DE2722704A1

DE2722704A1 - Verfahren und anordnungen zur zaehlung elektrischer impulse mit gleitender mittelwertbildung der zaehlergebnisse

Info

Publication number: DE2722704A1
Application number: DE19772722704
Authority: DE
Inventors: Dieter Prof Dr Ing Filbert
Original assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Current assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1977-05-16
Publication date: 1978-11-23

Description

Verfahren und Anordnungen zur Zählung elektrischer Impulse
mit gleitender Mittelwertbildung der Zählergebnisse.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Anordnungen zur Zählung elektrischer Impulse mit gleitender Mittelwertbildung der Zählergebnisse.
Die Zählung elektrischer Impulse bei gleichzeitiger gleitender Mittelwertbildung ist beispielsweise für elektronische Digitalzahler verwendbar. Dabei sind zwei Arten der Mittelwertbildung zu unterscheiden: eine bit-parallele und eine bit-serielle Berechnung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die zugeordneten Schaltungsanordnungen zu schaffen, das eine Zählung elektrischer Impulse mit gleitender Mittelwertbildung der Zählergebnisse beinhaltet, wobei der jeweils aktuelle, d.h. im Augenblick der Messung gültige Mittelwert festgestellt wird.
Diese Aufgabe ist durch die Erfindung gelöst, wie sie in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche dargestellt ist.
Die Erfindung wird anhand zweier Blockschaltbilder nachfolgend näher erläutert, in denen die Fig. 1 eine Anordnung zur bit-parallelen Berechnung und die Fig. 2 eine Anordnung zur bit-seriellen Berechnung des Mittelwertes zeigt.
Zur Berechnung des aktuellen Mittelwertes Mn wird der gemessene digitale Zahlenwert Pnt wobei P die Summe der in einem Zeitintervall eingetroffenen Impulse ist, von dem bisher gültigen Mittelwert Mn~l subtrahiert. Anschließend wird die entstandene Differenz durch eine Konstante k dividiert und der derart bestimmte Quotient von dem bisher gültigen Mittelwert subtrahiert. Der so erhaltene Mittelwert ist der aktuelle Mittelwert Mn der z.B. als Meßergebnis angezeigt wird. Er dient daneben für den nächstfolgenden Rechenzyklus als bisher gültiger Mittelwert. Der aktuelle Mittelwert ist durch die folgende Gleichung zu beschreiben: Es sind zwei Meßanordnungen, die eine bit-parallele bzw. eine bit-serielle Berechnung des aktuellen Mittelwertes gestatten, möglich. Sie beinhalten jeweils eine Vorrichtung zur Bestimmung der einzelnen Zählergebnisse und eine Vorrichtung zur Berechnung des aktuellen gleitenden Mittelwertes.
Die Meßanordnung (Fig.1) zur bit-parallelen Berechnung weist einen elektronischen Zahler auf, in den das höherwertige (obere) Teilwort des bisher gültigen Mittelwertes, der in einem Mittelwertspeicher 1 gespeichert ist, eingelesen wird. Die Stellenzahl des Mittelwertspeichers 1 ist größer als die des Zählers. Die zu messenden elektrischen Impulse werden während eines Zeitintervalls rückwärts in den elektronischen Zähler eingezählt, so daß am Ende des Zdhlvorganges die Differenz zwischen dem höherwertigen (oberen) Teilwort des bisher gültigen Mittelwertes und dem aktuellen Zählwert im Zahler steht. Diese Differenz und das niederwertige (untere)Teilwort des bisher gültigen Mittelwertes, das im Mittelwertspeicher 2 gespeichert ist, werden in ein Schieberegister 1 geladen und durch Rechtsschieben durch eine gewählte Potenz der Zahl zwei dividiert. Der so gebildete Quotient wird negiert und in einem parallelen Addierwerk zu den bisher gültigen Mittelwert addiert.
Bei einer Variante dieses Verfahrens wird das Komplement beim Umladen aus dem Mittelwertspeicher in den Zähler gebildet, so daß im Zähler der negative Wert des höherwertigen (oberen) Teilwortes des Mittelwertes steht. Zur Bildung der Differenz zwischen höherwertigem (oberen) Halbwort des bisher aktuellen Mittelwertes und dem aktuellen Zählwert kann dann vorwärts gezählt werden.
Das Rechenergebnis wird in den Mittelwertspeicher geladen und dann von daher ziffermaßig angezeigt oder als kodiertes Datenwort ausgegeben.
Nach dieser Prozedur beginnt mit dem Einlesen des höherwertigen (oberen) Teilwortes des neuen Mittelwertes in den Zähler ein neuer Meßzyklus.
Die zweite Meßanordnung der Erfindung unterscheidet sich gegenüber der ersten in der Art der Berechnung des Mittelwertes. Diese wird bit-seriell durchgeführt.
Der Mittelwerftpeicher ist ein Digitalzähler. Aus ihm wird das höherwertige (obere) Teilwort in den Meßzahler und das niederwertige (untere) Teilwort in einen Vorzöhler geladen. Im Meßzahler wird die Differenz zwischen dem höherwertigen Teilwort des bisher gültigen Mittelwertes und dem aktuellen Zählwert gebildet. Danach wird, im Gegensatz zur ersten Meßanordnung, der Zühlerinhalt des Meßzählers und des Vorzahlers mittels der Impulse eines Taktgenerators über einen Teiler in den Mittelwertspeicher eingezählt. Je nachdem, ob die Differenz, die im Meßwertzahler steht, positiv oder negativ ist, wird rückwärts oder vorwärts in den Mittelwertspeicher eingezählt. Durch das Umladen über den Teiler wird erreicht, daß die im Meßzähler stehende Differenz durch den leilerfaktor k des Teilers dividiert und vom Inhalt des Mittelwertspeichers subtrahiert wird. Im Mittelwertspeicher steht dann der aktuelle Mittelwert. Dieser wird ziffermäßig angezeigt oder als kodiertes Datenwort ausgegeben. Danach beginnt mit dem Einlesen des höherwertigen (oberen) Teilwortes des neuen Mittelwertes in den Meßzähler ein neuer Meßzyklus.
Diese Meßanordnungen sind geeignet je nach Beschaltung, die mittlere Frequenz oder die mittlere Periodendauer eines periodischen Signals, die mittlere Zeitdifferenz zwischen Start#top-Ere ign issen oder das mittlere Frequenzverhal tn is zweier Signale zu messen.
Die dargestellten Meßanordnungen haben den Vorteil, daß bei der Messung von Frequenzen und Zeiten unter Einschluß der gleitenden Mittelung eine Beruhigung der digitalen Anzeige des Meßwertes gegenüber der Messung der Einzelwerte eintritt.
Ist die zu messende Größe außerdem tieffrequenten Schwankungen unterworfen, so wird bei entsprechender Einstellung der Zeitkonstante der Meßanordnung die Tendenz der Meßwerte angezeigt. Damit ist es im Gegensatz zu bekannten digitalen Meßverfahren möglich, die Änderung einer Meßgröße und die Geschwindigkeit der Änderung zu erkennen.
Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß bei dem Meßverfahren der gleitende Mittelwert gebildet wird, die Auflösung des angezeigten Mittelwertes höher sein als das durch die Zeitquantelung, die durch die Taktfrequenz des verwendeten Taktgenerators gegeben ist, möglich ware.
Die zeitliche Folge der angezeigten Meßergebnisse ist in erster Näherung gleich der Dauer der Zählung im Meßzähler. Diese Folge ist unabhangig von der Einstellung der Zeitkonstanten, so daß auch bei großen Zeitkonstanten eine schnelle Meßergebnisfolge und damit eine aktuelle Anzeige möglich ist.
Und schließlich ist die Zeitkonstante der Meßeinrichtungen durch den Divisor k und durch die Dauer des Zähvorganges wählbar und damit an die Signaleigenschaften der Meßgröße anpaßbar, L e e r s e i t e

