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Digitales Ausfiltern von Störimuulsen
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum digitalen Ausfiltern von
Störimpulsen bei der Übertragung eines Binärsignales und ein Störfilter zur Durchführung
des Verfahrens. Dabei werden mehrfach die Momentanwerte des anstehenden Binärsignales
in entsprechende Speicherplätze eines Digitalspeichers eingelesen und in dem für
die Ubertragung des gefilterten Binärsignales gewählten Takt abgefragt.
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Der Zustand des zu Ubertragenden gefilterten Signales wird durch die
Majorität der abgefragten Momentanwerte bestimmt.
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In elektronischen Anlagen, wie sie z.B. zur Steuerung oder Überwachung
von Maschinen, Signalanlagen oder anderer komplexer Anlagen verwendet werden, werden
die benötigten Steuerdaten (z.B. Meßwerte oder Uberwachungssignale) meist im Arbeitsrhythmus
der elektronischen Anlage nur kurzzeitig am Ausgang entsprechender Signalgeber abgegriffen
und in die elektronische Anlage übertragen. Tritt am Ausgang des Signalgebers während
der Zeit, in der das Signal abgefragt wird, zufällig ein Störimpuls auf, so wird
das
gestörte Signal n die elektronische Anlage gegeben und für die
Dauer einer gesamten Übertragungstakt-Periode dort beibehalten, bis beim nächsten
Übertragungstakt wieder ein ungestörtes Signal eingelesen wird. Es ist daher zwischen
dem entsprechenden Ausgang des Signalgebers und dem Eingang der elektronischen Anlage
ein Störfilter zur Unterdrückung derartiger Störimpulse vorteilhaft.
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Insbesondere bei der seriellen Übertragung von vielen Binärsignalen,
die als Steuer- oder Uberwachungsgrößen von einer Vielzahl von Signalgebern zyklisch
abgefragt und innerhalb Jedes Zyklus als eine Serie zeitlich aufeinander folgender
Binärsignale auf den Eingang der elektronischen Anlage übertragen werden, ist bei
einer Verwendung von Tiefpassfiltern oder anderer in Analogtechnik aufgebauter Glättungsglieder
für jeden Ausgang eines Signalgebers ein eigenes Filter nötig.
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In "Elektronik" 1979, Heft 12, Seite 62, ist eine Schaltung angegeben,
die als gemeinsames digitales Störfilter für die Störimpulsunterdrückung bei der
seriellen Übertragung einer größeren Anzahl n binärer Signale verwendet werden kann.
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Die n-bit-Signalfolge wird in dem für die Übertragung in die elektronische
Anlage erforderlichen Takt in ein n-bit-Schieberegister eingelesen und durch dieses
Schieberegister hindurch auf einen Eingang eines MaJoritätsgatters geschoben. Gleichzeitig
wird die Signalfolge am Ausgang des ersten Schieberegisters durch ein zweites Schieberegister
hindurch auf einen zweiten Eingang und das Ausgangs signal des zweiten Schieberegisters
durch ein drittes Schieberegister hindurch auf einen dritten Eingang des MaJoritätsgatters
Bit für Bit geschoben. Am Ausgang des Maoritätsgatters steht dann das beim Jeweiligen
Takt zu übertragende gefilterte Bit der Signalfolge an, wobei diese gefilterte Signalfolge
über ein viertes n-Bit-Schieberegister an einen vierten und fünften Eingang des
MaJoritätsgatters rückgeführt ist. Unter einem MaJoritätsgatter ist
dabei
eine logische Schaltung verstanden, die ein Ausgangssignal im Zustand "1" bzw. "o"
abgibt, Je nachdem, ob an mindestens drei der fünf Gattereingänge ein 1-Zustand
oder ein 0-Zustand anliegt. Das erste Schieberegister enthält also Jeweils die zuletzt
eingelesene n-bit-Signalfolge, das zweite Schieberegister die zuvor eingelesene
Signalfolge und das dritte Schieberegister die wiederum davor eingelesene Signalfolge,
wobei die Ausgänge dieser Schieberegister Jeweils das zum gleichen Signalgeber gehörende
Bit der Signalfolge auf das MaJoritätsgatter geben. Von dem vierten Schieberegister
wird gleichzeitig das entsprechende Bit der beim letzten Übertragungszyklus in die
elektronische Anlage eingelesenen Signalfolge auf die beiden anderen Gattereingänge
gegeben.
