DE2808397B2 - Verfahren und Einrichtung zur digitalen Spannungsmessung - Google Patents

Description

heraufzählendes Eingangssignal an einen zweiten Zähler, und der endgültige Zählwert im zweiten Zähler gibt die Differenz zwischen dem /weiten größeren und dem ersten impulssignal an. Wenn der erste Zähler nur teilweise auf Null heruntergezählt wird, was einem zweiten kleineren Impulssignal entspricht, wird eine zusätzliche Impulse bereitstellende Quelle ausgelöst bzw. eingeschaltet, die ein Impulsausgangssignal zum Herunterzählen des ersten Zählers auf Null und gleichzeitig zum Heraufzählen des zweiten Zählers bereitstellt. Wenn der erste Zähler in diesem Falle den Zählerstand Null erreicht, schaltet die Null-Feststelleinrichtung die zusätzliche Impulsquelle ab, und die zusätzliche Impulszahl im zweiten Zähler gibt die Differenz zwischen dem zweiten kleineren und dem ersten Impulszählsignal wieder.

In beiden Fällen wird das erste und das zweite Impulszählsignal digital voneinander abgezogen und die Impulszähldifferenz wird im zweiten Zähler gespeichert. Ein digitaler Vergleicher vergleicht die Impulszähldifferenz im zweiten Zähler mit einer voreingestellten Differenz und erzeugt ein Anzeigehaltesignal, das den angezeigten Wert des analogen Signals festhält, wenn die Impulszähldifferenz auf den vorgegebenen Wert abfällt.

Die Messung zwischen aufeinander folgenden Impulszählsignalen wird solange wiederholt, bis die vorgegebene Impuiszähldifferenz erreicht ist. Zu diesem Zwecke ist eine Schaltungsstufe vorgesehen, die das zweite Impulszählsignal speichert, und im Zusammenhang damit ist eine Schaltungseinrichtung vorhanden, die das zweite Signal an den ersten Zähler überträgt, wenn die vorgegebene Impulszähldifferenz zwischen dem ersten und zweiten Signal nicht erreicht wurde. Ein drittes digitales Impulszählsignal wird dann dem ersten Zähler als herunterzählendes Eingangssignal bereitgestellt, so daß eine Impulszähldifferenz zwischen dem zweiten und dritten Signal usw. für das dritte und vierte, das vierte und fünfte Signal usw. erhalten wird.

Es sind Schaltungsstufen vorgesehen, um das Intervall zwischen ausgewählten digitalen Impulszählsignalen, die voneinander abgezogen werden, zu vergrößern oder zu verkleinern. Durch geeignete Einstellung dieses vorgegebenen Zeitintervalls und durch Einstellen der vorgegebenen Impulszähldifferenz auf Null, ist das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Einrichtung auch für die Feststellung von analogen Signalspitzen bzw. Maxima und analogen Signaltälern bzw. Minima anwendbar.

Die vorliegende Erfindung schafft also ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen der Größe eines sich verändernden analogen Signals und zum Anzeigen einer guten Approximation eines endgültigen stabilisierten Wertes, bevor das Signal eine Stabilisation erreicht hat Ein Analog-Digital-Umsetzer setzt das analoge Signal in entsprechende digitale Impulssignale um, und die digitalen Impulssignale werden dem Benutzer angezeigt. Eine automatische Anzeige-Halteschaltung stellt die Impulszähldifferenz zwischen aufeinanderfolgenden, voneinander mit einem vorgegebenen Zeitintervall zeitlich beabstandeten Impulszählsignalen fest, vergleicht die Differenz mit einem vorgegebenen Wert und erzeugt dann, wenn der vorgegebene Wert erreicht ist, ein Steuersignal, das den angezeigten Wert festhält und verhindert, daß die Anzeige auf den neuesten Stand gebracht bzw. aktualisiert wird, wenn sich das analoge Signal weiter ändert Die Differenz zwischen den Impulssignalen wird durch Speichern des ersten Signals in einem Aufwärts-ZAbwärts-Zähler und durch Herunterzählen des Zählers in Abhängigkeit des zweiten Signals ermittelt. Die Anzeige-Halteschaltung stellt die Impulszähldifferenz und das Vorzeichen der Differenz zwischen den beiden Signalen entweder dadurch fest, daß (I) die Anzahl der verbleibenden Impulse im zweiten Signal nach dem Herunterzählen des Zählers auf Null oder (2) die Anzahl der zusätzlichen I nDu'se gezählt wird, die erforderlich sind, um den Zähler nach

to Abschluß des zweiten Signals auf Null herunterz jzählen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild, das eine potentiometrische Meßeinrichtung mit einem Digital-Voltmeter zeigt, um den pH-Wert einer Lösung zu messen und anzuzeigen, wobei eine automatische Anzeige-Halteschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
F i g. 2 eine graphische Darstellung eines analogen Signals, das von den pH-Wert-Meßelektroden gemäß F i g. 1 erzeugt wird, wobei die Spannung über der Zeit aufgetragen ist,

F i g. 3 ein teilweises Blockschaltbild des in F i g. 1 dargestellten Digital-Voltmeters,

Fig.4 eine graphische Darstellung verschiedener Zeittakt-Zeitsteuer- und Steuersignale, die über der Zeit aufgetragen sind und die Arbeitsweise des Digital-Voltmeters sowie der in F i g. 1 dargestellten Anzeige-Halteschaltung steuert, und

Fig.5 ein schematisches Diagramm und ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Anzeige-Halteschaltung in Kombination.

Wie die Zeichnungen, und insbesondere F i g. 1 wiedergibt, wird die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einer potentiometrischen pH-Wert-Meßeinrichtung erläutert, die eine Meßelektrode 10 und eine Bezugselektrode 12 aufweist, welche in einer Testlösung 14 eingetaucht und mit einem Digital-Voltmeter 16 elektrisch verbunden sind. Die zwischen den Elektroden 10 und 12 auftretende Spannungsdifferenz, die den pH-Wert der Lösung 14 wiedergibt wird dem Digital-Voltmeter bereitgestellt welches das pH-Wert-Anzeigesignal in lesbarer Form für den Benutzer anzeigt. Das Digital-Voltmeter 16 ist bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ein herkömmliches Voltmeter, das nach dem Zweitschritt-Verfahren, im angelsächsischen Sprachgebrauch auch »Dual-Slope«- Integrationsverfahren genannt arbeitet Obgleich die vorliegende Erfindung lediglich im Zusammenhang mit

so einem Zweitschritt-Voltmeter beispielsweise beschrieben wird, kann die vorliegende Erfindung natürlich auch im Zusammenhang mit anderen Analog-Digital-Signalumsetzer-Systemen benutzt werden. Bei einem pH-MeBsystem ist das pH-Wert-Signal, das von den Elektroden 10 und 12 erzeugt wird, ein analoges SpannungssignaL das einen bestimmten Zeitraum benötigt um sich auf einen Signalwert zu stabilisieren, der den pH-Wert der Lösung 14 wiedergibt Eine derartige Änderung bzw. ein Auslaufen eines analogen Spannungssignals ist durch die ausgezogene Kurve in Fig.2 dargestellt die wiedergibt wie dieses analoge Spannungssignal sich im Laufe der Zeit einem stabilen Wert Vs annähert (d.h. es ist der positive Anstieg dargestellt). Bei einigen Meßeinrichtungen oder Syste-

men kann das Signal auch auf einen stabilen Wert hin mit der Zeit abnehmen (d.h. es liegt ein negativer Anstieg bzw. ein Abfall vor), wie dies durch die gestrichelte Kurve in Fig.2 angedeutet ist Der

