DE3048313C2

DE3048313C2 - Function generator

Info

Publication number: DE3048313C2
Application number: DE19803048313
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. 1000 Berlin Oehl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-12-18
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1983-03-10
Also published as: DE3048313A1; JPS57127271A

Description

8. Funktionsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß8. Function generator according to one of claims 1 to 6, characterized in that

o) die Steuerschaltung Bestandteil der eineno) the control circuit is part of the one

Arithmetic circuit (39) is,

p) dem Eingang der Steuerschaltung ein Komparator (40) vorgeschaltet ist, an dessen
pl) einem Eingang (41) die externe Meßgrößep) the input of the control circuit is preceded by a comparator (40) at whose
pl) an input (41) the external measured variable

anliegt und dessenand its

p2) anderer Eingang (42) mit dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers (21) am Ausgang (20) der einen Rechenschaltung (39) verbunden ist,p2) other input (42) with the output of the digital-to-analog converter (21) at the output (20) to which a computing circuit (39) is connected,

q) am Ausgang (20) der einen Rechenschaltung (39) abwechselnd der Ordiantenwert der zu bildenden Funktion (1) und ihr Abzissenwert anstehen, und daßq) at the output (20) of a computing circuit (39) alternately the ordiant value of the to forming function (1) and its abscissa value are pending, and that

r) zwischen dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers (21) und einer Ausgangsklemme (22) des Funktionsgebers eine Abtast- und Halteschaltung (44) liegt, dier) between the output of the digital-to-analog converter (21) and an output terminal (22) of the function generator is a sample and hold circuit (44) which

rl) Ober eine Steuerleitung (43) mit dem einen Rechenbaustein (39) verbunden ist (F i g. 3).rl) via a control line (43) is connected to the one computing module (39) (FIG. 3).

Die Erfindung bezieht sich auf einen Funktionsgeber mit einem Speicherbaustein, in dem Abschnitte der zu bildenden Funktion zugeordnete Hilfsgrößen gespeichert sind, wobei die Abschnitte bezüglich der Abzisse der zu bildenden Funktion gleich groß sind, und mit einer dem Speicherbaustein zugeordneten Steuerschaltung, die ein von einer externen Meßgröße abhängiges Steuersignal zum Abruf einer dem jeweiligen Wert der externen Meßgröße zugeordneten Speicherstelle in dem Speicherbaustein abgibt, wobei jeder Wert der externen Meßgröße einem Wert auf der Abzisse der zu bildenden Funktion zugeordnet ist, und mit einem dem Speicherbaustein nachgeordnetem Digital-Analog-Wandler. The invention relates to a function generator with a memory module in which sections of the to Auxiliary variables assigned to the forming function are stored, the sections with respect to the abscissa the function to be formed are the same size, and with a control circuit assigned to the memory module, which is a control signal that is dependent on an external measured variable for calling up one of the respective value of the external measured variable assigned memory location in the memory module, each value of the external measured variable is assigned a value on the abscissa of the function to be formed, and with one of the Memory module downstream digital-to-analog converter.

Bei einem bekannten Funktionsgeber dieser Art (DE-OS 27 38 352) ist einem Speicherbaustein ein Taktgenerator und ein Adressenzähler vorgeschaltet; dieser Adressenzählpr wählt in durch den Taktgenerator vorgegebenen zeitlichen Abständen die in den Speicherstellen des Spj.icherbausteins gespeicherten Hilfsgrößen an. Mittels einer Steuerschaltung können die Größen am Ausgang des Speicherbausteins erst dann zum Ausgang des Funktionsgebers durchgeschftltet werden, wenn ein von einer externen Meßgröße abhängiges Steuersignal durch die Steuerschaltung gebildet ist Somit ist erreicht, daß sich die Ordinatenwerte der zu bildenden Funktion am Ausgang des Funktionsgebers in Abhängigkeit vom Wert der externen Meßgröße darstellen lassen, wobei die WerteIn a known function generator of this type (DE-OS 27 38 352) a memory module is a Clock generator and an address counter connected upstream; this address counter dials in by the clock generator specified time intervals that are stored in the memory locations of the memory module Auxiliary variables. The variables at the output of the memory module can only be determined by means of a control circuit then through to the output of the function generator when a control signal that is dependent on an external measured variable is passed through the control circuit is thus achieved that the ordinate values the function to be formed at the output of the function generator depending on the value of the display the external measured variable, with the values

ίο der externen Meßgröße den Abzissenwerten der zu bildenden Funktion entsprechen.ίο the external measured variable corresponds to the abscissa values of the to corresponding to the educational function.

Bei diesem bekannten Funktionsgeber ist es notwendig, zur Bildung eines möglichst kontinuierlichen Funktionsverlaufs eine relativ große Anzahl vonIn this known function generator, it is necessary to form a continuous function Functional history a relatively large number of

Hilfsgrößen, die hier den Änderungen der Ordiantenwerte der zu bildenden Funktion zugeordnet sind, im Speicherbaustein zu speichern, um die Abschnitte relativ klein zu haltea Dem Ausgang des Speicherbausteins ist hier zusätzlich zur Glättung der Sprünge imAuxiliary variables, here the changes in the ordiant values assigned to the function to be formed, to save the sections in the memory module relatively small to be kept a The output of the memory module is here in addition to smoothing the jumps in

The function is followed by a filter system

Der Erfindung liegt die Aufgab«- zugrunde, einen Funktionsgeber zu schaffen, der mir relativ wenigen vorgegebenen Hilfsgrößen eine Funktion mit stetigem Verlauf zu bilden gestattetThe invention is based on the task «- one To create function givers who are relatively few to me A function with a continuous curve is allowed to form given auxiliary variables

