DE2364207C2

DE2364207C2 - Digitale Schaltung zur Messung von Frequenzänderungen eines Eingangsimpulssignals

Info

Publication number: DE2364207C2
Application number: DE2364207A
Authority: DE
Inventors: James Edward Rau; George Arthur Tustin Calif. Watson; Rogell van Anaheim Calif. Wyk
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1972-12-26
Filing date: 1973-12-22
Publication date: 1983-11-17
Also published as: US3805089A; CA1002190A; DE2364207A1; JPS5649775B2; JPS505792A; FR2211657A1; IT1000732B; GB1396688A; FR2211657B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Schaltung zur Messung von Frequen/änderungen eines Eingangsimpulssignals gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schaltung ist ihrem Aufbau nach aus der GB-PS 12 43 122 bekannt. Zur Anwendung auf statistisch verteilte Eingangsimpulse sind dort in der Rückführungsschleife drei in Serie liegende Register vorgesehen. Das am Anfang der Schleife liegende, erste Register summiert taktmäßig Werte auf, die aus der am Ausgang der Vergleichsschaltung auftretenden Differenzfrequenz abgeleitet sind. Bei dem betrachteten Stand der Technik handelt es sich bei diesen Werten um die Periodendauerwerte des Frequenzdifferenz-Impulssignals. Das am Ende der Schleife liegende, zweite Register dient zur Erweiterung der Speicherkapazität der Vergleichsschaltung, um auch bei statistisch verteilten Eingangsimpulsen bei der bekannten Schaltung eine hohe Meßgenauigkeit aufrechtzuerhalten. Im einzelnen handelt es sich bei dem zweiten Register um einen frequenzteilenden Zähler, der die Ausgangsimpulse eines in der Rückführungsschleife liegenden Oszillators aufsummiert und bei seinem Überlauf einen Eingangsimpuls für die Vergleichsschaltung bereitstellt. Zwischen dem ersten Register und dem Oszillator liegt noch ein weiteres Register in Form einer Addierschaltung, die die Kehrwerte der Periodendauerwerte summiert und mit ihrem der Differenzfrequenz entsprechenden Ausgangssignal die Impulserzeugungsfrequenz des Oszillators steuert.

ίο In Steuergeräten zum Gleitschutz von bremsbaren Fahrzeugen werden der Drehgeschwindigkeitszustand und der Drehbeschleunigungszustand der gebremsten Räder des Fahrzeugs benutzt, um den Bremszustand des Fahizeugs zu ermitteln. Der Befdileunigungszustand wird aus den Winkelgeschwindigkeitsdaten gewonnen, die man von Fühleinrichtungen erhält, beispielsweise von an sich bekannten magnetischen Gebern, die Impulse mit einer Impulsfolgefrequenz liefern, die dem abgetasteten Winkelgelschwindigkeitszustand entspricht. Die zugeordnete Winkelbeschleunigung kann man, sofern vorhanden, dadurch bestimmen, daß man mit Hilfe von analogen oder digitalen Differenzierverfahren die zeitliche Frequenzänderung der gemessenen Impulsfolgefrequenz ermittelt.

Digitale Differenzierungsverfahren werden gegenüber analogen Dirierenzierungsverfahrcn im allge-. meinen bevorzugt, da die Auswirkungen von differenzierten Rauschsignalen bei Digitaleinrichtungen weniger störend als bei Analogeinrichtungen sind. Darüber hinaus kann man die anfallenden digitalen Daten direkt in zuverlässig und schnell arbeitenden Digitalprozeßrechnern oder ähnlichen digitalen Steuereinheiten verwenden. Die Notwendigkeit für eine Analog-Digital-Umsetzung entfällt somit. Eine Vorrichtung zum Bestimmen der Beschleunigung aus einer der Geschwindigkeit entsprechenden gemessener Impulsfolgefrequenz ist aus der US-PS 35 22 973 bekannt. Diese Vorrichtung v.erwert'-t Impulse aus magnetischen oder anderen Meßwandlern, deren Folgefrequenz der Raddrehgeschwindigkeit proportional ist. Die Anzahl der während aufeinanderfolgender ähnlicher Zeitintervalle gemessenen Impulse wird über die Intervalle gemittelt als Analogwert für die Durchschnittsgeschwindigkeit genommen. Die Differenz zwischen der Anzahl der Impulse in aufeinanderfolgenden Intervallen wird als ein Maß für die Beschleunigung oder zeitliche Änderung der über zwei aufeinanderfolgende Intervalle gemittelten Geschwindigkeit ausgewertet.