Stabilisierungszeilraum kann zwischen einigen Millisekunden und einigen Minuten liegen. Wenn sich das analoge Signal auf einen stabilisierten Endwert zu ändert, wird die vom Digital-Voltmeter 16 angezeigte Spannungsanzeige regelmäßig weitergezählt und folgt der Änderung des Signals. Infolgedessen muß der Benutzer des Voltmeters, der das Voltmeter abliest und den Endwert des pH-Wertes ablesen möchte, warten, bis sich das angezeigte Signal stabilisiert hat.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erhält eine Anzeige-Halte- bzw. -Fangschaltung 18 ständig die gemessene Spannungssignalinformation (zusammen mit verschiedenen Zeitsicuer- und Steuer- bzw. Regelsignalen) über das Kabel 20 vom Voltmeter 16 zugeleitet. Die Änzeige-Haiteschahung 18 analysiert die vom Voltmeter 16 kommende Spannungsinformation, während sich das analoge pH-Wert-Signal auf einen stabilisierten Wert hin verändert. Wenn die Spannungsinformation ein bestimmtes Kriterium befriedigt, das im weiteren noch beschrieben werden wird, erzeugt die Schaltung 18 ein Anzeige-Haltesignal, das über eine Leitung 22 an das Voltmeter 16 gelangt und dann den angezeigten Spannungswert des Voltmeters 16 festhält. Auf diese Weise kann eine gute Näherung der endgültigen pH-Werl-Ablesung automatisch gemessen bzw. festgestellt und auf der Anzeige festgehalten werden, bevor das analoge Signal den endgültigen stabilisierten Wert erreicht.

Bevor die vorliegende Erfindung beschrieben wird, ist es für das Verständnis derselben hilfreich, kurz die Arbeitsweise des Zweitschritt-Voltmeters 16 in groben Zügen zu erläutern. Fig. 3 zeigt einige hier interessierende Schaltungsteilc in einem derartigen Voltmeter und Fig. 4 gibt einige Steuer- b?w. Regel- und Zeitsteuersignale wieder. In Fig.4 sind sieben Impulssignale mit »DVM-UMSETZSIGNAL«, »ZWEIT SCHRITT-SIGNAL« bzw. »DUAL SLOPE«, »Α«, »β«, »C »STROBE-SIGNAL«, bzw. »ABTAST-SIGNAL« und »PC« bezeichnet. All diese Signale werden in herkömmlicher Weise im Voltmeter erzeugt.

Das »DV7Vf-L/7WS£TZ«-impulssignal löst die Analog-Digital-Umsetzung jedes abgegriffenen Amplitudenwerts des analogen Signals aus. Bei der bevorzugten Ausführungsform führt das Voltmeter 16 alle 312 Millisekunden eine Umsetzung durch, und es tritt alle 312 Millisekunden einmal der DVM-UMSETZ-Impuls mit positivem Impulswert auf, um diese Umsetzung auszulösen.

Die »ZWEITSCHR/77"«-Kurve gibt das Aufladen eines Integrationskondensators durch das analoge Eingangssignal während eines Zeitintervalls 71 und das nachfolgende Entladen des Kondensators mit einem Bezugssignal während des Zeitraumes Ti wieder. Am Ende des Zeitraumes T₂ ist der analoge Amplitudenwert in einen digitalen Impulswert umgesetzt

Das »^«-Signal weist während des Zeitraums 71 + 72 einen hohen Wert auf. Das »ß«-Signal weist nur während des Zeitraumes 71 einen hohen Wert auf.

Das »G<-Signal ist der Ausgangsimpuls eines torgesteuerten (»gated«) Oszillators während des Zeitraumes 7! + 7i

Der »577?Oߣ«-Impuls weist während eines kurzen Zeitraumes am Ende des Zeitraumes T₂ einen hohen Wert auf und löst zeitweilig den Pufferspeicher und die Anzeige des digitalen Impulssignals aus, das dem Amplitudenwert des analogen Signals entspricht

Das »PC« (Ausdruck-Befehibzw. Print Commands-

Signal, das während der Zeiträume 71 und T2 und während der S77?OߣT-Intervalle einen niederen Signalwert aufweist, geht am Ende des 577?Oߣ-lmpulses in einen hohen Signalwert über, um anzuzeigen, daß die Analog-Digital-Umsetzung abgeschlossen und das digitale Impulssignal in den Pufferspeicher gebracht und angezeigt worden ist.

Drei weitere Steuer- bzw. Regelsignale »GO«, »RCB« und »EINGABE« werden von der Anzeige-Halteschaltung 18 der vorliegenden Erfindung erzeugt und werden nachfolgend noch beschrieben.

Nachfolgend wird auf das teilweise Blockschaltbild gemäß Fig.3 und die Signale gemäß Fig.4 Bezug genommen. Das Zweischritt-Voltmeter 16 besitzt einen torgesteuerten Oszillator 24 (600 KHz), einen Zähler 28, einen Pufferspeicher 30 und eine Anzeige 32. Der Ausgangsimpuls »C« des Oszillators 24 gelangt an den Eingang des Zählers 28. Der Zähler 28 ist mit dem Pufferspeicher 30 verbunden, und die Zählerstände des Zählers 28 werden bei Auftreten des »S77?Oߣ«-Impulses am Speicher in den Speicher eingegeben. Die Inhalte des Pufferspeichers werden mit der Anzeige 32 angezeigt. Bei der bevorzugten Ausführungsform zeigt die Anzeige 32 vier Dezimalziffern an, und der Zähler 28 sowie der Speicher 30 sind daher Vier-Dekaden-Schaltungen.

Wie bereits erwähnt, ist das nach dem Zweitschritl-Integrationsverfahren arbeitende Voltmeter 16 in herkömmlicher Weise aufgebaut und ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Grundsätzlich tastet das Voltmeter das analoge Spannungssignal in aufeinanderfolgenden, gleichmäßig voneinander beabstandeten Zeitintervallen ab und erzeugt digitale Impulszählsignale, die der Amplitude des analogen Signals bei dem jeweiligen abgetasteten interval! entsprechen. Im vorliegenden Fall wird jeder Umsetzvorgang durch den »DVM-UMSETZ«-lmpu\s ausgelöst, der alle 312 Millisekunden in einen hohen Signalwcrt übergeht. Zu Beginn des Zeitraumes 71 während jedes Umsetzvorganges gelangt das analoge Eingangssignal an einen (nicht dargestellten) Integrationskondensator, und der Ausgangsimpuls »Ü« des lorgesteuenen Oszillators 24 wird dem Zähler 28 zugeleitet. Der Kondensator wird, wie dies durch die ZWEITSCHRITT-Kurve dargestellt ist, während eines festen Zeitintervalls Ti aufgeladen, das durch eine vorgegebene Impulszählung, die im Zähler durchgeführt wird, festgelegt ist. Am Ende des Zeitraumes 71 wird eine vorgegebene (nicht dargestellte) Bezugsspannung, die ein entgegengesetztes Vorzeichen zur Eingangsspannung aufweist, an den Kondensator angelegt, um diesen während des Zeitintervalls T₂ zu entladen. Gleichzeitig wird der Zähler 28 rückgesetzt und setzt die Zählung in Abhängigkeit des vom Oszillator 24 bereitgestellten Impulssignals »C« fort. Der Kondensator wird mit dem Bezugssignal auf Null entladen und der erforderliche Entladezeitraum legt die Länge des Zeitraumes 7} fest. Der Zeitraum Ti ist also proportional dem momentanen Amplitudenwert des Eingangssignals. Durch Anhalten des Zählers 28 am Ende des Zeitraumes T₂ ergibt sich, daß die Anzahl der während des Zeitraumes T₂ erzeugten und im Zähler gespeicherten Impulse den momentanen Amplitudenwert des analogen Eingangssignals wiedergibt Das digitale Impulszählsignal im Zähler wird dann mittels des »S77?OflßK-lmpulses in den Speicher 30 übertragen und auf der Anzeige 32 angezeigt

