DE1268270B

DE1268270B - Electronic circuit arrangement for measuring the repetition frequency of a pulse train

Info

Publication number: DE1268270B
Application number: DE19631268270
Authority: DE
Inventors: Oskar Kufner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-09-30
Filing date: 1963-09-30
Publication date: 1968-05-16

Description

Elektronische Schaltungsanordnung zur Messung der Folgefrequenz einer Impulsreihe Bekannte Anordnungen zur Messung der Folgefrequenz einer Impulsreihe verwenden ein Relais, dessen Kontakt durch die einzelnen Impulse derart betätigt wird, daß über ihn ein an einer Betriebsspannung liegender Ladestromkreis eines Speicherkondensators periodisch geschlossen wird. Unter Beachtung einer bestimmten Entladezeitkonstante stellt hierbei die sich am Speicherkondensator einstellende Spannung ein Maß für die Impulsfolgefrequenz dar. Nachteilig ist hierbei, daß die Betriebsspannung gut stabilisiert sein muß und daß nur relativ niedrige Impnlsfolgefrequenzen mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden können. Wird der Relaiskontakt sinngemäß durch einen Schalttransistor ersetzt, so entsteht eine unerwünschte Abhängigkeit des Meßergebnisses von den Transistorkeunwerten.Electronic circuit arrangement for measuring the repetition frequency of a Pulse train Known arrangements for measuring the repetition frequency of a pulse train use a relay, the contact of which is actuated by the individual impulses is that over him a lying at an operating voltage charging circuit of a Storage capacitor is closed periodically. Taking into account a certain The discharge time constant is set at the storage capacitor Voltage is a measure of the pulse repetition frequency. The disadvantage here is that the The operating voltage must be well stabilized and that only relatively low pulse rates can be measured with sufficient accuracy. If the relay contact becomes analogous replaced by a switching transistor, this creates an undesirable dependency of the measurement result from the transistor values.

Außerdem sind Schaltungsanordnungen zur Messung der Folgefrequenz einer Impulsreihe bekannt, bei denen die Impulse die Umsteuerung einer monostabilen Kippstufe bewirken, deren Ausgangsspannungen einen Magnetkern mit rechteckförmiger Hystereseschleife abwechselnd in beide Sättigungsflunwerte steuern, und bei der eine Sekundärwicklung des Kerns über Gleichrichter an ein die Spannungs-Zeit-Flächen der sekundärseitigen Impulse integrierendes Meßinstrument geschaltet ist. Hierbei gehen zwar Schwankungen der Betriebsspannungen oder Anderungen der Transistorkeflnwerte in das Meßergebnis nicht ein, doch kann bei höheren Impulsfolgefrequenzen eine ungewollte Frequenzteilung durch die Funktion der monostabilen Kippstufe hervorgerufen werden, die zu einer Fehlmessung führt. There are also circuit arrangements for measuring the repetition frequency a pulse train known in which the pulses reverse a monostable Flip-flop cause the output voltages of which have a magnetic core with a rectangular shape Alternately control the hysteresis loop in both saturation values, and in the a secondary winding of the core via rectifiers to one of the voltage-time surfaces the secondary-side pulses integrating measuring instrument is connected. Here there are fluctuations in the operating voltages or changes in the transistor values is not included in the measurement result, but at higher pulse repetition frequencies an undesired Frequency division caused by the function of the monostable multivibrator, which leads to an incorrect measurement.

Die Erfindung geht von diesen letztgenannten, bekannten Schaltungsan3rdnungen aus und verbessert diese insbesondere in bezug auf den genannten, auf unerwünschte Frequenzteilungen zurückgehenden Fehlereinfluß in der Weise, daß ein mit seiner Schaltstrecke in einem Entladekreis eines betriebsspannungsgespeisten Kondensators angeordneter Schalttransistor durch die empfangenen Impulse derart gesteuert wird, daß jeweils Entladevorgänge ausgelöst werden, welche an einem Entladewiderstand Impulsspannungen erzeugen, die der Kippstufe als die Umsteuerung bewirkende Triggerimpulse zugeführt werden. The invention is based on these last-mentioned, known circuit arrangements and improves it, in particular with regard to the aforementioned, undesirable Frequency divisions decreasing error influence in such a way that one with its Switching path in a discharge circuit of a capacitor supplied with operating voltage arranged switching transistor is controlled by the received pulses in such a way that that each discharge processes are triggered, which at a discharge resistor Generate pulse voltages, the trigger pulses causing the flip-flop as the reversal are fed.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung weist den wesentlichen Vorteil auf, daß bei relativ geringem schaltungstechnischem Aufwand neben der Ausschaltung der durch Nachlaufimpulse oder durch Kennwerteschwankungen hervorgerufenen Meßwertverfälschungen auch die Fehlmessungen ausgeschaltet werden können, die bei den bekannten Schaltungs- anordnungen dieser Art durch den frequenzteilenden Einfluß der monostabilen Kippstufe auftreten. Dies wird dadurch erreicht, daß eingangsseitige Impulse mit einer oberhalb eines bestimmten Wertes liegenden Folgefrequenz von der monostabilen Kippstufe gänzlich ferngehalten werden. The circuit arrangement according to the invention has the essential The advantage is that with relatively little circuit complexity in addition to the disconnection the falsification of measured values caused by follow-up pulses or fluctuations in characteristic values also the incorrect measurements can be switched off, which in the known circuit arrangements of this type occur due to the frequency-dividing influence of the monostable multivibrator. This is achieved in that the input-side pulses with one above one specific value lying repetition frequency from the monostable multivibrator completely be kept away.