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Dadurch ergibt sich ein Majoritätsgatter mit Speicherwirkung, da das
MaJoritätsgatter erst dann in einen anderen Zustand übergeht, wenn die Ausgänge
aller drei ersten Schieberegister in den anderen Zustand übergegangen sind.
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Sind dagegen nur ein oder zwei dieser drei Schieberegister in einem
vom zuletzt übertragenen, gefilterten Signal abweichenden Zustand, so werden diese
Zustandsänderungen, die z.B. durch Störimpulse hervorgerufen sein kdnnen, unterdrückt.
Die Filterzeit dieser Anordnung beträgt damit das Vierfache der Übertragungstaktperiode.
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Diese Anordnung benötigt vier Schieberegister, wobei innerhalb Jeder
Übertragungstaktperiode Jeder mit dem Filtereingang verbundene Signalgeber einmal
abgefragt und bei Jeder Abfrage alle in den 4 Schieberegistern befindlichen Daten
bewegt werden müssen. Dabei ist eine hohe Störsicherheit gegeben, da selbst zwei
der drei abgefragten Zustände, die - insbesondere aufgrund von Störimpulsen -vom
zuletzt übertragenen, gefilterten Zustand abweichen, unterdrückt werden.
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Eine derartig hone Störsicherheit ist in den meisten Fällen nicht
erforderlich, Jedoch ist die lange Filterzeit nachteilig.
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Häufig müssen auch Anlagen, die von automatischen Steuerungen betrieben
werden, zum Schutz des Bedienungspersonals, wertvoller Anlagenteile oder der Arbeitsprodikte
im Hinblick auf Fehlbedienungen, Betriebsausfälle bestimmter Anlagenteile oder andere
Störungen überwacht werden, wobei zu dieser Uberwachung Signalgeber verwendet werden,
die bei ungestörtem Ablauf ein unkritisches Ausgangssignal, z.B. den 0-Zustand,
bei Störungen Jedoch ein Ausgangssignal im kritischen Zustand, im Beispiel den 1-Zustand,
abgeben. Bei einem derartigen kritischen Signal muß rasch in die Steuerung eingegriffen
werden. Insbesondere für solche Fälle ist die beim bekannten Störfilter gegebene
Filterzeit von 4 Übertragungstaktperioden häufig zu lang.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit der Üblichen Digitalelektronik,
insbesondere mit Mikrocomputern, leicht durchzuführendes Verfahren anzugeben, das
bei der Ubertragung binärer Uberwachungssignale einerseits zufällig auftretende
Störimpulse unterdrückt, andererseits nur eine kurze Filterzeit aufweist.
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Dies wird erreicht durch ein Verfahren der eingangs angegebenen Art,
bei dem zur Übertragung des Binärsignales nur die Zustände der eingelesenen (ungefilterten)
Momentanwerte abgefragt werden.
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Bei einer einmaligen Abfrage des am Filtereingang anstehenden Binärsignales
(x) kann ein stochastischer Störimpuls zu einem falschen Momentanwert des abgefragten
Binärsignals führen, Jedoch werden nur sehr selten bei einer mehrfachen Abfrage
mehrere Störimpulse auftreten. In der Regel genügt es daher, hintereinander drei
Momentanwerte
(xnX,n' - 1, 2, 3) des Binärsignales (x) in den Speicher
einzulesen und als gefiltertes Signal (X) den Zustand zu übertragen, der zwei der
drei eingelesenen Momentanwerte entspricht. Es findet also praktisch eine Mittellung
über die zu den drei Einlesezeitpunkten vorliegenden Momentanwerten des anstehenden
Signales statt, wobei gegebenenfalls ein abweichender Momentan wert unterdrückt
wir'. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung ("Elektronik" 1979, Seite 62) wird
gemäß der Erfindung nur ein MaJoritätsgatter mit 3 Eingängen verwendet und auf die
Abfrage des zuletzt übertragenen gefilterten Signales verzichtet. Das Verfahren
ist hinsichtlich der möglichen Zustände x = 0 und.x = 1 symmetrisch.