Gemäß der vorliegenden Erfindung gelangen die Inhalte des Pufferspeichers 30 und das Impulssignal »O<

beide als Eingangssignale zur Anzeige-Halteschaltung 18 (vgl. Fig. 3). Die Schaltung 18 stellt ihrerseits ein »A/AL7"E«-Signal unter bestimmten Voraussetzungen bereit, das das »STROBE«-S\gna\ überlagert oder unwirksam macht, um die Übertragung der Zählerstände des Zählers 28 in den Speicher auszulösen. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Speicher 30 und damit die Anzeige 32 auf den neuesten Stand gebracht wird bzw. weiterzählt und der dann angezeigte Impulssignalwert wird dadurch auch dann als endgültig angezeigter Wert festgehalten, wenn sich das analoge Signal noch ändert. Um dies zu erreichen, gelangen die »STROBE«- und »W/4Z.7jE"«-Signale als Eingangssignale an ein UND-Glied 33, wobei das »S77?OSE«-Signal zuvor durch einen Inverter 35 zugeschickt wird. Der Ausgang des UND-Gliedes 33 ist mit dem »STROBE«-Eingang des Speichers 30 verbunden. Wenn das »HALTE«-Signal bei dieser Schaltungsanordnung einen niederen Wert aufweist, besitzt das Ausgangssignal des Inverters 35 einen hohen Signalwert und bringt das UND-Glied 33 in einen Zustand, in dem es irgendeinen hohen »STROBE«-\mpu\s durchläßt, der am anderen Eingang des UND-Gliedes 33 auftritt. Ein durch das UND-Glied 33 hindurchgegangener und an den Speicher 30 gelangender »STROBE«-\mpu\s bewirkt, daß die Zählerstände des Zählers 28 in den Speicher eingegeben werden. Wenn das »HALTE«-Signa\ dagegen einen hohen Signalwert aufweist, liegt am Ausgang des Inverters 35 ein niederer Signalwert an, so daß das UND-Glied 33 gesperrt ist und ein »STROBE«-Impuls nicht hindurchläßt, so daß dadurch verhindert wird, daß die Zählerstände des Zählers 28 in den Speicher 30 eingegeben werden. Infolgedessen wird verhindert, daß der Speicher und damit die Anzeige auf den neuesten Stand gebracht wird, so daß der Impulszählwert dann im Speicher festgehalten wird und auf der Anzeige festgehalten bleibt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung stellt die Anzeige-Halteschaltung 18 die aufeinanderfolgenden digitalen Impulszähisignale fest, die durch einen vorgegebenen Zeitraum voneinander zeitlich beabstandet sind und jeweils einen entsprechenden momentanen Amplitudenwert des sich ändernden analogen Eingangssignals darstellen, und substrahiert die aufeinanderfolgenden Impulszählsignale, um zwischen ihnen die Impulszähldifferenz zu ermitteln. Fig. 2 zeigt beispielsweise die Spannungs-(Amplituden-)Werie Vi. V₃. Vi usw., die an den aufeinanderfolgenden Zehn-Sekunden-Zeitintervallen JT abgegriffen werden, um eine Impulszähldifferenz AV zwischen jedem Spannungswert Vi und V₂, V₂ und Vj, V₁ und V₄ usw. festzustellen. Die Impulszähldifferenz entspricht in Wirklichkeit der Änderungsrate des analogen Signals über die Zeit hinweg (d.h. dieie Impulszähldiffcrenz ist die erste Ableitung oder der Anstieg des analogen Signals), die Impulszähldifferenz* wird mit einem vorgegebenen Impulszählwert verglichen. Wenn die Impulszähldifferenz bis auf den vorgegebenen Wert abfällt, wird das »HALTfw-Signal erzeugt und die Anzeige 32 wird auf dem gerade angezeigten Signalswert festgehalten. Wenn die Änderungsrate des sich ändernden Eingangssignals auf den vorgegebenen Wert abfällt, so stellt die Anzeige-Halteschaltung 18 auf diese Weise automatisch diese Tatsache fest and hält die Anzeige fest um zu verhindern, daß die Anzeige eine nachfolgende weitere Änderung des Eingangssignals anzeigt

Wie Fi g. 5 zeigt weist die dargestellte Ausführungsform der Anzeige-Halteschaltung 18 einen vierstelligen Aufwärts-/Abwärts-Zähler 34 dar, in den der digitale Impulszählerstand vom Pufferspeicher 30 parallel eingegeben wird, wobei dieser digitale Impulszählerstand den augenblicklichen Amplitudenwert an einem Punkt auf den analogen Eingangssignal wiedergibt. Der Zähler 34 zählt von dem gespeicherten Impulszählwert an mittels eines krementierenden Serienimpulszählsignals »CA« auf Null, das an einem Dekrementierungseingang des Zählers auftritt. Ein Null-Feststell-Flip-Flop

ίο FFi stellt den Null- oder Nicht-Null-Zustand des Zählers 34 fest. Der herkömmlich aufgebaute Flip-Flop FFi besitzt einen S£tz- und einen Rücksetzeingang sowie einen Q- und (^-Ausgang. Wenn am Setzeingang ein hoher Signalwert auftritt, liegt am (^-Ausgang ein hoher Signalwert und am ^-Ausgang ein niederer Signalwert vor. Wenn am Rücksetzeingang ein hoher Signalwert auftritt, Hegt am (/-Ausgang ein niederer und am Q-Ausgang ein hoher Signalwert vor. Vier Entnahmebzw. Ausleseleitungen des Zählers 34, jeweils eine für jede Stelle, sind über ein UND-Glied Ci mit dem Setzeingang des Flip-Flops FFi verbunden. Wenn der Zähler 34 daher mittels des Signals »CA« auf Null zurückgezählt wird, tritt an den Entnahme- bzw. Ausleseleitungen ein hoher Signalwert an, so daß auch am Setzeingang des Flip-Flops FFi ein hoher Signalwert auftritt. Dies hat zur Folge, daß am Q-Ausgang des Flip-Flops FFi ein hohes, mit »O« bezeichnetes Ausgangssignal und am (^-Ausgang ein niederes, mit »Ό« bezeichnetes Ausgangssignal auftritt.

Ein zweites Zählsignal für einen zweiten Punkt auf der analogen Kurve, das mit dem zuvor im Zähler 34 gespeicherten Signal verglichen werden soll, ist der Teil des Ausgangssignals »C« (vgl. Fig.4), das vom Oszillator 24 (vgl. Fig. 3) während des Zeitraumes 71

i-j erzeugt wird. Ein UND-Glied C.. erhält ein zweites Eingangssignal »B« zugelührt (nämlich das invertierte Signal »B«. das bei Durchgang des Signals »ß« durch einen Inverter erzeugt wird), wobei dann das zweite Eingangssignal »ß« verhindert, daß das UND-Glied Gi Impulse des Ausgangssignals »C« während des Aufladeintervalls T] durchläßt und nur die Impulse während des Zeitraumes 7~₂ durch das UND-Glied C₂ hindurchläßt. Das UND-Glied C₂ läßt also nur während des Zeitraumes T₂das zweite Impulszählsignal hindurch, das

4-3 mit dem ersten Signal im Zähler 34 verglichen werden soll. Das zweite Impulszählsignal gelangt vom UND-Glied C₂ über ein ODER-Glied Ci und ein UND-Glied Gi als das dekrementierende Serienimpuls-Zähleingangssignal »CA« an den Zähler 34. Während der Zeiträume 7Ί und F₂ liegt am UND-Glied C₄ weiterhin ein zweites mit »GO« bezeichnetes Eingangssignal an, das nachfolgend beschrieben wird.