Eine Unzulänglichkeit in der Leistungsfähigkeit dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß sich die Auflösungsgrenzen der Beschleunigungsbestimmung bei niedrigen Beschleunigungs- und Drehgeschwindigkeitswerten verschlechtern, und zwar infolge der Winkelauflösungsgrenzen in der Impulsfolge aus dem Meßwertgeber, die zur Geschwindigkeitsund Beschleunigungsbestimmung herangezogen wird. Die zum Gewinnen der Bremskriterien in einer Antigleit-Steueranlage erforderlichen Kombinationswerte für die Geschwindigkeit und Beschleunigung können daher mit der bekannten Vorrichtung nicht mit ausreichender Sicherheit und Zuverlässigkeit bestimmt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine digitale Schaltung zur Messung von Frequenzänderungen eines Eingangsimpulssignals der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß auch bei geringer

Impulsfolgefrequenz eine hohe digitale Auflösung vorhanden ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Beim normalen Betrieb der beanspruchten digitalen Schaltung arbeiten die Vergleichsschaltung und die als Integrator in der negativen Rückführungsschleife befindlichen Register in bezug auf die sich ändernde Eingangsimpulsfolgefrequenz derart, daß am Ausgang der Vergleichsschaltung die erste zeitliche Ableitung der Eingangsimpulsfolgefrequenz auftritt. Bei kleineren Eingangsimpulsfolgefrequenzen erhöht sich die Abtastperiode der Rückfühvungsschleife, so daß auch bei den kleineren Frequenzen die digitale Auflösung der einen Regelkreis bildenden Schaltung aufrechterhalten wird, wobei in Abhängigkeit von Änderungen in der zugeführten Impulsfolgefrequenz beiläufig die Schieifenverstärkung verändert wird. Die Ausgangsverstärkung wird durch Änderung der Rücksetz- oder Löschfrequenz des zweiten Registers in Abhängigkeit von den Änderungen der Eingangsimpulsfolgefrequenz in einem ausgleichender. Sinne eingestellt. Die Verstärkung des zweiten Registers wird somit in berug auf Änderungen in der Eingangsimpulsfolgefrequenz umgekehrt verändert. Auf diese Weise wird die Gesamtverstärkung der Schaltung stabilisiert und die digitale Auflösung über einen weiteren Bereich der geschwindigkeitsanalogen Eingangsimpulsfolgefrequenz verbessert.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 gekennzeichnet. Mit diesen Maßnahmen wird eine Glättung des Beschleunigungssignals bzw. Frequenzänderungssignals erreicht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines als Differenziereinrichtung dienenden Regelkreises mit einer Integriereinrichtung in der Rück führschleife,

F i g. 2 ein Llockschaltbild einer nach der Erfindung ausgebildeten digitalen Schaltung,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer als Anwendungsbeispiel dienenden Anlage mit der Schaltung nach Fig. 2 und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weitergebildeten Schaltung nach Fig. 2, die besonder:, gut die Verarbeitung von niedrigeren Eingangsimpulsfolgefrequenzen ermöglicht.

