DE3021964A1

DE3021964A1 - Elektronische integralschaltung

Info

Publication number: DE3021964A1
Application number: DE3021964A
Authority: DE
Inventors: Alfons 8898 Schrobenhausen Wöhrl
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1980-06-12
Filing date: 1980-06-12
Publication date: 1981-12-17

Description

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn,o9.06.80

Gesellschaft mit 3759

beschränkter Haftung ΒΤ0Ι Cz/ch München

Elektronische Integrationsschaltung

Die Erfindung ^.^zieht sich auf eine elektronische Integrationsschaltung z'-ir digitalen Integration von zeitabhängigen Meßgrößen.

Aus der DE-OS 21 08 864 ist ein Verfahren zur digitaler elektronischen direkten Integration von Meßgrößen bekannt; bei diesem Verfahren wird die Meßgröße mittels eines Taktgebers in sehr kleine, gleiche Teile unterteilt. Dies geschieht mit Hilfe eines Meßwertwandlers und eines Analog-Digital-Umsetzers und eines Zählers, mit dem die vom Analog-Digital-Umsetzer abgegebenen Impulse und diejenige eines Taktgebers addiert werden, wobei die -Anzahl der vom Taktgeber angegebenen Impulse dem Integrationsweg proportional ist. Mit dem Taktgeber wird hierbei das Integrationsintervall festgelegt. Eine derartige Integration entspricht etwa einer mathematischen Summation. Der mit dieser Schaltung berechnete Wert des Integrals der Meßgröße liegt als digitaler Ziffernwert vor, der dann entsprechend weiterbearbeitet werden kann =

Aus der DE-OS 22 04 072 ist eine elektronische Integrationsschaltung für ein elektrisches Eingangssignal bekannt, mit der ein Eingangssignal integriert werden soll, welches von Fehlerbzw. Störsignalen überlagert ist. Diese Schaltung weist eine Vorzeichenermittlungsschaltung auf_f über die der Integrator zurückgesetzt werden kann, wenn vor Beginn des zu integrierenden Eingangssignals ein Störsignal an dem Integrator anliegt.

Bei solchen und ähnlichen Integrationsschaltungen kann am Schaltungsausgang der Integralwert des Meßsignals als digitales Signal

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abgegriffen und entsprechend weiterverarbeitet werden. Ist diese
Integrationsschaltung Teil einar insgesamt digital arbeitenden
Schaltung, so muß der Ausgang dieser Integrationsschaltung j kompatibel mit dem Eingang der nachfolgenden digitalen Schaltungen !' sein. Diese Anpassung wird in der Regel durch eine Schnittstellen- \ schaltung gewährleistet.

Derartige Schnittstellen komplizieren andererseits den Aufbau |

I einer insgesamt digital arbeitenden Schaltung Und erfordern zudem |

einen erheblichen Aufwand. f

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische
Integrationsschaitung anzugeben, die zur direkten Integration
einer Meßgröße geeignet und so ausgestaltet ist, daß sie ohne
Zwischenschaltung einer Schnittstelle mit digital arbeitenden
Schaltungen, z.B. Mikroprozessoren, verwendet, werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des ersten
Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Gemäß der Erfindung wird demnach die Meßgröße in Intervallen je- \ weils bis zu einer festen Integral'S'chwelle integriert, worauf \

nach Erreichen dieser Integralschwelle ein Integrationsimpuls
und zeitsynchron ein Vorzeichenimpuls entsprechend dem Vorzeichen

des erreichten Integralwertes abgegeben werden und gleichzeitig

f der Integrator zurückgesetzt wird; anschließend wird wiederum die I

I Meßgröße aufintegriert, bis erneut die Integralschwelle erreicht | ist. In diesem Moment werden wiederum ein Integrations- und ein ξ Vorzeichenimpuls abgegeben.

