DE2801520C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Meßeinrichtung zur Ermittlung der Periodendauer einer Wechselspannung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, bzw. eine Meßeinrichtung zur Ermittlung der Frequenz einer Wechselspannung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 2.

Aus der DE-OS 25 53 806 ist eine solche Meßeinrichtung bekannt, bei der nacheinander durch Auszählen der Halbwellen einer Wechselspannung mit vergleichsweise höheren Taktfrequenzen entsprechende Meßwerte ermittelt und die gespeicherten Werte als Periodendauerwerte zur Verfügung stehen. Beide Werte werden gesondert jeweils miteinander verglichen und die ermittelte Abweichung zur elektronischen Korrektur der Meßwertab­ weichung infolge Ungleichheit der Teilwellen genutzt. So wird z. B. die für die Auszählung der einen Teilwelle benutzte Taktfrequenz bei Auf­ treten eines Korrekturwerts nach oben oder unten entsprechend korrigiert. Aus dem digitalen Meßwert wird dann durch Bildung des Kehrwertes die Frequenz bzw. Drehzahl ermittelt. Hier wird mit vergleichsweise großem Aufwand die über mehrere Perioden sich hinziehende Korrektur einer systembedingt konstant ungleichen Dauer der Teilperioden angestrebt. Zur raschen Auswertung von sich verändernden Eingangsgrößen ist diese Anord­ nung ungeeignet, wenn die vorgesehene Regelung - wie dies dort auch vor­ gesehen ist - etwa im Falle des Bremsens bei Verwendung in einem Anti­ blockiersystem außer Betrieb gesetzt wird.

Aus der DE-OS 25 57 906 ist eine weitere vergleichbare, zählende Meßeinrichtung bekannt, die aus mehreren nacheinander ermittelten, ein Maß der Periodendauer einer Wechsel­ spannung darstellenden digitalen Meßwerten den Mittelwert bildet. Jeder neu ermittelte Meßwert wird mit diesem Mittelwert verglichen und wenn er keine zu große Abweichung aufweist in einen Speicher mit mehreren Speicherplätzen bei Löschung des ältesten gespeicherten Werts eingespeichert und dann zur neuen Mittelwertbildung genutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Meßeinrichtungen zu schaffen, die die gesuchten Meßwerte nach jeder Teilwelle liefert, die jedoch gegenüber der bekannten Einrichtung einfacher aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird für den Fall der Periodendauermessung durch die im Anspruch 1 für den Fall der Frequenzmessung durch die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Anordnung des Anspruchs 2 wird hierbei keine konstante Taktfrequenz verwendet, sondern es wird jeweils festgestellt, ob die Taktfrequenz in einem bestimm­ ten vorgegebenen Verhältnis zu der Eingangsfrequenz steht. Ist dies nicht der Fall, so wird die Taktfrequenz mittels eines aus einem Vergleich gewon­ nenen und von der Abweichung abhängigen Korrekturwerts nachgestellt. Hier ist der die Taktfrequenz steuernde und ihr proportionale digitale Ausgangs­ wert ein Maß für die zu messende Frequenz. Auch bei dieser Meßeinrichtung liegt nach jeder Teilperi­ ode ein Meßwert vor.

Anhand der Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 - ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 - ein Zeitdiagramm zur Erklärung der Wirkungs­ weise der Anordnung der Fig. 1,

