang des nächstfolgenden Impulsabstandes zusammenfällt, sind entweder aufwendige Zweikanalschaltungen erforderlich, oder es wird nur jeder zweite Impulsabsgand gemessen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zum laufenden Messen des zeitlichen Abstandes von unmittelbar aufeinanderfolgenden Impulsen sowie eine einfache und sicher arbeitende Anordnung zum Ausführen dieses erfindungsgemäßen Meßverfahrens aufzuzeigen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum laufenden Messen des zeitlichen Abstandes von unmittelbar aufeinanderfolgenden Impulsen ist dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen eine vorbestimmte konstante Auswertzeitspanne vorgesehen wird, die kleiner als die kleinste zu messende Impulsmeßzeitspanne ist, und nur die nach Abzug dieser konstanten Auswertzeitspanne von der Meßzeitspanne zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Impulsen verbleibende Differenzzeitspanne gemessen wird und die nicht gemessene konstante Atiswertzeitspanne selbsttätig beim Endergebnis entsprechend berücksichtigt wird. Vorzugsweise wird beim Eintreffen eines Impulses zunächst während einer konstanten Zeitspanne der durch eine Meßeinrichtung gemessene Wert in einen Speicher übergeführt und gleichzeitig der Wert dieser konstanten, in das nächstfolgende Impulsintervall fallenden Zeitspanne dem Meßwert hinzugefügt und nach Beendigung dieser Meßwertüberführung zum Rückstellen der Meßeinrichtung die nicht gemessene konstante Zeitspanne vorgesehen und nach Ablauf dieser konstanten Zeitspanne erneut die Zeitspanne bis zum Eintreffen der nächsten Impulse gemessen, die zusammen mit der nachfolgenden Meßwertüberführungszeitspanne den eigentlichen Impuls-Verfahren und Anordnung zum laufenden Messen des zeitlichen Abstandes aufeinanderfolgender
Impulse

Anmelder:

Rohde & Schwarz, München 8, Mühldorfstr. 15

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Norbert Kleber, München

abstand abzüglich der zu berücksichtigenden konstanten Zeitspanne ergibt.

Durch das ernndungsgemäße Verfahren ist es möglich, ohne das Überspringen eines Impulsabstandes mit einer einfachen Einkanal-Auswerteinrichtung sämtliche in zeitlicher Folge nacheinander auftretende Impulsabstände exakt zu messen.

Eine einfache Anordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt beispielsweise einen über einen Widerstand aufladbaren Kondensator, dessen Ladespannung über einen ersten Schalter einem Speicher kondensator zuführbar ist und der über einen zweiten Schalter entladbar ist, sowie einen mit dem ersten Schalter zusammenwirkenden und mit den zu messenden Impulsen beaufschlagten ersten monostabilen Multivibrator und einen mit dem zweiten Schalter zusammenwirkenden und in Abhängigkeit vom ersten Multivibrator auslenkbaren monostabilen zv/eiten Multivibrator, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß beim Eintreffen eines Impulses zunächst der erste Multivibrator kurzzeitig ausgelenkt wird und durch Schließen des ersten Schalters die der vorangegangenen Zeitmessung entsprechende Ladespannimg des Kondensators auf den Speicherkondensator übertragen wird und beim Zurückkippen des ersten Multivibrators der zweite Multivibrator kurzzeitig ausgelenkt wird, so daß der zweite Schalter eine vorbestimmte konstante Zeitspanne geschlossen und der Kondensator entladen wird und nach dem Zurückkippen des zweiten Multivibrators der Kondensator zur Messung der nächstfolgenden Zeitspanne erneut geladen wird.

Bei Anwendung der Digitaltechnik kann zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch eine Anordnung mit einer Zählkette, die über eine von einem mit den zu messenden Impulsen beaufschlagten monostabilen Multivibrator gesteuerten Und-Schaltung mit einem Taktgeber bekannter Frequenz