Zur Lösung dieser Aufgabe bei einem Funktionsgeber der eingangs angegebenen Art sind erfindungsgemäß im Speicherbaustein Hilfsgrößen gespeichert, die, ausgehend von einem jeweils stetigen Funktionsverlauf, aus jeweils zwei benachbarte Abschnitte definierenden Stützwerten der zu bildenden Funktion hergeleitet sind; ein das Steuersignal führender Ausgang der Steuerschaltung ist mit einem Eingang des Speicherbausteins verbunden, wobei das Steuersignal ein für die in jeweils einem Abschnitt der zu bildenden Funktion befindlichen Werte der externen Meßgröße spezifische Kennung hat; die Steuerschaltung weist zusätzlich zu dem einen Ausgang einen weiteren Ausgang auf, an dem ein dem jeweiligen Wert der externen Meßgröße entsprechendes Digitalsignal ansteht; eine Rechenschaltung zur Bildung einer Größe an ihrem Ausgang nach einer vorgegebenen Beziehung ist vorhanden, deren einer Eingang mit dem weiteren Ausgang der Steuerschaltung, deren weiterer Eingang mit dem Ausgang des Speicherbausteins und deren Ausgang mit dem Eingang des Digital-Analog-Wandlers verbunden ist, wobei am Ausgang der Rechenschaltung ein jeweils einem Ordiantenwert der zu bildenden Funktion entsprechendes Digitalsignal ansteht
Vorteilhaft ist der erfindungsgemäße FunktionsgeberTo solve this problem with a function generator of the type specified at the outset, according to the invention, auxiliary variables are stored in the memory module, which, based on a continuous function curve, are derived from supporting values of the function to be formed that define two adjacent sections; an output of the control circuit carrying the control signal is connected to an input of the memory module, the control signal having an identifier specific to the values of the external measured variable located in each section of the function to be formed; In addition to the one output, the control circuit has a further output at which a digital signal corresponding to the respective value of the external measured variable is present; a computing circuit for forming a variable at its output according to a predetermined relationship is provided, one input of which is connected to the further output of the control circuit, the further input of which is connected to the output of the memory module and the output of which is connected to the input of the digital-to-analog converter, with at the output of the computing circuit there is a digital signal corresponding to an ordiant value of the function to be formed
The function generator according to the invention is advantageous

so vor allem insofern, als er mit der Vorgabe nur relativ weniger Stützwerte auskommt, da die aus ihnen hergeleiteten Hilfsgrößen die Bildung einer im ganzen Verlauf stetigen Funktion in der Rechenschaltung erlauben. Es ist nämlich möglich, mit der Rechenschaltung aus dem der externen Meßgröße entsprechenden Digitalsignal an ihrem Eingang und den jeweils aus dem Speicherbaustein abgerufenen Hilfsgrößen eine Funktion zu ermitteln, die bei Änderung des Wertes der externen Meßgröße einen stetigen Verlauf aufweistso above all insofar as he only gets along with the specification relatively few support values, since those from them derived auxiliary variables form a function that is continuous over the entire process in the arithmetic circuit allow. This is because it is possible to use the arithmetic circuit to calculate the value corresponding to the external measured variable Digital signal at its input and the one from the Memory module called auxiliary variables to determine a function that is activated when the value of the external measured variable has a steady course

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die eine Rechenschaltung derart aufgebaut ist daß sie aus dem Digitalsignal an ihrem einen Eingang und den Hilfsgrößen an ihrem weiteren Eingang ein Digitalsignal an ihrem Ausgang nach der BeziehungIt when the computing circuit is constructed in such a way that it consists of the Digital signal at its one input and the auxiliary variables at its other input a digital signal at their exit after the relationship

y »■ i 4 bx + ex¹ + dx¹ y »■ i 4 bx + ex ¹ + dx ¹

bildet, wobei χ das der externen Meßgröße entsprechendes Digitalsignal an dem einen Eingang der einenforms, where χ the digital signal corresponding to the external measured variable at one input of the one

Rechenschaltung ist und a, b. c sowie d die in den Spoicherstellen für jeweils einen Abschnitt gespeicherten, aus den Stützwerten hergeleiteten HilfsgröOen am anderen Eingang der Rechenschaltung sind.Arithmetic circuit is and a, b. c as well as d are the auxiliary quantities at the other input of the arithmetic circuit, which are stored in the storage locations for one section in each case and which are derived from the support values.

Bei dieser Ausbildung des erfindungsgemäßen Funktionsgebers ist auf einfache Weise erreicht, daß das Ausgangssignal des Funktionsgebers auch in dem Fall sich nur stetig ändert, bei dem die durch die Stützwerte definierten Abschnitte der zu bildenden Funktion relativ groß sind. Durch die erfindungsgemäße Organisation Her einen Rechenschaltung, die ein Ausgangssignal nach der BeziehungIn this embodiment of the function generator according to the invention it is achieved in a simple manner that the The output signal of the function generator also only changes continuously in the case in which the interpolation values defined sections of the function to be formed are relatively large. Through the organization according to the invention Here a computing circuit that gives an output signal according to the relationship

y = a + bx + ex¹ + dx^l y = a + bx + ex ¹ + dx ^l

(1)(1)

abgibt, ist es möglich, ein Ausgangssignal des Funktionsgebers zu erzeugen, das jeweils einem Wert auf einer Parabel 3. Ordnung, also einer stetigen Funktion, entspricht.emits, it is possible to generate an output signal from the function generator that has a value on a 3rd order parabola, i.e. a continuous function.