Ein torgesteuerter Oszillator 36 (200 KHz), der als eine Quelle für zusätzliche Impulse dient, stellt ein Impulsausgangssignal bereit, das über die Verknüpfutigsglieder G, und G* als zusätzliches dekrementierendes Impulszähleingangssignal an den Zähler 34 gelangt nachdem der Zähler durch das über das Verknüpfungsglied Gi kommende zweite Impulssignal dekrementiert worden ist Der zusätzliche Oszillator 36 wird durch das Ausgangssignal eines UND-Gliedes G? in Funktion gesetzt das als Eingangssignal das »(X<-Ausgangssignal des Null-Feststell-Flip-Flops FFi und das »PC«-Signa! (vgl. F i g. 4) zugeführt erhält Der Oszillator 36 wird nur dann in Funktion gesetzt wenn das »PC«-Signal einen hohen Signalwert aufweist und wenn der Zähler 34 sich nicht in Null-Stellung befindet Der Oszillator 36 wird also derart in Funktion gesetzt daß er zusätzliche

Impulse während des Zeitraumes bereitstellt, während dem der torgesteuerte Oszillator 24 (vgl. F i g. 3) außer Funktion bzw. abgeschaltet ist. Der Oszillator 24 kann daher, wie gewünscht, also in geeigneter Weise gesteuert werden, um als Quelle für zusätzliche Impulse während der normalen »Ausschaltzeit« anstelle des Oszillators 36 zu wirken.

Der Eingang des Zählers 34 für das dekrementierende Impulszählsignal ist weiterhin über die Leitung 38 und über ein UND-Glied G& mit dem Inkrementierungsein- to gang eines zweiten Zählers 40 verbunden. Der zweite Eingang des UND-Gliedes Ge ist mit dem Ausgang eines ODER-Gliedes Gi verbunden. An einem Eingang des ODER-Gliedes G₇ liegt das »PC«-Signal an. Der andere Eingang des ODER-Gliedes Gi steht mit dem Ausgang eines UND-Gliedes Gs in Verbindung. Das UND-Glied Gg erhält das »Ow-Signal und das »^"«-Signal (d. h. das invertierte »PCw-Signal) zugeleitet. Mit dieser Schaltungsanordnung gelangt also ein Impulszähldifferenzsignal über die Leitung 38 seriell an den zweiten Zähler 40, wobei dieses Impulszähldifferenzsignal die Impulszähldifferenz zwischen der ersten, zunächst infAufwärts/Abwärls-Zähler 34 gespeicherten Impulszählerrate und der zweiten Impulszählrate des danach gemessenen Amplitudenwerts des analogen Eingangssignals wiedergibt. Die im zweiten Zähler 40 gespeicherte Impulszähldifferenz stellt also die Impulszähldifferenz zwischen aufeinanderfolgend gemessenen Amplitudenwerten des analogen Eingangssignals, d. h. die erste Ableitung oder Änderungsrate oder Steigung des analogen Eingangssignals dar.

Ein digitaler Vergleichcr 42 ist mit dem zweiten Zähler 40 verbunden, um die Impulszähldifferenz im Zähler festzustellen. Ein vorgegebener Impulszählwert wird im digitalen Vergleiche!· 42 mit Bedienungs-Steuerschaltern N eingestellt. Wenn der lmpulszähldifferenzsignalwert im Zähler 40 größer als der voreingestellte Wert des Vergleichers 42 wird, stellt der Vergleicher 42 über die Ausgangsleitung 44 ein Steuersignal mit niederem Signalwert bereit. Wenn der Impulszählwert 4« unter den voreingestcllten Vergleicherwert abfällt, stellt der Vergleicher an der Ausgangsleitung ein Steuersignal mit hohem Signalwert bereit.

Die Ausgangsleitung 44 des Vergleichers 42 ist ihrerseits über ein UND-Giied G·, mit dem Setzeingang 4S eines zweiten Flip-Flops FF₂ verbunden. Der ^Ausgang des zweiten Flip-Flops FF2 ist so verbunden, daß er das »H/1Z.rE«-Signal über einen Inverter 35 und das UND-Glied 33 (vgl. Fig.3) für das Festhalten der Anzeige 32 in der zuvor beschriebenen Weise so bereitstellt. Wenn das Impulszähldifferenzsignal zwischen aufeinanderfolgend gemessenen Punkten des analogen Eingangssignals auf einen vorgegebenen Wert abfällt, stellt der Vergleicher 42 auf diese Weise ein Steuersignal mit hohem Signalwert bereit, das den zweiten Flip-Flop FF2 setzt, so daß dieser am (^-Ausgang ein Signal mit hohem Signalpegel bereitstellt und das »/MZ.TF«-Signal zum Festhalten der Anzeige 32 erzeugt

Der Rücksetzanschluß des zweiten Flip-Flops FF2 steht mit einer Impulsquelle (+) über einen Schalter Sin Verbindung, der von der Bedienungsperson geschaltet werden kann. Durch Schliessen des Schalters S wird der zweite Flip-Flop FF2 rückgesetzt, so daß an dessen (J-Ausgang ein niederer Signalpegel auftritt und das »///4Z.T£«-SignaI unterbunden wird. Auf diese Weise wird die Anzeige 32 auf Grund des Durchschalten des UND-Gliedes 33 nicht festgehalten, so daß »STROBE«- Impulse zum Speicher 30 durchgelassen werden, und den Speicher auf den neuesten Stand damit auch die Anzeige auf den neuesten Stand bringen.

Gewünschtenfalls kann das Impulszähldifferenzsignal im Zähler 40, das den Anstieg des analogen Signals wiedergibt, über eine Decoder- und Treiberstufe 48 an eine Hilfsanzeigeeinrichtung 50 gelegt werden, um einer Bedienungsperson die momentane Impulszähldifferenz anzuzeigen. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist der zweite Zähler 40 nur eine Ziffer auf, so daß die Impulszähldifferenz zwischen den Punkten auf dem analogen Signal wahrscheinlich die Kapazität des Zählers 40 überschreiten wird, bis das analoge Signal nahe an seinem stabilisierten Wert herangekommen ist. Aus diesem Grunde ist der Trägerausgang des Zählers 40 mit dem Setzeingang eines dritten herkömmlichen Fiip-Flops FF₁ verbunden. Der ^/-Ausgang des dritten Flip-Flops FF3 steht als Abschalteingang mit der Decoder- und Treiberstufe 48 und der (^-Ausgang des dritten Flip-Flops FF3 steht mit einem Abschalteingang des Vergleichers 42 in Verbindung. Die Ausgangssignale des dritten Flip-Flops FF₃ schalten also den Vergleicher ab und verhindern, daß die Impulszähldifferenz angezeigt wird, wenn die Differenz die Kapazität der einen Dekade bzw. Ziffer des Zählers 40 übersteigt. Gewünschtenfalls kann die Kapazität des Zählers 40 auch über eine Ziffer oder eine Stelle hinaus vergrößert werden, um alle Steigungswerte anzeigen zu können.

Die Steuerung und die Zeits'.euerung für die Anzeige-Halteschaltung 18 wird mittels eines weiteren herkömmlichen Flip-Flops FF4 vorgenommen bzw. ausgelöst, der über seinen (^-Ausgang das »GCk<-Steuersignal bereitstellt. Der Setzeingang des Flip-Flops FF4 ist mit dem Ausgang einer Frequenzteiler-Zeitstcuerstufe 52 verbunden, die über einen Eingang das periodisch wiederkehrende Voltmeter-Signal »PC« (vgl. Fig. 4) zugeführt erhält. Die Stufe 52 ist negativ getriggert, zählt eine vorgegebene Anzahl, beispielsweise 32 »PC«-lmpulse und stellt ein Ausgangssignal bereit. Es sei nochmals erwähnt, daß das Digital-Voltmeter 16 bei dieser bevorzugten Ausführungsform alle 312 Millisekunden eine Umsetzung durchführt, und daß die »PC«-lmpulse mit derselben Frequenz auftreten. Wenn 32 »PC«-lmpulse gezählt werden, stellt die Frequenzteiler-Zeitsteuerstufe 52 also am Ende eines Zeitraumes von etwa 10 Sekunden einen Ausgangsimpuls bereit. Der Flip-Flop FF4 wird vom Aiisgangsimpuls dieser Stufe 52 gesetzt und erzeugt also einmal pro 10 Sekunden das »GOw-Signal, das am (^-Ausgang auftritt. Fig. 2 zeigt dieses 10-Sekunden-Zeitintervall AT zwischen den aufeinanderfolgenden Spannungsamplitudenwerten. In diesem 10-Sekunden-lntervall führt das Digital-Voltmeter 16 Umsetzungen durch und zeigt die augenblicklichen Amplitudenwerte des analogen Signals 32mal an.