509 778/1S

3 4

verbunden ist, sowie eine durch den Multivibrator wird die am Kondensator Cl anliegende Spannung gesteuerte und mit der Zählkette verbundene Auswert- auf den Kondensator Cl übertragen, während über einrichtung Verwendung finden, wobei die Anordnung den Widerstand R der Kondensator Cl weiterhin so getroffen ist, daß beim Eintreffen eines Impulses der aufgeladen wird. Die Übergabezeit Z₁ für die Über-Munivibrator kurzzeitig ausgelenkt und durch Schlie- 5 führung des Spannungswertes vom Kondensator Cl ßen der Und-Schaltung der Zählvorgang der Zählkette auf den Kondensator Cl geht daher vollständig in für eine vorbestimmte konstante Zeitspanne unter- das Ergebnis der vorangegangenen Zeitmessung durch brochen wird und während dieser konstanten Zeit- das Aufladen des Kondensators Cl mit ein. Es wird spanne das Zählergebnis aus der Zählkette in die also bis zum Zurückkippen des Multivibrators Ml Auswerteinrichtung übergeführt wird und beim Zu- io und der damit verbundenen Auslenkung des Multirückkippen des Multivibrators die Zählkette zurück- vibrators Ml bzw. des Schließens des Schalters Sl gestellt und die Und-Schaltung zur erneuten Messung die sich aus der Summe der vorangegangenen Zeitgeöffnet wird. messung und der Zeit Z₁ zusammensetzende und

Eine weiterhin vereinfachte Ausführungsform einer lediglich um die Schließungszeit Z₂ des Schalters S2

Anordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen 15 verminderte Spannung, die der Meßzeit tm entspricht.

Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine mit an den Kondensator Ml gegeben und steht dort als

einem Taktgeber verbundene Zählkette direkt mit den der Meßzeit tu proportionale Spannung u zur weiteren

zu messenden Impulsen beaufschlagt wird und eine Auswertung zur Verfügung. Während der Auslenk-

Auswerteinrichtung direkt durch die zu messenden zeit Z₂ des Multivibrators Ml wird über den Schalter Sl

Impulse gesteuert wird, derart, daß beim Eintreffen 20 der Kondensator Cl entladen und steht nach dem

eines Impulses der durch den Taktgeber in die Zähl- Öffnen des Schalters Sl erneut zur Aufladung über den

kette eingespeicherte Wert in die Auswerteinrichtung Widerstand R und damit zur Messung des nächsten

übergeführt und gleichzeitig die Zählkette zurück- Impulsintervalls zur Verfügung. Da die Zeit Z₂ dei

gestellt wird. Auslenkung des Multivibrators Ml durch den Aufbau

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema- 25 des Multivibrators genau bekannt ist, kann dei

tischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher eigentliche Impulsabstand t_x leicht bestimmt werden,

erläutert. denn t_x — Z₂ + t_m oder ausgedrückt durch die Werte

F i g. 1 zeigt im Prinzipschaltbild eine Anordnung der Schaltung bzw. die anliegende Spannung

zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; /

F i g. 2 zeigt die zu messende Impulsfolge in zeitlicher 30 t_x = Z₂ — R · C₁ In 11 —
Zuordnung zu den Schalteinrichtungen der Anordnung

"ι I Steigt eine Anordnung zur Ausführung des ^Der Q^uotient Ύ ^{kann nur Werte zwischen} ° ^{und λ}

erfindungsgemäßen Meßverfahrens unter Verwendung _{amehlh so daß der Ausdruck In} (1 _ « ) _nui

von elektronischen Schaltern; 35 ν E)

F i g. 4 zeigt ein Prinzipschaltbild einer digitalen, negative Werte annehmen kann. t_x wird also stets

nach dem Zählprinzip arbeitenden Anordnung zur größer als Z₂ sein. Die Summe der Auslenkzeiten Z₃

Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; des Multivibrators Ml und Z₂ des Multivibrators Ml

F i g. 5 zeigt ein zur Anordnung nach F i g. 4 muß jedoch stets kleiner als der geringstmögliche

gehöriges Impulsdiagramm. 40 Abstand zwischen zwei Impulsen sein.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung werden die Zweckmäßigerweise werden die Schalter Sl und 52

auf einer Magnettrommel od. dgl. gespeicherten der Anordnung nach F i g. 1 durch elektronische

