DE2142711A1

DE2142711A1 - Signalpruefschaltung

Info

Publication number: DE2142711A1
Application number: DE19712142711
Authority: DE
Inventors: Paul Maruhn
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Priority date: 1971-08-26
Filing date: 1971-08-26
Publication date: 1973-03-22
Also published as: FR2150551B1; GB1374683A; DE2142711B2; FR2150551A1; DE2142711C3; IT963907B

Description

Signalprüfs chaltung

Die Erfindung betrifft eine Signalprüfschaltung für Signale, für welche bestimmte Toleranzbereiche vorgegeben sind, zur Kontrolle der Einhaltung dieser Toleranzbereiche, mit Mitteln, die ein Ansprechen der Signalprüfschaltung bei Überschreitung der Toleranzbereiche infolge kurzzeitiger Störsignale verhindern.

Die Erfindung betrifft insbesondere Signalprüfschaltungen in automatischen Prüfeinrichtungen, die integrierter Bestandteil umfangreicher Anlagen sind. Bei derartigen Prüfeinrichtungen sind die zu messenden Signale oft mit erheblichen Störimpulsen ("Spiles") und mit Signalrauschen behaftet. Ein zu messendes Signal kann durch diese Störsignale aus dem vorgegebenen Toleranz* bereich kurzzeitig herausfallen. Andererseits kann ein fehlerhaftes Signal durch ein solches Störsignal kurzzeitig in den erlaubten Toleranzbereich gelangen. Die Signalprüfschaltung muß trotz der überlagerten Störsignale eine Messung ermöglichen.

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Hierzu v/erden nach dem Stand der Technik im we sent liehen drei verschiedene Auswertemethoden angewandt:

Die Signale werden vor der Vergleichsstelle, wo geprüft wird, ob die Signale innerhalb des Toleranzbereichs liegen, gefiltert. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Energie von kurzzeitigen kräftigen Störsignalen den Signalmittelwert nach (ir Filterung beeinflußt. Je nach Ausführung der Meßschaltung bekommt die Auswertung ein Verzögerungsverhalten. Bei Messungen im Zeitmultiplex-Verfahren muß jede Meßstelle einzeln gefiltert werden. fc Außerdem können oszillierende Fehler nicht erkannt werden.

Ein anderes Verfahren besteht darin, daß die Signalprüfschaltung eine Fehlermeldung nur dann gibt, wenn das zu messende Signal eine vorgegebene Zeit ununterbrochen außerhalb des erlaubten Toleranzbereiches liegt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß Störsignale, mit denen das zu messende Signal kurzzeitig in den erlaubten Toleranzbereich gelangt, die Fehlererkennung verhindern kann.

Ein drittes Verfahren besteht darin, nur kurzzeitige Messungen, z.B. nach dem Abklingen von Einschwingvorgängen vorzunehmen. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß die Messung nur den W Augenblickswert des zu messenden Signals erfaßt und damit abhängig von den dann zufällig anliegenden Störsignalen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei geringem gerätetechnischen Aufwand eine eindeutige Signalauswertung bei einer Prüfschaltung der eingangs erwähnten Art auch dann noch zu ermöglichen, wenn dem zu messenden Signal Störsignale überlagert sind.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Kriterium für Einhaltung oder Nichteinhaltung der Toleranzbereiche in einem vorgegebenen Meßzeitraum das Verhältnis der Zeit, in der das Signal außerhalb des Toleranzbereiches liegt, zu dem Meßzeitraum oder zu der Zeit, in der das Signal innerhalb des Toleranzbereiches liegt, gebildet wird.

Diese Verhältnisbildung ist kontinuierlich. Übersteigt das Verhältnis einen vorgegebenen Wert, so ist damit ein außerhalb der Toleranz liegendes Signal erkannt. Durch Die Wahl des Verhältnisses an der Entscheidungsstelle kann eine An- j passung an die Störeinflüsse vorgenommen werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch

(a) einen Komparator, dem das zu prüfende Signal zum Vergleich mit einem die Toleranzgrenzen darstellenden Signal zuführbar ist,

(b) einen nach Ablauf jedes Meßzeitraumes rückstellbaren Integrator gesteuert von dem Komparator, der bei Überschreiten der Toleranzgrenzen durch das zu prüfende Signal ein konstantes Eingangssignal aufintegriert, f

(c) (3inen Verhältniskomparator, dem das Integrator-Ausgangsßjgnal zugeführt wird und durch den eine Fehlermeldung auslösbar ist, wenn das Intcgrator-Aucgangssignal einen vorpreßoboiicn Grenzwert überschreitet.