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Sollen für eine höhere Störsicherheit zwei (allgemein: m) Störimpulse
unterdrückt werden,so ist ein symmetrisches Ausfiltern möglich, wenn Jeweils fünf
(allgemein: 2m + 1) Momentanwerte eingelesen und abgefragt werden.
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Für den eingangs erwähnten Fall, daß ein Zustand des Binärsignales
einem kritischen Zustand (z.B. x = 1) entspricht und rasch übermittelt werden soll,
ist ein symmetrisches Verfahren häufig nicht erforderlich. Vorteilhaft kann dann
zur Abfrage eine "m aus n"-Auswertung vorgenommen werden, bei der immer dann ein
unkritischer Zustand (z.B. "0") des gefilterten Signals erzeugt wird, wenn eine
vorgegebene Anzahl m der n abgefragten Momentanwerte im unkritischen Zustand ist.
Es können also (n - m) kritische Momentanwerte unterdrückt werden, jedoch wird ein
"1"-Signal abgegeben, wenn mindestens (n - m + 1) der n abgefragten Momentanwerte
den kritischen "1"-Zustand aufweisen. Für m - n - 3 kann diese Abfrage durch ein
ODER-Gatter erfolgen. Im Gegensatz dazu wird bei der oben erwähnten bekannten Vorrichtung
auch das gefilterte Signal "O" abgegeben, wenn alle Eingänge auf "0" liegen, unabhängig
von dem Zustand des zurückgeführten Signals, jedoch
wird, wenn
ein oder zwei der abgefragten Signale im "In-Zustand sind, eine 0 oder eine 1 abgegeben,
Je nach dem Zustand des rückgeführten Signals.
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Die "m aus n"-Auswertung ermöglicht bereits eine Verkürzung der Filterzeit.
Eine weitere Verkürzung ergibt sich dadurch, daß wegen des Verzichtes auf eine Rückführng
des gespeicherten, zuletzt abgegebenen gefilterten Signales nunmehr beim Einlesen
der am Filtereingang anstehenden Momentanwerte des Binärsignales keine sorgfältige
Synchronisierung auf das rückgeführte Signal mehr erforderlich ist. Vielmehr kann
vorteilhaft innerhalb eines einzigen Ubertragungstaktes, d.h. zwischen zwei Abfragen
der m aus n-Auswertung, der Momentanwert des Binärsignales mehrfach eingelesen werden.
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Die Anzahl n der Momentanwerte und die Anzahl n - m der durch die
Auswertung zu unterdrückenden Störimpulsen kann also Je nach der gewünschten Wirksamkeit
des Filters vorgegeben werden. In der Regel wird eine "2 aus 3" oder "3 aus 5"-Auswertung
genügen. Das Verfahren ist dann symmetrisch und allgemein für Digitalfilter geeignet.
Beim unsymmetrischen Filtern besonders gefährlicher Zustände kann auch eine Hw aus
3", "4 aus 5" oder "5 aus 5" - Auswertung erfolgen.
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Ferner ergibt sich gegenüber der bekannten Vorrichtung durch den Verzicht
auf die Rückführung nicht nur eine Einsparung des entsprechenden Schieberegisters,
vielmehr kann das Verfahren vorteilhaft mit einem Miknoprozessor unter geringem
Softwareaufwand durchgeführt werden, wobei auf Schieberegister insgesamt verzichtet
werden kann. Die Momentanwerte können nämlich von vornherein auf entsprechende Speicherplätze
eingelesen werden und dort bis zu ihrer Abfrage verbleiben, ohne daß bei Jeder Abfrage
eine Bewegung anderer gespeicherter Werte nötig ist.
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Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens ist, daß es mit herkömmlichen
Digitalbausteinen, insbesondere mit Mikrocomputern, z.B. Single-chip-Computern,
ohne Zusatzaufwand an Hardware realisierbar ist.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
näher gekennze'chnet.
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Anhand von 7 Figuren und mehrerer Ausführungsbeispiele wird das Wesen
der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigt: Figur 1 ein Störfilter für ein Einzelsignal, Figur 2 und
3 den zeitlichen Ablauf bei zwei Verfahrensvarianten zum Betrieb des Störfilters
nach Figur 1, Figur 4 eine "2 aus 3"-Auswerteschaltung, Figur 5 ein Störfilter für
acht zu einem Datenwort (Byte) organisierte Eingangssignale, Figur 6 ein Störfilter
zur seriellen Übertragung von zehn Datenwörtern (Bytes) von Je acht paralellen Eingangssignalen,
Figur 7 den zeitlichen Ablauf beim Betrieb des Störfilters nach Figur 6.