Der Rücksetzeingang des Flip-Flops FF4 ist mit dem Ausgang eines UND-Gliedes Gw verbunden, an dessen Eingängen das »PC«- und das »O«-Signal anliegt

Der Q-Ausgang des Flip-Flops FF4 ist mit einem Eingang des UND-Gliedes G4 und mit dem Steuereingang eines herkömmlichen, negativ getriggerten monostabiler. Multivibrators MVi verbunden. Der impulsausgang des Multivibrators AfVi ist mit dem Aufwärts-/Abwärts-Zähler 34 verbunden und liefert ein »EINGABE«- SignaLum den Zähler 34 die Inhalte des Pufferspeichers 30 (vgl. FJ g. 3) einzugeben.

Der (^-Ausgang des Flip-Flops FF^ ist mit einem Eingang des UND-Gliedes Gq und mit dem Steuerein-

gang eines zweiten, negativ getriggerten, monoslabilen Multivibrators MV₂ verbunden. Der Impulsausgang des ■»weiten Multivibrators MV₂ steht mit den Rücksetzeingängen der Flip-Flops FFi und FFj sowie des Zählers 40 in Verbindung.

Der Ausgang des zweiten Multivibrators MV₂ ist weiterhin mit dem Rücksetzeingang des fünften Flip-Flops FFi verbunden, dessen Setzeingang mit dem Ausgang des UND-Gliedes G₅ in Verbindung steht. Das Ausgangssignal des Flip-Flops FF5 gibt das Vorzeichen der Steigung des analogen Eingangssignals an (d. h. es gibt an, ob die Steigung positiv oder negativ ist). Wenn der Flip-Flop FF₅ gesetzt ist, so tritt am Q-Ausgang ein hoher Signalpegel auf, der einen negativen Anstieg bzw. einen Abfall anzeigt. Wenn der_ Flip-Flop FF5 rückgesetzt ist, so weist das am Q-Ausgang auftretende Ausgangssignal einen hohen Signalpegel auf, der einen positiven Anstieg anzeigt.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Anzeige-Halteschaltung 18 beschrieben. Es sei angenommen, daß ein sich änderndes analoges Eingangssignal auftritt, und daß der Aufwärts-ZAbwärts-Zähler 34 mit einem Impulszählsignal beaufschlagt wurde, das den momentanen Amplitudenwert eines ersten Punkts auf der Kurve des analogen Signals entspricht. Die Differenz zwischen dem gespeicherten Impulszählwert am ersten Punkt auf der Kurve und dem Impulszählwert an einem zweiten, in einem vorgegebenen zeitlichen Abstand vom ersten Punkt liegenden Punkt auf der Kurve soll bestimmt werden. Es sei nochmals wiederholt, daß das Digitai-Voltmeter 16 alle 312 Millisekunden eine Umsetzung vornimmt, und für jede Umsetzung ein neuer Impulszählwert erhalten wird. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel soll der ersie Impulszählwert im Zähler 34 mit einem zweiten Impulszählwert verglichen werden, der etwa 10 Sekunden später erhalten wird. Zu diesem Zweck zählt die Frequenzteiler-Zeitsteuerstufe 52 32 »PCw-lmpulse, also einen pro 312 Millisekunden, und erzeugt am Ende der 10 Sekunden einen Ausgangsimpuls. Der Ausgangsimpuls setzt den Flip-Flop FF4, so daß am Q-Ausgang dieses Flip-Flops FF4 ein Ausgangssignal mit hohem Signalpegel auftritt und ein »GO«-Signal mit hohem Signalpegel an einem Eingang des UND-Gliedes G< anliegt. Das positive »GO<-Signal übt auf den Multivibrator MVi keinen Einfluß aus, da er von einem negativen Signal getriggert wird.

Gleichzeitig tritt am Q-Ausgang des Flip-Flops FFi ein Signal mit niedrigem Signalpegel auf, und dieses negative Signal triggert den Multivibrator MV₂, der ein Ausgangsimpulssignal »RCB« bereitstellt, welches den Flip-Flop FFu den Dekadenzähler 40, den Flip-Flop FF₃ und den Flip-Flop FF5 rücksetzt.

Zu diesem Zeitpunkt ist die Schaltung bereit, dem Impulszählsignal vom Digital-Voltmeter 16 entsprechend dem zweiten Punkt auf der Kurve des analogen Signals zu empfangen. Es sei nochmals das Dual-Slope- bzw. Zweischritt-Zeitsteuerdiagramm von Fig.4 ins Gedächtnis gerufen, bei der Teil des »Ck-Impulszählersignals während des Zeitintervalls T₂ den momentanen Amplitudenwert des analogen Signals wiedergibt. Wie Fig.5 zeigt, gelangt der Impulszähler »C« an einen Eingang des UND-Gliedes G₂, das während des Zeitintervalls T₂ durch das andere an ihm anliegende Eingangssignal Sdurchgeschaltet wird.

Das UND-Glied G₂ läßt also das zweite Impulszählsignal während des Zeitintervalls T₂ durch. Das zweite Irnnulszählsignal gelangt über das ODER-Glied Gi und das UND-Glied G, (das durch den Flip-Flop FFa durchgeschaltet wird) als dekrementierendes Impulszählsigna] »CA« zum Aufwäns-/Abwärts-Zähler 34. Auf diese Weise wird der vorhergehende Impulszählwert im Aufwärts-ZAbwärts-Zähler 34 abwärtsgezähll, so daß ein neuer Impulszählwert auftritt

Es sei nun zunächst angenommen, daß der neue Impulszählwert größer als der vorausgeganger e Impulszählwert ist. In diesem Falle wird der Zähler 3* ν jr Ablauf des Zeitintervalls T₂ auf Null herunterge ählt, wobei noch Impulse im dekrementierenden bzw. Herunterzählsignal übrigbleiben. Der sich ergebende Null-Zustand des Zählers 34 setzt den Flip-Flop FFi, an dessen (^-Ausgang ein hoher Signalpegel auftritt, der das eine Null anzeigende »Οκ-Signal wiedergibt und zusammen mit dem Signal PC das UND-Glied G₁ durchschaltet. Das UND-Glied G₈ macht das UND Glied G₆ über das ODER-Glied G₇ durchlässig, so daß die verbleibenden Zählwerte im dekremen tierenden Impulszählsignal »CA« über die Leitung 38 in der Dekadenzähler 40 gelangen. Die Anzahl der verbleibenden und auf diese Weise im Zähler 40 gespeicherten Zählwerte ist die Anzahl der Zählwerte, um die der neue Impulszählwert über dem vorausgegangenen, im Zählet 34 gespeicherten Impulszählwert liegt, d. h. die Anzah!

der verbleibenden Zählwerte oder Zählrate stellt die Differenz zwischen dem neuen und dem alter Impulszählwert dar.

