DE2400285C2

DE2400285C2 - Auswerteeinrichtung für frequenz- oder periodendaueranaloge Meßsignale

Info

Publication number: DE2400285C2
Application number: DE2400285A
Authority: DE
Inventors: Gert Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Schröder
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1974-01-04
Filing date: 1974-01-04
Publication date: 1983-04-07
Also published as: IT1028137B; GB1495566A; DE2400285A1; FR2257092A1; US4004137A; SE7500003L; FR2257092B1; NL7500041A; SE405176B; JPS50107975A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur digitalen Auswertung von durch die Frequenz oder die Periodendauer von Meßimpulsfolgen dargestellten physikalischen Meßgrößen mittels eines Zählers, dessen Zählerstand am Ende einer Meßperiode die Meßgröße direkt angibt.

Bei der Übertragung von Meßwerten in Form von elektrischen Signalen über längere Strecken treten oft Probleme auf, da Störsignale das elektrische Signal und damit den dargestellten Meßwert verfälschen. Diese Probleme sind mit am geringsten bei der Verwendung einer frequenzanalogen oder periodendaueranalogen Darstellung der Meßgröße, d. h. die gemessene physikalische Größe wird in ein Impulssignal oder Wechselspannungssignal umgeformt, dessen Frequenz oder dessen Periodendauer den Wert der Meßgröße angibt. Damit ist eine störungssichere Übertragung von Meßwerten möglich, da die Frequenz oder die Periodendauer von Wechselsignalen wesentlich schwerer gestört werden kann als Gleichspannungen oder

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Gleichströme.

Dieses Verfahren hat noch einen weiteren wesentlichen Vorteil. Die übertragenen Meßgrößen sollen am Empfangsort meistens entweder angezeigt werden oder in einen Prozeßrechner, der meistens digital arbeitet, eingegeben werden. Dies läßt sich bei irequenz- oder periodendaueranalogen Signalen besonders leicht durch die Verwendung von digitalen Zählern erreichen.

Dabei entstehen jedoch gewisse Schwierigkeiten dadurch, daß insbesondere die Meßwertaufnehmer gewissen Fertigungstoleranzen unterliegen, so dab der Anfangswjrt wie auch der Proportionalitätsfaktor zwischen der Meßimpulsfolge und der dadurch dargestellten Meßgröße variieren kann bzw. nicht genau bekannt ist Lediglich die genaue Proportionalität zwischen der Meßgröße und der Meßimpulsfolge kann vorausgesetzt werden. Ferner wird auch bei der frequenzanalogen oder periodendaueranalogen Darstellung von Meßgrößen der Nullpunkt der Meßgröße durch einen endlichen Wert der Frequenz oder Periodendauer der Meßimpulsfolge Wiedergegeben. Dieser unterlagerte Wert soil bei der Anzeige oder der Eingabe in einen Prozeßrechner, d. h. allgemein bei der Auswertung, möglichst automatisch unterdrückt werden. Die Auswerteeinrichtung muß daher mit dem angeschlossenen Meßwertaufnehmer an zwei Fixpunkten geeicht werden, indem sie also so eingestellt wird, daß sie bei zwei vorgegebenen, bekannten Meßgrößen die entsprechenden Werte möglichst direkt ausgibt

Es sind verschiedene Zähler bekannt, die innerhalb eines einstellbaren Zählintervalls von einer bestimmten, eingestellten Anfangsstellung an die Impulse «sines angelegten Impulssignals zählen. Eine entsprechende Einrichtung geht beispielsweise aus der US-PS 36 17 713 hervor. Dabei sind jedoch keine Maßnahmen für eine Kalibrierung angegeben. Diese müßte bei dem Umsetzer des analogen Signals in ein frequenzanaloges Signal vorgenommen werden, beispielsweise durch Änderung des Proportionalitätsfaktors dieser Umsetzeinrichtung. Dabei ist eine Einstellung bei zwei vorgegebenen Fixpunkten jedoch schwierig, denn die Einstellung bei dem einen Fixpunkt ändert zwangsläufig die Einstellung bei dem anderen Fixpunkt, so daß nur eine iterative Einstellung möglich ist.