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Die Erfindung wird zunächst anhand eines Filters für ein einziges
am Filtereingang 1 anstehendes Binärsignal x erläutert. Von einer Steuereinheit
2 werden über Steuerleitungen 3 die Einleseeingänge 4, 5 und 5 von drei (allgemein:
n) Speicherplätzen n' = 1, n' s 2, n' = 3 eines Digitalspeichers auf den Eingang
1 gelegt, um die zu den Jeweiligen Zeitpunkten t'1, t'2, t'3 anliegenden Momentanwerte
x1, x2, x3 des Eingangssignales x nacheinander in die Speicherplätze einzulesen.
Mit entsprechenden Steuerimpulsen auf den Steuerleitungen legt die Steuereinheit
2 zur Abfrage der Momentanwerte die Speicherausgänge auf ein Gatter 8, das eine
*2 aus 3"-Auswertung (allgemein: m aus n) vornimmt. Für den Fall n 3 2m + 1 ist
diese
Auswertung symmrisch. Unter Verzicht auf die Symmetrie kann
aber auch zur Ubertragung besonders bewerterter ("kritischer") Zustände eine "m
aus n"-Auswertung der unkritischen Zustände vorgenommen werden, wobei dann (n -
m) stochastische, einen kritischen Zustand vortäuschende Störimpulse unterdrückt
werden.
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Im Beispiel ist der Zustand x = 0 dem unkritischen Fall zugeordnet,
bei dem keine reale Störung in einem Arbeitsablauf, der mit einer dem Filter nachgeschalteten
elektronischen Datenverarbeitungsanlage gesteuert wird, vorliegt.
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Bei Störungen im Arbeitsablauf (z.B. wenn sich Fremdkörper oder Bedienungspersonal
im Hub einer Maschine befindet, wenn ein Maschinenteil ausgefallen ist oder bei
Grenzwertüberschreitungen bestimmter kritischer Größen) wird von entsprechenden
Überwachungseinheiten auf den Filtereingang 1 das Warnsignal x - 1 abgegeben. In
solchen Fällen muß das Filter möglichst rasch ein entsprechendes gefiltertes Überwachungssignal
X - 1 am Filterausgang abgeben, mit dem in den Arbeitsablauf eingegriffen wird,
z.B. indem bewegliche Teile blockiert oder der elektrische Antrieb stillgesetzt
oder bei Förderanlagen ein Signal oder eine Weiche gestellt wird. Bei Verschwinden
der Störung soll auch der entsprechende Eingriff in den Arbeitsablauf möglichst
rasch aufgehoben werden, indem das gefilterte Signal X in den unkritischen Zustand
X 5 0 zurückkehrt. Eine geeignete 2 aus 3 - Auswerteschaltung ist in Figur 4 dargestellt.
Hierzu werden UND-Gatter 81, 82, 83 verwendet, denen Jeweils ein Paar der gespeicherten
Momentanwerte xl, x2 x3 zugeführt wird und denen ein ODER-Gatter 84 nachgeschaltet
ist. Ist nur einer der Momentanwerte (z.B.
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wegen eines stochastischen Fehlimpulses) im Zustand "1", so wird dieser
Zustand durch die UND-Gatter unzerdrückt und das Ausgangs signal X = 0 erzeugt.
Sobald Jedoch zwei oder drei der Momentanwerte im Zustand nln sind, erzeugt wenigstens
eines der UND-Gatter einen 1-Zu-
stand, der vom ODER-Gatter 84
durchgelassen wird.
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Anstelle der in Figur 4 gezeigten "2 aus 3"-Auswerteschaltung kann
auch eine Auswerteschaltung verwendet werden, die dadurch aus dem bei der bekannten
Anordnung verwendeten Majoritätsgatter gebildet ist, daß von den ursprtnglich für
die SignalrückfUhrunU benötigten Gattereingängen eine konstant auf den "O"-Zustand,
der andere auf den Zustand »1 n gelegt ist. Auch in diesem Fall wird das kritische
gefilterte Ausgangssignal X - 1 erzeugt, wenn wenigstens zwei der abgefragten Momentanwerte
den kritischen Zustand x = 1 aufweisen (d.h. ein Störimpuls ist unterdrückbar).