In der Fig. 1 ist als Blockschaltbild eine Differenziereinrichtung dargestellt, bei der es sich um eine Anordnung aus einem Regelkreis mit einer Integriereinrichtung 14 handelt. Dabei ist die Integriereinrichtung 14 in den negativen Rückführzweig geschaltet und arbeitet mit einem Differenz bildenden Vergleicher 10 zusammen, der einen an den Ausgang der Integriereinrichtung 14 angeschlossenen Eingang 12 und einen an den Eingang der Integriereinrichtung 14 angeschlossenen Ausgang 13 aufweist. Einem zweiten Eingang 11 des Vergleichers 10 wird ein Eingangssignal e„ zugeführt. Am Ausgang 13 des Vergleichers 10 tritt ein Ausgangssignal e_o auf, das die zeitliche Änderung des Eingangssignals e, angibt, und zwar unter der Annahme, daß die Anfangsbedingungen der Integriereinrichtung 14 null sind:

Nach Umstellung erhält man:
e.(s)(l+Y J= ejs) (2)

Durch weitere Umformung ergibt sich die folgende ^D Gleichung:

¹ (3)

Diese Gleichung kann auch wie folgt geschrieben

werden:
ejs e,

ejs) = e,(s) - ejs' —

Das elementare Glied oder das freie i-Glied im Zähler der Gleichung (4) hat differenzierendes Verhalten, während das additiv zusammengesetzte Glied erster Ordnung im Nenner der rechten Gleichungsseite ein zeitverzögerndes und signalglättendes Verhalten zeigt. Die in der Gleichung (4) enthaltene Konstante T ist der offenen Schleifenvertärkung K der Integriereinrichtung 14 umgekehrt proportional. Die geschlossene Schleifenverstärkung der Anordnung ändert sich ebenfalls umgekehrt proportional mit der Integratorverstärkung K.

Zur Verarbeitung von aus Impulszügen gewonnenen Digitaldaten müßte die beschriebene Analoganordnung digitalisiert werden. Dazu könnte man als Integriereinrichtung ein Akkumulationsregister in Verbindung mit einem dem Difierentialsignal (vom Vergleicher 10) äquivalenten digitalen Signal verwenden. Allerdings besteht, die Neigung, daß die digitale Auflösung des sich ergebenden geglätteten Zeitänderungssignals e_o stark herabgesetzt wird, die an sich bei geringer Impulsfolgefrequenz der Eingangsdaten während fester Datenabtastungsperioden erwünscht ist. Mit anderen Worten heißt dies, daß bei festen Datenabtastperioden die digitale Auflösung der Ergebnisgröße um so schlechter ist, je weniger Impulse während einer Abtastperiode oder je weniger Vorgänge pro Zeiteinheit auftreten, auf denen die Berechnung des sich ergebenden nach der Zeit abgeleiteten Signals e_o beruht. Diese Auflösungsgrenze wird auch von der zeitlichen oder räumlichen Auflösung des Meßwertgebers beeinträchtigt, der zur Erzeugung der beispielsweise einer Geschwindigkeit analogen Impulsfolgefrequenz dient und im Falle einer Kraftfahrzeugbremsanlage die Radstellung abtastet.

Bei der Anordnung nach der Fig. 2 werden mehrere taktgesteuerte Register benutzt, um die digitale Auflösung einer digital gewonnenen zeitlichen Änderung einer Impulsfolgefrequeiiz zu bewahren.

Zur Bestimmung der zeitlichen Änderung einer gemessenem Impulsfolgefrequenz sieht die Anordnung nach der Fig. 2 eine auf die Impulsfolgefrequenz ansprechende Einrichtung mit negativer Rückführung vor, die taktgesteuerte Einrichtungen enthält, welche die digitale Auflösung des nach der Zeit abgeleiteten Ausgangssignals gewährleisten. Ein akkumulierendes ω Register 24 mit einer.. Taxteingang wird von den Impulsen einer Inipulsquelle mit einer Eingangsfrequenz taktmäßig angesteuert, die beispielsweise der Ansloggeschwindigkeit eines gebremsten Rades einer Fahrzeugbremsanlage entspricht. Ein Vergleicher 20 weist einen ersten Eingang 21 auf, an den ein Vorspannungssignal D„ gelegt ist, das die analogen Auflösungsgrenzen des Fühlers angibt, der zum Erzeugen des eine variable ImDulsfoleefreauenz aufweisenden

Impulszuges benutzt wird, der dem Takteingang des Registers 24 zugeführt wird. Ein zweiter Eingang 22 des Vergleichers 20 ist über ein zweites Register 25 an den Ausgang des ersten Registers 24 angeschlossen. Sofern es erwünscht ist, kann der Vergleicher 20 derart ausgelegt sein, daß er von der Impulsfolgefrequenz der genannten Impulsquelle taktgesteuert wird. Die aus den Bauteilen 20 und 24 gebildete Anordnung nach der Fig. 2 entspricht funktionsmäßig der aus den Bauteilen 10 und 14 gebildeten Anordnung nach der F i g. 1.