Aus der GB-PS 10 71491 ist eine Einrichtung zur Messung einer Frequenz bekannt, die einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler verwendet. Dem Vorwärts-Zähleingang wird das Signal mit der zu messenden Frequenz zugeführt, und der Rückwärts-Zähleingang erhält ein Signal aus einer Taktsignalquelle über einen einstellbaren Frequenzteiler, der von dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler eingestellt wird. Hierbei werden keine einstellbaren Zählintervalle verwendet, sondern der Vorwärts-Rückwärts-Zähler erhält ständig beide Zählsignale, wobei die vom Zähler gesteuerte Untersetzerstufe ein Signal mit einer Frequenz gleich dem zu messenden Signal abgibt, wenn der Zähler eine Stellung entsprechend dieser Frequenz erreicht hat, so daß seine Stellung sich nicht mehr verändert, und kontinuierlich die Frequenz des zu messenden Signals anzeigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Auswerteeinrichtung mit einem Zähler für frequenzanalog oder periodendaueranalog dargestellte Meßgrößen anzugeben, die bei zwei vorgegebenen Fixpunkten möglichst einfach und sicher eingestellt werden kann. Diese Aufgabe löst die Erfindung auf zweierlei Art. Bei frequenzünalog dargestellter Meßgröße geschieht dies dadurch, daß der Zähler ein Vor-Rückwärtszähler ist, der von einer eine erste vorgegebene Meßgröße darstellenden voreingestellten Zählerstellung bei frequenzanalog dargestellten Meßgrößen während eines ersten Zeitfensters mit einstellbarer Dauer die Meßimpulsfolge an dem Zähleingang für die eine Zählrichtung und während eines zweiten, gleich langen Zeitfensters eine Referenzimpulsfolge an dem Zähleingang für die entgegengesetzte Zählrichtung erhält, daß die Frequenz der Referenzimpulsfolge gleich der der Meßimpulsfolge

to bei der ersten vorgegebenen Meßgröße und die Dauer der Zeitfenster so voreinstellbar ist, daß beim Anlegen einer eine andere vorgegebene Meßgröße darstellenden Meßimpulsfolge der Inhalt des Zählers am Ende der nut dem letzten Zeitfenster endenden Meßperiode die andere Meßgröße darstellt Auf diese Weise sind die Einstellungen der Einrichtung bei den beiden Fixpunkten, vollständig unabhängig voneinander, denn bei dem ersten Fixpunkt wird die Referenzfrequenz eingestellt die unabhängig von der Dauer des Zeitfensters ist, und beim zweiten Fixpunkt wird dann direkt die Dauer des Zeitfensters eingestellt, wobei die Frequenz der Referenzimpulsfolge gleich ist

Die beiden Zeitfenster können auch zeitlich zusammenfallen, wobei der Zähler dann gleichzeitig an beiden Zähleingängen die entsprechenden Impulsfolgen erhält und somit deren Differenz zählt Um zu verhindern, daß bei gleichzeitig eintreffenden Impulsen an beiden Zähleingängen eine falsche Zählung erfolgt ist es zweckmäßig, die beiden Impulsfolgen zu synchronisicren.

Diese Synchronisationsstufe kann dann auch gleichzeitig die Differenz der beiden Impulsfolgen bilden, so daß der Zähler nur die Differenzimpulse an dem Zähleingang erhält der durch das Vorzeichen der Differenz bestimmt ist.

Die Zeitfenster können einfach mit Hilfe eines Steuerzählers erzeugt werden, indem der Steuerzähler eine bestimmte Anzahl von Taktimpulsen einer Taktimpulsfolge zählt Die Dauer der bzw. des

Zeitfensters kann leicht durch Ändern dieser Anzahl geändert werden, indem der Zähler auf die dieser Anzahl entsprechende Stellung gesetzt wird und von dort auf Null zurückzählt.