Ähnlich können durch Vorgabe eines konstanten 1-Zustandes auf nur einem der Gattereingänge
drei (bzw.
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bei Vorgabe eines konstanten O-Zustandes: zwei) unkritische Momentanwerte
unter insgesamt vier abgefragten Momentanwerten ausgewertet werden.
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Der zeitliche Ablauf des Verfahrens ist in Figur 2 schematisch dargestellt.
Mit t1, t2 ... sind die Zeitpunkte bezeichnet, zu denen das gefilterte Signal X
aus dem Filter in die nachgeschaltete Datenverarbeitungsanlage übertragen werden
sollen (2bertragungstaktperiode T). Diese Taktperiode liegt im allgemeinen durch
den Arbeitsrhythmus der Datenverarbeitungsanlage fest. Zu diesen Zeitpunkten t1,
t2, ... legt die Steuereinheit 2 über die Steuerleitungen 7 die Inhalte der Speicherplätze
n' auf die Gattereingänge der Auswerteschaltung 8, so daß während der in Figur 2
angedeuteten Impulsdauern dort das gefilterte Signal X abgegriffen werden kann.
Bei dieser Verfahrensvariante wird zeitlich vor einer derartigen Abfrage der Momentanwert
des Eingangssignals x abgegriffen und in zyklischer Reihenfolge in einen der Speicher
n' eingelesen. Um dabei möglichst aktuelle Momentanwerte zu erfassen, wird das Einlesen
(Zeitpunkte t1', t2', t3') möglichst unmittelbar vor der Abfrage vorgenommen. Jeweils
mit dem Einlesen eines neuen Momentanwertes, kann der im Speicherplatz bis dahin
gespeicherte
Momsntanwert überschrieben werden, es sind also keine Schieberegister erforderlich.
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Tritt infolge stochastischer Störimpulse zu einem der Zeitpunkte t'
ein Eingangswert x = 1 mit einer Dauer < T auf, so kann höchstens einer der eingelesenen
Momentanwerte den 1-Zustand annehmen, diese» Zustand wird Jedoch im gefilterten
Ausgangssignal X unterdrückt. Hält jedoch der 1-Zustand länger an, z.B. weil eine
reale Störung vorliegt, so sind spätestens nach zwei Taktperioden T zwei der Speicherinhalte
im 1-Zustand und das Ausgangssignal X spricht an. Verschwindet der Eingangszustand
x = 1 nach einer längeren Dauer, während welcher alle Speicherinhalte im 1-Zustand
sind, so gehen ebenfalls spätestens zwei Taktperioden nach Verschwinden des 1-Zustandes
am Filtereingang auch zwei der drei Speicherplätze in den Zustand x = 0 über und
das gefilterte Ausgangs signal wird X = O. Somit ergibt sich gegenüber der eingangs
genannten bekannten Einrichtung bereits eine Verkürzung der Zeiten um den Faktor
2.
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Eine weitere Verkürzung kann erreicht werden, wenn das nmalige Einlesen
der Momentanwerte Jeweils innerhalb eines einzigen Übertragungstaktes vorgenommen
wird. Dies ist in Figur 3 schematisch dargestellt für den konkreten Fall (n = 3).
Zum Filtern kann dabei vorteilhaft ein Mikroprozessor verwendet werden. Der Übertragungstakt
ist durch die nachgeschaltete Datenverarbeitungsanlage oder durch die Ansteuerung
der Signalgeber am Filtereingang zu drei Millisekunden festgelegt. Für andere Aufgaben,
insbesondere die Synchronisierung auf den Arbeitstakt und die synchrone Ansteuerung
der richtigen Signalleitungen für den Fall, daß am Filtereingang 1 mehrere Signalabgabeeinrichtungen
angeschlossen sind, werden etwa 1,2 Millisekunden benötigt. Somit verbleiben für
das dreimalige Einlesen der Momentanwerte xn, und die anschließende Abfrage insgesamt
1,8 msec. (Multiplex-Betrieb).
