DE2342480A1 - Frequencies and frequency changes measuring device - width of each voltage half-wave is compared with signal from monostable flip-flop - Google Patents
Frequencies and frequency changes measuring device - width of each voltage half-wave is compared with signal from monostable flip-flopInfo
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Abstract
Description
ε. 167 4ε. 167 4
Ve/Lm 31.7.73Ve / Lm 7/31/73
Anlage zur
PatentanmeldungAttachment to
Patent application
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung von Frequenzänderungen und Frequenzen einer elektrischen Spannung.The invention relates to a device for measuring frequency changes and frequencies of an electrical voltage.
Oftmals besteht die Forderung, nicht nur die Frequenz einer Schwingung oder die Länge eines Impulses zu messen,-wozu viele elektronische Schaltungen bekannt sind, sondern auch die Frequenzänderung oder die Impulsänderung festzustellen und an-Often there is a requirement not only to measure the frequency of an oscillation or the length of a pulse, too many electronic circuits are known, but also determine the frequency change or the pulse change and adjust
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zuzeigen. Insbesondere bei Blockierschutζanlagen für Kraftfahrzeuge oder für die Benzineinspritzung beim Beschleunigen des Fahrzeuges können Schaltungen zur Messung der Drehzahländerung erforderlich werden. Durch einen Impulsgeber wird üblicherweise eine der Drehzahl proportionale Wechselspannung erzeugt. Die Messung der Frequenzänderung einer solchen Wechselspannung ist somit ein Mass für die Drehzahländerung des Motors eines Fahrzeuges, die Frequenz selbst ein Mass für die Drehzahl, bzw. die Geschwindigkeit.to show. In particular for anti-lock systems for motor vehicles or for the fuel injection when accelerating the vehicle, circuits for measuring the speed change can be used will be required. An alternating voltage proportional to the speed is usually generated by a pulse generator. The measurement of the change in frequency of such an alternating voltage is thus a measure of the change in speed of the engine of a vehicle, the frequency itself is a measure of the speed, or the speed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Messung der- Frequenz und der Frequenzänderung der elektrischen Spannung zu entwickeln, die einfach aufgebaut ist und das Messen beliebig geformter Wechselspannungssignale erlaubt.The invention is based on the object of a circuit for measuring the frequency and the change in frequency of the electrical Developing voltage that has a simple structure and allows the measurement of alternating voltage signals of any shape.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Vergleichsstufe vorgesehen ist, durch die die Länge je einer Halbwelle der elektrischen Spannung mit der Länge eines Signals einer spannungsgesteuerten, monostabilen Schaltstufe vergleichbar ist, dass die Ausgangssignale der Vergleichsstufe einer Integrierstufe zuführbar sind, und dass der Ausgang der Integrierstufe mit dem Steuereingang der monostabilen Schaltstufe verbunden ist.This object is achieved according to the invention in that a Comparison stage is provided through which the length of each one Half-wave of the electrical voltage comparable to the length of a signal of a voltage-controlled, monostable switching stage is that the output signals of the comparison stage can be fed to an integrating stage, and that the output of the Integrating stage with the control input of the monostable switching stage connected is.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist zur Messung von Frequenzänderungen auch nicht rechteckförmiger Spannungen eingangsseitig eine Impulsformerstufe vorgesehen zur Umwandlung der Eingangsspannung in eine Eechteckspannung.In a further embodiment of the invention, non-square-wave voltages are also used to measure frequency changes A pulse shaper stage is provided on the input side for converting the input voltage into a square-wave voltage.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird,im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. It demonstrate:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausfülrrungsbeispieles der Erfindung,Fig. 1 is a block diagram of an exemplary embodiment the invention,
Fig. 2 ein Spannungsdiagramm zur Erläuterung der, Funktion des Ausführungsbeispiels und2 shows a voltage diagram to explain the function of the embodiment and
■ Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Vergleichsstufe und einer Integrierstufe.FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a comparison stage and FIG an integration level.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die an einer Klemme 10 anliegende eingangsseitige Wechselspannung oder Impulsfolge einer Impulsformerstufe 11 zugeführt, die beispielsweise ein Schmitt-Trigger sein kann. Der Ausgang der Impulsformerstufe 11 ist sowohl über eine spannungsgesteuerte, monostabile Schaltstufe 12 und eine Klemme 13 mit einer Vergleichsstufe 14, wie auch direkt über eine Klemme 15 mit dem zweiten Eingang der Vergleichsstufe 14 verbunden. Zwei Ausgänge der Vergleichsstufe 14 sind über die Klemmen 16 und 17 an zwei Eingänge einer Integrierstufe 18 angeschlossen. Der Ausgang der Integrierstufe 18 ist sowohl mit einer Ausgangsklemme 191 wie auch über eine Rückkopplungsleitung mit dem Steuereingang der monostabilen Schaltstufe 12 verbunden.In the embodiment shown in Fig. 1, the input-side AC voltage applied to a terminal 10 is or pulse train fed to a pulse shaper stage 11, which for example a Schmitt trigger. The output of the pulse shaper stage 11 is via a voltage-controlled, monostable switching stage 12 and a terminal 13 with a comparison stage 14, as well as directly via a terminal 15 connected to the second input of the comparison stage 14. Two outputs of the comparison stage 14 are via terminals 16 and 17 are connected to two inputs of an integrating stage 18. The output of the integrator 18 is connected to both an output terminal 191 is also connected to the control input of the monostable switching stage 12 via a feedback line.
Die V/irkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung wird im folgenden anhand der in Fig. 2 dargestellten Diagramme erläutert. Die an der Klemme 10 anliegende Wechselspannung ILq wird in der Impulsformerstufe 11 in eine Rechteckspannung U^ umgewandelt. Mit den Anstiegsflanken dieser Rechteckspannung wird jeweils die monostabile Schaltstufe 12 ausgelöst und am Ausgang, also an der Klemme 13, erscheint die Signalfolge U^ · Da zunächst bei dem in Fig. 2 dargestellten Fall die Signalfolgen TL·^ und U^2 gleich lange Signale aufweisen, erscheint an keinem der beiden Ausgänge der Vergleichsstufe 14, d.h., an den Klemmen 16 und 17The mode of operation of the circuit arrangement shown in FIG. 1 is explained below with reference to the diagrams shown in FIG. The alternating voltage ILq applied to the terminal 10 is converted in the pulse shaper stage 11 into a square-wave voltage U ^. With the rising edges of this square-wave voltage, the monostable switching stage 12 is triggered and at the output, i.e. at terminal 13, the signal sequence U ^ · Since initially in the case shown in FIG. 2, the signal sequences TL · ^ and U ^ 2 signals of the same length does not appear at either of the two outputs of the comparison stage 14, ie at terminals 16 and 17
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ein Signal. Die Integrierstufe 18 wird nicht angesteuert, ihr Ausgangssignal an der Klemme 19 ändert sich nicht. Wird dagegen die !Frequenz der Eingangsspannung ILq wie im Beispiel nach Fig. 2 verkleinert und anschliessend wieder vergrössert, so treten an den Klemmen 16 und 17 nacheinander Differenzsignale auf} welche die Integrierstufe 18 in Tätigkeit treten lassen. Diese Signale an den Klemmen 16 und 17 sind ein Mass für die Frequenzänderung, einmal für die Verkleinerung der Frequenz an Klemme 16, das anderemal für die Vergrösserung der Frequenz an Klemme 17· Diese Signale stehen zur weiteren Verarbeitung zur Verfugung. Das Ausgangssignal an der Klemme I9i das ein Mass für die Frequenz ist, wird Je nach Frequenzänderung grosser oder kleiner, und zwar dauert die .Änderung bis zum Ende des längeren der beiden'Impulse an den Klemmen 13 und 15 an. Diese erhöhte, bzw. erniedrigte Spann,ung an der Klem me 19 verändert die Zeitkonstante der monostabilen Schaltstufe 12 auf an sich bekannte Veise. Die Zeitkonstantenänderung geht so vor sich, dass sich das Signal der monostabilen Schaltstufe 12 dem Signal der Impulsformerstufe anpassen möchte. Dies geschieht stufenweise, so dass nach mehreren Perioden das Signal der monostabilen Schaltsufe 12 die gleiche Zeitdauer wie das Signal der Impulsformerstufe 11 erreicht. Die Span- · nungsänderung an der Hemme 19 ist somit ein Mass für die Frequenzänderung der Spannung U-q.a signal. The integration stage 18 is not activated, you The output signal at terminal 19 