Fig. 3 - ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 der Rotor eines Meßwertgebers zur Er­ mittlung der Drehgeschwindigkeit bezeichnet, dessen Zähne bei Drehung des Rotors im Stator 2 eine Wechselspannung erzeugen. Im Wandler 3 wird die Wechselspannung in Rechteck­ signale umgewandelt. Weder der Meßwertgeber 1, 2 noch der Wandler 3 müssen hier so aufgebaut sein, daß die Dauer der Teilwellen einer Periode exakt gleich groß sind. Die vom Meßwertgeber 1, 2 erzeugte Spannung ist in Fig. 2a über der Zeit dargestellt; aufeinander folgende Teilwellen sind deutlich unterschiedlich lang dargestellt. Der Wandler 3 er­ zeugt die in Fig. 2b) dargestellte Rechteckspannung aus dieser Wechselspannung. Der Block 4 dient zur Erkennung der Vor- und Rückflanken der Rechteckspannung der Fig. 2b. Seine Ausgangsimpulse zeigt Fig. 2c. Jeder der Ausgangsim­ pulse des Blocks 4 wird der Zähleinrichtung 5, dem Zwischen­ speicher 6 und dem Summenspeicher 8 zugeführt. In der Zähl­ einrichtung 5 bewirkt jeder Impuls, daß der Zähler auf 0 zurückgesetzt wird und damit ab diesem Impuls gegenüber der Frequenz der Spannung der Fig. 2a hochfrequente Taktimpulse vom Zähler gezählt werden. Der bei Auftreten des nächsten Impulses als Digitalwert auskoppelbare Zählerstand ist ein Maß der Dauer der gerade ausgemessenen Teilwelle. Der Zähler­ stand ist in Fig. 2d vereinfacht dargestellt; tatsächlich wäre er als Treppenkurve zu zeichnen. Im Zwischenspeicher 6 bewirkt jeder Impuls aus dem Block 4, daß der bei Auftreten des Impulses gerade erreichte Digitalwert des Zählers 5 in den Zwischenspeicher eingespeichert wird. Die nacheinander eingespeicherten Werte zeigt Fig. 2e. Die erste Einspeiche­ rung kann erstmals bei T ₁ erfolgen. Im Addierer 7 wird die Summe aus dem im Zwischenspeicher 6 gespeicherten Digital­ wert und dem im Zähler 5 auflaufenden Digitalwert gebil­ det. Es ist in der Fig. 2g unterstellt, daß diese Addition laufend erfolgt. Man erkennt aus Fig. 2g, daß zwischen T und T ₁ der Summenwert allein durch den Stand des Zählers 5 bestimmt ist, daß zwischen T ₁ und T ₂ der Summenwert durch den gespeicherten, zwischen T₀ und T ₁ ermittelten Digital­ wert und den auflaufenden Digitalwert des Zählers 5 gebil­ det wird und daß dann zu den Zeitpunkten T ₂, T ₃ usw. ein konstanter Meßwert zur Verfügung steht, wobei konstante Ge­ schwindigkeit angenommen ist. Die auch dem Speicher 8 zuge­ führten Impulse des Blocks 4 bewirken dort die Einspeiche­ rung der Summenwerte zu den Zeitpunkten T ₂ und T₃, usw.; im dargestellten Fall ergibt sich ein konstanter Meßwert, wie Fig. 2f zeigt. Dieser digitale Meßwert kann durch Bildung von ¹/ _T zur Gewinnung eines der Geschwindigkeit proportionalen Wertes benutzt werden. Es steht somit bei der erfindungsge­ mäßen Meßeinrichtung bei jedem Nulldurchgang der Spannung der Fig. 2a ein Meßwert zur Verfügung.

Anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 soll ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Die Teile 1 bis 4 entsprechen den Teilen 1 bis 4 der Fig. 1. Der Zähler 15 wird mit den Taktimpulsen des Generators 21 beaufschlagt. Zu den Zeiten der Impulse der Fig. 2c, also bei auftretenden Null-Durchgängen der in der Frequenz zu messenden Spannung wird der Zähler auf einen Ausgangswert z. B. 0 gebracht. Er zählt die Impulse des Generators 21 bis zum nächsten Impuls auf. Beim nächsten Impuls wird der Zähl­ wert in den Speicher 16 übernommen und der Zähler wieder auf 0 gesetzt. Im Addierer 17 werden dann der gespeicherte Wert und der neue Zählwert aufaddiert und beim nächsten Im­ puls gemäß Fig. 2c in den Speicher 18 übernommen. Die Steuerein­ richtung 19 vergleicht diesen im Speicher 18 gespeicherten Wert mit einem vorgegebenen Sollwert, der dem Faktor ent­ spricht, um den die Frequenz des Taktgenerators über der zu messenden Fre­ quenz liegen soll. Weicht der in 18 gespeicherte Wert von diesem Sollwert ab, so wird aus der Abweichung ein Korrektursignal für den im Speicher 20 ge­ speicherten Digitalwert gewonnen, der die bei der Messung verwendete Taktfrequenz des Generators 21 bestimmt hat. Da­ mit wird bei der folgenden Messung eine andere Taktfrequenz verwendet. Das im Speicher 20 vorhandene Signal ist gleich­ zeitig ein Maß der zu messenden Frequenz; bei Änderung der zu messenden Frequenz wird über den Regelkreis, bestehend aus Zähler 15, Speicher 16 , Addierer 17, Speicher 18 Steuer­ einrichtung 19 der Wert im Speicher 20 und damit die durch diesen bestimmte Taktfrequenz des Generators entsprechend geändert. Das erfindungsgemäße Prinzip, die Messung nach jeder Teilperiode vorzunehmen und aus den ermittelten Werten aufeinanderfolgender Teilperioden einen Summenwert zu ermit­ teln, mit dessen Hilfe dann das Ausgangssignal und damit die gesuchte Frequenz gewonnen wird, ist jedoch auch hier realisiert.