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Das Einlesen der Jeweiligen Momentanwerte xn, wird daher im Abstand
von 0,6 msec vorgenommen. Anstelle der Auswerteschaltung 8 wird bei Verwendung eines
Mikrocomputers ein geeignetes Programm verwendet. Dabei ist es nicht nötig, alle
innerhalb eines Abfragezyklus eingelesenen Momentanwerte in einem eigenen Speicherte
ii des Mikrocomputers abzuspeichern, vielmehi genügt es, nur n - 1 Momentanwerte
in RAM-Speichern abzuspeichern und den zuletzt eingelesenen Momentanwert xn direkt
in den Akkumulator (Arbeitsregister) des Mikrocomputers zu laden.
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Gegenüber der Arbeitsweise nach Figur 2 (maximale Filterzeit zwei
Übertragungsperioden, d.h. 6 msec) ergibt sich bei der Arbeitsweise nach Figur 3
eine maximale Filterzeit von zwei Einleseperioden, also 1,2 msec.
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Anstelle zu den Zeiten t1n'(n' = 1,... n) die Momentanwerte xn, eines
einzigen am Filtereingang anstehenden Binärsignales (Bit) x einzulesen, können jeweils
die Momentanwerte xn,k' (k' - 1, ..., k) von k Binärsignalen xk ein gelesen werden.
Figur 5 zeigt ein hierfür geeignetes Störfilter gemäß der Erfindung, das unter Verwendung
von k-Bit-Speichern fUr die Aufnahme von Bytes aus acht (für k = 8) Binärsignalen
aufgebaut ist. Dabei können im Prinzip die jeweils zum Zeitpunkt tn einzulesenden
Momentanwerte der Binär signale eines Bytes über einen einzigen Einleseeingang seriell
in den Speicher eingelesen werden.
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Bei Verwendung üblicher 8-Bit-Digitalbausteinen sind jedoch für die
8-Bits jeweils eigene Eingänge 11 - 18 vorgesehen, so daß jeweils ein ganzes 8-Bit-Datenwort
(Byte), bestehend aus den Momentanwerten der anstehenden Binärsignale xk (Momentan-Datenwort)
als ganzes eingelesen werden kann. Die Anzahl der hierzu nötigen 8-Bit-Speicherplätze
(Adressen n') richtet sich dabei nach der Anzahl der innerhalb jeder Übertragungsperiode
T einzulesenden Momentanwerte.
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Zur Abfrage der Momentanwerte können jeweils der zu einem Eingangssignal
x gehörende Momentanwert xn,k jedes in einem Zyklus n' eingelesenen Momentanwortes
auf die Auswerteschaltung 8 gegeben werden, d.h. alle Momentanworte werden Bit für
Bit zur Abfrage ausgelesen, Das gefilterte Datenwort steht dann seriell, d.h. als
Folge der einzelnen gefilterten Binärsignale Xk, am Ausgang der Auswerteschaltung
an. Ist eine Parallelübertragung des gefilterten Datenwortes gewünscht, so kann
an die Auswerteschaltung 8 ein weiteres 8-Bit-Register 19 angeschlossen werden,
in den das seriell ausgelesene gefilterte Datenwort bk ein gespeichert und von dort
parallel abgerufen werden kann.
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Die Steuerung der E,nleseeingänge und Ausleseausgänge für die Speicher
n' und 19 erfolgt wiederum über die Steuereinheit 2.
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Auf die Verwendung eines eigenen 8-Bit-Speichers 19 kann jedoch verzichtet
werden, wenn die in den Speichern n' enthaltenen Momentan-Datenwörter nicht bit-weise,
sondern geschlossen abgefragt werden, wobei für jedes Bit eines Datenwortes eine
eigene Auswerteschaltung 8 vorgesehen ist. Das Einlesen und Abfragen der Momentanwerte
kann hierbei wieder auf die in den Figuren 2 oder 3 gezeigten Weisen erfolgen, wobei
nun jeweils zu den Zeitpunkten tal', t2' 5 t3' anstelle eines 1-Bit-Signales ein
8-Bit-Signal eingelesen wird.