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Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Pig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Signalprüfschaltung. *

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform.

Pig. 3 zeigt einen Signalverlauf, der innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt mit dem Komparator-Ausgangssignal und dem Integrator-Ausgangssignal.

Pig. 4- zeigt die gleichen Signale für einen außerhalb der Toleranzgrenzen liegenden Signalverlauf.

Ein zu messendes Signal wird auf einen Eingang 1o eines Komparators 12 gegeben. Dem Komparator 12 werden über einen Eingang 14 die Toleranzgrenzen vorgegeben. Je nachdem, ob das zu messende Signal innerhalb oder außerhalb der Toleranzgrenzen liegt, erscheint ein Signal null oder L am Ausgang des Komparators. Das L-Signal, beispielsweise eine konstante Spannung (gegebenenfalls auch eine konstante Impulsfrequenz) wird in dem Integrator 16 integriert. Nach Ablauf eines vorgegebenen Meßzeitraumes wird auf einen Eingang 18 des Integrators ein Löschsignal gegeben und der Integrator auf null zurückgestellt. Zum Ende des Meßzeitraumes wird das Integrator-Ausgangssignal, welches an einem Ausgang 2o erscheint, in einem Verhaltniskomparator 22 mit einem vorgegebenen Grenzwert, der dem zulässigen Pehler*-Verhältnis ont-

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spricht, verglichen, der auf einen Eingang 24- gegeben wird. Wird der vorgegebene Grenzwert überschritten, so erscheint an einem Ausgang 26 eine Fehlermeldung»

Ein Schaltungsbeispiel ist in I¹Ig. 2 dargestellt. Der Komparator 12 enthält zwei Differenzverstärker 28 und 3o. Das Eingangssignal vom Eingang 1o wird auf dön invertierenden Eingang des Verstärkers 28 und auf den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 3o gegeben. An den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 28 wird ein Signal gelegt, welches die obere Toleranzgrense repräsentiert, während an den invertierenden Eingang des Verstärkers 3o ein Signal gegeben wird, welches die untere Toleranzgrenze repräsentiert. Die Ausgänge der Verstärker 28 und 3o werden über Dioden 32, 34- in Sperrichtung auf den Eingang des Integrators 16 gegeben. Die Dioden sind dabei über einen Widerstand 36 geerdet und liegen über einen Widerstand 38 am Eingang eines Verstärkers 4-0 an. Der Verstärker 4-o ist über einen Widerstand 4-2 und einen Kondensator 44- gegengekoppelt. Außerdem liegt zwischen Ausgang und Eingang des Verstärkers 4-0 eine Zener-Diode 46. Rückstellung des Integrators kann über einen Transistor 4-8 erfolgen, der den Kondensator 4-4-an Erde legt und der über einen Widerstand ^o von einem Löschsignal angesteuert wird. Das Integrator-Ausgangssignal wird in dem Punkt 52 zwischen dem Widerstand 4-2 und dem Kondensator 4-4-abgegriffen. Der Verhältniskomparator 22 enthält einen Differenzverstärker 54-, auf dessen nicht invertierenden Eingang das Integrator-Ausgangssignal und auf dessen invertierenden Eingang ein dem Grenzwert des lehlerverhältnisses entsprechendes Signal gegeben wird. Wann das Ausgangssignal des Verstärkers 54-positiv wird j erfolgt 3ine Fehlermeldung,

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Wenn das zu messende Signal unterhalb der oberen Toleranzgrenze und oberhalb der unteren Toleranzgrenze liegt_s sind die Ausgänge der Verstärker 28 und 30 positiv. Die Dioden 32 und 34 sind gesperrt. Wenn dagegen die Toleranzgrenzen überschritten werden, tritt ein negatives Signal auf, welches über den Widerstand 38 auf den invertierenden Eingang des Verstärkers 40 gegeben und aufintegriert wird. Die Zener-Diode 46 wird für den Lösehvorgang benutzt. Das Integrator-Ausgangssignal gegen Ende des MeßZeitraumes ist daher proportional zu dem Verhältnis der Zeit, während welcher die Toleranzgrenzen überschritten werden oder unterschritten werden zu dem gesamten Meßzeitraum. Je nachdem, ob dieses Integrator-Au3gangssignal größer oder kleiner als ein vorgegebenes Fehlersignal ist, erscheint am Ausgang 26 eine Fehlermeldung.