Bei periodendaueranalog dargestellten Meßsignalen löst die Erfindung die o. g. Aufgabe auf die zweite Art dadurch, daß der Zähler ein Vor-Rückwärtszähler ist, der von einer eine erste vorgegebene Meßgröße darstellenden voreingestellten Zählerstellung bei periodendaueranalog dargestellten Meßgrößen während eines ersten Zeitfensters, dessen Dauer durch eine einstellbare Anzahl von Meßimpulsen bestimmt ist, eine Taktimpulsfolge fester Frequenz an dem Zähleingang für die eine Zählrichtung und während eines zweiten Zeitfensters, dessen Dauer durch die gleiche Anzahl von Referenzimpulsen bestimmt ist, die Taktimpulsfolge an dem Zähleingang für die entgegengesetzte Zählrichtung erhält, daß die Frequenz der Referenzimpulsfolge gleich der der Meßimpulsfolge bei der ersten vorgegebenen Meßgröße und die Dauer der Zeitfenster bestimmende Anzahl so voreinstellbar ist, daß beim Anlegen einer eine andere vorgegebene Maßgröße darstellenden Meßimpulsfolge der Inhalt des Zählers am Ende der mit dem letzten Zeitfenster endenden Meßperiode die andere Meßgröße darstellt. Es wird also genau der gleiche Aufbau wie bei der Auswertung frequenzanalog dargestellter Meßgrößen mit dem gleichen Funktionsablauf verwendet, lediglich die Zuordnung der Signale und damit die Bemessung der Zeitfenster muß in der

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■ angegebenen Weise geändert werden. Aus einem später zu erläuternden Ausführungsbeispiel ist zu ersehen, daß dies praktisch nur durch Vertauschen von Signalleitungen erfolgen kann.

Auch hier können wieder die Zeitfenster mit Hilfe eines Steuerzählers erzeugt werden, der eine einstellbare Anzahl von Impulsen zählt, in diesem Falle jedoch zunächst die Meßimpulse und danach die Referenzimpulse. Da je nach Meßbereich der Zähler am Ende des ersten Zeitfensters weit über seine am Ende der Meßperiode erreichte Stellung hinauszählt, brauchen nur die unteren Zählstufen des Zählers an die Anzeigevorrichtung oder an den Rechner angeschlossen zu sein, entsprechend der maximalen Meßgröße.

Auch bei der Auswertung periodendaueranaloger Meßsignale können die beiden Zeitfenster gleichzeitig beginnen. Da sie nun aber außer bei der ersten vorgegebenen Meßgröße verschieden lang sind, während der Zähler bei beiden Zeitfenstern dieselbe Taktimpulsfolge zählt, braucht der Zähler nun nur während der Zeit zu zählen, während der das eine Zeitfenster bereits beendet ist, das andere jedoch noch nicht. Die Zählrichtung hängt davon ab, welches Zeitfenster zuerst endet Dies kann zweckmäßig mit zwei Steuerzählern realisiert werden, die gleichzeitig die entsprechenden verschiedenen Impulsfolgen zu zählen beginnen.

Sowohl bei der Einrichtung für die Auswertung von frequenzanalogen Meßsignalen wie bei der für die Auswertung von periodendaueranalogen Meßsignalen kann die Zählrichtung des Zählers leicht dadurch umgekehrt werden, daß den beiden Eingängen für die beiden Zählrichtungen eine Umschaltvorrichtung vorgeschaltet ist, die die Zählsignale vertauscht. Wenn dieses Vertauschen durch den Nulldurchgang des Zählers gesteuert wird, läßt sich der Zähler quasi im negativen Zahlenbereich betreiben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Einrichtung zur Auswertung frequenzanalog dargestellter Meßsignale,

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Einrichtung nach F i g. 1,

Fig.3 eine Einrichtung zur Auswertung von periodendaueranalog dargestellten Meßgrößen,

F i g. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Einrichtung nach F i g. 3,

Fig.5 den Anschluß einer Auswertevorrichtung lediglich an die mittleren Stufen des Zählers,

F i g. 6 eine Ausgestaltung zum Betrieb des Zählers im negativen Zahlenbereich.