Die Anordnung nach der Fig. 2 enthält allerdings noch das taktgesteuerte zweite Register 25, das zwischen den Ausgang des akkumulierenden Register» 24 und den zweiten Eingang 22 des Vergleichers 20 geschaltet ist. Das zweite Register 25 hat einen Takteingang, der mit einer vorgewählten Taktfrequenz beaufschlagt wird, deren Periode beispielsweise 80 us beträgt. Weiterhin ist das Register 25 derart ausgebildet, daß es beim Auftreten eines Impulses der Eingangsfrequenz zurückgesetzt oder gelöscht wird. Darüber hinaus ist ein taktgesteuertes drittes Register 26 vorhanden, dessen Eingang an den Ausgang 23 des Vergleichers 20 angeschlossen ist. Das dritte Register 26 weist einen Takteingang auf, dem die Impulse der Eingangsfrequenz zugeführt werden. Ferner ist das dritte Register 26 derart ausgebildet, daß es im Takt einer vorgewählten Taktfrequenz zurückgesetzt oder gelöscht wird, die wesentlich niedriger als die vorgewählte Taktfrequenz des zweiten Registers 25 ist und eine Periode von beispielsweise 20 ms aufweist.

Der Aufbau und die Arbeitsweise von Schieberegistern, einschließlich des Taktsteuervorgangs (zum Einschreiben) und des Lösch- oder Rücksetzvorgangs (zum Auslesen), sind dem mit digitalen Anlagen vertrauten Fachmann bekannt und brauchen daher im einzelnen nicht erläutert zu werden. Die Taktgeber oder Taktquellen zum Taktsteuern und Rücksetzen der Eingänge sind daher nicht dargestellt. Darüber hinaus sind die Register 24, 25 und 26 lediglich in Blockschaltbilddarstellung angegeben. Das Entsprechende gilt für den in der F i g. 2 dargestellten Vergleicher 20.

Beim Normalbetrieb der oben beschriebenen Anordnung ist die Taktimpulsperiode für das zweite Register 25 derart vorgewählt, daß sie ein Sechzehntel der Periode der höchsten interessierenden Eingangsfrequenz (oder Rücksetzfrequenz) beträgt, um beim Register 25 einen kumulativen Dateneingang passender Auflösung sicherzustellen (beispielsweise mehr als eine Abtastung über der Ausleseperiodizität). Bei einem Periodendauerbereich der Eingangsfrequenz von 1,2 bis 20 μ s entspricht ein Sechzehntel der Periodendauer der gemessenen höchsten Impulsfolgefrequenz einer vorgewählten Taktperiode von etwa 80 μ s für das Register 25. Während sowohl bei hohen als auch niedrigen Eingangsfrequenzen angemessene und hinreichende Datenabtastungen vorgesehen sind, tritt infolge der Änderung der Ausleseperiodizität für das zweite Register 25 bei der mit einer höheren Eingangsfrequenz verbundenen niedrigeren Periodizität eine niedrigere kumulative Ausgangsgröße auf, so daß es bei einer höheren Eingangsfrequenz zu einer Verminderung der Verstärkung kommt.