Claims

Patentanspruche Verfahren zur Zahlung elektrischer Impulse mit gleitender Mittelwertbildung der Zählergebnisse, dadurch gekennzeichnet, daß eine in einem Zeitintervall einlaufende Anzahl von elektrischen Impulsen in einem digitalen Zähler summiert werden und aus der Anzahl n solcher Summierungen (Pn) in einer Rechenanordnung ein exponentiell gleitender Mittelwert gebildet wird und daß als Informationsparameter der zu messenden Größe die Frequenz der Impulse oder das Zeitintervall oder beide, z.B. als Frequenzverhal tnismessung, dienen.
2) Anordnung zum Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur bit-parallelen Berechnung des gleitenden Mittelwertes das höherwertige, in einem Mittelwertspeicher gespeicherte Teilwort des letztgultigen Mittelwertes in einen Zähler gegeben wird, dem die während eines Zeitintervalls gemessenen Impulse an seinen Rückwärtszähleingang zur Differenzbildung zugeführt werden, die so gebildete Differenz der eingegebenen Werte, z.B. in einem Schieberegister durch eine Konstante dividiert und dieser gewonnene Quotient negiert in einem Addierwerk zum letztgültigen Mittelwert addiert wird.
3) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eingeben des Teilwortes des letztgultigen Mittelwertes in den Zähler dessen Komplement gebildet wird und damit zur Differenzbildung im Zähler vorwärts gezahlt wird.
4) Anordnung zum Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur bit-seriellen Berechnung des gleitenden Mittelwertes das höherwertige Teilwort des letztgultigen Mittelwertes in einen Meßzöhler und das niederwertige Teilwort in einen Vorzähler gegeben wird, und daß nach Differenzbildung aus höherwertigem Teilwort und dem aktuellen Zählwert des Impulseingangs Im Meßzahler dessen Inhalt und der des Vorzalilers mittels Taktimpulssteuerung über einen Teiler, der den Meßzählerinhalt durch eine Konstante dividiert, vom Inhalt des Mittelwertspeichers vorzeichenrichtig subtrahiert wird, und daß nach Abschluß der Subtraktion der aktuelle Mittelwert im Mittelwertspeicher steht.