Die Einrichtung in F i g. 1 enthält einen Zähler Q der ais Vor-Rückwärtszähier ausgebildet ist und der für jede Zählrichtung einen Eingang besitzt, nämlich den Eingang u zum Vorwärtszählen bzw. Hochzählen und den Eingang d zum Rückwärtszählen. Diese Eingänge sind über je ein Gatter Gu und Gd an die Ausgänge der Synchronisierstufe S angeschlossen. Diese Stufe erhält an ihren Eingängen die Meßimpulsfolge fu und eine Referenzimpulsfolge f_r aus dem Oszillator O mit konstanter Frequenz. Diese Eingangsimpulsfolgen werden mit einer Taktimpulsfolge f_c synchronisiert, und außerdem wird die Differenz der beiden Eingangsimpulsfolgen im Raster der Taktimpulse gebildet Das bedeutet, daß beispielsweise am oberen Ausgang der Synchronisierstufe ein Signal erzeugt wird, sobald in der Meßimpulsfolge ϊμ ein Impuls mehr als in der Referenzimpulsfolge f_r eingetroffen ist Falls jedoch in der Meßimpulsfolge /*/ein Impuls weniger eintrifft, wird am unteren Ausgang der Synchronisierstufe S ein Impuls erzeugt. Diese Differenzbildung in der Synchronisierstufe S ist deswegen zweckmäßig, weil die Synchronisation der beiden Impulsfolgen allein praktisch den gleichen Aufwand erfordert, und diese Synchronisation ist deswegen erforderlich, damit beim gleichzeitigen Eintreffen je eines Impulses in der Mleßimpulsfolge /m und /_r nicht gleichzeitig an beiden Eingängen des Zählers Cein Impuls erscheint.

In die Leitungen für die beiden Zähleingänge u und d ist je eine Torschaltung Gu und Gd eingefügt, die von einem Steuerzähler CT angesteuert wird. Dieser Steuerzähler steuert ferner eine Torschaltung GD, über das die Anzeigeeinheit D an die Ausgänge des Zählers C angeschlossen ist, sowie eine Torschaltung GZ, die die binär kodierter. Signale für die Zählervoreinsteüung Z-auf den Zähler C durchschaltet und ihn auf diese Stellung setzt. Diese Signale und damit die Zählervoreinstellung Z\ sind von außen über Schalter einstellbar. Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß es sich bei den Steuerleitungen für die einzelnen Torschaltungen um getrennte Leitungen handelt die hier der Einfachheit halber nur als eine Leitung dargestellt sind.

Der Steuerzähler CT erhält eine Taktimpulsfolge f_c mit konstanter Frequenz an seinem Zähleingang. Ferner werden dem Steuerzähler die ebenfalls einstellbaren binär kodierten Signale für die die Torzeiten festlegende Zählerstellung Z₂ zugeführt

Zu Beginn einer Meßperiode, die durch ein einzelnes Signal oder wiederholt durch einen bistabilen Multivibrator ausgelöst werden kann, wird der Steuerzähler CT auf die eingestellte Stellung Z₂ gesetzt und gleichzeitig wird das Gatter GZ geöffnet und der Zähler C auf die Voreinstellung Z\ gesetzt Zum Eichen der Einrichtung muß zunächst die Referenzfrequenz /j-an dem Oszillator O eingestellt werden. Dazu wird eine erste physikalische Größe an den Meßwertaufnehmer angelegt beispielsweise 10° C bei einem Temperaturaufnehmer, so daß dieser eine Meßimpulsfolge /μ ι mit entsprechender Frequenz liefert. Die Zahl Z\ wird auf den Wert dieser physikalischen Größe eingestellt das ist in diesem Falle 10. Die Referenzfrequenz f_r wird nun gleich der Meßfrequenz bei dieser Meßgröße eingestellt. Dies

kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Frequenz des Oszillators O so lange verändert wird, bis am Ende des Zeitfensters, wenn das Tor GD geöffne, und der Inhalt des Zählers Can der Anzeigeeinheit D angezeigt wird, festgestellt werden kann, daß sich die Zählerstel-

lung gegenüber der Anfangsstellung, das ist in diesem Falle die Nullstellung, nicht verändert hat Wenn die beiden Frequenzen der Eingangssignale der Synchronisationsschaltung S gleich sind, heben sich bis zum Ende des Zeitfensters die Differenzimpulse auf. Bei diesem Eichpunkt ist die Dauer des Zeitfensters beliebig, wie leicht einzusehen ist

Zur Einstellung der Einrichtung am anderen Fixpunkt wird nun dem Meßwertaufnehmer ein anderer Wert der physikalischen Meßgröße, beispielsweise 100° G bei

einem Temperaturaufnehmer zugeführt, so daß dieser nunmehr ein Meßsignal Zm^ mit einer höheren Frequenz liefert Nun wird die Dauer des Torzeitfensters so eingestellt wobei die Referenzfrequenz unverändert bleibt daß am Ende der Meßperiode der auf der Anzeigeeinheit D angezeigte Inhalt des Zählers C gerade Z₃ = 100 ist Da das das Torzeitfenster darstellende Signal von dem Steuerzähler CT erzeugt wird, während er von der am Beginn der Meßperiode

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gesetzten Zählerstellung Z₂ bis auf die Nullstellung mit der konstanten Taktfrequenz f_c zurückzählt, kann die Dauer des Torzeitfensters also durch Verändern der Zahl Zi eingestellt werden, die ihrerseits wieder von außerhalb zu betätigenden Schaltern eingestellt wird.

