DE2949806A1 - Digitales ausfiltern von stoerimpulsen - Google Patents

Digitales ausfiltern von stoerimpulsen

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DE2949806A1
DE2949806A1 DE19792949806 DE2949806A DE2949806A1 DE 2949806 A1 DE2949806 A1 DE 2949806A1 DE 19792949806 DE19792949806 DE 19792949806 DE 2949806 A DE2949806 A DE 2949806A DE 2949806 A1 DE2949806 A1 DE 2949806A1
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Description

  • Digitales Ausfiltern von Störimuulsen
  • 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.
  • Der Zustand des zu Ubertragenden gefilterten Signales wird durch die Majorität der abgefragten Momentanwerte bestimmt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Eine derartig hone Störsicherheit ist in den meisten Fällen nicht erforderlich, Jedoch ist die lange Filterzeit nachteilig.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher gekennze'chnet.
  • Anhand von 7 Figuren und mehrerer Ausführungsbeispiele wird das Wesen der Erfindung näher erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • bei Vorgabe eines konstanten O-Zustandes: zwei) unkritische Momentanwerte unter insgesamt vier abgefragten Momentanwerten ausgewertet werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Steuerung der E,nleseeingänge und Ausleseausgänge für die Speicher n' und 19 erfolgt wiederum über die Steuereinheit 2.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 11 Patentansprüche 7 Figuren

Claims (11)

  1. PatentansprUche Verfahren zum digitalen Ausfiltern von Störimpulsen bei der Übertragung eines Binärsignales (Bit), wobei mehrfach die Momentanwerte des anstehenden Binärsignales in entsprechende Spicherplätze eines Digitalsptichers eingelesen und in dem für die Übertragung des gefilterten Binärsignales gewählten Takt abgefragt werden und wobei ferner der Zustand des zu übertragenden gefilterten Signales durch die MaJorität der abgefragten Momentanwerte bestimmt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nur die eingelesenen Momentanwerte (xnH n' = 1, ..., n) des Binärsignales (x) abgefragt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Ausfiltern von m Störimpulsen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß n = 2m + 1 Momentanwerte eingelesen und abgefragt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Übertragung der kritischen Zustände des Binärsignals, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß bei der Abfrage immer dann ein unkritischer Zustand ("0") des gefilterten Signals (X) erzeugt wird, wenn eine vorgegebene Anzahl m der n abgefragten Momentanwerte (Xn,) im unkritischen Zustand ("o") ist ("m aus n"-Auswertung).
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß 3eder Momentanwert (xn, mit n' = 1, ..., n) auf einen vorbestimmten Speicherplatz (Adresse n') eingelesen wird und dort bis zur Abfrage eingespeichert bleibt.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß alle abzufragenden Momentanwerte (xn.) innerhalb Jedes Ubertragungstaktes (T) eingelesen werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, d 2 d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß unmittelbar nach dem Einlesen des letzten Momentanwertes (xn) die Abfrage erfolgt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Digitalspeicher ein Speicherteil mit mindestens (n - 1) Speicherplätze für (n - 1) Momentanwerte sowie ein Arbeitsregister verwendet wird, in das der letzte Jeweils vor der Abfrage einzulesende Momentanwert eingelesen wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für die Übertragung eines Datenwortes (Byte) aus k Binärsignalen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Jeweils in einem Zyklus (n') die Momentanwerte (xn,k mit k'-1, ..., k) aller k anstehenden Binärsignale (xk1) auf entsprechende Speicherplätze eingelesen werden und daß Jeweils zur Übertragung eines gefilterten Binärsignales (Xk') die MaJorität aller entsprechenden in den Zyklen eingelesenen Momentanwerte (xn,k kt mit n' 5 1, ..., n) bestimmt wird.
  9. 9. Störfilter zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Digitalspeicher (Speicherplätze n' w 1, 2, 3), ein "m aus n"-MaJoritätsgatter und eine Steuereinheit, die die Eingänge (4, 5, 6) der Speicherplätze zum Einlesen der Momentanwerte (x1, x2, X3) des am Filtereinganges (1) anstehenden Binärsignals (x) mit dem Filtereingang und zum Abfragen der eingelesenen Momentanwerte die Speicherausgänge mit den MaJoritätsgattereingängen verbindet.
  10. 10. Störfilter nach Anspruch 9 für die Übertragung aus vielen Binärsignalen bestehender Datenwörter (Bytes), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für Jedes Binärsignal (x1, ..., xk', .. xk) eines Wortes ein eigener Speichereingang (11 - 18) zum parallelen Einlesen der Binärsignal-Momentanwerte (xn,1, ..., xn,k', ...,Xn,k) eines Wortes vorgesehen ist.
  11. 11. Störfilter nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e f c h n e t, daß Digitalspeicher, Maoritätsgatter und Steuereinheit Teile eines Mikrocomputers sind.
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