Impulse J über einen Abnehmer und einen ent- Schalter ersetzt. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist

sprechenden Verstärker einem monostabilen Multi- in F i g. 3 gezeigt. Das Umladen des Spannungswertes

vibrator Ml zugeführt. Dieser Multivibrator Ml wird 45 vom Kondensator Cl auf den Kondensator C2 erfolgt

von jedem eintreffenden Impuls J kurzzeitig während durch einen an sich bekannten elektronischen Schalter,

der Teit Z₁ ausgelenkt und lenkt beim Zurückkippen wie er bei elektronischen Analogrechnern verwendet

seinerseits den monostabilen Multivibrator Ml für die wird. Beim Anlegen eines Pluspotentials an die Buchsei

Zeit Z₂ kurzzeitig aus. Durch den Multivibrator Ml und eines Minuspotentials an die Buchse 2 wird über

wird für die Dauer seiner Auslenkung der Schalter Sl 5° den elektronischen Schalter der Kondensator Cl mit

und durch den Multivibrator Ml der Schalter 52 dem Kondensator C2 zusammengeschaltet, während

geschlossen. Der Kondensator Cl wird über einen umgekehrt gepolte Potentiale an der Buchse 1 und 2

Widerstand R aus einer Spannungsquelle E auf- den Kondensator Cl vom Kondensator C2 abtrennen,

geladen, und der Spannungswert seiner Aufladung Dies entspricht also dem Schalter 51 nach F i g. 2.

ist ein Maß für die zu messende Zeitdauer. Der 55 Das Entladen des Kondensators Cl geschieht bei der

Kapazitätswert des Kondensators C2, der über den Anordnung nach F i g. 3 über den Transistor T durch

Schalter 51 mit dem Kondensator Cl verbindbar ist, Anlegen eines Minuspotentials an die Buchse 3. Der

ist wesentlich kleiner als der Kapazitätswert des Transistor T entspricht also dem Schalter 52 nach

Kondensators Cl, so daß beim Schließen des Schal- F i g. 1.

ters 51 die am Kondensator Cl anliegende Spannung 60 Die Wirkungsweise des eigentlichen Meßvorganges

praktisch nicht beeinflußt wird und dadurch die mit der Anordnung nach F i g. 3 ist identisch mit dem

Spannung vom Kondensator Cl ohne Änderung auf an Hand der F i g. 1 und 2 erläuterten Meßvorgang,

den Kondensator C2 übertragen wird. In F i g. 2 Die nach dem Einkanalprinzip arbeitende Auswerte-

sind die einzelnen zeitlich aufeinanderfolgenden Zu- einrichtung kann auch mit den aus der digitalen Zählstände der Schaltung nach F i g. 1 aufgezeigt. Beim 65 technik bekannten Bausteinen aufgebaut werden.

Eintreffen eines Impulses /am Multivibrator Ml wird F i g. 4 zeigt ein Beispiel hierfür. Aus dem Taktgeber

dieser zunächst für die Zeitdauer Z₁ ausgelenkt und TG gelangen Impulse über die Und-Schaltung UZ in

für diese Zeit der Schalter 51 geschlossen. Dadurch die Zählkette ZK. Der monostabile Multivibrator M3

wird \ on den auszuwertenden Impulsen / ausgelenkt (s. F i g. 5) und bewirkt für die Dauer t₃ seiner Auslenkung eine Sperrung von UZ. Gleichzeitig wird die Auswerteeinrichtung AE in Betrieb gesetzt. Diese Auswerteinrichtiing AE kann ein Digitaldrucker sein oder ein über Bewertungswiderstände an ZK angeschlossener Kurvenschreiber bzw. ein Zwischenspeicher. Beim Zurückkippen von Λ/3 wird ZK auf Null zurückgestellt und UZ wieder geöffnet. Wenn / die Frequenz des Taktgebers TG und η das in ZK ι ο während der Sperrung von UZ vorhandene Zählergebnis ist, dann beträgt der zeitliche Abstand t zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen J

tx = t.

f '

Wird die Zählkette beim Zurückkippen von M3 nicht auf Null, sondern auf den Anfangswert H₀ = t₃ ■ f eingestellt, dann erhält man den schneller übersehbaren Zusammenhang

tx =

f '