does not change. If, on the other hand, the frequency of the input voltage ILq increases as in the example 2 reduced in size and then enlarged again, differential signals appear at terminals 16 and 17 one after the other on} which the integration stage 18 comes into action permit. These signals at terminals 16 and 17 are a measure of the frequency change, once for the reduction in size Frequency at terminal 16, the other time to increase the frequency at terminal 17 · These signals are available for other signals Processing available. The output signal at terminal I9i which is a measure for the frequency, depends on the frequency change larger or smaller, the change lasts until the end of the longer of the two pulses at terminals 13 and 15 on. This increased or decreased tension on the clamp me 19 changes the time constant of the monostable switching stage 12 in a way that is known per se. The time constant change takes place in such a way that the signal of the monostable switching stage 12 would like to adapt the signal of the pulse shaper stage. This is done in stages, so that after several periods the signal of the monostable switching stage 12 has the same duration how the signal reaches the pulse shaper stage 11. The span change in voltage at the Hemme 19 is thus a measure of the frequency change the voltage U-q.
Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung stellt ein Ausführungsbeispiel für die Schaltungsblöcke 14 und 18 dar. Die Vergleichsstufe 14 besteht aus zwei Umkehrstufen 140, 141 und zwei UND-Gattern 142, 143. Die Klemme 13 ist sowohl mit einem Eingang des UUD-Gatters 143, wie auch über die Umkehrstufe 140 mit einem Eingang des UND-Gatters 142 verbunden. Die Klemme 15The circuit shown in Fig. 3 represents an embodiment for the circuit blocks 14 and 18. The comparison stage 14 consists of two inverters 140, 141 and two AND gates 142, 143. The terminal 13 is both with a Input of the UUD gate 143, as well as via the inverter 140 connected to one input of the AND gate 142. The clamp 15
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ist sowohl mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters 142, wie auch über die Umkehrstufe 141 mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters 143 verbunden. Diese vier Gatter bilden die Vergleichsstufe 14, deren beide Ausgänge an die Basis des Transistors 179? bzw. an die Basis des Transistors 181 angeschlossen sind. Der Pluspol einer Versorgungsspannung ist über die Reihenschaltung der Emitter-Kollektor-Strecke des PNP-Transistors 180,zweier Widerstände 182, 183 und der Kollektor-Emitter-Strecke des NPN-Transistors 181 mit Masse verbunden. Der Kollektor des NPN-Transistors 179 ist an die Basis des Transistors 180 und der Emitter des Transistors 179 an Masse angeschlossen, der Verknüpfungspunkt der Widerstände 182, 183 ist mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 184 verbunden. Zwischen dem Pluspol der Versorgungsspannung und Masse ist ein aus zwei Widerständen 185, 186 bestehender Spannungsteiler geschaltet, dessen Abgriff mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist. Der invertierende Eingang ist über einen Kondensator 187 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 184, bzw. mit der Klemme 19 verbunden, so dass der Operationsverstärker 184 als Integrierer arbeitet.is both with the second input of AND gate 142, as also connected to the second input of the AND gate 143 via the inverter 141. These four gates form the comparison stage 14, the two outputs of which to the base of the transistor 179? or are connected to the base of transistor 181. The positive pole of a supply voltage is via the Series connection of the emitter-collector path of the PNP transistor 180, two resistors 182, 183 and the collector-emitter path of NPN transistor 181 is connected to ground. The collector of NPN transistor 179 is connected to the base of transistor 180 and the emitter of transistor 179 is connected to ground connected, the connection point of the resistors 182, 183 is to the inverting input of an operational amplifier 184 connected. One of two resistors 185, 186 is located between the positive pole of the supply voltage and ground existing voltage divider switched, its tap with is connected to the non-inverting input of the operational amplifier. The inverting input is via a capacitor 187 is connected to the output of the operational amplifier 184 or to terminal 19, so that the operational amplifier 184 works as an integrator.