Die Fig.2 erläutert diese Funktion anhand eines Diagramms. Die linke Ordinatenachse C stellt die Zählerstellung des Zählers C dar, der am Beginn der Meßperiode auf der Stellung Z\ steht. Wenn die Meßfrequenz fm gleich der Referenzfrequenz f_r ist, verändert sich diese Zählerstellung Z\ nach einem Meßdurchgang nicht, wie die untere gestrichelte Linie zeigt. Bei der Meßfrequenz (μ 2 ergibt sich eine Differenzfrequenz, der die Steigung der oberen gestrichelten Linie entspricht. Das Zeitfenster Γ wird nun so eingestellt, daß die obere gestrichelte Linie die rechte Ordinatenachse, die den Zählerstand am Ende der Meßperiode bzw. die Anzeige darstellt, gerade bei der Zahl Zi schneidet, der dem Wert der zweiten gewählten physikalischen Größe entspricht Eine beliebige andere physikalische Größe, die eine Meßimpulsfolge /μ mit entsprechender Frequenz erzeugt, führt dann zu der die physikalische Größe direkt angebenden Anzeige Z

Eine Einrichtung zur Messung periodendaueranaloger Meßwerte ist in F i g. 3 dargestellt Der obere Teil der Einrichtung ist genau gleich der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung aufgebaut und mit den gleichen Bezugszeichen versehen, lediglich die Synchronisationsstufe S erhält nur ein Eingangssignal, nämlich die Taktimpulsfolge U Auch der Steuerzähler CT' erzeugt im Prinzip die gleichen Signale wie der Steuerzähler in der Fig. 1, nämlich zu Beginn der Meßperiode wird das Gatter GZ aufgesteuert und der Zähler C auf die Stellung Z\ gesetzt, und am Ende der Meßperiode wird das Gatter GD geöffnet und der Inhalt des Zählers C auch der Anzeigeeinheit D angezeigt.

Lediglich die beiden den Zähleingängen u und d vorgeschalteten Torschaltungen Gu und Gd werden nicht gleichzeitig, sondern durch entsprechend erzeugte Zeitfenster nacheinander geöffnet

Der Steuerzähler CT' erhält nun zwei verschiedene Zählsignale, nämlich die Meßimpulsfolge /μ und die Referenzimpulsfolge /_Λ Zu Beginn einer Meßperiode wird der Steuerzähler wieder auf die Zahl Z'2 gesetzt, und der Steuerzähler zählt dann mit der Meßimpulsfolge /μ auf Null zurück und erzeugt dabei ein das erste Zeitfenster T\ darstellendes Signal, das das Gatter Gu öffnet, so daß der Zähler C hochzählt Wenn der Steuerzähler seine Nullstellung erreicht hat wird er automatisch sofort wieder auf die Zahl Z'2 gesetzt und dann mit der Referenzimpulsfolge /_r auf die Nullstellung zurückgezählt und dabei erzeugt er ein das zweite Zeitfenster T'2 darstellendes Signal, das das Tor Gd öffnet und den Zähler C wieder zurückzählt Dies ist in dem Diagramm in F i g. 4 veranschaulicht

Darin sei zunächst angenommen, daß die Meßfrequenz fu 1 dem ersten Wert der physikalischen Größe, im vorgenannten Beispiel 10⁰C, entspricht und an dem Oszillator O ist die Referenzfrequenz f_r auf den gleichen Wert eingestellt Dann sind die beiden Zeitfenster ΓΊ und T₂ gleich lang, und der Zähler C zählt während gleicher Zeitdauern mit der Taktfrequenz /_c zunächst hoch, wie durch das +Zeichen angegeben ist, und danach wieder zurück, wie durch das —Zeichen angegeben ist und erreicht somit wieder seine Ausgangsstellung Z\.