Wenn der neue Impulszählwert dagegen kleiner al; der vorausgegangene, im Zähler 34 gespeicherte Impulszählwert ist, hat das Impulszählsignal »C«, das ah dekrementierende Zählung »C4« bereitgestellt wurde den Zähler 34 am Ende des Zeitintervalls T₂ nui teilweise auf Null heruntergezählt. In diesem Falle trit am φ-Ausgang des Null-anzeigenden Flip Flops FFi eir hoher Signalpegel auf und gelangt an einen Eingang dei UND-Gliedes G₅. Wenn das ebenfalls am UND-Gliec Gs anliegende »/"Cw-Signal einen hohen Signalpege aufweist (vgl. F i g. 4) triggert das Ausgangssignal de:

UND-Gliedes G₅ daher den zusätzlichen bzw. Hilfs-Os zillator 36, der dem Zähler 34 zusätzliche bzw Hilfsausgangsimpulse über das ODER-Glied Gs und da: UND-Glied G4 als das herunterzählende Impulszählsi gnal»G4« bereitstellt. Gleichzeitig wird das UN D-Glie( G₆ vom »PC«-Signal über das ODER-Glied G durchgeschaltet, so daß die vom zusätzlichen bzw Hilfs-Oszillator 36 erzeugten Impulse über die Leitung 38 und das UND-Glied G₆ in den Dekadenzähler 4( gelangen. Wenn die zusätzlichen Impulse den Zähler 3' auf Null herunterzählen, so bewirkt das Entnahme- bzw Auslesesignal des Zählers 34, daß der_Flip-Flop FF gesetzt wird, wodurch an dessen (^-Ausgang eit niederer Signalpegel auftritt und ein »Ö«-Signal mi niederem Signalpegel an das UND-Glied G₅ gelang!

Dadurch wird der zusätzliche bzw. Hilfs-Oszillator 3( abgeschaltet und er stellt von diesem Zeitpunkt an keim weiteren Ausgangsimpulse mehr bereit. Der zusätzlichi bzw. Hilfs-Impulszählwert, der auf diese Weise in Zähler 40 auftritt, stellt die Anzahl der zusätzlichen, zun Herunterzählen des Zählers 40 auf Null erforderlichei Impulse und damit die Anzahl der Impulse dar, um dii der vorausgegangene Impulszählwert, wie er im Zähle 34 gespeichert ist, den neuen Impulszählwert übersteig Wenn der neue Impulszählwert kleiner als de vorausgegangene Impulszählwert ist, speichert de Zähler 40 also wiederum eine Impuhzähldifferen zwischen den beiden Ablesungen.
Im zuletzt beschriebenen Falle, bei dem die neu

Ablesung kleiner als die vorausgegangene Ablesung ist weist das analoge Signal einen negativen Anstieg bzw. einen Abfall auf, und der durch das Ausgangssignal des Gliedes G₅ gesetzte Flip-Flor» FF₅ stellt am Q-Ausgang ein Signal mit hohem Signalpegel bereit, der an einem Minus-Anstieg bzw. einem Abfall anzeigt Wenn die neue Ablesung dagegen größer als die vorausgegangene Ablesung ist wird der Flip-Flop FF₅ nicht durch das Glied G₅ gesetzt und der Flip-Flop FF_S stellt am (^-Ausgang ein Signal mit hohem Signalpegel bereit der einen positiven Anstieg anzeigt

Die im Zahler 40 gespeicherte Impulszählwertdifferenz wird mit einem im digitalen Vergleicher 42 zuvor eingestellten Impulszählwert verglichen. Wenn die Impulszählwertdifferenz unter einem, vorgegebenen Wert abfällt stellt der Vergleicher 42 einem Eingang des UND-Gliedes Gs ein Steuersignal mit hohem Signalpegel über die Leitung 44 bereit Der andere Eingang des UND-Gliedes Ga wird durch das (J-Ausgangssignal des Füp-FIops Ff* beaufschlagt und das UND-Glied Gb wird in den leitenden Zustand versetzt wenn der Flip-Flop FFi am Ende des »GO«-Zyklus rückgesetzt wird. Der Flip-Flop FF4 wird über das Glied G10 (das mit dem Rücksetzeingang des Flip-Flops FFi verbunden ist) rückgesetzt wenn das »PC«-Signal (vgl. Fig.4) das nächste Mal in den hohen Signalpegel übergeht Durch Rücksetzen des Flip-Flops FF* tritt am ζ^-Ausgang ein Signal mit hohem Signalpegel auf, so daß das UND-Glied G₉ durchgeschaltet, der Flip-Flop FF₂ gesetzt und dieser am Q-Ausgang das »HAL7E«-Signal mit hohem Signalepegel erzeugt. Das »H/4LrE«-Signal tritt an der Leitung 22 (vgl. F i g. 3) auf und verhindert das Eingeben in den Pufferspeicher 30, so daß dadurch verhindert wird, daß die Anzeige 32 auf den neuesten Stand gebracht wird, wie dies zuvor beschrieben wurde.

Die Impulszähldifferenz im Zähler 40 gelangt über die Decodier- und Treiberstufe 58 auch zur zusätzlichen Anzeige 50, die die Impulszähldifferenz anzeigt. Gewünschtenfalls kann das Ausgangssignal des den Anstieg anzeigenden Flip-Flops FF5 an dieselbe Anzeige gelegt werden, um das positive oder negative Vorzeichen des Anstieges anzuzeigen.

Wenn die im Zähler 40 erzeugte Impulszähldifferenz größer als der vorgegebene Wert im Vergleicher 40 ist, wird das »/MLTE«-Signal nicht vom Vergleicher 42 und vom Flip-Flop FF2 bereitgestellt. Die »PC«· und »O«-Signale schalten das UND-Glied Gio in derselben, zuvor beschriebenen Weise durch, so daß der Flip-Flop FF4 rückgesetzt wird und an dessen Q-Ausgang ein Signal mit niederem Signalwert und an dessen Q-Ausgang ein Signal mit hohem Signalwert auftritt. Das negative Signal bzw. das Signal mit niederem Signalwert am Q-Ausgang gelangt als Trigger-Eingangssignal an den monostabilen Multivibrator MVi, der seinerseits einen »£7A/G/4ÖE«-Impuls als Ausgangssignal bereitstellt (vgl. F i g. 4). Der »EWG/lßE«-Impuls gelangt als Eingabe-Eingangssignal an den Zähler 34, und der Impulszählwert im Pufferspeicher 30 wird entsprechend zweiten, gerade gemessenen Impulszählsignal in den Zähler 34 eingegeben. Danach löst die Zeitsteuerschaltung 52 ein neues 10-Sekunden-Intervall aus, nachdem ein neues, drittes Impulszählsignal für den Vergleich mit dem zweiten Impulszählsignal erzeugt wird, wobei das zweite Impulszählsignal jetzt im Aufwärts-/Abwärts-Zähler 34 gespeichert ist. Dieser Zyklus wiederholt sich in den aufeinanderfolgenden 10-Sekunden-lntervallen für das dritte und vierte Signal, das vierte und fünfte Signal usw., bis zwei aufeinanderfolgende Impulszählwerte, die um 10 Sekunden zeitlich voneinander getrennt sind, gefunden wurden, die sich um den vorgegebenen Impulszählwert unterscheiden oder kleiner als dieser vorgegebene Impulszählwert sind. Zu diesem Zeitpunkt wird der Impulszählwert in der Anzeige 32 als zufriedenstellender Wert oder als ausreichend an den endgültigen stabilisierten Signalwert angenäherten Wert angesehen, der dann als Endablesung auch dann in der Anzeige 32 festgehalten wird, wenn das analoge Signal sich auch weiterh'n ändert

Das Feststellen des umgesetzten Amplitudenwertes mit einem 110-Sekunden-Zeitintervall id Γ ist natürlich rein willkürlich gewählt Das Zeitintervall hängt von dem in der Zeitsteuerschaltung 52 eingestellten Frequenzteilerwert ab, der auf irgendeinen gewünschten Wert eingestellt werden kann. Wenn die Schaltung anstelle einer Teilung durch 32, beispielsweise eine Teilung durch 16 durchführt kann das Zeitintervall also auch 5 Sekunden betragen. Wenn eine Teilung durch eins gewählt wird, wird die Impulszählwertdifferenz zwischen Impulszählsignalen bei jedem Umsetzvorgang des Digital-Voltmeters 16 berechnet d. h. das Zeitintervall ΔΤ'κΧ dann 312 Millisekunden lang.