The auxiliary variables a, b. c and rf are each for

bildenden Funktion von zwei benachbarten Abschnitten sind, sowie X_n-1, x„ und X_n+ \ die entsprechenden Stützwerte bezüglich der Abzisse sind. Die ermittelten Hilfsgrößen sind hierbei dem Abschnitt zugeordnet, der durch die Stützwerte y_n und y_n± \ bzw. x_n und x_n±\ definiert ist; die die benachbarten Abschnitte mitdefinierenden Stützwerte dienen lediglich der Herleitung der Hilfsgrößen.
Die Stützwerte können z. B. einer theoretischforming function of two adjacent sections, and X _n - 1, x " and X _{n +} \ are the corresponding support values with respect to the abscissa. The determined auxiliary variables are assigned to the section that is defined by the interpolation values y _n and y _n ± \ or x _n and x _n ± \ ; the supporting values which also define the neighboring sections serve only to derive the auxiliary variables.
The support values can be, for. B. one theoretically

in vorgegebenen Funktion entnommen oder in Meßvorgängen diskret ermittelt sein; auch wenn nur wenige dieser Stützwerte zur Verfugung stehen und demzufolge die Abschnitte relativ groß sind, ist durch die erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet, daß die zu bildende Funktion in ihrem ganzen Verlauf stetig ist.taken in a given function or in measurement processes be discreetly determined; even if only a few of these reference values are available and consequently the sections are relatively large, the arrangement according to the invention ensures that the too forming function is continuous in its entire course.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn an einem weiteren Eingang des Speicherbausteins eine Einleseschaltung angeschlossen ist, welche die in den Speicherbaustein einlesbaren Hilfsgrößen für den jeweiligen AbschnittIt is also advantageous if a read-in circuit is connected to a further input of the memory module is connected, which are the auxiliary variables that can be read into the memory module for the respective section

jeuci'i MUsCmiiii uci' /u uiiuciiucn ruriKiiun nergeieiiei -■" und in den Speicherbaustein eingelesen. Die Bestimmung der Werte dieser Hilfsgrößen ist unter Vorgabe der Stützwerte der Abschnitte der zu bildenden Funktion bezüglich der Ordinate und der Abzisse auf einfache Weise durchführbar. Es werden zur Berech- :> nung der Hilfsgrößen jeweils die Stützwerte zweier benachbarter Abschnitte herangezogen, wobei jedoch die Hilfsgrößen nur jeweils einem Abschnitt zugeordnet sind, die Stützwerte des jeweils benachbarten Abschnitts sind lediglich zur Herleitung der Hilfsgrößen m erforderlich.jeuci'i MUsCmiiii uci ' / u uiiuciiucn ruriKiiun nergeieiiei - ■ "and read into the memory module the reference values of two adjacent sections are used to calculate the auxiliary quantities, but the auxiliary quantities are only assigned to one section; the reference values of the respective adjacent section are only required to derive the auxiliary quantities m.

Die Herleitung der Hilfsgrößen a, b, c und d erfolgt unter Benutzung der Beziehung (I) mit vorgegebenen Stützwerten y„,y„+\ und x„. x„₊i. so daß sich folgende Gleichungen ergeben: <>The derivation of the auxiliary variables a, b, c and d is carried out using the relationship (I) with predetermined supporting values y ", y" + \ and x ". x " ₊ i. so that the following equations result: <>

α +bx„ + iα + bx "+ i

Nach Differentiation ergeben sich daraus die Gleichungen: After differentiation, the following equations result:

=b+2cx„= b + 2cx "

(4)(4)

(5)(5)

Ein Gleichungssystem bestehend aus den Gleichungen (2) bis (5) ist durch Aufstellen einer entsprechenden Matrix und abschließender Koordinatentransformation, in der x„ = 0 und *„*, = 1 gesetzt werden, zu lösen.A system of equations consisting of equations (2) to (5) is to be solved by setting up a corresponding matrix and final coordinate transformation in which x " = 0 and *" *, = 1 are set.

Als Ergebnis sind die Beziehungen für die Größen α, b, c und d wie folgt darstellbar:As a result, the relationships for the quantities α, b, c and d can be represented as follows:

a=y*,a = y *,

c = -Iy. c = -Iy.

^i+y-^ i + y-

(6)(6)

(7)(7)

wobei _>-„-!, y„, y'„ yn und y'„+\ die Stützwerte bzw. deren Ableitungen bezüglich der Ordinate der zu uci lul uiiuciiucii ruiiMion erzeugt.where _> - "- !, y", y '"yn and y'" + \ are the supporting values or their derivatives with respect to the ordinate of the ruiiMion generated by uci lul uiiuciiucii.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einleseschaltung einen Digitalwertbildner enthält, an dessen Ausgang die die Abschnitte der zu bildenden Funktion definierenden Stützwerte auftreten, und einen Signalspeicher aufweist, dessen Eingang mit dem Ausgang des Digitalwertbildners verbunden ist, indem jeweils mindestens drei aufeinanderfolgende Stützwerte bezüglich der Ordinate und der Abzisse der zu bildenden Funktion gespeichert sind, und dessen Ausgang mit dem Eingang einer weiteren Rechenschaltung verbunden ist und die weitere Rechenschaltung an ihrem Ausgang die den Abschnitten der zu bildenden Funktion zugeordneten Hilfsgrößen abgibt, wobei der Ausgang der weiteren Rechenschaltung den Ausgang der Einleseschaltung darstellt.It is particularly advantageous if the read-in circuit contains a digital value generator on its Output the supporting values defining the sections of the function to be formed occur, and a signal memory has, the input of which is connected to the output of the digital value generator by in each case at least three successive support values with respect to the ordinate and the abscissa of the function to be formed are stored, and its output with the input Another computing circuit is connected and the other computing circuit at its output the the Sections of the function to be formed provides associated auxiliary variables, the output of the further Computing circuit represents the output of the read-in circuit.

