DE2906437C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Erkennung wenigstens eines Grenzwertes eines in Form einer Impulsfolge vorliegenden Para­ meters mit Hilfe einer programmgesteuerten Vorrichtung nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits eine derartige Einrichtung zur Erkennung einer bestimm­ ten Drehzahl als Parameter vorgeschlagen worden (DE-OS 28 36 614), wo­ bei die Zahlvorgänge und die Auswertung des Zählergebnisses zum Teil in diskreten Bauelementen und zum Teil im eigens dafür vorgesehenen Rechner ablaufen. Dieser Rechner wertet die Zählerergebnisse zur Steu­ erung der Zündung einer Brennkraftmaschine aus.

Aus der DE-OS 27 32 381 ist ferner eine Einrichtung zur Überwachung der Frequenz zweier Wechselstromleistungsquellen als Parameter be­ kannt, wobei die Frequenz der Wechselstromquellen periodisch gemessen und mit Grenzwerten zur Umschaltung bzw. Zuschaltung von Verbrauchern verglichen wird. Aus der Zeitschrift Elektronik 1977, Heft 6, Sei­ te 104 ist ferner bekannt, zur digitalen Drehzahlmessung eine pro­ grammgesteuerte Vorrichtung vorzusehen, mit der innerhalb einer Tor­ zeit die Zählimpulse eines Taktgebers auf einen Zähler gelangen, wobei die Torzeit durch Beginn und Ende eines bei jeder Umdrehung eines Drehzahlgebers erzeugten Impulses drehzahlabhängig gesteuert wird und der Zählerinhalt anschließend zur Drehzahlangabe in einen zyklisch überschreitbaren Anzeigespeicher gelangt. Eine Grenzwerterkennung für die Drehzahl als Parameter wird hierbei nicht durchgeführt. Aus der DE-AS 18 01 405 ist schließlich eine elektronische Schaltung für ein digitales Frequenzmeßgerät mit periodisch wiederkehrenden Steuer­ impulsen für eine feste Torzeit bekannt, innerhalb der veränderliche Impulsfolgen als Parameter gezählt werden. Der Vergleich bzw. die Er­ kennung eines Grenzwertes der Frequenz als Parameter sowie eine davon abhängige Signalausgabe ist dabei nicht vorgesehen.

Nachteilig bei den vorgenannten bekannten Einrichtungen und Schaltun­ gen ist insbesondere, daß zur Messung der Drehzahl, der Frequenz oder eines entsprechenden, in Form einer Impulsfolge vorliegenden Para­ meters eine eigens dafür vorgesehene Vorrichtung, wie beispielsweise ein programmgesteuerter Rechner vorgesehen ist. Selbst wenn lediglich ein Signal zur Erkennung für das Erreichen oder Überschreiten eines Grenzwertes des Parameters benötigt wird, ist dennoch eigens für die­ sen Zweck eine besondere Einrichtung erforderlich. Dies ist insbeson­ dere in Kraftfahrzeugen mit mehreren prozessorgesteuerten Systemen nachteilig, bei denen zwischen sich wiederholenden Programmdurchläufen ungenutzte Programmpausen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bereits vorhandene pro­ grammgesteuerte Vorrichtung zur Erfassung des in Form einer Impuls­ folge vorliegenden Parameters und zur Erkennung wenigstens eines Grenzwertes dieses Parameters mit heranzuziehen.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß mit der bereits vorhandenen programmgesteuerten Vorrichtung die Erfassung des Parameters sowie die Vorgänge zur Erkennung einer Grenzwertüberschreitung bzw. -unterschrei­ tung im wesentlichen in den periodisch sich wiederholenden Programm­ pausen durchgeführt wird. Es kann somit ein bereits vorhandener Mikro­ prozessor durch Erweiterung seines Programmes und/oder durch Hinzufügen weniger, billiger Bauelemente zur Grenzwerterkennung bei­ spielsweise der Motordrehzahl als Parameter eingesetzt werden. Eine solche Grenzwerterkennung ist z. B. bei einer elektronischen Getriebe­ steuerung notwendig, bei der das Überschreiten oder Unterschreiten von Grenzdrehzahlen des Motors Schaltvorgänge auslösen soll. Eine andere Einsatzmöglichkeit wäre das Zählen von vorbeilaufenden Werkstücken einer Werkzeugmaschine, bei der ein Über- bzw. Unterschreiten einer bestimmten Anzahl passierender Werkstücke pro Zeiteinheit eine Störung erkennen läßt. In diesen oder ähnlichen Fällen können ohnehin schon vorhandene Rechner zur Grenzwerterkennung mit eingesetzt werden. Im Falle der Getriebesteuerung eines Kraftfahrzeuges liegen z. B. Mikro­ rechner zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit, der automatischen Sitz­ verstellung oder sonstiger Funktionen vor, während bei Werkzeugma­ schinen häufig Mikrorechner zu deren Steuerung eingesetzt sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Beson­ ders vorteilhaft ist die Erzeugung einer Hysterese durch Vergleich des Zählergebnisses mit zwei Grenzwerten ent­ sprechenden Zahlenwerten, wobei bei Erreichen oder Über­ schreiten des höheren Zahlenwerts ein erstes Ausgangs­ signal und bei Nichterreichen des niederen Zahlenwerts ein zweites, komplementäres Ausgangssignal auslösbar ist. Insbesondere zur Getriebesteuerung ist eine solche Schalt­ hysterese notwendig, da anderenfalls bei der Grenzdrehzahl ein ständiges Aufwärts- und Abwärtsschalten die Folge wäre.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schaltungsmäßige Ausge­ staltung des Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise und