Es ist an sich bekannt, zur Messung der Folgefrequenz einer Impulsreihe von dieser eine Reihe von Triggerimpulsen abzuleiten und zur Umsteuerung einer bistabilen Kippstufe zu verwenden, deren Ausgangsspannungen einen Magnetkern mit rechteckförmiger Hystereseschleife in der an Hand der bekannten Schaltungen mit einer monostabilen Kippstufe beschriebenen Weise steuern. Dabei ist jedoch die Genauigkeit der Meßergebnisse bei unsauberen Impulsformen, z. B. beim Auftreten von Nachlaufimpulsen, nicht mehr gewährleistet, sofern der Energieanteil der Nachlaufimpulse ausreicht, um eine zusätzliche Umsteuerung der bistabilen Kippstufe zu bewirken. It is known per se to measure the repetition frequency of a series of pulses derive a series of trigger pulses from this and reverse a bistable Use multivibrator whose output voltages have a magnetic core with a rectangular shape Hysteresis loop in the known circuits with a monostable Control the tilting stage as described. However, this is the accuracy of the measurement results in the case of unclean pulse shapes, e.g. B. when lagging pulses occur, no more guaranteed, provided that the energy content of the follow-up impulses is sufficient to generate an additional To cause reversal of the bistable multivibrator.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiele entnehmbar. Other features and advantages of the invention are as follows Description of the preferred exemplary embodiments shown in the drawing removable.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, welches die Messung der Folgefrequenz einer an den Eingangsklemmen 1 anliegenden Reihe von Impulsen 2 gestattet. Falls diese Impulse aus einem Stromkreis herrühren, der durch einen Schaltkontakt geschlossen bzw. unterbrochen wird, können unter Umständen zusätzliche, unregelmäßig geformte Nachlaufimpulse 3 auftreten, welche auf Prellerscheinungen des Kontaktes zurückzuführen sind. Über einen Tiefpaß 4, der unerwünschte Oberwellen von der Meßanordnung fernhält, und einen Begrenzer 5, der Impulsspitzen unterdrückt, gelangen die Impulse an die Eingangsklemmen 6 einer Impulserzeugungsschaltung 7, welche aus jedem ankommenden Impuls 2, z. B. durch Differentiation, einen kurzzeitigen Triggerimpuls 8 ableitet. Dieser wird dem einen Eingang einer monostabilen Kippstufe 9 zugeführt und bewirkt deren Umsteuerung. Durch die hierbei an einem Ausgang auftretende Spannung wird die eine Primärwicklung 11 eines Magnetkerns 10 mit rechteckiger Hystereseschleife unter Strom gesetzt, der in dem Magnetkern entsprechend der in Fig. 1 verwendeten Spiegelsymbolik nach K a r n a u g h einen Sättigungsfluß erzeugt, welcher senkrecht nach unten gerichtet ist. In Fig. 1, an embodiment of the invention is shown schematically, which is used to measure the repetition frequency of an applied to input terminals 1 Series of pulses 2 allowed. If these impulses come from a circuit, which is closed or interrupted by a switching contact, may under certain circumstances additional, irregularly shaped follow-up pulses 3 occur, which are based on bouncing phenomena of the contact. Via a low-pass filter 4, the unwanted harmonics keeps away from the measuring arrangement, and a limiter 5, which suppresses pulse peaks, the pulses arrive at the input terminals 6 of a pulse generation circuit 7, which from each incoming pulse 2, z. B. by differentiation, a short-term Trigger pulse 8 derives. This becomes one input of a monostable Flipper 9 is supplied and causes it to be reversed. By doing this on one The voltage occurring at the output is one primary winding 11 of a magnetic core 10 with a rectangular hysteresis loop energized, corresponding to that in the magnetic core the mirror symbols used in Fig. 1 according to K a r n a u g h a saturation flow generated, which is directed vertically downwards.