Mit dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Funktionsgebers ist in vorteilhafter Weise erreicht, daß eine Übertragung der vorgegebenen Stützwerte in die weitere Rechenschaltung auf einfache Weise möglich ist. Die Bildung der dieser Stützwerte entsprechenden Digitalsignale zur Weiterverarbeitung in der weiteren Rechenschaltung ist z. B. durch Bedienung von Einstellelementen am Eingang des Digitalwertbildners mit gleichzeitiger Anzeige des so gewonnenen Signals durchführbar. Die Herleitung der Hilfsgrößen a, b, cund d aus den Stützwerten erfolgt erfindungsgemäß in der weiteren Rechenschaltung, die derart organisiert ist, daß die Hilfsgrößen nach den vorher beschriebenen Gleichungen (6) bis (9) gebildet werden und am Ausgang der Einleseschaltung zur Verfugung stehen.With this embodiment of the function generator according to the invention, it is achieved in an advantageous manner that the predetermined supporting values can be transmitted to the further computing circuit in a simple manner. The formation of the digital signals corresponding to these interpolation values for further processing in the further computing circuit is z. B. can be carried out by operating setting elements at the input of the digital value generator with simultaneous display of the signal obtained in this way. The derivation of the auxiliary values a, b, c and d from the supporting values is carried out according to the invention in the further arithmetic circuit, which is organized in such a way that the auxiliary variables are formed according to the previously described equations (6) to (9) and are available at the output of the read-in circuit .

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Funktionsgebers enthalten der Digitalwertbildner und die weitere Rechenschaltung jeweils einen Zähler, die den aufeinanderfolgenden Stützwerten bezüglich der Ordinate der zu bildenden Funktion jeweils einen ganzzahligen Abzissenwert zuordnen.In an advantageous further development of the function generator according to the invention, the digital value generator contain and the further computing circuit each have a counter that counts the successive support values assign an integral abscissa value with respect to the ordinate of the function to be formed.

Mit dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Funktionsgebers ist auf einfache Weise erreicht, daß die Werte der externen Meßgröße und somit auch die entsprechenden Abzissenwerte der zu bildenden Funktion auf eine vorgegebene Bezugsgröße bzw. ganzzahlige Teile davon bezogen werden können. Eine besondere Vereinfachung der Einleseschaltung ergibt sich dadurch, das nur ganzzahlige Abzissenwerte den Stützwerten der Abschnitte der zu bildenden Funktion zugeordnet sind, wodurch diese Abzissenwerte fortlaufend durch einen Zähler gebildet werden können; es ist lediglich nötig, die vorgegebenen Stützwerte bezüglich der Ordinate in dieWith this embodiment of the function generator according to the invention it is achieved in a simple manner that the Values of the external measured variable and thus also the corresponding abscissa values of the function to be formed can be related to a specified reference variable or integral parts thereof. A special The read-in circuit is simplified because only integer abscissa values are the supporting values of the Sections of the function to be formed are assigned, whereby these abscissa values are continuously represented by a Counters can be formed; it is only necessary to enter the specified reference values with respect to the ordinate in the

Einleseschaltung zu übertragen. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Furktionsgebers schafft somit einen hohen Bedienungskomfort, da die Anzahl der erforderlichen Sf'ltzwerte noch weiter verringert ist und dadurch der Zeitaufwand bei der Bedienung der Einleseschaltung außerordentlich gering ist.Transfer read-in circuit. This embodiment of the Furktionsgebers invention thus creates a high level of ease of use, since the number of required Sf'ltzwerte is even further reduced and as a result, the time required to operate the read-in circuit is extremely low.

Bei der Ausbildung des Speicherbausteins und des Sign?'*,peichers als Speichereinheiten, deren Speicherinhalt Mich bei Unterbrechung der Versorgungsspannung erhalten bleibt, kann in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, daß die in die Einleseschaltung eingegebenen Stützwerte und die daraus ermittelten Hilfsgrößen a. b. c und d auch nach einer Abschaltung des Funktionsgebers erhalten bleiben und somit die zu bildende Funktion ständig reproduzierbar ist.When the memory module and the Sign? '*, Memory are designed as memory units, the memory content of which is retained even if the supply voltage is interrupted, it can be ensured in an advantageous manner that the reference values entered into the read-in circuit and the auxiliary values from c and d determined from them also are retained after the function generator has been switched off and thus the function to be formed can be continuously reproduced.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Funktionsgebers besteht die Steuerschaltung aus einem Analog-Digital-Wandler und einer Bewertungsschaltung, wobei der Eingang des Analog-Digital-Wandlers den Eingang der Steuerschaltung bildet; der Ausgang des Analog-Digital-Wandlers ist mit dem Eingang der Bewertungsschaltung und dem weiteren Ausgang der Steuerschaltung verbunden; der Ausgang der Bewertungsschaltung bildet den einen mit dem Steuersignal beaufschlagten Ausgang der Steuerschaltung. In a further advantageous embodiment of the function generator according to the invention, there is the Control circuit made up of an analog-to-digital converter and an evaluation circuit, the input of the Analog-to-digital converter forms the input of the control circuit; the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the evaluation circuit and the further output of the control circuit; the The output of the evaluation circuit forms the one output of the control circuit to which the control signal is applied.