Fig. 3 eine Dar­ stellung einer Schalthysterese.

An eine Eingangsklemme 10 ist eine drehzahlabhängige Im­ pulsfolge n angelegt, die dem K-Eingang eines JK-Flipflops 11 sowie einem Eingang eines UND-Gatters 12 zugeführt ist. Ein Ausgang dieses Flipflops 11 ist sowohl an den zweiten, invertierenden Eingang des UND-Gatters 12, wie auch an den J-Eingang eines zweiten JK-Flipflops 13 ange­ schlossen. Der Ausgang des UND-Gatters 12 ist an den K-Eingang des Flipflops 13 gelegt. Ein Ausgang des Flip­ flops 13 ist über ein UND-Gatter 14 mit dem Takteingang C eines Zählers 15 verbunden. Der Ausgang eines Taktfre­ quenzgenerators 16 ist an den zweiten Eingang des UND- Gatters 14 gelegt. Die Zahlenausgänge des Zählers 15 sind jeweils mit Zahleneingängen X zweier digitaler Komparatoren 17, 18 verbunden, wobei an die Vergleichszahleneingänge A des Komparators 17 entweder über einen Festwertspeicher (ROM) oder durch feste Verdrahtung ein fester Zahlenwert A angelegt ist, während an die Vergleichszahleneingänge B des zweiten Komparators 18 der Zahlenwert B angelegt ist. Der Ausgang "X < A" des Komparators 17 ist über ein UND-Gatter 19 mit dem J-Eingang eines JK-Flipflops 20 verbunden. Der Ausgang "X < B" des Komparators 18 ist über ein UND-Gatter 21 an den K-Eingang des Flipflops 20 gelegt. Die invertierenden Ausgänge der Flipflops 11, 13 sind jeweils mit Eingängen beider UND-Gatter 19, 21 verbunden. Der Ausgang des JK-Flipflops 20 ist mit einer Ausgangsklemme 22 verbunden.