Die Rücksetz- oder Auslesefrequenz des dritten Registers 26 ist derart vorgewählt, daß sie nicht höher als die zu erwartende niedrigste Eingangsfrequenz (mit einer Periodizität oder Periodendauer von 20 ms) ist.

um zu vermeiden, daß beim Auslesen Daten verlorengehen. Bei höheren Eingangsfrequenzen (mit einer Periodizität oder Periodendauer bis hinunter zu 1,2 ms) tritt eine hinreichend kumulative Anzahl von Datenabtastungen auf, so daß keine Gefahr besteht, daß Daten verlorengehen. Die periodische Auslesegröße des dritten Registers 26 stellt daher eine kumulative Menge der taktgesteuerten Eingangsgrößen dar und ist dem Produkt aus dem Durchschnitt dieser taktgesteuerten Eingangsgrößen und der Taktfolge für diese Ausleseperiodizität proportional. Bei einer im Mittel angelegten Eingangsgröße wird somit die zugeordnete Ausgangsgröße bei einer vorgegebenen Ausleseperiode verstärkungsgemäßig geändert, und zwar proportional zu der dem Takteingang des Registers 26 während der interessierenden Rücksetzperiode von 20 ms zugeführten Taktfrequenz (beispielsweise die Eingangsfrequenz). Diese proportionale Verstärkungsänderung kompensiert somit die umgekehrte

Verstärkungsänderujng durch das zweite Register 25,

die, wie beschrieben, dadurch bewirkt wird, daß als Ausleseperiode für das Register 25 die Periode der

sich ändernden Eingangsfrequenz verwendet wird.

Unstetigkeiten infolge der Quantisierung des Datenergebnisses bei niedrigen Eingangsfrequenzen werden somit dadurch vermieden, daß das zweite Register 25 mit einer hohen Frequenz taktgesteuert und mit der sich ändern Eingangsfrequenz zurückgesetzt wird, während die Taktsteuerung des Ai'sgangsregi-

jo sters 26 mit der sich ändernden Eingangsfrequenz und die Rückstellung des Registers 26 mit einer festen Frequenz für eine kompensierend wirkende Verstärkungsänderung sorgen, um die Verstärkungsänderungen auszugleichen, die durch das zweite Register 25 hervorgerufen werden.

Bei der Anordnung nach der F i g. 2 ist weiterhin in Betracht zu ziehen, daß das zweite Register 25 eine zweite Integriereinrichtung darstellt. Die Rückführschleife des Vergleichers 20 enthält somit eine Anord-

nung aus zwei Integriereinrichtungen 24 und 25. Der Eingang 21 des Vergleichcrs 20 spricht auf inkrementale Verschiebungen D₀ an, die dem abgefühlten Verschiebungsinkrement oder räumlichen Abstand entsprechen, der den Abstand zwischen zwei aufeinander

folgenden Impulsen darstellt, die von einem Fühler stammen, beispielsweise von einem mnagnetischen Geber eines Radrotationsfühlers oder von einer anderen Impulsfolgefrequenzquelle. Infolge der Doppelintegration des Verschiebungsinkrements D₀ in der oben beschriebenen Rückführanordnung tritt η der Leitung 23 eine Ausgangsgröße auf, die der Beschleunigung oder der zweiten Ableitung der Verschiebung nach der Zeit entspricht:

D-

ejs± s¹

= ejs)

Durch Zusammenfassen gleicher Tenne erhält man:

D₀ = ejs) H

Durch Umformung ergibt sich:

S²DJsJ = s²ejs) -ι- ejs) S¹DJs) = ejs) (s² + I) ejs) s²

s² + 1)

Der analogen Beziehung der Gleichung (9) kann man entnehmen, daß das elementare Glied oder freie .v²-Glied im Zähler eine doppelte Differenzierung beschreibt, während das additiv zusammengesetzte (s² + I )-Glied im Nenner ein ungedämpftes Verzögerungs- oder Signaldämpfungsglied zweiler Ordnung darstellt. Wenn somit der Term D₀ einen Inkrementalabstand darstellt, stellt e„ die zweite Ableitung nach der Zeit ocer die Beschleunigung dar. Beim tatsächlichen Betrieb der in der Fig. 2 dargestellten Digitalanordnung verhindern jedoch die aufeinanderfolgenden Rücksetzungen des zweiten Integrators 25 das Auftreten einer Instabilität oder dämpfen anderweitig die Vorgänge in der geschlossenen Schleife mit der Doppclintegralion, die durch die Register 24 und 25 bewirkt wird. Das dritte Register 26 dient zur Abtastung. Verstärkungsanpassung und weiteren Glättung der Daten. Die Glättungsperiode entspricht der (beispielsweise mit 20 ms angenommenen) Rücksetzpe-