Mit der Steuerschaltung nach dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Funktionsgebers ist es auf einfache Weise ermöglicht, analoge Spannungen als externe Meßgrößen zu verarbeiten. Nach der Umwandlung der jeweiligen analogen Spannung in ein Digitalsignal mittels des Analog-Digital-Wandlers kann durch die Bewertungsschaltung auf einfache Weise das Steuersignal gebildet werden, das eine für die in jeweils einem Abschnitt befindlichen Werte der externen Meßgröße spezifische Kennung hatWith the control circuit according to this embodiment of the function generator according to the invention, it is on simple way enables analog voltages to be processed as external measured variables. After the conversion the respective analog voltage into a digital signal by means of the analog-digital converter the control signal can be formed in a simple manner by the evaluation circuit, the one for the in each case values of the external measured variable located in a section has a specific identifier

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Funktionsgebers ist die Steuerschaltung Bestandteil der einen Rechenschaltung; dem Eingang der Steuerschaltung ist ein Komparator vorgeschaltet, an dessen einem Eingang die externe Meßgröße anliegt und dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers am Ausgang der einen Rechenschaltung verbunden ist; am Ausgang der Rechenschaltung stehen abwechselnd der Ordinatenwert der zu bildenden Funktion und der Abzissenwert; zwischen dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers und einer Ausgangsklemme des Funktionsgebers liegt eine Abtast- und Halteschaltung, die Ober eine Steuerleitung mit der einen Rechenschaltung verbunden ist Die Abtast- und Halteschaltung schaltet in einer Zeitspanne den Wert an ihrem Eingang auf ihren Ausgang durch und hält in einer weiteren Zeitspanne diesen Wert an ihrem Ausgang.In another advantageous embodiment of the Function generator according to the invention, the control circuit is part of a computing circuit; to the The input of the control circuit is preceded by a comparator, at one input of which the external Measured variable is present and its other input to the output of the digital-to-analog converter at the output of the a computing circuit is connected; The ordinate value is shown alternately at the output of the arithmetic circuit the function to be formed and the abscissa value; between the output of the digital-to-analog converter and an output terminal of the function generator is a sample and hold circuit, the upper one Control line to which one computing circuit is connected. The sample and hold circuit switches in one Period of time through the value at its input to its output and holds in a further period of time this value at their output.

Bei dieser Ausführungsform wird die Bildung des der externen Meßgröße entsprechenden Digitalsignals durch die eine Rechenschaltung mittels sukzessiver Approximation vorgenommen, wobei am Ausgang der Rechenschaltung zunächst ein sukzessiv verändertes Digitalsignal ansteht und fiber den Digital-Analog-Wandler und die Rückführung dem anderen Eingang des (Comparators zugeführt ist Bei Gleichheit beider Eingangssignale des !Comparators ist das der externen Meßgröße entsprechende Digitalsignal in der Rechenschaltung bestimmt, und die Rechenschaltung ist zur Ermittlung der Ordinatenwerte der zu bildenden Funktion freigegeben. Die Abtast· und Halteschaltung am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers gewährleistet, daß zum Ausgang des Funktionsgebers nur der jeweils ermittelte Ordinatenwert der zu bildenden Funktion durchgeschaltet ist, damit dem Ausgangssignal des Funktionsgebers der Verlauf der zu bildenden Funktion in Abhängigkeit von der externen Meßgröße dargestellt werden kann.In this embodiment, the formation of the digital signal corresponding to the external measured variable carried out by a computing circuit by means of successive approximation, with the output of the First a successively changed digital signal is present in the arithmetic circuit and via the digital-to-analog converter and the feedback is fed to the other input of the (comparator If both The input signal of the comparator is the digital signal in the arithmetic circuit that corresponds to the external measured variable determined, and the computing circuit is to determine the ordinate values of the to be formed Function enabled. The sample and hold circuit at the output of the digital-to-analog converter ensures that at the output of the function generator only the determined ordinate value of the one to be formed Function is switched through, so that the output signal of the function generator is the course of the to be formed Function can be represented as a function of the external measured variable.

Die Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert, wobei in der
Fig. 1 ein Ausschnitt einer zu bildenden Funktion, in derThe embodiments of the invention are explained with reference to the figures, wherein in the
Fig. 1 is a section of a function to be formed in which

F i g. 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Funktionsgebers und in derF i g. 2 shows an embodiment of the function generator according to the invention and in FIG

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Funktionsgebers dargestellt ist.F i g. 3 shows a further embodiment of the function generator according to the invention.

is Bei dem in der F i g. 1 dargestellten Verlauf einer zu bildenden Funktion 1 stellen die Bereiche 2 den theoretisch gewünschten Verlauf dieser Funktion und der Bereich 3 den durch den erfindungsgemäßen Funktionsgeber ermittelten Verlauf der zu bildenden Funktion i dar. Auf der Ordinate siiiu (lic y-^xfr'ene und auf der Abzisse sind x-Werte der zu bildenden Funktion aufgetragen; durch Stutzwerte Ar_n-I, x„, x_n+\ und y_n-i, yn,yn+u die Punkte 4,5 und 6 der zu bildenden Funktion kennzeichnen, sind Abschnitte 7 und 8 definiert; diese Abschnitte 7 und 8 sind bezüglich der Abzisse gleich groß.is In the case of the FIG. 1 shows the course of a function 1 to be formed, areas 2 represent the theoretically desired course of this function and area 3 the course of the function i to be formed determined by the function generator according to the invention. On the ordinate siiiu (lic y- ^x fr'ene and on the x- values of the function to be formed are plotted on the abscissa; the points 4, 5 and 6 of the function to be formed are identified _{by cut-off values Ar n} -I, x ", x _n + \ and y _n -i, yn, yn + u, Sections 7 and 8 are defined; these sections 7 and 8 are of the same size with respect to the abscissa.