Die Auslenkdauer ;₃ von M₃ muß kürzer sein als der kürzestmöglicheAbstand zwischenzweiauszuwertenden Impulsen. Es wird also mit der Zählkette die Zeitdauer /,„ gemessen, und da die nicht mitgemessene Zeitdauer t₃ durch den Aufbau des Multivibrators M3> genau bekannt ist, kann der eigentliche Zeitabstand t_x zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen wiederum nach der Formel t_x = t₃ + t_m bestimmt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum laufenden Messen des zeitlichen Abstandes von unmittelbar aufeinanderfolgenden Impulsen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen eine vorbestimmte konstante Auswertzeitspanne vorgesehen wird, die kleiner als die kleinste zu messende Impulsmeß- 4·° Zeitspanne ist. und nur die nach Abzug dieser konstanten Auswertzeitspanne von der Meßzeitspanne zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Impulsen verbleibende Differenzzeitspanne gemessen wird und die nicht gemessene konstante Aliswertzeitspanne selbsttätig beim Endergebnis entsprechend berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eintreffen eines Impulses zunächst während einer konstanten Zeitspanne der durch eine Meßeinrichtung gemessene Wert in einen Speicher übergeführt und gleichzeitig der Wert dieser konstanten, in das nächstfolgende Impulsintervall fallenden Zeitspanne dem Meßwert hinzugefügt wird und nach Beendigung dieser Meßwertüberführung die Rückstellung der Meßeinrichtung in der nicht gemessenen konstanten Auswertzeitspanne durchgeführt und nach Ablauf dieser konstanten Auswertzeitspanne erneut die Zeitspanne bis zum Eintreffen des nächsten Impulses gemessen wird, die zusammen mit der nachfolgenden Meßwertüberführungszeitspanne den eigentlichen Impulsabstand abzüglich der zu berücksichtigenden konstanten Auswertzeitspanne ergibt.

3. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen über einen Widerstand (K) aufladbaren Kondensator (Cl), dessen Ladespannung über einen ersten Schalter (51) einem Speicherkondensator (C2) zuführbar ist und der über einen zweiten Schalter (52) entladbar ist, einen mit dem ersten Schalter (51) zusammenwirkenden und mit den zu messenden Impulsen beaufschlagten ersten monostabilen Multivibrator (Ml) sowie einen mit dem zweiten Schalter (52) zusammenwirkenden und in Abhängigkeit vom ersten Multivibrator (Ml) auslenkbaren zweiten monostabilen Multivibrator (M2) wobei die Anordnung so getroffen ist, daß beim Eintreffen eines Impulses zunächst der erste Multivibrator (Ml) kurzzeitig ausgelenkt wird und durch Schließen des ersten Schalters (51) die der vorangegangenen Zeitmessung entsprechende Ladespannung des Kondensators (Cl) auf den Speicherkondensator (C2) übertragen wird und beim Zurückkippen des ersten Multivibrators (Ml) der zweite Multivibrator (M2) kurzzeitig ausgelenkt wird, so daß der zweite Schalter (52) eine vorbestimmte konstante Zeitspanne geschlossen und der Kondensator (Cl) entladen wird und nach dem Zurückkippen des zweiten Multivibrators (M2) der Kondensator (Cl) zur Messung der nächstfolgenden Zeitspanne erneut geladen wird.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätswert des Speicherkondensators (C2) wesentlich kleiner als der des Kondensators (Cl) ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (51) und/oder der zweite Schalter (52) ein an sich bekannter elektronischer Schalter ist.

6. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zählkette (ZA'), die über eine von einem mit den zu messenden Impulsen beaufschlagten monostabilen Multivibrator (M3) gesteuerte Und-Schaltung {UZ) mit einem Taktgeber (TG) bekannter Frequenz verbunden ist, sowie eine durch den Multivibrator (M3) gesteuerte und mit der Zählkette verbundene Auswerteinrichtung (AE), wobei die Anordnung so getroffen ist, daß beim Eintreffen eines Impulses der Multivibrator (M3) kurzzeitig ausgelenkt und durch Schließen der Und-Schaltung (UZ) der Zählvorgang der Zählkette (ZK) für eine vorbestimmte konstante Zeitspanne unterbrochen wird und während dieser konstanten Zeitspanne das Zählergebnis aus der Zählkette (ZK) in die Auswerteinrichtung (AE) übergeführt wird und beim Zurückkippen des Multivibrators (M 3) die Zählkette (ZK) auf einen der konstanten Zeitspanne entsprechenden Wert, zurückgestellt und die Und-Schaltung (UZ) zur erneuten Messung geöffnet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 745 712, 965 946.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

E09 77S/IG 1.66 © Bundesdruckerei Berlin