hältnis der sich ändernden Taktfrequenz und der festen Rücksetzfrequenz ab. Die Verstärkungsänderung kompensiert den auf die Verstärkung umgekehrt Einfluß nehmenden Effekt, der durch die sich ändernde Rücksetzfrequenz des Registers 25 hervorgerufen wird.

Die beschriebene Digitalanordnung liefert somit eine geglättete Anzeige von der zeitlichen Änderung von Vorgängen pro Zeiteinheit und auch die zweite Ableitung des räumlichen Intervalls oder inkrementalen Abstands, der von der Ausgangsgröße des Fühlers für die pr, Zeiteinheit auftretenden Vorgänge dargestellt wird, wobei die Auflösung dieser digitalen Ausgangsgröße über einen weiten Bereich der pro Zeiteinheit auftretenden Vorgang oder der Impulsfolgefrequenz aufrechterhalten bleibt. Das bedeutet, daß sich die Ausgangsauflösung der Differenziereir.richtung für die pro Zeiteinheit auftretenden Vorgänge bei geringer werdender Anzahl der pro Zeiteinheit auftretenden Vorgänge nicht verschlechtert.

Infolge der Integrationswirkung des ersten Registers 24 stellt die am Ausgang des Registers 24 auftretende Größe in Anbetracht des am Eingang des Registers 24 an der Leitung 23 anliegenden Beschleunigungssignal ein Geschwindigkeitssignal oder die erste Ableitung nach der Zeit in bezug auf das Beschleunigungssignal dar.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Anordnung tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß, wenn die Eingangsfrequenz des mit Nr. 1 bezeichneten Taktgebers gegen Null geht, die Kapazität des zweiten Registers 25 außerordentlich groß sein muß, wenn ein Überlaufen vermieden werden soll. Ferner kann bei einer zu großen Korrektur vom Ausgang 23 des Vergleichers 20 der Sinn des Inhalts des ersten Registers 24 ins Negative getrieben werden. Schließlich ist es möglich, daß der Inhalt des ersten Registers 24 nicht auf Null geht, wenn die Eingangsfrequenz des Taktgebers Nr. 1 den Wert Null annimmt, weil damit auch ein Wegfall der dem ersten Register 24 zugeführten Taktimpulse verbunden ist. In ähnlicher Weise verhindert der Wegfall der Taktimpulse, daß das dritte Register 26 rechtzeitig auf den neuesten Stand gebracht wird.

Diese Unzulänglichkeiten können beispielsweise durch Zufügen von kompensierenden Bauelementen bei der Anordnung nach der Fig. 2 überwunden werden, wie es in der F i g. 4 dargestellt ist. Diese kompensierenden Bauelemente enthalten entsprechend der Anordnung nach der Fig. 4 einen Vorzeichendetektor 41, an dessen Ausgang 42 der Takt des mit Nr. 2 bezeichneten Taktgebers auftritt, wenn am Ausgang 23 des Vergleichers 20 eine negative Größe erscheint, ein Gatter 43, an dessen Ausgang 44 die vom Vergleicher 20 kommende Eingangsgröße auftritt, wenn die 2-Zustands-Steuereingangsgröße vom Vorzeichendetektor 41 »Wahr« ist, also aus Impulsen mit dem Takt des Taktgebers Nr. 2 besteht (und an dessen

ίο Ausgang die Zahl 0 auftritt, wenn die Steuereingangsgröße »Nicht wahr« ist), eine Addiereinrichtung 45, an deren zum Eingang des Registers 25 führenden Ausgang die algebraische Summe der vom Gatter 43 und vom Register 24 kommenden Eingangsgrößen auftritt, und ein ODER-Glied 46, an dessen Ausgang 47, der mit den Takteingängen der Register 24 und 26 verbunden ist, die logische Summe vom Ausgang 42 des Vorzeichendetektors 41 und vom Taktgeber Nr. 1 auftritt.