Sowohl dem J-Eingang des Flipflops 11 wie auch dem Rück­ setzeingang R des Zählers 15 ist von einem Rechner 23 ein Signal zugeführt, das jeweils am Ende seines periodischen Programmablaufs erzeugt wird. Weiterhin ist der Ausgang des Flipflops 20 ebenfalls diesem Rechner 23 zugeführt. Dies kann natürlich unterbleiben, wenn der Rechner die am Ausgang des Flipflops erzeugte Grenzdrehzahl-Information nicht benötigt. Die Zahlenwerte A und B können ebenfalls vom Festwertspeicher des Rechners den Komparatoren 17, 18 zugeführt werden. Die strichpunktierte Linie 24 soll andeuten, daß die Funktionsblöcke 11 bis 21 auch Teil des Rechners selbst sein können, d. h., daß sie nicht in diskreter Form vorliegen müssen, sondern auch als Teil­ programm im Rechner 23 enthalten sein können. Dies kann natürlich auch nur zum Teil der Fall sein, d. h., ein Teil der Funktionen, z. B. die Zählvorgänge, können in einem diskreten Zähler 15 ablaufen, der durch den Rechner 23 gesteuert wird, während die übrigen Funktionen als Pro­ gramm vorliegen.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ beispiels soll im folgenden anhand des in Fig. 2 darge­ stellten Signaldiagramms erläutert werden. Die Numerierung der Signale ordnet diese den Ausgängen der entsprechend bezeichneten Bauteile zu. P bezeichnet den regulären Pro­ grammablauf im Rechner 23, wobei jedem Programmdurchlauf eine vom Rechner gesteuerte Verzögerungszeit tp von z. B. 20 msek folgt. Durch eine Rückflanke am Ende der Programm­ durchlaufzeit P wird das Flipflop 11 gesetzt und mit der Rückflanke des darauffolgenden Drehzahlimpulses n rückge­ setzt. Mit der Rückflanke des dadurch am Ausgang des Flipflops 11 erzeugten Signals U 11 wird das Flipflop 13 gesetzt. Ein gleichzeitiges Rücksetzsignal am Eingang K des Flipflops 13 wird durch das UND-Gatter 12 verhin­ dert. Erst mit dem darauffolgenden Signal n wird über das UND-Gatter 12 das Flipflop 13 rückgesetzt. Das somit am Ausgang des Flipflops 13 erzeugte Signal U 13 gibt die Torzeit für die Zählimpulse vom Frequenzgenerator 16 vor, die während dieser Torzeit, also zwischen zwei Impulsen n in den Zähler 15 eingezählt werden. Nach dem Zählvor­ gang bleibt der Zählerstand erhalten, bis der Zähler 15 mit einer Rückflanke nach einem erneuten Programmdurch­ lauf P rückgesetzt wird. Diese beschriebenen Verhältnisse sind bei der dargestellten höheren Drehzahl n 3 leicht erkennbar. Während der ersten vier dargestellten Drehzahl­ impulse n 3 ist die Drehzahl konstant. Der erreichte Zahlen­ wert liegt zwischen A und B, d. h., die Drehzahl liegt zwischen no und nu. Die folgenden Drehzahlimpulse n 3 stellen eine Drehzahlerhöhung dar, die sich so auswirkt, daß der Zahlenwert A nicht mehr erreicht wird, d. h., die obere Drehzahlschwelle no überschritten wird. In den beiden Komparatoren 17, 18 wird geprüft, ob der erreichte Zahlen­ wert im Zähler 15 kleiner als A oder größer als B ist. Nach dem Rücksetzen des Zählers 15 und während des Zähl­ vorgangs gibt der Komparator 17 zwar ebenfalls schon ein Ausgangssignal U 17 ab, dieses Signal wird jedoch durch das UND-Gatter 19 ausgeblendet, so daß nur Ausgangs­ signale des Komparators 17 (und natürlich auch des Kom­ parators 18) wirksam werden, wenn gleichzeitig beide Flipflops 11, 13 rückgesetzt sind. Dies ist bei der erhöh­ ten Drehzahl der Fall und es wird ein Signal U 19 erzeugt, durch das das Flipflop 20 gesetzt und an der Ausgangs­ klemme 22 ein Ausgangssignal U 20 erzeugt wird, das eine Überschreitung der oberen Grenzdrehzahl no ausweist.

