DE2064838A1 - Meßautomat - Google Patents

Description

DR. KURT-RUDOLF EIKENBERG

PATENTANWALT

S HANNOVER - SCHACKSTRASSE 1 · TELEFON (0611) SI 4008 · KABEL PATENTION HANNOVER

Hawker Siddeley Dynamics Ltd. 240/489

Meßautomat

Die Erfindung "betrifft einen Bechner-gesteuerten Meß- oder Prüfautomaten.

Heute "bekannte Meßautomaten verwenden eine große Anzahl programmierbarer Abfragesignale und Meßeinrichtungen in verschiedenen Ausflihrungsformen. Die Erzeugung von Abfragesignalen mit Wellenformen, die vom Standard abweichen,

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erfordern dabei die Verwendung besonderer Signalquellen, mechanischer Auflösungs- oder Zerlegungseinrichtungen sowie Servoeinheiten.

Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Verwendung digitaler Logiken bzw. logischer Schaltungen und von Programmen auf Rechnerbasis Mittel zur Zusammensetzung oder Synthese von Abfragesignalen zu schaffen deren Betrieb und Bedienung vielseitiger ist, und deren Einsatz gleichzeitig durch Beseitigung der Vielzahl der bisher für verschiedene Sonderzwecke erforderlichen Anzahl von Anlagenteilen (hardware) zu einer Kostensenkung führt. .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Kombination von wenigstens zwei digitalen Differential-Analysator-Integratoren als Reiz-Generator zur Erzeugung von Signalen zur Abfrage einer P3?üfeinh§lt verendet ist«

Die Verbindungen und Anfangszustände der Integratoren können d abei in vorteilhafter Weise mittels eines Steuer-Rechnsr auf verschiedene Prüfprogramme eingestellt werden, so daß für jeden gewünschten Einzelfall die richtige Wellenform des Abfragesignales einstellbar ist.

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Eine erfindungsgemäße Anordnung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden als Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems,

Pig. 2 die Integratorlogik eines digitalen Differential-Analysators,

Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung

eines digitalen Differential-Analysator-Integrators,

Fig. 4 die Erzeugung einer Sinuswelle

mit zwei digitalen Differential-Analysator-Integratoren

Fig. 5 die Erzeugung einer diskontinuierlichen . nicht-linearen Wellenform,

Fig. 6 eine Wellenform, wie sie mit einer

Einrichtung gemäß Fig. 5 erzeugt werden kann, ' ^x

Fig. 7 eine Multiplikationsschaltung unter Verwendung von drei digitalen Differential-Analysator-Integratoren und

Fig. 8 eine Wellenform, die eine Modulation / zeigt, wie sie mit den in Fig. 7 dargestellten Mitteln erreicht werden kann.

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Zusammensetzung von Abfragesignalen (Stimulus Synthesis)

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung empfängt eine mit 12 bezeichnete Prüf einheit ("unit under test"-U.U.Tr) über ein Leitwegsystem 13 Eingabesignale von einem Satz von Digital-Analog-Konvertern 11. Typische Signale, wie sie hier verlangt sind, sind Gleichspannungen, simulierte bzw. nachgebildete Gleichlaufwinkel und Wellenformen mit unterdrücktem Träger. Das Digitalsystem muß fähig sein, vollsynchronisierte Spannungen genau gleichzeitig auf sämtliche Eingänge 14 der Prüfeinheit zu geben. Ein zur ^: Steuerung der Prüfung oder Messung vorgesehener Rechner 16 muß gleichzeitig mit der Spannungszusammensetzung die Ausgangssignale der Prüfeinheit, die ihm von Ausgängen 15 über Analog-Digital-Konverter 20 zugeführt werden, abtasten und analysieren bzw. zerlegen. Es ist daher wünschenswert, die Arfcgit, die vom R§efrö§E wäha?§nd d§£ Spannungszusammense.tzung ausgeführt werden muß, zu minimisieren, da dies eine umfassendere Direkt- oder ^: On-Iine-Analyse der abgetasteten Prüfausgänge ermöglicht. ,

Die Eingangssignale, die der Prüfeinheit 12 |

Über die Konverter 11 zugeführt werden, werden mittels ; einer äigitalen Differential-Analysator-Matrix 18 zu- j

sammengesetzt, die einen eigenen Taktpuls-Generator ! bzw. Taktgeber 23 besitzt. Die digitalen Differential- I Analysator-Techniken ermöglichen ein Verfahren zur Er- ι

beugung einer großen Anzahl verschiedener Wellenformen in einer Weise, bei der während der tatsächlichen Zu-