Ein wesentlicher Vorteil der Integrationsschaltung gemäß dex Erfindung liegt darin, daß der Ausgang der Schaltung ohne Schnittstelle z.B. an Vor-Rückwärtszähler und insbesondere auch an auf
dein Markt befindlichen Mikroprozessoren angekoppelt werden kann.
Hierdurch lassen sich ohne großen Aufwand auch komplexe Schal- _k tungen aus Integratoren und Mikroprozessoren aufbauen. Durch |

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die Verfügungstellung zweier Impulsausgänge kann die Integrationsschaltung als universell einsetzbarer Eingabebaustein für Digitalschaltungen verwendet werden, wie z.B. im Zusammenhang mit •Spannungs-Frequenz-Wandlungen, Integrationen, Mittelwertbildung und Filterung.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein teilweise in Form eines Blockdiagrammes dargestellter Stromlaufbahn einer elektronischen Integrationsschaltung gemäß der Erfindung gezeigt ist.

Mit der in der Figur gezeigten elektronischen Schaltung soll das Ausgangssignal, das von einem piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmer 1 abgegeben wird, integriert werden. Der Aufnehmer 1 besteht aus einem Piezokristall, an dessen beiden gegenüberliegenden Flächen zwei Elektroden aufgebracht sind. Die eine der Elektroden ist über einen Widerstand Rl mit Masse verbunden, während die andere Elektrode über einen Widerstand R2 an den •positiven Eingang eines Vorverstärkers 2 angelegt ist. Der negative Eingang dieses Vorverstärkers 2 ist mit einem Spannungsteiler aus zwei Widerständen R3, R4 sowie einem Kondensator verbunden, wobei der Mittelpunkt des Spannungsteilers über einen Widerstand R5 mit j dem Ausgang des Verstärkers 2 verbunden ist. Diese Schaltung dit^-nt dazu, etwaige Driften des piezoelektrischen Aufnehmers infolge von Temperaturschwankungen zu unterdrücken und ein von derartigen Einflüssen bereinigtes verstärktes Signal des Aufnehmers bereitzustellen.

Das Ausgangssignal des Vorverstärkers wird über einen Widerstand R6 an den negativen Eingang eines Integrationsverstärkers gelegt, dessen positiver Eingang mit dem Mittelpunkt eines zu einer Spannungsquelle U führenden Spannungsteilers aus Widerständen R7 und R8 verbunden ist. Der Ausgang des Integrationsverstärkers 3 ist mit dem negativen Eingang über einen Integrations-| kondensator 4 rückgekoppelt; außerdem liegt parallel zu diesem Integrationskondensator 4 ein schneller ansteuerbarer elektronischer!

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Schalter 5, der während der Integration, wie dargestellt, geöffnet ist, jedoch zum Rücksetzen des Integrators und damit zum Löschen des Integrationskondensators 4 entsprechend angesteuert und geschlossen wird. Der Ausgang des Integrators ist mit dem negativen Eingang eines Differenzverstärkers 6 verbunden, dessen positiver Eingang mit dem Ausgang des Vorverstärkers 2 über eine Diode 7 verbunden ist. Mit der angegebenen Schaltung wird das von dem Aufnehmer 1 abgegebene und im Vorverstärker 2 vorverstärkte Signal bis zu einer bestimmten Integralschwelle aufintegriert; wird die Integralschwelle erreicht, so wird das diesen Zustand angebende Ausgangssignal des Differenzverstärkers in einem Impulsformer zu einem Integrationsimpuls I. umgeformt.