Wenn nun der zweite Wert der physikalischen Größe, im vorgenannten Beispiel 100° C, angelegt und eine Meßimpulsfolge /«; mit größerer Periodendauer und damit kleinerer Frequenz erzeugt wird, wird das Zeitfenster T\ länger, während das Zeitfenster T₂ konstant bleibt und der Zähler C zählt längere Zeit in Vorwärtsrichtung als anschließend in Rückwärtsrichtung und behält damit am Ende des zweiten Zeitfensters, d. h. am Ende der Meßperiode, eine höhere Zählerstellung. Diese Zählerstellung ist durch den Unterschied der beiden Zeitfenster gegeben, und dieser Unterschied kann bei gegebenen Meßfrequenzen durch Verändern der Zahl Z'₂ verändert werden, wie aus Fig.4 hervorgeht Zur Eichung wird die Zahl Z'₂ bei der Meßimpulsfolge fu2 so eingestellt, daß der Zähler Cam Ende der Meßperiode gerade die Stellung Z₃ erreicht die den zweiten Wert der physikalischen Größe angibt.

Aus F i g. 4 geht auch hervor, daß der Zähler C eine

größere Kapazität haben muß, als dem höchsten Meßwert entspricht. Die Anzeige braucht dagegen nur so ausgelegt zu sein, daß sie den höchsten Meßwert anzeigen kann. Sie braucht also die höchsten Zählstufen des Zählers Cnicht zu berücksichtigen. Dies ist in F i g. 5 dargestellt, wo die Anzeigeeinheit D nur an die Zählstufen Cs bis C_n angeschlossen ist wobei die Stufe C_n die höchste Stelle des größten anzuzeigenden Meßwertes enthält. Die Zahl der dahinter angeschlossenen Zählstufen C_n + ; usw. richtet sich nach dem zweiten Zeitfenster T₂, während dem der Zähler C von der maximal vorkommenden Zählerstellung auf den maximalen Meßwert zurückzählt Dieses Zeitfenster ist zwar von der Zahl Z'₂ abhängig, jedoch bei abgeschlossener Eichung konstant In F i g. 5 sind dem Zähler C ferner zwei Zählstufen C\ und Ci vorgeschaltet deren Eingänge umschaltbar sind, um die Anzeige auf der Anzeigeeinheit D um eine oder zwei Stellen zu verschieben.

Eine Möglichkeit, bei der Auswertung periodendaueranaloger Meßwerte die Kapazität des Zählers Ckleiner zu halten und gleichzeitig die Meßperiode zu verkürzen, besteht darin, beide Zeitfenster T\ und T₂ gleichzeitig beginnen zu lassen. Aus F i g. 4 ist nämlich zu erkennen, daß die Stellung des Zählers C am Ende des zweiten Zeitintervalls gerade so viel von seiner Anfangsstellung Zi verschieden ist wie er in dem Unterschied der ersten Zeitfenster T₁ bei verschiedenen Meßimpulsfolgen gegenüber der Meßimpulsfolge /«; mehr zählt Der Zähler C braucht daher erst nach dem Ende des zuerst endenden Zeitfensters anzufangen zu zählen und mit

so dem Ende des zweiten Zeitfensters, das gleichzeitig mit dem ersten Zeitfenster begonnen hat zu stoppen. Dann ergibt sich bei gleicher Anfangsstellung Z\ des Zählers C und gleicher Anzahl Z'₂ die gleiche Endstellung Z₃, wie in der unteren Linie des oberen Diagramms in F i g. 4 angegeben ist In diesem Falle benötigt der Steuerzähler CT jedoch zwei getrennte Zähler, von denen der eine die Meßfrequenz fu und der andere die Referenzfrequenz /_r zählen, und zwar gleichzeitig beginnend.
Aus Fig.4 ist auch zu ersehen, daß bei einer Meßfrequenz mit einer Periodendauer, die kürzer ist als die der Referenzfrequenz und die bei einer Meßgröße kleiner als der untere Fixpunkt erzeugt wird, das Zeitfenster T, eher beendet ist als das Zeitfenster T₂. Auch in diesem Falle beginnt der Zähler C wieder bei Beendigung des zuerst endenden Zeitfensters, das ist in diesem Falle das Zeitfenster T\, zu zählen, jedoch nun in die entgegengesetzte Richtung, d. h. nach unten, da die Meßgröße, wie erwähnt, nun kleiner ist Die Zählrich-

ίο

tung des Zählers C wird durch das entsprechende Gatter Gu oder Cd bestimmt, so daß abhängig davon, welches der beiden Zeitfenster zuerst endet, nur eines der Gatter geöffnet wird.

