DE19733388A1

DE19733388A1 - Verfahren zur Einstellung einer Triggerschwelle, Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sowie digitales Speicheroszilloskop mit einer derartigen Anordnung

Info

Publication number: DE19733388A1
Application number: DE1997133388
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl Ing Mueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-04
Also published as: WO1999007072A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Triggerschwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Ober begriff des Anspruchs 3 sowie ein digitales Speicheroszillo skop mit einer derartigen Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

In Signalverarbeitungsgeräten, die zur Aufzeichnung und An zeige des Verlaufs beliebiger Signale dienen, kann der Startzeitpunkt der Aufzeichnung häufig durch Vorgabe einer Triggerbedingung eingestellt werden. Ein Beispiel für eine derartige Triggerbedingung ist das Überwachen eines Trigger signals auf Überschreiten einer voreinstellbaren Trigger schwelle. Diese Art der Triggerung kann bei einem Oszilloskop benutzt werden, um eine stabile Bilddarstellung eines peri odischen Signals mit gleichbleibender Amplitude zu erhalten. Wird eine elektrische Spannung als Triggersignal an das Oszilloskop angelegt, so genügt es, einen festen Spannungs wert als Triggerschwelle einzustellen. Um einen geeigneten Spannungswert zu ermitteln, wird die Triggerschwelle manuell so lange verändert, bis die Darstellung des Signals in der gewünschten Qualität erscheint.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung einer Triggerschwelle zu finden sowie eine An ordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, das bzw. die eine bedienerfreundliche Einstellung der Triggerschwelle ermöglicht. Weiterhin soll ein digitales Speicheroszilloskop mit einer derartigen Anordnung zur bedienerfreundlichen Triggereinstellung ausgestattet werden.

Das neue Verfahren zur Einstellung einer Triggerschwelle, die neue Anordnung zur Durchführung des Verfahrens bzw. das neue digitale Speicheroszilloskop der eingangs genannten Art weist zur Lösung dieser Aufgabe die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, des Anspruchs 3 bzw. des Anspruchs 7 genannten Merkmale auf. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß ohne Vorabkenntnisse über den Verlauf des Triggersignals eine einfache und damit be dienerfreundliche Triggereinstellung erreicht wird. Dabei kann die Triggerschwelle in vorteilhafter Weise auf einen beliebigen Pegel innerhalb des Wertebereichs des Trigger signals eingestellt werden. Ein Vorgabewert, der die relative rage der Triggerschwelle innerhalb des Wertebereichs des Triggersignals kennzeichnet, kann vom Anwender beispiels weise als prozentualer Wert, bezogen auf den Wertebereich des Triggersignals, eingegeben werden und zeichnet sich durch eine gute Anschaulichkeit aus. Bei einem periodischen Wechselsignal bezeichnet vorzugsweise der prozentuale Wert -100% einen Minimalwert, der Wert 0% einen Mittelwert und der prozentuale Wert +100% einen Maximalwert des Trigger signals.

Insbesondere bei Triggersignalen mit veränderlicher Amplitude ist es von Vorteil, wenn die Triggerschwelle den Amplituden änderungen nachgeführt wird, da eine feste Triggerschwelle zu unstabilen Bilddarstellungen und - wenn die Triggerschwelle nicht mehr erreicht wird - zu Bildverlusten führen würde. Derartige Triggersignale treten beispielsweise in der Fahr zeugprüftechnik auf, wo mit einem induktiven Geber an einem Zahnkranz die Stellung der Kurbelwelle des Antriebsmotors erfaßt werden muß. Die Stellung der Kurbelwelle wird be nötigt, um anhand der Messung und Auswertung weiterer charak teristischer Signale des Motors, z. B. der Zündung und der Einspritzung, eine Überprüfung des Motor-Managements vor nehmen zu können. Eine Synchronisierung auf den oberen Tot punkt des Motors kann durch eine Lücke im Zahnkranz erfolgen, die am induktiven Geber zu einer meßbaren Spannungsüberhöhung führt. Auf diese Spannungsüberhöhung wird zur Darstellung der jeweiligen Kurbelwellenposition auf einem digitalen Speicher oszilloskop die Triggerschwelle vorzugsweise eingestellt. Je nach Motordrehzahl verändert sich jedoch die Amplitude des Triggersignals. Beispielsweise kann die Amplitude bei einer Drehzahl des Motors von 600 U/min 2 Volt, dagegen bei einer Drehzahl von 6000 U/min 300 Volt betragen. In vorteilhafter Weise wird durch das Nachführen der Triggerschwelle bei ver änderlicher Amplitude ein stabiles Triggern auf die Span nungsüberhöhung der Markierung des oberen Totpunkts auch bei schnellem Beschleunigen oder Abbremsen des Motors erreicht.

Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Einstellung einer Triggerschwelle und

Fig. 2 einen zeitlichen Verlauf eines Triggersignals, das mit einem induktiven Geber an einem Zahnkranz mit einer Lücke zur Markierung des oberen Totpunkts ab gegriffen wurde.

Den zentralen Teil einer Anordnung zur Einstellung einer Triggerschwelle bildet gemäß Fig. 1 eine programmgesteuerte Recheneinheit 1 mit einem Meßwertspeicher 2, die auch als intelligente Meßwerterfassung bezeichnet werden kann. Der Recheneinheit 1 werden über Datenleitungen 3 und 4 digitali sierte Werte zugeführt, die mit einem A/D-Wandler 5 bzw. 6 aus Signalen auf Leitungen 7 bzw. 8 erzeugt wurden. Die Lei tung 7 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an einen in duktiven Geber 9 angeschlossen, der über einem sich drehenden Zahnkranz 10 angeordnet ist. Der Zahnkranz 10 ist fest mit einer in der Figur nicht dargestellten Kurbelwelle eines Ver brennungsmotors verbunden und mit einer Markierung für den oberen Totpunkt des Motors versehen. Diese Markierung ist als Zahnlücke 11 ausgebildet. Abweichend von diesem Ausführungs beispiel können selbstverständlich beliebige Signale, z. B. von einem optischen, elektromagnetischen oder kapazitiven Geber, als Triggersignale verwendet werden. Durch die Rechen einheit 1 wird auf einer Datenleitung 12 ein Digitalwert der Triggerschwelle auf einen D/A-Wandler 13 ausgegeben, der daraus eine analoge Triggerschwelle auf einer Leitung 14 er zeugt. Mit einem Multiplexer 15 kann eines der Signale auf den Leitungen 7 oder 8 zur Verwendung als Triggersignal auf einer Leitung 16 ausgewählt werden, die gemeinsam mit der Leitung 14 an die Eingänge eines Komparators 17 angeschlossen ist. In dem Komparator 17 wird das Triggersignal auf der Lei tung 16 mit der Triggerschwelle auf der Leitung 14 verglichen und bei Überschreiten der Triggerschwelle eine Flanke auf einer Leitung 18 erzeugt, durch welche in der programm gesteuerten Recheneinheit 1 ein Abspeichern der digitalisier ten Werte der Signale auf der Leitung 7 und/oder der Leitung 8 in den Meßwertspeicher 2 gestartet wird. In einem digitalen Speicheroszilloskop werden die abgespeicherten Meßwerte auf einer Anzeige 19 als Signalverlauf dargestellt. Über eine Leitung 20 wird der Recheneinheit 1 ein Vorgabewert zuge führt, der die relative Lage der Triggerschwelle innerhalb des Wertebereichs des Triggersignals kennzeichnet.