:o Wenn die in der Fig. 4 dargestellte Anordnung normal arbeitet und wenn die Eingangsfrequenz des Taktgebers Nr. 1 zunimmt oder konstant bleibt, üben die zusätzlichen Bauelemente 41 bis 47 keinen Einfluß auf die Arbeitsweise der digitalen Beschleunigungs-

2$ meßeinrichtung aus, da der Ausgang 23 des Vergleichers 20 niemals negativ wird und weil sich der Vorzeichendetektor 41 im »Nicht wahren« Zustand befindet. Wenn jedoch der Ausgang 23 des Vergleichers 20 infolge einer Abnahme in der Eingangsfrequenz des Taktgebers Nr. 1 negativ wird, wird dieses negative Signal durch den »wahren« Zustand am Ausgang des Vorzeichendetektors 41 dem Register 24 und dem Register 26 zugeführt, und vor der Ankunft des nächsten Impulses des Taktgebers Nr. 1 werden der Geschwindigkeitsinhalt des Registers 24 und in ähnlicher Weise der Beschleunigungsinhalt des Registers 26 herabgesetzt. Ferner wird der Inhalt des Registers 25 durch Zufuhr des durch den Taktgeber Nr. 2 taktgestfiuerten Signals am Ausgang 23 des Vergleichers 20 zum Eingang der Addiereinrichtung 45 herabgesetzt. Dieses der Addiereinrichtung 45 zugeführte Eingangssignal hebt das Korrektursignal vom Ausgang 23 des Vergleichers 20 auf, das gleichzeitig dem Register 24 und dem Register 26 zugeführt wird.

Wenn darüber hinaus die Eingangsfrequenz des Taktgebers Nr. 1 Null wird, sehen die zusätzlichen Bauelemente 41 bis 47 Mittel vor, um den Geschwindigkeitsinhalt des Registers 24 in einer solchen Weise auf Null zu bringen, daß ein Negativwerden dieses Registers verhindert wird.

Durch die Maßnahmen der in der F i g. 4 dargestellten Anordnung entfällt somit die Notwendigkeit, dem Register 25 eine außerordentlich hohe Kapazität zu geben. Darüber hinaus wird das Verhalten der in der F i g. 2 dargestellten Anordnung bei niedrigen Frequenzen verbessert.

Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel der Impulsfolgefrequenz-Differenzieranordnung oder des die zeitliche Änderung einer pro Zeiteinheit anfallenden Anzahl von Vorgängen angebenden Rechners als Rechner zur Angabe der Drehbeschleunigung eines Rades in einer Antigleit-Bremsanlage ist in der F i g. 3 dargestellt.

Die Fig. 3 zeigt schematisch einen Satz von druckes betätigbaren Bremsen 30, die auf eine mit einem Fußpedal betätigbare, unter Druck gebrachte Bremsfluidquelle 31 ansprechen. Die Bremsfluidquelle kann pneumatischer oder hydraulischer Natur sein. Zwi-