Nach der Eigenzeit der Kippstufe wird diese wieder in die Ruhelage umgesteuert, wobei der andere Ausgang spannungsführend wird und in der zweiten Primärwicklung 12 einen Strom hervorruft, der den Magnetkern in den entgegengesetzten Sättigungsfluß ummagnetisiert. Über eine Sekundärwicklung 13 werden jeweils Ummagnetisierungsimpulse mit konstanter Spannungs-Zeit-Fläche entnommen, welche nach Ein- oder Zweiweggleichrichtung, z. B. mittels des Gleichrichters 14, über einen vorzugsweise einstellbaren Vorwiderstand 15 einem die Spannungs-Zeit-Fläche integrierenden Meßinstrument 16, z. B. Drehspulinstrument, zugeführt werden. Der am Meßinstrument ablesbare Strom ist dabei der Impulsfolgefrequenz proportional.After the proper time of the tipping stage, it will return to the rest position reversed, the other output being live and in the second primary winding 12 causes a current which the magnetic core in the opposite saturation flux magnetized. Magnetization reversal pulses are in each case via a secondary winding 13 taken with a constant voltage-time area, which after one-way or two-way rectification, z. B. by means of the rectifier 14, via a preferably adjustable series resistor 15 a measuring instrument 16 integrating the voltage-time area, e.g. B. moving coil instrument, are fed. The current that can be read on the measuring instrument is the pulse repetition frequency proportional.

Die Impulserzeugungsschaltung 7 dient zur Ableitung relativ kurzer Triggerimpulse mit steilen Flanken aus den ankommenden Impulsen 2. Die Beeinflussung des Meßergebnisses durch die z. B. auf Kontaktprellungen zurückzuführenden Nachlaufimpulse 3 wird dadurch ausgeschaltet, daß die Eigenzeit der monostabilen Kippstufe mindestens so groß gewählt wird wie die Prellzeit. The pulse generation circuit 7 is used to derive relatively short Trigger pulses with steep edges from the incoming pulses 2. The influence the measurement result through the z. B. trailing impulses due to contact bruises 3 is switched off in that the proper time of the monostable multivibrator is at least is chosen as large as the bounce time.

In Fig. 2 ist die nach der Erfindung ausgebildete Impulserzeugungsschaltung 7 zusammen mit einer bevorzugten Ausbildung der monostabilen Kippstufe 9 im einzelnen dargestellt. Hierbei gelangen die an den Klemmen 6 auftretenden Impulse 2 an die Basis-Emitter-Strecke eines Schalttransistors 17, an dessen Kollektor ein Speicherkondensator 18 und ein Entladewiderstand 19 geschaltet sind. Im Ruhezustand lädt sich der Speicherkondensator 18 über 19 und den Kollektorwiderstand 20 auf die Betriebsspannung U auf. Trifft ein Impuls 2 ein, so wird der Transistor 17 niederohmig gesteuert und schließt den Entladestromkreis für 18. Hierbei verschiebt sich das Potential am Entladewiderstand 19 und damit an der Diode 21 derart, daß diese leitend wird und eine Potentialanhebung an der Basis des Transistors 22 bewirkt. Beim Auftreten von Nachlaufimpulsen 3 ist der Speicherkondensator noch nicht wieder so weit aufgeladen, daß eine nennenswerte Potentialanhebung erfolgen kann. In Fig. 2 is the pulse generating circuit constructed in accordance with the invention 7 together with a preferred embodiment of the monostable flip-flop 9 in detail shown. Here, the pulses 2 occurring at terminals 6 reach the Base-emitter path of a switching transistor 17, at the collector of which a storage capacitor 18 and a discharge resistor 19 are connected. The storage capacitor charges in the idle state 18 via 19 and the collector resistor 20 to the operating voltage U on. Meets a pulse 2, the transistor 17 is controlled low resistance and closes the Discharge circuit for 18. This shifts the potential at the discharge resistor 19 and thus at the diode 21 in such a way that it becomes conductive and a potential increase at the base of transistor 22 causes. If follow-up pulses occur, 3 is the storage capacitor has not yet been recharged so far that a significant Potential increase can take place.