Die bisher beschriebenen Einrichtungen können auch dazu verwendet werden, um negative Meßgrößen vorzeichenrichtig anzuzeigen. Dazu wird entsprechend Fig.3 den Zähleingängen u, d des Zählers C eine Umschaltvorrichtung U direkt vorgeschaltet, die die Signale υ', d' für die beiden Zählrichtungen vertauscht. Bei einem negativen Meßwert zählt der Zähler C zunächst zurück, bis er seine Nullstellung erreicht hat Damit erzeugt er ein Steuersignal m, das die Umschaltvorrichtung LJ betätigt, so daß die weiter auf dem Rückwärtszähleingang d' eintreffenden Impulse dem Vorwärtszähleingang u des Zählers zugeführt werden. Gleichzeitig betätigt dieses Umschaltsignal auch die Darstellung V des Minuszeichens vor der Anzeige. Die Erzeugung des Unschaltsignals berücksichtigt nicht nur das durch die Nullstellung des Zählers C erzeugte Steuersignal, sondern auch die Zählimpulse für die beiden Zählrichtungen, denn wenn der Zähler C von positiven Werten herkommend die Nullstellung erreicht, und danach ein Impuls auf der Leitung u'für die Vorwärtsrichtung erscheint, darf die Umschaltung noch nicht betätigt werden. Das Steuersignal m kann auch durch einen von außen betätigten Schalter erzeugt werden, wenn aus irgendeinem Grunde die Zählrichtung bei der Anzeige umgekehrt werden soll. Dies wird notwendig, wenn die erste physikalische Größe, bei der die Referenzfrequenz /,-eingestellt wird, einen negativen Wert hat, beispielsweise — 10⁰C, wobei der Zähler wieder auf die Stellung 10 gesetzt wird, aber außerdem das Vorzeichen über die Umschalteinrichtung U auf Minus. Wenn dann ein positiver Wert gemessen wird, zählt der Zähler C zunächst zurück bis auf die Nullstellung, die wieder ein Steuersignal m auslöst, und die Umschaltvorrichtung U wieder in den normalen Zustand zurückschaltet. Der Zähler Czählt dann wieder vorwärts, und der weitere Ablauf ist wie bereits beschrieben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

24 OO Patentansprüche:

1. Einrichtung zur digitalen Auswertung von durch die Frequenz oder die Periodendauer von Meßimpulsfolgen dargestellten physikalischen Meßgrößen mittels eines Zählers, dessen Zählerstand am Ende einer Meßperiode die Meßgröße direkt angibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (C) ein Vor-Rückwärtszähler ist, der von einer eine erste vorgegebene Meßgröße darstellenden voreingestellten Zählerstellung (Z\) bei frequenzanalog dargestellten Meßgrößen während eines ersten Zeitfensters (T₁) mit einstellbarer Dauer Impulse der Meßimpulsfolge (fu) an dem Zähleingang (u) für die eine Zählrichtung und während eines zweiten, gleich langen Zeitfensters (T₂) Impulse einer Referenzimpulsfolge (f_r) an dem Zähleingang (d) für die entgegengesetzte Zählrichtung erhält, daß die Frequenz der Referenzimpulsfolge (f_r) gleich der der Meßimpulsfolge (Im \) bei der ersten vorgegebenen Meßgröße und die Dauer der Zeitfenster (T_x, T₂) so voreinstellbar ist, daß beim Anlegen einer eine andere vorgegebene Meßgröße darstellenden Meßimpulsfolge (/μ*) der Inhalt des Zählers (C) am Ende der mit dem letzten Zeitfenster endenden Meßperiode die andere Meßgröße darstellt