In Fig. 3 ist die durch die beiden Komparatoren 17, 18 erzeugte Hysterese dargestellt. Diese wirkt sich so aus, daß bei Absinken der Drehzahl unterhalb die obere Dreh­ zahlgrenze no das Ausgangssignal an der Klemme 22 beibe­ halten wird, da das Flipflop 20 nur durch ein Ausgangs­ signal des Komparators 18 rückgesetzt werden kann. Ein solches Ausgangssignal wird jedoch erst dann erzeugt, wenn der im Zähler 15 ermittelte Zahlenwert größer als B ist, also wenn die Drehzahl nu unterschritten wird.

Die dargestellte Drehzahl n 1 ist eine sehr niedrige Drehzahl. Der erreichte Zahlenwert im Zähler Z 15 hat keinen Einfluß auf das Flipflop 20, da bis zum ersten Drehzahlimpuls n 1 nach einem Programmdurchlauf P das Flipflop 11 gesetzt ist und danach das Flipflop 13, bis ein erneutes Programmdurchlaufende wiederum das Flip­ flop 11 setzt. Es ist somit immer eines der Flipflops 11, 13 gesetzt, so daß eine ständige Ausblendung durch die UND-Gatter 19, 21 erfolgt.

Bei der etwas höheren Drehzahl n 2 tritt zwar gelegent­ lich der Fall auf, daß zwei Drehzahlimpulse n 2 in eine Programmpause tp zu liegen kommen, jedoch ist dann der erreichte Zahlenwert weit oberhalb B, so daß das Flipflop 20 ohnehin ständig rückgesetzt ist.

Prinzipiell wird somit immer während der Programmpausen tp gezählt. Ist der Zählvorgang im Programm enthalten, so wirkt sich dies als zusätzliche Programmschritte im genannten Zeitraum aus. Ist die Auswertung des erreichten Zählerstands im Programm vorgesehen, also die Funktion der Bauteile 17 bis 20, so können diese Funktionen als Programmschritte an die Programmdurchläufe P angefügt werden.

Die Erfindung ist nicht auf eine, bzw. zwei Drehzahl­ schwellen begrenzt, es können auch, z. B. für eine Ge­ triebesteuerung, eine Vielzahl von Drehzahlschwellen erkannt, bzw. angezeigt werden.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Erkennung wenigstens eines Grenzwertes eines in Form einer Impulsfolge vorliegenden Parameters mit Hilfe einer programmge­ steuerten Vorrichtung, mit einer Zähleinrichtung, in der periodisch zwischen den ansteigenden oder abfallenden Flanken zweier aufeinanderfolgender Impulse der Impulsfolge des Parameters Zählimpulse eines Festfrequenzgenerators gezählt und mit mindestens einem vorgegebenen Grenzwert verglichen werden, wobei in Abhängigkeit des Erreichens oder Nichterreichens des wenigstens einen als Zahl vor­ gegebenen Grenzwertes zwei verschiedene Ausgangssignale erzeugt wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß in der programmgesteuerten Vorrich­ tung (23) mit konstanter Frequenz periodisch sich wiederholende, zeit­ lich im wesentlichen konstante Programmpausen (tp) ablaufen, daß der Zählvorgang jeweils zwischen den zwei ersten aufeinanderfolgenden Im­ pulsen (n) des Parameters stattfindet, die jeweils innerhalb einer Pro­ grammpause (tp) auftreten, daß die Zähleinrichtung (15) jeweils mit dem Programmende eines periodisch zwischen den Programmpausen (tp) ab­ laufenden Programms (P) zurückzusetzen ist und daß wenigstens ein Teil der Arbeitsabläufe zur Ermittlung der Ausgangssignale (U 20) als wei­ tere Programmschritte dem Programm (P) hinzugefügt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Er­ zeugung einer Hysterese zwei Grenzwerten entsprechende Zahlenwerte (A und B) vorgesehen sind, wobei beim Erreichen oder Überschreiten des höheren Zahlenwertes (B) ein erstes Ausgangssignal und bei Nichterreichen des niedrigeren Zahlenwertes (A) ein zweites, komplementäres Ausgangssignal auslösbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in Form einer Impulsfolge vorliegende Parameter aus einer Drehzahl (n) abgeleitet ist.