sehen den Ausgang der unter Druck gestellten Fluidquelle 31 und die Bremsen 30 ist ein magnetisch betätigbares Absperrorgan 32 geschaltet, beispielsweise ein Hubmagnetventil, das den durch das Fußpedal ausgelösten Fluiddruck moduliert oder wahlweise drosselt. Diese selektive Drosselung oder Modulation (zum Mindern des Bremsfluiddrucks) wird von Steuersignalen bewirkt, die den Hubmagnetventilen oder den sonstigen Stelleinrichtungen von einer Treiberstufe 33 zugeführt werden, und zwar in Abhängigkeit von der Arbeitsweise einer Steuerlogik 34 in Form einer vorgewählten logischen Funktion aus den Daten über den Drehgeschwindigkeitszustand und den Drehbeschleunigungszustand der gebremsten Räder. Derartige Daten werden von Radrotations- oder Bewegungsfühlem gewonnen, beispielsweise von magnetischen Gebern oder anderen bekannten Einrichtungen, die einen Impulszug liefern, der der Raddrehung entspricht, wobei die Impulsfolgefrequenz die Drehgeschwindigkeit und die zeitliche Änderung der Impulsfolgefrequenz die Drehbeschleunigung angibt. Dabei kann man sowohl für das linke als auch für das rechte Rad eines gebremsten Radpaares einer Achse einen Impulszug erzeugen. Die Signale für die Raddrehzahl und die Radbeschleunigung kann man für die beiden Rädiv von jeder Achse mit einem der Anordnung nach der Fig. 2 entsprechenden Rechner 35 für die zeitliche Änderung der Anzahl der pro Zeiteinheit auftretenden Vorgänge bestimmen.

Obwohl die Erfindung beispielshalber an Hand einer glättend arbeitenden Differenziereinrichtung für die als Impulsfolgefrequenz gemessene Drehgeschwindigkeit und einer glättend arbeitenden Doppeldifferenziereinrichtung für eine inkrementale Drehverschiebung beschrieben worden ist, soll darin keine Beschränkung gesehen werden. So kann es sich bei der Anzahl von Vorgängen pro Zeiteinheit um die Zeitfolge irgendeines interessierenden meßbaren Parameters handeln, und das Inkrement D₁₁ kann ebenfalls irgendeinen räumlichen Abstand oder irgendein getastetes Inkrement eines interessierenden meßbaren Parameters darstellen. Obwohl die beschriebene Anordnung vorzugsweise in Antigleit-Bremssteueranlagen zum Messen der Beschleunigung eines gebremsten Rades benutzt wird, kann sie auch für andere Zwecke eingesetzt werden und findet einen großen Anwendungsbereich zum Steuern oder Regeln von verschiedenartigen Vorgängen und Prozessen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digitale Schaltung zur Messung von Frequenzänderungen eines Eingangsimpulssignals, das zusammen mit aus einer Rückführungsschleife kommenden Impulsen an einer eine Frequenzdifferenz ermittelnden Vergleichsschaltung liegt, deren das Frequenzdifferenzsignal nach Größe und Vorzeichen lieferndem Ausgang ein in der Schleife Hegendes erstes, taktmäßig aus der Frequenzdifferenz hergeleitete Werte summierendes Register nachgeschaltet ist und wobei am Ende der Schleife ein zweites Register liegt, das den einen Vergleichereingang speist, derart, daß jeweils eine Regelung auf die Frequenzdifferenz Null erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (20) digital die Differenz zwischen einer vorgegebenen Zahl (D₀) und dem Inhalt des zweiten R-egisters (25) bildet, daß die Differenzwertabgabe des Vergleichers durch die anliegenden Eingangsimpulse mit deren Takt gesteuert ist und auch in diesem Takt die digitalen Differenzwerte entsprechend ihrem Vorzeichen zum Inhalt des ersten Registers (24) addiert oder von diesem subtrahiert werden sowie synchron dazu jeweils der Inhalt des zweiten Registers gelöscht wird und daß eine weitere Taktimpulsquelle (Nr. 2) mit einer höheren als der Eingangsimpulsfrequenz vorgesehen ist, in deren Takt der Inhalt des ersten Registers (24) .-am Inhalt des zweiten (25) addiert wird.

2. Meßschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ctie Änderung der Eingangsimpulsfrequenz derart ermitteiiider dritter Akkumulator (26) vorgesehen ist, daß jeder der Eingangsimpulse (Taktgeber Nr. 1) bewirkt, daß der digitale Differenzwert entsprechend seinem Vorzeichen zum Inhalt des dritten Akkumulators (26) addiert oder vom Inhalt des dritten Akkumulators (26) subtrahiert wird, und daß der dritte Akkumulator (26) von langsameren Impulsen (Taktgeber Nr. 3) periodisch gelöscht wird.