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sammensetzung oder Synthese ein Eingriff des Rechners nur in geringem Maße oder gar nicht erforderlich ist. Die Charakteristiken der Wellenform werden durch die Verbindung von Standard-Digital-Differential-Analysator-Integratoren 19' in der Matrix 18 "bestimmt. Das Programm des Rechners "bewirkt, daß Signale vom Rechner auf die Leitungen 21 und 22 gegeben werden, welche die Verbindung und die Anfangszustände der Integratoren 19 bestimmten und die Berechnung und Synthese einleiten. Danach ist der Rechner 16 frei für die Überwachung und Analyse der resultierenden Signale 15, die von der Prüfeinheit über die Konverter 20 empfangest werden. Die betreffenden Digitaltechniken gewährleisten eine genaue Reproduzierbarkeit und Phasensteuerurg sämtlicher erzeugten Wellenformen. Die Probleme der schrittweisen Annäherung an Zeitfunktionen sind auf ein Mindestmaß verringert, sofern das Register der Digital-Analog-Konverter 11 gemäß den Recht enVorschriften der gewählten algebraischen Gesezte in differentiellen MaßSprüngen bzw. inkremental auf den neuesten Stand gebracht wird.

Programmierung

Prüfprogramme können auf verschiedenen Eingabemedien vorgeschrieben sein, wie z.B. auf Papierstreifen-, Lochkarten-, Magnetband-, Magnetscheiben- oder Magnetkernspeichern. Der Rechner 16, der das Prüfprogramm in digitale Differential-Analysator-EinStellungen und automatische Prüffunktlonen transformiert, kann ein Universal-Digitalrechner oder eine besondere Logik sein. Die digitalen Wellen·

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formen, die durch die digitale Differential-Analysator-Einheit • erzeugt werden, können in eine Anzahl verschiedener analoger Formen umgewandelt werden. Spezifische Beispiele hierfür sind elektrische Ströme und Spannungen sowie hydraulische und pneumatische Drucke.

Der Steuer- Rechner in Pig. I arbeitet mit Lochstreifen und besitzt Pernschreibereingänge 17 und 24.

Der digitale Differential-Analysator-Integrator

Die Grundeinheit der digitalen Differential-Analysator-Matrix 18 ist der Digital-Integrator. Durch geeignete Verbindung von zwei oder mehr derartiger Integratoren 19 kann eine große Anzahl verschiedener Wellenformen erzeugt werden, die eine zur Steuerung der Digital-Analog-Konverter 11 geeignete Form besitzen. Sinuswellen, Säge-#ähne und algebraische Punktionen werden mit der vollen Genauigkeit des Digital-Analog-Konverter-Eingabe registers erzeugt. Beliebige Punktionen werden mit einem Minimum an Premdsteuerung durch gerade Linien oder gekrümmte Segmente angenähert.

Ein alternatives Verfahren zur Erzegung von Punktionen besteht darin, ein Digital-Analog-Konverter-Eingaberegister unmittelbar mit einem Digitalrechner zu steuern. Die Geschwindigkeit und Genauigkeit dieses Verfahrens ist durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit , der der Rechner dieses Register auf den neuesten Stand bringen kann. Der Umfang tabellarischer Daten und die

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Zugriffsgeschwindigkeit bestimmen dabei die Genauigkeit der schrittweisen Annäherung an die Punktion unabhängig von der möglichen Genauigkeit der Digital-Analog-Konverter. ■

Im Gegensatz hierzu erzeugt das erfindungsgemäße digitale Differential-Analyse-Verfahren algebraische Punktionen unter Ausnutzung der vollen Genauigkeit der Digital-Analog-Konverte,r, wobei keine Premdsteuerung erforderlich ist, sobald die Anfangsbedingungen einmal festgelegt sind.

Integratorlogik

Bei dem in Pig. 2 schematisch dargestellten digitalen Differential-Analysator-Integrator werden die Ä'nderungsgeschwindigkeiten der analogen Variablen X, Y und Z durch Pulsfrequenzen dx, dy und dz dargestellt. Die Eingabepulse dy werden in dem Binär-Register Y angesammelt. Dieses Register enthält somit jeweils den laufenden Wert der Variablen Y und kann zur Steuerung eines Digital-Analog-Konvertere verwendet werden. Die unabhängige Integrationsvariable, die keine Zeit zu sein braucht, ist durch die Pulsfrequenz dz dargestellt. Bei Empfang eines dz-Pulses wird der Speicherinhalt des Y-Reg.isters zum R-Register addiert. Ein Überfließen des R-Registers hat einen Ausgangspuls dx zur Polge.