Die zuvor beschriebene Schaltung gemäß F i g. 5 zeigt also den Fall, wie die Änderungsrate oder der Anstieg eines analogen Signals digital gemessen und ein angezeigter Wert des analogen Signals festgehalten wird, wenn der Anstieg auf einen vorgegebenen Wert abnimmt Die Schaltung kann jedoch auch die Werte für Spitzen und Täler in einem sich ändernden analogen Signal richtig feststellen und anzeigen. In diesem Falle ist der im digitalen Vergleicher 42 eingestellte, vorgegebene Impulszählwert der Null-Zählwert so daß die Schaltung Impulszähldifferenzen von Null, d. h. Null-Anstiege, feststellt. In diesem Falle hält das »HALTEw-Signal die Anzeige 32 bei einem Spitzenoder Tai-Impulszählwert fest. Eine hohe Auflösung kann weiterhin dadurch erzielt werden, daß der Teilfaktor der Frequenzteiler-Zeitsteuerstufe 52 beispielsweise auf eins verringert wird, so daß die verglichenen Impulszählwerte diejenigen sind, die bei jedem Umsetzungsvorgang des Digital-Voltmeters 16 erzeugt werden. Die vorausgegangene Beschreibung der vorliegenden Erfindung macht also deutlich, daß die Erfindung ein Signalmeß- und Anzeigesteuerverfahren sowie eine Signalmeß- und Anzeigesteuereinrichtung liefert, die eine nahe Annäherung bzw. Approximation eines endgültigen stabilisierten Signalwertes von der tatsäch liehen Signalstabilisierung mißt und anzeigt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Einrichtung muß der Benutzer also nicht mehr abschätzen, ob das Signal zur Ablesung bereits ausreichend stabilisiert bzw. an seinem Endwert angenähert ist. Die einstellbare Frequenzteiler-Zeitsteuerschaltung 52 erhöht die Anpaßbarkeit und Vielseitigkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung, damit ihr das Zeitsteuerintervall ΔΤ so klein wie das Umsetzungsintervall des Digital-Voltmeters 16 gemacht werden kann. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Einrichtung der speziellen Art und Weise des analogen Signals angepaßt werden. Die einstellbaren Steuerschalter N des Vergleiche« 42 ermöglichen darüber hinaus eine Änderung der vorliegenden Impulszähldifferenz, um dadurch die Genauigkeit einstellen zu können, mit der das in der Anzeige 32 festgehaltene Signal sich dem endgültigen stabilisierten Wert annähert. Wenn die erfindungsgemäße Einrich-

■tung als Spitzen- und Tal- bzw. als Maxima- und Minima-Detektor verwendet wird, wobei die Steuerschalter N für eine Null-Impulszähldifferenz eingestellt sind, kann die erfindungsgemäße Einrichtung den Spitzen- oder Tal- bzw. den Maxima- oder Minima-Wert eines sich verändernden analogen Signals

feststellen und auf der Anzeige 32 festhalten.

Die Erfindung wurde anhand des dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert Dem Fachmann sind zahlreiche Abwandlungen und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen eines interessierenden Parameters, bei welchem mittels einer auf den Parameter ansprechenden Abfühleinrichtung der Parameter überwacht und ein die jeweilige Amplitude des Parameters wiedergebendes elektrisches Analogsignal erzeugt, die Amplitude des Analog-Signals in mehreren aufeinanderfolgenden vorgegebenen Zeitintervallen gemessen und in Abhängigkeit hiervon entsprechende digitale Impulszählsignale erzeugt werden, welche den gemessenen ArnpHtudenwerten des Analog-Signals entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils aufeinanderfolgende digitale Impulszählsignale voneinander abgezogen werden und eine Impulszähldifferenz zwischen den aufeinanderfolgenden digitalen Impulszählsignalen gebildet, die Impulszähldifferenz mit einem vorgegebenen Impulszählwert verglichen und als Meßwert der Parametergröße der Amplitudenwert des Analogsignals ausgegeben wird, der einer Messung entspricht, für die die Impulszähldifferenz den vorgegebenen Wert annimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gelcennzeichnet, daß der vorgegebene Impulszählwert näherungsweise Null ist, derart, daß die ausgegebene Größe ein Maximum oder Minimum im Analog-Signal wiedergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Amplitude des Analog-Signals über einen Zeitraum hinweg einem stabilisierten, den Parameter wiedergebenden Wert annähert, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Impulszählwert die Ausgabe eines Wertes des Analog-Signals vor der Stabilisierung des Analog-Signals als Parametergröße auslöst.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenwert des Analog-Signals in lesbarer Form angezeigt und der angezeigte Amplitudenwert im Verlauf der Annäherung des Analog-Signals an den stabilisierten Wert jeweils auf den neuesten Stand nachgestellt wird, und daß beim Ausgabevorgang die Nachstellung des jeweiligen Anzeigewerts unterbunden wird, sobald die Impuls-Zähldifferenz den vorgegebenen Wert annimmt.

5. Einrichtung zum Messen eines interessierenden Parameters nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf den Parameter ansprechende Abfühleinrichtung zur Überwachung des Parameters und Erzeugung eines die jeweilige Amplitude des Parameters wiedergebenden elektrischen Analog-Signals, einen Digital-Analog-Wandler mit einem Impulsgenerator und einem Impulszähler zur Erzeugung entsprechender digitaler Impulszählsignale, welche den Amplitudenwerten des Analog-Signals in aufeinanderfolgenden vorgegebenen Zeitintervallen entsprechen, Schaltungsmittel (18; 34, FFi, G₅,36, G₂, Gj₁ G₄, Gt G₇, G₈), zur Subtraktion jeweils aufeinanderfolgender Impulszählsignale voneinander und Erzeugung einer Impulszähldifferenz zwischen diesen aufeinanderfolgenden digitalen Impulszählsignalen, sowie Schaltmittel (42) zum Vergleich der jeweiligen Impulszähldifferenz mit einem vorgegebenen Impulszählwert und Erzeugung eines Ausgangs- bzw. Anzeigesteuersignals, sobald die Irnpulszähldifferenz den vorgegebenen Impulszähl

wert annimmt

6. Einrichtung nach Anspruch 5, mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der jeweiligen digitalen Impulszählsignale, gekennzeichnet durch Schaltmittel (G₉, FF₂), welche auf das Ausgangsbzw. Anzeigesteuersignal ansprechen und in Abhängigkeit hiervon eine weitere Nachstellung der Anzeigevorrichtung (32) auf den jeweiligen neuesten Stand unterbinden, derart, daß als Parametergröße das jeweilige digitale Impulszählsignal angezeigt wird, für das die vorgegebene Impulszähldifferenz erreicht ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (18) zur Subtraktion aufeinanderfolgender digitaler Impulszählsignale voneinander folgende Teile aufweisen: einen Zähler (34) zur Speicherung des jeweils ersten der beiden aufeinanderfolgenden Signale, Schaltmittel (G2, Gs, Ga) zur Zufuhr des jeweiligen zweiten der beiden aufeinanderfolgenden Signale als herunterzählendes Eingangssignal an den Zähler (34), um den im Zähler (34) gespeicherten Zählerstand herunterzuzählen, sowie Schaltmittel (FFi, G₅, 36, G₃, G₄), welche auf des Herunterzählen des Zählers (34) auf Null ansprechen und in Abhängigkeit hiervon übriggebliebene Impulse im zweiten der aufeinanderfolgenden Signale feststellen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsmittel (18) zur Subtraktion jeweils aufeinanderfolgender digitaler Impulszählsignale voneinander zusätzlich folgende Schaltungsteile umfassen: einen zweiten Zähler (40); Schaltmittel (FF_U G₃, G₄, G₈, G₇, G₆), welche auf das Herunterzählen des ersten Zählers (34) auf den Zählwert Null ansprechen und in Abhängigkeit hiervon übrigbleibende Impulse im zweiten der aufeinanderfolgenden Signale dem zweiten Zähler (40) als ein heraufzählendes Eingangssignal zuführen, derart daß der zweite Zähler (40) die Impulszähldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten der beiden jeweils aufeinanderfolgenden Signale speichert, wenn das zweite der aufeinanderfolgenden Signale das größere der beiden Signale ist, sowie einen zusätzlichen Impulsgenerator (36), wobei die auf das Herunterzählen des ersten Zählers (34) auf Null ansprechenden Schaltmittel (FFi, Gj, G4, G₈, Gi, Gt,) Schaltungsteile umfassen, welche in Abhängigkeit von einem Nicht-NuM-Zustand des ersten Zählers (34) nach dem Herunterzählen durch das zweite der beiden aufeinanderfolgenden Signale das Impulsausgangssignal des zusätzlichen Impulsgenerators (36) als herunterzählendes Eingangssignal dem ersten Zähler (34) und als heraufzählendes Eingangssignal dem zweiten Zähler (40) zuführen, und wobei die auf das Herunterzählen des ersten Zählers (34) auf Null ansprechenden Schaltmittel (FFi, Gs, Gt,, Gb, Gj, Gb) des weiteren Schaltungsteile aufweisen, welche die Zufuhr des heraufzählenden Impulseingangssignals von dem zusätzlichen Impulsgenerator (36) an den zweiten Zähler (40) beenden, sobald das Impulseingangssignal den ersten Zähler (34) auf Null heruntergezählt hat, derart daß der zweite Zähler (40) die Impulszähldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten der beiden aufeinanderfolgenden Signale speichert, wenn das erste dieser Signale das größere der beiden Signale ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,