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Bei Verwendung herkömmlicher 8-Bit-Mikrocomputer kann wiederum die
Auswertung anstelle ciner Hardware-Auswerteschaltung 8 durch ein entsprechendes
Programm durchgeführt werden. Auch hier ist es möglich, nur n - 1 Momentanwörter
in RAM-Speichern und das zuletzt ausgelesene Datenwort xn in den Akkumulator des
Mikrocomputers einzulesen. Da im Akkumulator jeweils 8-Bit-Wörter verarbeitet werden
können, körben die in den RAM-Speichern gespeicherten Datenwörter auch in diesem
Fall jeweils als ganzes ausgelesen werden.
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Figur 6 zeigt ein Filter zur Übertragung von Binärsignalen, die von
insgesamt 8G Signalgebern auf den Eingang des Filters gegeben werden. Dabei sind
jeweils 8 derartige Signalgeber zu einem Block zusammengefaßt, deren Signale jeweils
ein 8-Bit-Wort r ..., [xklO3 darstellen. Über einen Datenselektor 2C, der von der
Steuereinheit 2 gesteuert ist, werden die Datenblöcke zyklisch angesteuert und jeweils
in einem Abfragezyklus n' (im Ausführungsbeispiel gilt n = 3, d.h. die Eingangssignale
werden in den drei Einlesezyklen n' = 1, 2, 3 eingelesen) werden die Momentanwerte
der Eingangsdaten eingelesen. Über einen 8-Bit-Datenbus werden die Momentanwörter
in entsprechende Speicherplätze eingelesen, wobei die Speicherplätze entsprechend
der Zahl der Zyklen (n') in drei (allgemein: n) Gruppen organisiert sind und jede
Gruppe aus zehn 8-Bit-Speicherplätzen für die zehn in einem Zyklus eingelesenen
8-Bit-Momentanworte [xn,k13 ...[xn,k103 bestehen. Die Abfrage erfolgt, indem die
Inhalte der drei Speichergruppen Wort für Wort ausgelesen und an der Auswerteschaltung
8 zur Abgabe der gefilterten Signale ausgewertet werden. Das wortweise Vergleichen
kann geschehen, indem jeweils die an gleichen Speicherplätzen in den drei Gruppen
gespeicherten Worte Bit für Bit mittels einer einzigen Auswerteschaltung oder wortweise
mittels einer 8-fachen Auswerteschaltung verglichen werden.
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Ein vorteilhaftes Verfahren zum raschen Einlesen und Vergleichen ist
in Figur 7 schematisch dargestellt. Innerhalb 3eder Übertragungsperiode T werden
zunächst zum Zeitpunkt t11 die Momentanwerte der ersten acht Eingangssignale, die
zum Momentanwort Lx1k1 zusammengefaßt sind, eingelesen.
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Daran schließt sich zyklisch das Einlesen der weiteren Momentanworte
an, bis zum Zeitpunkt t110 die Momentanwerte der letzten acht Eingangssignale (d.h.
das letzte Momentanwort[x1kl03des ersten Einlesezyklus) eingelesen sind. Daran schließt
sich der zweite Einlesezyklus an, bei dem
wiederum die M@@entanwerte
der anstehenden 80 Eingangssignale in Form der Momentanwörter [x2k1],...,[x2k10
] eingelesen werden. Wird als Filter ein Mikrocomputer verwendet, so kann der dritte
Einlesezyklus so durchgeführt werden, daß zunächst das erste Momentanwort{x3kI in
den Akkumulator geladen und dort mit den aus den RAM-Speichern abgerufeien Momentanworten
[x1k1] und kx2k1] in einer Software-Auswerteschaltung 8 abgefragt werden. Dabei
entsteht das gefilterte Datenwort {XklI Anschließend werden auf die gleiche Weise
die weiteren Eingangs signale eingelesen und abgefragt, wobei bei jeder Abfrage
das entsprechende gefilterte Datenwort am Ausgang der Auswerteschaltung 8 erscheint.
Dieses Vorgehen hat den Vorteil, daß zwischen dem Einlesen der letzten Momentanwerte
und der Abgabe der entsprechenden gefilterten Signale nur eine sehr kurze Zeit vergeht,
so daß zur Auswertung möglichst aktuelle Zustände der Eingangsdaten herangezogen
sind.
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11 Patentansprüche 7 Figuren