Anhand des in Fig. 2 dargestellten Verlaufs eines Trigger signals 21 soll im folgenden das mit der Anordnung nach Fig. 1 durchgeführte Verfahren zur Einstellung einer Triggerschwelle erläutert werden. An der Abszisse ist die Zeit t, an der Ordinate die Größe x des Triggersignals 21 aufgetragen, die prinzipiell eine beliebige meßbare, physika lische Größe sein kann. Durch die Recheneinheit werden fort laufend Digitalwerte auf der Datenleitung 3 erfaßt. Zur Be stimmung eines Minimalwertes x_min und eines Maximalwerts x_max ist jeweils ein Register im Meßwertspeicher 2 vorgesehen. Übersteigt der aktuelle Digitalwert den Inhalt des Registers für den Maximalwert x_max, so wird der aktuelle Digitalwert als neuer Maximalwert x_max abgespeichert. Unterschreitet der ak tuelle Digitalwert den Inhalt des Registers für den Minimal wert x_min, so wird dieser als neuer Minimalwert x_min abgespei chert. Auf diese Weise wurden nach Auswerten einer Reihe von Digitalwerten der in Fig. 2 markierte Minimalwert x_min und Maximalwert x_max des dargestellten Triggersignals gefunden. Diese beiden Werte bilden die Kenngrößen des Wertebereichs des Triggersignals. Aufgrund des verwendeten Verfahrens zur Bestimmung des Minimalwerts x_min und des Maximalwerts x_max werden diese bei einer Vergrößerung des Wertebereichs ständig nachgeführt. Bei einer Verkleinerung des Wertebereichs auf grund einer Verringerung der Amplitude des Triggersignals kann ein Nachführen dadurch erreicht werden, daß Minimalwert x_min und Maximalwert x_max entsprechend einem vorgebbaren zeit lichen Gradienten so lange angehoben bzw. vermindert werden, bis aufgrund des aktuellen Digitalwerts ein erneutes Über schreiben des jeweiligen Registers erfolgt. Damit wird ge währleistet, daß bei ständig wechselnder Signalamplitude sicher getriggert werden kann. Dies erleichtert dem Anwender die Einstellung des Signalverarbeitungsgeräts auch bei un bekannten Signalen. Zur Einstellung der Triggerschwelle wird neben dem Minimalwert x_min und dem Maximalwert x_max auch ein Vorgabewert herangezogen, der die relative Lage der Trigger schwelle innerhalb des Wertebereichs kennzeichnet. Als Vor gabewert dient ein prozentualer Wert, wobei -100% ein Trig gern beim Minimalwert x_min, 0% ein Triggern beim arithmeti schen Mittel aus dem Minimalwert x_min und dem Maximalwert x_max und +100% ein Triggern beim Maximalwert x_max bedeuten. Ent sprechend einem einfachen linearen Zusammenhang wird in der Recheneinheit ein Digitalwert der Triggerschwelle berechnet, bei deren Überschreiten durch das Triggersignal ein Trigger zeitpunkt t₀ für die Signalaufzeichnung festgelegt wird. In Fig. 2 beträgt der Vorgabewert +100%. In einem Kraftfahr zeug-Diagnosegerät wird durch das neue Verfahren in einer für den Anwender sehr einfachen Weise ein Bezugssignal gewonnen, das für eine Bewertung weiterer Signale des Motor-Managements herangezogen werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Einstellung einer Triggerschwelle in einem Signalverarbeitungsgerät, insbesondere einem digitalen Speicheroszilloskop, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Wertebereich (x_min, x_max) des Triggersignals (21) ermittelt wird und
- daß die Triggerschwelle in Abhängigkeit eines Vorgabewerts (+100%) eingestellt wird, der die relative Lage der Triggerschwelle innerhalb des Wertebereichs kennzeichnet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschwelle bei zeitlichen Änderungen des Werte bereichs dem Vorgabewert entsprechend nachgeführt wird.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

- Mittel zum Bestimmen und Speichern eines Minimalwerts (x_min) und eines Maximalwerts (x_max) des Triggersignals als Kenn größen seines Wertebereichs,
- Mittel zur Eingabe eines Vorgabewerts, der die relative Lage der Triggerschwelle innerhalb des Wertebereichs kenn zeichnet, und
- Mittel zur Einstellung der Triggerschwelle in Abhängigkeit des Wertebereichs und des Vorgabewerts.

4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Mittel zum Nachführen der Triggerschwelle entsprechend dem Vorgabewert bei zeitlichen Änderungen des Wertebereichs.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet,

- daß das Triggersignal auf einen A/D-Wandler (5) geführt ist,
- daß als Mittel zum Bestimmen und Speichern des Minimalwerts (x_min) und des Maximalwerts (x_max) eine programmgesteuerte Recheneinheit (1) mit Meßwertspeicher (2) vorhanden ist, welche diese Werte aus dem digitalisierten Triggersignal ermittelt,
- daß die Recheneinheit (1) aus dem Wertebereich und dem Vorgabewert einen Digitalwert der Triggerschwelle berechnet und
- daß ein D/A-Wandler (13) zur Erzeugung einer analogen Triggerschwelle aus dem Digitalwert vorhanden ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (1) den Digitalwert der Triggerschwelle dem Vorgabewert entsprechend bei zeitlichen Änderungen des Wertebereichs nachführt.

7. Digitales Speicheroszilloskop, insbesondere in einem Kraftfahrzeug-Diagnosegerät, mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Triggersignal Ausgangssignal eines induktiven Gebers (9) zur Messung des Drehverhaltens eines Zahnkranzes (10) ist.