Parallel zu der beschriebenen Integrationsschaltung liegt eine Vorzeichenschaltung, die im wesentlichen aus einem Differenzverstärker 9 und einem mit dessen Ausgang verbundenen Impulsformer besteht. Der positive Eingang des Differenzverstärkers 9 ist mit dem Ausgang des Integrationsverstärkers 3 verbunden, während am negativen Ausgang der Mittelpunkt eines Spannungsteilers aus Widerständen R9 und R10 liegt. Ein Endpunkt des Spannungsteilers am Widerstand R10 liegt an Masse, während der andere Endpunkt am Widerstand R9 mit dem Widerstand R8 und über diesen und den Widerstand R7 mit der Spannungsquelle ü verbunden ist. Der Mittelpunkt zwischen den Widerständen R8 und R9 ist einmal mit dem Eingangskondensator C und über einen weiteren Widerstand R11 mit der Ausgangselektrode des Aufnehmers 1 verbunden. Mit dem Differenzverstärker 9 wird festgestellt, ob der Integralwert entsprechend der festen Integralschwelle einen positiven oder negativen Wert aufweist. Entsprechend diesem Wert wird am Ausgang des Impulsformers 10 ein entsprechender Vorzeichenimpuls I abgegeben.

Der Integrationsimpuls I. sowie der jeweilige Vorzeichenimpuls I werden an Ausgänge A1 bzw. A2 der Integrationsschaltung weiter- ~ geleitet. Die Impulse werden zusätzlich in einem NOR-Glied 11 miteinander verknüpft, so daß die Ausgangsimpuls an den Ausgängen A1

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und A2 zeitsynchron vorliegen. Der Ausgang des NOR-Gliedes ist mit dem Ausgang A1 und zugleich mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters 5 verbunden, sodaß bei Abgabe der beiden Impulse der Schalter 5 geschlossen und der Inhalt des Integrations- : kondensators gelöscht wird, wodurch der Integrator 3 für den Start einer neuen Integration zurückgesetzt wird.

Mit der beschriebenen Schaltung wird die von dem Aufnehmer 1 abgegebene analoge Meßgröße integriert, wobei der Integralwert größenmäßig in einzelne jeweils gleiche, der Integralschwelle entsprechende Abschnitte zerlegt wird. Für jeden dieser Abschnitte erscheint am Ausgang A1 ein Integrationsimpuls und am Ausgang A2 ein dem Vorzeichen des Integralwertes entsprechender Vorzeichenimpuls. Die Schaltung kann mit den Ausgängen A1 und A2 ohne Zwischenschaltung einer Schnittstelle mit den Eingängen einer weiterverarbeitenden Digitalschaltung verbunden werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, durch entsprechende Ausbildung der Impulsformer Größe und Gestalt der von der Integrationsschaltung abgegebenen Impulse an die nachfolgende Digitalschaltung anzupassen.

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Claims

ate η ta η Sprüche

Elektronische Integrationsschaltung zur digitalen Integration von zeitabhängigen Meßgrößen, gekennzeichnet durch einen rücksetzbaren Integrator (3, 4, 5) für die Meßgröße, eine eine bestimmte Integralschwelle für den Integration festlegende Schwellenwertschaltung (6, .8) , die bei Erreicheader Integralschwelle einen Impuls (Integrationsimpuls I.) abgibt und damit über eine T.öschschaltung (5, 11} den Integrator rücksetzt und dessen'InLaIt. löscht, eine Vorzeichenschaltung (9, 10) zur Abgabe eines Vorzeichenimpulses (I₊) entsprechen dem bei der Rücksetzung des Integrators erreichten Integrationswert, sowie eine Verknüpfungsschaltung (11) zur zeitsynchronen Weitergabe des Integrations- und Vorzeichenimpulses.
2. Intergrationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Integrators (3, 4,'5) mit jeweils einem Eingang zweier Differenzverstärker (6, 9) verbunden ist, daß am anderen Eingang des ersten Differenzverstärkers (6) eine Referenzspannung zur Festlegung der Integralschwelle und am anderen Eingang des zweiten Differenzverstärkers (9) eine Referenzspannung gleichen Betrages, jedoch neqativen Vorzeichens anliegt.
3. Integrationsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Differenzverstärkern (6, 9) jeweils ein Impulsformer (8, 10) zur Formung des Integrations- bzw. Vorzeichenimpulses verbunden ist.

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