Bei dem in der F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Funktionsgebers ist eine Rechenschaltung 10 vorhanden, an derem Eingang U ein Digitalsignal ansteht, das einer externen Meßgröße Ue entspricht, die an einer Eingangsklemme 12 des Funktionsgebers anliegt Zwischen die Eingangsklemme 12 und den Eingang 11 der einen Rechenschaltung 10 ist eine Steuerschaltung 13 geschaltet die einen Analog-Digital-Wandler 14 und eine Bewertungsschaltung 15 enthält Das Digitalsignal am Ausgang des A/D-Wandlers 14 ist einem Eingang der Bewertungsschaltung 15 zugeführt Der Ausgang der Bewertungsschaltung 15, der zugleich den einen Ausgang 16 der Steuerschaltung darstellt, ist über eine Steuerleitung mit dem einen Eingang 17 eines Speicherbausteins 18 verbunden. Außerdem liegt das Digitalsignal am Eingang 11 der einen Rechenschaltung 10. Der Speicherbaustein 18, der in jeweils einer seiner Speicherstellen Hilfsgrößen a, b, c und d für jeweils einen Abschnitt z. B. 7 oder 8, der zu bildenden Funktion 1 gespeichert hat stellt über seinen Ausgang diese Hilfsgrößen a, b,c und d der einen Rechenschaltung 10 an ihrem weiteren Eingang 19 zur Verfügung. Am Ausgang 20 der einen Rechenschaltung 10 stehenIn the case of the FIG. The embodiment of the function generator shown in FIG. 2 has a computing circuit 10 at whose input U a digital signal is present which corresponds to an external measured variable Ue which is applied to an input terminal 12 of the function generator.There is a control circuit 13 between the input terminal 12 and the input 11 of the one computing circuit 10 The digital signal at the output of the A / D converter 14 is fed to an input of the evaluation circuit 15. The output of the evaluation circuit 15, which also represents the one output 16 of the control circuit, is connected to a control line is connected to one input 17 of a memory module 18. In addition, the digital signal is at the input 11 of a computing circuit 10. The memory module 18, the auxiliary variables a, b, c and d for one section z. B. 7 or 8, which has stored the function 1 to be formed provides these auxiliary variables a, b, c and d of a computing circuit 10 at its further input 19 via its output. At the output 20 of a computing circuit 10 are available

so den y- Werten der zu bildenden Funktion entsprechende Digitalsignale an, die aus dem der externen Meßgröße Ve entsprechenden Digitalsignal an ihrem Eingang 11 und den jeweiligen Hilfsgrößen a, b, c und d an ihrem weiteren Eingang 19 ermittelt sind. Die Digitalsignale am Ausgang 20 der einen Rechenschaltung 10 werden über einen Digital-Analog-Wandler 21 der Ausgangsklemme 22 des Funktionsgebers zugeführt und stehen dort als analoge Größe Ua zur Darstellung des Verlaufs der zu bildenden Funktion 1 zur Verfügung.digital signals corresponding to the y values of the function to be formed, which are determined from the digital signal corresponding to the external measured variable Ve at its input 11 and the respective auxiliary variables a, b, c and d at its further input 19. The digital signals at the output 20 of a computing circuit 10 are fed via a digital-to-analog converter 21 to the output terminal 22 of the function generator and are available there as an analog variable Ua for displaying the course of the function 1 to be formed.

Ein weiterer Eingang 23 des Speicherbausteins 18 ist mit dem Ausgang 24 einer Einleseschaltung 25 verbunden. Die Einleseschaltung 25 enthält einen Digitalwertbildner 26, dem Einstellelemente 27,28 und 29 vorgeschaltet sind. Der Ausgang des Digitalwertbildners 26 ist mit einem Signalspeicher 30 und mit einer Anzeigeeinheit 31 verbunden.Another input 23 of the memory module 18 is connected to the output 24 of a read-in circuit 25 tied together. The read-in circuit 25 contains a digital value generator 26, the setting elements 27, 28 and 29 are connected upstream. The output of the digitizer 26 is connected to a signal memory 30 and a Display unit 31 connected.

Der Ausgang des Signalspeichers 30 ist an einen Eingang 32 einer weiteren Rechenschaltung 33 ange-The output of the signal memory 30 is connected to an input 32 of a further computing circuit 33.

schlossen. Ein weiterer Eingang der weiteren Rechenschaltung 33 ist mit einem Bedienungselement 34 verbunden, und der Ausgang der weiteren Rechenschaltung 33 stellt den Ausgang 24 der Einleseschaltung 25 dar.closed. Another input of the further computing circuit 33 is connected to an operating element 34, and the output of the further computing circuit 33 represents the output 24 of the read-in circuit 25.