Der Transistor 22 stellt den im Ruhezustand stromführenden Transistor eines die monostabile Kippstufe bildenden Transistorpaares 22, 23 dar. Die Emitter beider Transistoren sind in herkömmlicher Weise über ein RC-Glied 24, 25 an Masse geführt, während ihre Kollektoren über die Widerstände 26 und 27 an Betriebspotential gelegt sind. Die die Transistoren koppelnden Zweige enthalten einerseits einen ohmschen Widerstand 28 und andererseits eine Kapazität 29. The transistor 22 represents the current-carrying transistor in the quiescent state a transistor pair 22, 23 forming the monostable multivibrator. The emitters Both transistors are conventionally connected to ground via an RC element 24, 25 out, while their collectors via the resistors 26 and 27 to operating potential are laid. The branches coupling the transistors contain, on the one hand, an ohmic one Resistance 28 and, on the other hand, a capacitance 29.

Durch die Potentialanhebung an der Basis des Transistors 22 wird dieser gesperrt, was gleichzeitig eine Öffnung des Transistors 23 und einen Stromfluß durch die Primärwicklung 11 bewirkt. Der hierbei eingeleitete Ladevorgang für die Kapazität 29 über den Widerstand 30 und die Basis des Transistors 23 führt beim Erreichen einer bestimmten Ladung zur Sperrung des Transistors 23, wodurch über die Widerstandskopplung mittels 28 der Transistor 22 wieder geöffnet wird. Damit wird die Primärwicklung 12 erregt, welche den Magnetkern ummagnetisiert. The increase in potential at the base of transistor 22 is this blocked, which at the same time an opening of the transistor 23 and a current flow by the primary winding 11 causes. The charging process initiated here for the capacity 29 through resistor 30 and the base of transistor 23 leads when it is reached a certain charge to turn off the transistor 23, thereby via the resistive coupling by means of 28 the transistor 22 is opened again. This becomes the primary winding 12 excited, which magnetizes the magnetic core.

Die an die Sekundärwicklung 13 angeschalteten Elemente entsprechen dabei den in Fig. 1 bereits beschriebenen.The elements connected to the secondary winding 13 correspond the one already described in FIG. 1.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung eignet sich mit Vorteil dazu, die Schaltfrequenz eines Relaiskontaktes mit großer Genauigkeit zu messen, wobei eine große Unabhängigkeit gegenüber Prellerscheinungen erzielt wird. Man mißt hierbei die -Folgefrequenz der Stromimpulse, die sich in einem über den Relaiskontakt führenden Stromkreis bei Betätigung des Kontaktes ergeben. Handelt es sich um den Zündstromkreis eines Verbrennungsmotors, so kann durch die Messung der Folgefrequenz der Zündimpulse in vorteilhafter Weise auch die Motordrehzahl gemessen werden. The circuit arrangement according to the invention is suitable with advantage to measure the switching frequency of a relay contact with great accuracy, whereby a great independence from contusion phenomena is achieved. One measures here the sequence frequency of the current impulses, which are in a relay contact leading circuit when the contact is actuated. Is it the Ignition circuit of an internal combustion engine can be determined by measuring the repetition frequency the ignition pulses can also advantageously be used to measure the engine speed.

Claims

Claims: 1. Electronic circuit arrangement for measurement the repetition frequency of a series of pulses at which the pulses reverse a monostable Flip-flop cause the output voltages of which have a magnetic core with a rectangular shape Alternately control the hysteresis loop in both saturation flow values, and in the a secondary winding of the core via rectifiers to one of the voltage-time surfaces the secondary-side pulses integrating measuring instrument is connected, d a -by characterized in that one with its switching path in a discharge circuit of an operating voltage-fed Capacitor (18) arranged switching transistor (17) through the pulse series to be measured (2) is controlled in such a way that discharges are triggered periodically, which generate pulse voltages at a discharge resistor (19), which the trigger stage (22, 23) are supplied as trigger pulses causing the reversal.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the control input of the monostable multivibrator (22, 23) with a terminal of the Discharge resistor (19) is connected via a rectifier (21) through the trigger pulses can be controlled with low resistance.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that a low-pass filter (4) and a limiter stage (5) are connected in front of the switching transistor (17) are.

4. Circuit arrangement according to one of claims 1, 2 or 3, characterized by using it to measure the switching frequency of a contact, in particular Break contact in an internal combustion engine.

Documents considered: German Patent No. 905 894; German explanatory documents No. 1 139 583, 1 151 875.