Die Einheit wirkt somit wie ein Pulsfrequenz-Teiler, bei dem dx « Y«dz ist. Wenn die Ausgabepulse dx im Eingaberegister eines zweiten Integrators angesammelt werden, erhält man die Beziehung X β Γ Y- dz.

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Für die Signalleitungen dx, dy und dz werden in der Praxis Zweifachkabel verwendet. Dabei werden positive Beträge durch Pulse auf der einen Ader und negative Beträge durch Pulse auf der anderen Ader dargestellt.

Ein digitaler Differential-Analysator-Integrator 19 kann in der Praxis auch einfacher dargestellt werden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Diese Darstellungsart ist auch in Pig. I verwendet.

Erzeugung von Sinuswellen

In Pig. 4 ist die Erzeugung von Sinuswellen mit zwei geeignet verbundenen digitalen Differential«* Analysator-Integratoren 19 dargestellt.

In Abhängigkeit von einer vom Taktgeber 23 (Pig. I) abgegebenen gleichförmigen Pulsfrequenz dt ändert sich der Speicherinhalt der X- und Z-Register nach der Beziehung

Y = A . sin (t + 0) Z β A · cos (t + φ)

Die Amplitude A und die Phase 0 sind durch die Anfangszustände der Y- und Z-Register bestimmt. Die Frequenz ist durch die Pulsfrequenz dt des Taktgebers festgelegt. Andere Frequenzen können unter Verwendung >

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eines weiteren Integrators durch. Frequenzteilung der Grundfrequenz des Taktgebers erhalten werden.

Erzeugung diskontinuierlicher Funktionen

Die Erzeugung einer diskontinuierlichen nicht-linearen Punktion ist in den Pig. 5 und 6 dargestellt.

Das Eingaberegister eines ersten Integrators 19a ist durch außenseitige Mittel, im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch den Digitalrechner 16, eingestellt. Die Anfangsbedingung einer Punktion P (O)
ist in einem zweiten Integrator 19b eingestellt. Die Änderungsgeschwindigkeit der Punktion P im zweiten Integrator ist bestimmt durch den Wert K im ersten Integrator 19a. Auf diese Weise wird jeder Abschnitt der in Pig. 6 grafisch dargestellten Punktion automatisch erzeugt. Eine Steuerung von außen ist nur erforderlich, um an jedem Knickpunkt die Steilheit der Kurve zu ändern. Der Speicherinhalt des Eingaberegisters der zweiten
Einheit 19b wird zur Steuerung eines Digital-Analog-Konverts 11 verwendet.

Unter Verwendung weiterer Integratoren 19
können Punktionen in ähnlicher Weise auch durch gekrtimmte Abschnitte angenähert werden.

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Multiplikation

Mit drei Standard-Integrator-Einheiten 19 kann auch, wie in Pig. 7 dargestellt ist, eine Multiplikation variabler Größen durchgeführt werden. Dabei wird die Beziehung d(XY) = X «. dy + Y * dx verwendet.

Damit können durch Multiplikation eines niederfrequenten Signals mit einer höherfrequenten Trägerwelle modulierte Signale, beispielsweise der in Pig. 8 dargestellte! Form, erzeugt werden. .

- Ansprüche -

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Claims (4)

1. Ansprüche ;

   lJ Meßautomat mit Rechnersteuerung, dadurch gekennzeichnet«
   daß eine.Kombination von wenigstens zwei digitalen Differential-Analysator-Integratoren als Reiz-Generator zur ™

   Erzeugung von Signalen zur Abfrage einer Prüfeinheit verwendet ist.
2. 2. Meßautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet»
   daß die Integratoren zu einer Matrix mit veränderbaren
   Verbindungen zusammengefaßt sind, und daß der Steuerrechner ^; Signale zur Bestimmung der Matrixverbindungen und der An- _; fangszustände in den Integrator-Registern liefert.
3. 3. Meßautomat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
   daß ein Taktgeber zur Steuerung der Integrator-Matrix

   vorgesehen ist, so daß der Rechner nach Abgabe der Signale M

   zur Herstellung der Verbindungen und Anfangsbedingungen ;

   der Matrix zur Verarbeitung der von der Prüfeinheit ·

   zurückgegebenen Antwortsignale frei ist. · ;
4. 4. Meßautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet, daß die durdidie Integratoren ■ zusammengesetzten Abfragesignale in digitaler Form ^: Digital-Analog-Konvertern zugeführt werden, deren analoge \ Ausgangssignale der Prüfeinheit zugeführt werden. , \

   ku/bö !

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