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zeitfenster (T\, T₂) zeitlich zusammenfallen uüd während der Dauer der Zeitfenster der Zähler (C) die Impulse der Meßimpulsfolge (Zm) und der Referenzimpulsfolge (f\) gleichzeitig an den Zähleingängen (u, d) für die entsprechenden Zählrichtungen erhält und somit die Differenz zwischen beiden Impulsfolgen zählt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Zähleingängen (u, d) des Zählers (C) für die beiden Zählrichtungen eine als Frequenzdifferenzbildner wirkende Synchronisationsstufe (S) vorgeschaltet ist, die der Differenz zwischen der Meßimpulsfolge (Tm) und der Referenzimpulsfolge (f_r) entsprechende Impulse bildet und dem jeweils dem Vorzeichen der Differenz entsprechenden der Zähleingänge (u, d)des Zählers zuführt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerzähler (CT) eine einstellbare Anzahl (Z₂) von Impulsen einer Taktimpulsfolge (f_c) zählt und während dieser Zeit ein das Zeitfenster (T\, T₂) darstellendes Signal erzeugt, dessen Dauer durch Wahl der Anzahl (Z₂) einstellbar ist.

5. Einrichtung zur digitalen Auswertung von durch die Frequenz oder die Periodendauer von Meßimpulsfolgen dargestellten physikalischen Meßgrößen mittels eines Zählers, dessen Zählerstand am Ende einer Meßperiode die Meßgröße direkt angibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (C) ein Vor-Rückwärtszähler ist, der von einer erste vorgegebene Meßgröße darstellenden voreingestellten Zählerstellung (Z\) bei periodenanalog dargestellten Meßgrößen während eines ersten Zeitfensters (T\), dessen Dauer durch eine einstellbare Anzahl (Z'₂) von Meßimpulsen (Zm) bestimmt ist, eine Taktimpulsfolge (f_c) fester Frequenz an dem Zähleingang (u) für die eine Zählrichtung und während eines zweiten Zeitfensters (T₂), dessen Dauer durch die gleiche Anzahl (Z'₂) von Referenzimpulsen (Fr) bestimmt ist, die Taktimpulsfolge an dem Zähleingang (d) für die entgegengesetzte Zählrichtung erhält daß die Frequenz der Referenzimpulsfolge (f_r) gleich der der Meßimpulsfolge (ίκι I) bei der ersten vorgegebenen Meßgröße und die die Dauer der Zeitfenster (T'\, T₂) bestimmende Anzahl (Z'2) so voreinstellbar ist, daß beim Anlegen einer eine andere vorgegebene Meßgröße darstellenden Meßimpulsfolge (f_M2) der Inhalt des Zählers (C) am Ende der mit dem letzten Zeitfenster endenden Meßperiode die andere Meßgröße darstellt

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß ein Steuerzähler (CT') die einstellbare Anzahl (Z'2) von Meßimpulsen (Zm) zählt und während dieser Zeit ein das erste Zeitfenster (T\) darstellende Signal erzeugt und danach die gleiche Anzahl (Z'₂) von Referenzimpulsen (f_r) zählt und während dieser Zeit ein das zweite Zeitfenster (T'₂) darstellendes Signal erzeugt

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß nur die entsprechend dem vorgegebenen Meßbereich unteren Zählstufen des Zählers (C) an eine Anzeigevorrichtung (D) angeschlossen sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Zeitfenster (T\, T₂) gleichzeitig beginnen und daß erst nach Ende des zuerst endenden Zeitfensters der Zähleingang des Zählers (C) für diejenige Zählrichtung die Taktimpulsfolge (fc) erhält die durch das zuerst endende 7oitfftnc;ar Koctimmt ict

9. einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichzeitig mit der Zählung beginnende Steuerzähler vorgesehen sind, von denen der eine die Meßimpulsfolge (f\i) und der andere die Referenzimpulsfolge (f_r) zählt und jeder allein zählende Steuerzähler ein Differenzzeitfenster für den entsprechenden Richtungszähleingang (u, d) des Zählers (C) erzeugt

10. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Nulldurchgang des Zählers (C) erzeugtes Steuersignal (in) in einer den Zähleingängen (u, d) für die beiden Zählrichtungen des Zählers (C) direkt vorgeschalteten Umschaltvorrichiung (U) d\e Signale (u', c/'jfür die beiden Zählrichtungen vertauscht.