Diese Verhältnisse sind anhand von Fig. 3 und 4 zu erkennen» Die obere Zeile von Fig, 3 und Fig. 4 zeigt ein tatsächliches Signal, wobei das Signal in Fig, 3 innerhalb der Toleranzgrenzen und in Fig. 4 außerhalb der Toleranzgrenzen liegt. Bei dem Signal von Fig. 3 wird durch Spikes kurzzeitig die obere bzw. untere Toleranzgrenze über- bzw. unterschritten. Der Komparator liefert entsprechende Impulse als Ausgangssignale. Die Integration dieser Impulse über den Meßzeitraum führt jedoch au einem Integrator-Ausgangssignal, welches noch unterhalb des zulässigen W Grenzwertes liegt. Es handelt sich also um ein innerhalb der Toleranzgrenze liegendes Signal, welches nur kurzzeitig durch Spikes aus dem Toleranabereich herausfällt.

Bei dem Signalverlauf von Fig. 4 liegt das Signal außerhalb des Toleranzbereichs, Durch Spikes kann das Signal jedoch kurzzeitig

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in den Toleranzbereich fallen. Das Komparator-Ausgangssignal liefert kurzzeitige "Nichtfehler"-Impulse. Eine Integration des Komparator-Ausgangssignals führt jedoch zu einer deutlichen Überschreitung des für das Fehler-Verhältnis zulässigen Grenzwertes, so daß, wie in der unteren Zeile von Fig. 4- gezeigt ist, eine Eehlerineldung erfolgt.

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Claims

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Pat ent ansprüclie

M J Signalprüf schaltung für Signale, für welche bestimmte Toleranzbereiche- vorgegeben sind, zur Kontrolle der Einhaltung dieser Toleransbereiche mit Mitteln, di% ein Ansprechen der Signalprüfschaltung bei Überschreitung, der Toleransbereiche infolge kurzzeitiger Störsignale verhindern, dadurch gekenn zeichnet ₅ daß als Erit-erium für- Einhaltung oder Nichteinhal tung der- Soleranztereiche ir. einem vorgegebenen Meßseitrauia das Verhältnis der Z-sit, in der das Signal außerhalb des Tolerar-.^bsr-eiü-lies lisgt, zu des Meßzsitraum oder su der Zeit, in der &ss Signal innerhalb äcs Soleraszbereiches liegt₉ ge« bildst wirdo
2. Signr.lprüfsolis.l"fe"i:.g naali iinEprucli 1_S gekennseichiaet durchs

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(c) einen Yerhältniskomparator (22), dem das Integrator-Ausgangssignal zugeführt wird und durch den eine Fehlermeldung (26) auslösbar ist. wenn das Integrator-Ausgangssignal einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

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3. Signalprüfschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (12) ein Paar von Differensverstärkern (28, 3o) aufweist und das zu prüfende Signal (1o) auf den invertierenden Eingang des einen und auf den nichtinvertierenden Eingang des anderen Verstärkers gescnaltet ist, während an den anderen Eingängen Signale anliegen, welche die obere bzw. die untere Toleranzgrenze repräsentieren, und daß die Ausgänge der Verstärker parallel über Dioden (32, 34) in. Sperrichtung am Eingang des Integrators (16) anliegen.
4. Signalprüfschaltung nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator einen Verstärker (4o) enthält, dessen Ausgang über einen Widerstand (42) und einen Kondensator (44-) auf den Eingang gegengekoppelt ist uiü dem das Komparator-Ausgangssignal über einen v/eiteren Widerstand (38) zugeführt wird, und daß eine Zener-Diode (46) zwischen Eingang und Ausgang des Verstärkers (4o) geschaltet ist, wobei das Integrator-Ausgangssignal zwischen dem ersten Widerstand (42) und dem Kondensator (44) abgegriffen wird.

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