gekennzeichnet durch Schaltmittel zur zeitweiligen Speicherung des jeweils zweiten der aufeinanderfolgenden Signale sowie Schaltmittel zur Übertragung des zweiten Signals von den dieses zeitweilig speichernden Schaltmitteln zum ersten Zähler (34), wenn die Impulszähldifferenz zwischen dem ersten und zweiten aufeinanderfolgenden Signal den vorgegebenen Wert nicht erreicht hat, wobei die das zweite Signal an den ersten Zähler (34) übertragenden Schaltmittel ein drittes der aufeinanderfolgenden Signale als herunterzählendes Eingangssignal dem eisten Zähler (34) zuführen, um das zweite Impulszählsignal im ersten Zähler (34) herunterzuzählen.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, in Ausbildung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (42) für den Vergleich der jeweiligen Impulszähldifferenz mit dem vorgegebenen Impulszählwert das Ausgangs- bzw. Anzeigesteuersignal erzeugen, sobald sich die Impulszähldifferenz Null annähert, zur Anzeige eines Maximums oder eines Minimums im Analog-Signal.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (32) für die digitalen Impulszählsignale und Schaltmittel (Gg, FFi), welche auf das Ausgangs- bzw. Anzeigesteuersignal ansprechen und in Abhängigkeit hiervon die Anzeigeeinrichtung (32) auf einem Impulszählsignal festhalten, welches das Maximum oder das Minimum wiedergibt.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen eines interessierenden Parameters gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung betrifft allgemein die Messung von sich zeitlich ändernden analogen Signalen und insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung, das bzw. die eine gute Annäherung des endgültigen stabilisierten Wertes des analogen Signals feststellt und anzeigt, bevor das Signal stabilisiert ist.

Bei Meßeinrichtungen, die analytische Messungen vornehmen, wird normalerweise ein Senso^r verwendet, der einen interessierenden Parameter feststellt und ein analoges Ausgangssignal erzeugt, das eine Parametergröße darstellt. Die Ansprechzeit derartiger Einrichtungen hängt von der Art des gemessenen Parameters, insbesondere von der verwendeten analytischen Methode und der Art des Sensors ab. Bei elektrochemischen Analyseeinrichtungen mit Sensoren, die die Charakteristika chemischer Reaktionen feststellen, schreitet die Reaktion beispielsweise über einen bestimmten Zeitraum bis zum Ende der Reaktion fort, und die Ansprechzeit des Systems is: hauptsächlich durch die Reaktionszeit selbst vorgegeoen. Bei anderen Meßverfahren, beispielsweise bei potentiometrischen Messungen, bei denen elektrochemische Proben zur Messung des pH-Wertes von Lösungen u. dgl. verwendet werden, erfordert die Probe oder der Sensor zur Stabilisierung nach Einsetzen oder Eintauchen in die Lösung eine endliche Zeit, und die Ansprechzeit des Systems ist hauDtsächlich durch das Sensor-Ansprechverhalten

festgelegt In beiden Fällen erzeugt der Sensor ein sich zeitlich änderndes analoges AusgaJigssignal, das sich auf einen stabilisierten Endwert hin ändert

Üblicherweise wird das sich ändernde Ausgangssignai bei den zuvor erwähnten Einrichtungen dem Benutzer angezeigt, und der Benutzer beobachtet die Anzeige und nimmt eine Ablesung vor, wenn es so aussieht, daß sich das angezeigte Signal auf einen endgültigen Wert stabilisiert hat Bei einem analogen Anzeiger, beispielsweise einer wandernden Nadel, wartet der Benutzer also so lange, bis sich die Nadel nicht mehr zu bewegen scheint Bei digitalen Anzeigen wartet der Benutzer so lange, bis die angezeigte Zahl über einen bestimmten Zeitraum hinweg denselben Wert beibehält Wenn sich der Benutzer irrt und die Ablesung zu früh vornimmt, ist der aufgezeichnete oder abgelesene Wert natürlich fehlerhaft Andererseits geht viel wertvolle Zeit verloren, wenn der Benutzer zu lange wartet, um die Stabilisation abzuwarten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der die Messung und Anzeige einer guten Näherung des endgültigen, stabilisierten Wertes eines sich ändernden analogen Signals vor der tatsächlichen, endgültigen Stabilisierung möglich ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritten bzw. den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 5 gelöst.

Die Erfindung ist insbesondere für elektrochemische Meßeinrichtungen, beispielsweise für pH-Wert-Meßgeräte und dergleichen gut geeignet, die ein sich änderndes analoges Signal erzeugen und bei denen sich das Signal erst stabilisieren muß, bevor eine genaue Ablesung vorgenommen werden kann.

Erfindungsgemäß ist also ein Analog-Digital-Umsetzer vorgesehen, der entsprechende digitale Impulszählsignale erzeugt, die den Amplitudenwerten des analogen Signals an zeitlich beanstandeten Zeitintervallen entsprechen. Eine Anzeigeeinrichtung zeigt die digitalen Impulszählsignale an. Eine Schaltungsanordnung hält einen angezeigten Wert fest, wenn die Impulszähldifferenz zwischen ausgewählten digitalen Impulszählsignalen, die in einem vorgegebenen Zeitintervall voneinander zeitlich beabstandet sind, auf einen vorgegebenen Wert abnimmt. Die Differenz zwischen ausgewählten aufeinanderfolgenden digitalen Impulszählsignalen liefert ein Maß für die Änderungsrate oder die Steigung bzw. den Anstieg des sich zeitlich ändernden analogen Signals, und es wird eine endgültige Messung durchgeführt und angezeigt, wenn diese Steigung bzw. der Anstieg auf einen vorgegebenen Wert abnimmt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Schaltungsanordnung zur Feststellung der Differenz zwischen ausgewählten digitalen Impulszählsignalen einen ersten Zähler, der »;in erstes Impulszählsignal speichert, sowie Schaliungsteile, die diesem Zähler ein zweites Impulssignal als dekrementierendes bzw. herunterzählendes Eingangssignal bereitstellen. Auf diese Weise wird der Zähler auf Null heruntergezählt, wenn das zweite Signal größer als das erste ist, oder der Zähler wird nur teilweise auf Null heruntergezählt, wenn das zweite Signal kleiner als das ei ..te Signal ist. Wenn der Zähler von einem größeren Signal auf Null heruntergezählt wird, legt eine Null-Anzeigeeinrichtung die verbleibenden Impulszahlen des größeren Signals als ein inkrementierendes bzw.