Wenn die Impulse an den Ausgängen der Impulsformerstufe 11 und der monostabilen Schaltstufe 12 übereinstimmen, so liegen an den beiden Klemmen 13 und 15 gleichzeitig Null-Signale oder L-Signale. Diese Ausdrücke werden in der Digitaltechnik verwendet, wobei der Ausdruck O-Signal bedeutet, dass die betreffende Klemme ungefähr auf Massepotential liegt und L-Signal bedeutet, dass die betreffende Klemme genähert aufWhen the pulses at the outputs of the pulse shaper stage 11 and coincide with the monostable switching stage 12, then there are zero signals or at the two terminals 13 and 15 at the same time L signals. These expressions are used in digital technology, where the term 0 signal means that the relevant Terminal is approximately at ground potential and an L signal means that the terminal in question is approaching
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dem Potential des Pluspols liegt. Ira eben erwähnten Fall erscheinen an beiden Klemmen 16, 17 O-Signale. Diese Signale bewirken, dass alle Transistoren 179, 180, 181 gesperrt sind und die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 184 unverändert bleibt.the potential of the positive pole. Ira just mentioned case appear at both terminals 16, 17 O signals. These signals have the effect that all transistors 179, 180, 181 are blocked and the voltage at the output of operational amplifier 184 remains unchanged.
In dem in Fig. 2 zuerst dargestellten Fall, dass die Frequenz der Spannung TJ^q kleiner wird, tritt der Fall auf, dass an der Klemme 15 ein L-Signal und an der Klemme 13 ein O-Signal anliegt. In diesem Fall treten an der Klemme 16 ein L-Signal und an der Klemme 17 ein O-Signal auf. Der Transistor 181 bleibt gesperrt; der Transistor 180 wird stromleitend und macht den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 184 posi'tiver. Am Ausgang des Operationsverstärkers 184, d.h. an der Klemme 19 verringert sich die Spannung.In the case shown first in FIG. 2 that the frequency of the voltage TJ ^ q becomes smaller, the case occurs that an an L signal at terminal 15 and an O signal at terminal 13 is present. In this case there is an L signal at terminal 16 and an 0 signal at terminal 17. The transistor 181 remains blocked; transistor 180 becomes conductive and makes the inverting input of the operational amplifier 184 positive. At the output of operational amplifier 184, i. the voltage at terminal 19 is reduced.
Durch Frequenzvergrösserung der Spannung U^q werden die Signale U^j2 im folgenden langer als die Signale U^. In diesem Fall liegt an der Klemme 13 ein L-Signal und gleichzeitig an der Klemme 15 ein O-Signal. Dies bewirkt an der Klemme 16 ein O-Signal und an der Klemme 17 ein L-Signal. Der Transistor 180 ist gesperrt; der Transistor 181 ist stromleitend und verringert das Potential am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 184. Die Spannung an der Klemme 19 steigt an. By increasing the frequency of the voltage U ^ q, the signals U ^ j2 subsequently become longer than the signals U ^. In this case, there is an L signal at terminal 13 and an O signal at terminal 15 at the same time. This causes an O signal at terminal 16 and an L signal at terminal 17. The transistor 180 is blocked; the transistor 181 conducts current and reduces the potential at the inverting input of the operational amplifier 184. The voltage at the terminal 19 rises.
Natürlich können anstelle der Vergleichsstufe 140 bis 143 andere bekannte Vergleichsschaltungen eingesetzt werden, die zwei Ausgänge aufweisen. Ebenfalls können für die Integrierstufe 18 andere bekannte Integratoren, insbesondere Differenz-Integratoren verwendet werden.Of course, instead of the comparison stage 140 to 143, other known comparison circuits can be used which have two outputs. Other known integrators, in particular differential integrators, can also be used for the integration stage 18 be used.
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- 1973-08-23 DE DE19732342480 patent/DE2342480C3/en not_active Expired
Also Published As
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| DE2342480B2 (en) | 1979-02-08 |
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