Zur Bildung des aus der Fig. 1 ersichtlichen Funktionsverlaufs 1 — dabei unter anderem zur Ermittlung der Ableitungen — hier bezüglich des Punktes 5 — ist es erforderlich, jeweils nacheinander immer drei der vorgegebenen, z. B. die empirisch ermittelten Stützwerte y„-i,y_n,yn+1 und x„-\, Xn, x_n+t, die den Punkten 4, 5 und 6 der Funktion 1 zugeordnet sind, in der Einleseschaltung 23 zu bilden. Hierzu werden die entsprechenden Digitalwerte im Digitalwertbildner 26 mittels der Einstellelemente 27,28,29 erzeugt; diese Digitalwerte werden sodann dem Signalspeicher 30 und der Anzeigeeinheit 31 zugeführt. Mit dem Einstellelement 27 wird ein Startsignal zur Bildung jeweils eines einem Stützwert entsprechenden Digitalwertes im Digitalwertbildner 26 gegeben, mit dem Einstellelement 28 ist die inkrementell Verstellung dieses Digitalwertes möglich, und mit dem Einstellelement 29 wird bewirkt, daß einerseits der Digitalwert dem Signalspeicher 30 zugeführt, andererseits dieser Digitalwert der Anzeigeeinheit 31 übermittelt wird. Weiterhin wird der Digitalwertbildner 26 durch Betätigen des Einstellelementes 29 derart beeinflußt, das abwechselnd ein Stützwert bezüglich der Ordinate und der entsprechende Stützwert bezüglich der Abzisse der zu bildenden Funktion erzeugt wird. Wenn im Signalspeicher 30 die Stützwerte, die jeweils zwei benachbarte Abschnitte, z. B. 7 oder 8, definieren und eine Ermittlung der Ableitungen in den vorher beschriebenen Gleichungen (6) bis (9) ermöglichen, gespeichert sind, wird nach Betätigen des Bedienungselementes 34 die weitere Rechenschaltung 33 derart wirksam, daß sie die Hilfsgrößen a. b, cund dnach den Beziehungen (6)bis(9) ermittelt und dem Ausgang 24 der Einleseschaltung 25 zur Verfügung stellt. Durch fortlaufende Bildung aller vorgegebenen Stützwerte im Digitalwertbildner 26 und Übertragung in die weitere Rechenschaltung 33 werden alle jeweils einem Abschnitt, z. B. 7 oder 8, zugeordneten Hilfsgrößen ermittelt und dem Ausgang 24 der Einleseschaltung 25 und somit dem Speicherbaustein 18 zugeführt In jeweils einer Speicherstelle des Speicherbausteins 18 befinden sich jeweils die Hilfsgrößen a, b, c und d, die einem Abschnitt, z. B. 7 oder 8, zugeordnet sind.To form the function curve 1 shown in FIG. B. the empirically determined support values y "-i, y _n , yn + 1 and x" - \, Xn, x _n + t, which are assigned to points 4, 5 and 6 of function 1, to be formed in the read-in circuit 23. For this purpose, the corresponding digital values are generated in the digital value generator 26 by means of the setting elements 27, 28, 29; these digital values are then fed to the signal memory 30 and the display unit 31. With the setting element 27 a start signal is given for the formation of a digital value corresponding to a supporting value in the digital value generator 26, with the setting element 28 the incremental adjustment of this digital value is possible, and the setting element 29 has the effect that on the one hand the digital value is fed to the signal memory 30, on the other hand this digital value is transmitted to the display unit 31. Furthermore, the digital value generator 26 is influenced by actuating the setting element 29 in such a way that a support value with respect to the ordinate and the corresponding support value with respect to the abscissa of the function to be formed are generated alternately. If in the signal memory 30 the support values, each of two adjacent sections, z. B. 7 or 8, and a determination of the derivatives in the previously described equations (6) to (9), are stored, after actuation of the control element 34, the further computing circuit 33 is so effective that it the auxiliary variables a. b, c and d are determined according to the relationships (6) to (9) and are made available to the output 24 of the read-in circuit 25. By continuously forming all specified supporting values in the digital value generator 26 and transferring them to the further computing circuit 33, all of them are assigned to a section, e.g. B. 7 or 8, associated auxiliary variables determined and the output 24 of the Einleseschaltung 25, and thus the memory device 18 is supplied in a respective memory location of the memory module 18 are located in each case the auxiliary variables a, b, c and d, which for a portion. B. 7 or 8, are assigned.

Zur Gewinnung des Verlaufs der zu bildenden Funktion 1 in Abhängigkeit von der externen Meßgröße Ue an der Eingangsklemme 12 wird zunächst die externe Meßgröße Ue in dem Analog-Digital-WandlerTo obtain the course of the function 1 to be formed as a function of the external measured variable Ue at the input terminal 12, the external measured variable Ue is first used in the analog-digital converter

14 der Steuerschaltung 13 in ein entsprechendes Digitalsignal umgewandelt; in der Bewertungsschaltung14 of the control circuit 13 converted into a corresponding digital signal; in the evaluation circuit

15 der Steuerschaltung 13 wird ein Steuersignal ermittelt, das eine für den jeweiligen Abschnitt, in dem sich die externe Meßgröße Ue bzw. das entsprechende Digitalsignal befindet, spezifische Kennung hat Mit diesem Steuersignal am Ausgang 16 der Steuerschaltung 13 wird die diesem Abschnitt zugeordnete Speicherstelle im Speicherbaustein 18 aufgerufen, wodurch der Speicherbaustein 18 die in dieser Speicherstelle gespeicherten Hilfsgrößen a, b, c und d der einen Rechenschaltung 10 an ihrem weiteren Eingang 19 zur Verfügung stellt. Die eine Rechenschaltung 10 ermitteV aus dem an ihrem einen Eingang 11 anstehenden Digitalsignal und aus den Hilfsgrößen an ihrem weiteren Eingang 19 nach der Beziehung (1) ein Digitalsignal an ihrem Ausgang 20; dieses Digitalsignal wird mittels des Digital-Analog-Wandlers 21 in ein analoges Signal Ua umgewandelt, das dem Ordinatenwert der zu bildenden Funktion entspricht und somit als15 of the control circuit 13, a control signal is determined which has a specific identifier for the respective section in which the external measured variable Ue or the corresponding digital signal is located 18 called up, whereby the memory module 18 makes the auxiliary variables a, b, c and d stored in this memory location available to the one computing circuit 10 at its further input 19. The one computing circuit 10 determines a digital signal at its output 20 from the digital signal present at its one input 11 and from the auxiliary variables at its further input 19 according to the relationship (1); this digital signal is converted by means of the digital-to-analog converter 21 into an analog signal Ua , which corresponds to the ordinate value of the function to be formed and thus as