Man kann mit den Impulsen des Blocks 4 auch den Zähler 15 jeweils auf einen Wert setzen, der dem Vielfa­ chen der Taktfrequenz gegenüber der zu messenden Frequenz entspricht und erhält dann als im Speicher 16 zu speichern­ den und im Addierer 17 aufzuaddierenden Wert die Abweichung der Taktfrequenz von der Sollfrequenz, mit der dann der Digi­ talwert im Speicher 20 und damit die Taktfrequenz entspre­ chend korrigiert wird.

Claims (2)

1. Meßeinrichtung zur Ermittlung der Periodendauer einer Wechselspannung, deren Verhältnis der Dauer der positiven und negativen Teilwelle konstant ist, jedoch ungleich 1 sein oder werden kann, in Form eines digitalen Meßwertes, bei der die Dauer der positiven und ne­ gativen Teilwelle jeder Periode der Wechselspannung jeweils getrennt als digitaler Teilmeßwert durch Auszählen eines verglichen mit den zu messenden Frequenzen höherfrequenten Taktsignals bestimmt wird, eine Speicherung jedes Teilmeßwerts erfolgt und laufend der jeweils letzte und der vorletzte Teilmeßwert zur Erzielung eines ein Maß für die Periodendauer darstellenden Meßergebnisses am Ende jeder Teilwelle ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Zwischenspeicher (6, 16) nacheinander die Teilmeßwerte speichert, daß ein Addierglied (7 ) vorgesehen ist, das aus jedem zuletzt zwischengespeicherten Teilmeßwert und jedem neu ermittelten Teilmeßwert als Wertepaar jeweils ein das Meßergebnis darstellendes digitales Summensignal bildet, und daß dem Addierglied (7 ) ein Summenspeicher (8, 18) nachgeschaltet ist, dem jedes Summensignal unter Löschung des vorhergehenden Summenwertes zugeführt wird.

2. Meßeinrichtung zur Ermittlung der Frequenz einer Wechselspannung, deren Verhältnis der Dauer der positiven und negativen Teilwelle konstant ist, jedoch ungleich 1 sein oder werden kann, in Form eines digitalen Meßwerts, bei der die zwischen zwei Nulldurchgängen der Wechselspannung vorhandene Abweichung einer verglichen mit den zu messenden Frequenzen höherfrequenten Taktfrequenz von einer ein vorgegebenes Vielfaches der zu messenden Frequenz der Wechselspannung darstellenden Solltakt­ frequenz zur Regelung der Taktfrequenz auf die Solltaktfrequenz benutzt wird und am Ende jeder Teilwelle der Wechselspannung ein durch Auszählen mit der Taktfrequenz er­ haltener digitaler Wert als Teilmeßwert zwischengespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Zwischenspeicher (16) nacheinander die Teilmeßwerte speichert und daß ein Addierglied (17) vorgesehen ist, das aus dem jeweils zuletzt gewonnenen digitalen Teilmeßwert und dem im Zwischenspeicher (16) gespeicherten Teil­ meßwert je ein digitales Summensignal bildet, das zur Korrektur eines die Taktfrequenz bestimmenden digitalen Ausgangssignals benutzt wird, und daß das ein Maß der zu messenden Frequenz der Wechselspannung darstellende Ausgangs­ signal jeweils in einen Speicher (20) eingespeichert ist.