ίο Ausgangssignal am Ausgang 22 des Funktionsgebers zur Bildung der Funktion, in diesem Fall Ua = ((Ue) bzw. auch entsprechend y=f(x), zur Verfügung steht.ίο The output signal at output 22 of the function generator for forming the function, in this case Ua = ((Ue) or also corresponding to y = f (x), is available.

Das in der F i g. 3 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel des Funktionsgebers weist eine Einleseschal-The in the F i g. 3 illustrated further embodiment of the function generator has a read-in switch

is tung 25 auf, die in gleicher Weise ausgeführt ist, wie die Einleiseschaltung 25 des anhand der F i g. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels. Auch der Speicherbaustein 18 ist in gleicher Weise ausgeführt
Die Steuerschaltung 13 ist bei diesem Ausführungsbeispiel des Funktionsgebers in die eine Rechenschaltung 39 integriert Der einen Rechenschaltung 39 ist hier ein Komparator 40 vorgeschaltet an dessen einem Eingang die externe Meßgröße Ue und an dessen anderem Eingang 42 das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 21 anliegt Die eine Rechenschaltung 39 ist bei diesem Ausführungsbeispiel so organisiert das sie die sukzessive Approximation eines der externen Meßgröße entsprechenden Digitalsignals durchführt In einer ersten Zeitspanne wird selbsttätig dieses Digitalsignal in veränderlicher Größe erzeugt und dem Digital-Analog-Wandler 21 am Ausgang der Rechenschaltung 39 zur Verfügung gestellt; bei Gleichheit der externen Meßgröße Ue an dem einen Eingang 41 des Komparators 40 und des dem anderen Eingang 42 des Komparators 40 zugeführten Analog-Signals am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 21 gibt der Komparator 40 auf den einen Eingang der Rechenschaltung 39 ein Signal ab, so daß der entsprechend in der Rechenschaltung 39 gebildete Wert festgehalten ist; somit ist das der externen Meßgröße Ue entsprechende Digitalsignal bestimmt Während dieser Zeitspanne wird über eine Befehlsleitung 43 sichergestellt daß eine Abtast- und Halteschaltung 44 ein Durchschalten dieses Digitalsignals auf den Ausgang 22 des Funktionsgebers verhindert Erst nach Abschluß dieser Zeitspanne ermittelt die Rechenschaltung 39 ein Digitalsignal an ihrem Ausgang 20, das dem Ordinatenwert der zu bildenden Funktion entspricht In gleicher Weise wie im vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel wird dieses nunmehr erzeugte Digitalsignal über die Abtast- und Halteschaltung 44 auf die Ausgangsklemme 22 des Funktionsgebers übertragen.is device 25, which is designed in the same way as the feed-in circuit 25 of the FIG. 2 described embodiment. The memory module 18 is also designed in the same way
In this exemplary embodiment of the function generator, the control circuit 13 is integrated into one computing circuit 39. One computing circuit 39 is preceded by a comparator 40 at one input of which the external measured variable Ue and at its other input 42 the output signal of the digital-to-analog converter 21 is present In this embodiment, a computing circuit 39 is organized in such a way that it successively approximates a digital signal corresponding to the external measured variable. If the external measured variable Ue at one input 41 of the comparator 40 and the analog signal at the output of the digital-to-analog converter 21 fed to the other input 42 of the comparator 40, the comparator 40 outputs a signal to one input of the computing circuit 39 so that the value correspondingly formed in the arithmetic circuit 39 is retained; Thus the digital signal corresponding to the external measured variable Ue is determined Output 20, which corresponds to the ordinate value of the function to be formed In the same way as in the previously described embodiment, this digital signal now generated is transmitted via the sample and hold circuit 44 to the output terminal 22 of the function generator.

Bei einem anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Funktionsgebers ist es möglich, den Digitalwertbildner 26, die Rechenschaltung 10 bzw. 39, die Steuerschaltung 13 und die weitere Rechenschaltung 33 als Bestandteile eines Mikrokomputers auszuführen, dem der Signalspeicher 30 und die Speichereinheit 18 als periphere Bausteine zugeschaltet sind. Als weitere periphere Bausteine sind hier die Einstellelemente 27, 28, 29, das Bedienungselement 34 und gegebenenfalls der Komparator 40 an Eingänge des Mikrokomputers angeschlossen.In another exemplary embodiment, not shown, of the function generator according to the invention, it is possible, the digital value generator 26, the computing circuit 10 or 39, the control circuit 13 and the other Execute arithmetic circuit 33 as part of a microcomputer to which the signal memory 30 and the Storage unit 18 are connected as peripheral components. As further peripheral components here are the Setting elements 27, 28, 29, the operating element 34 and possibly the comparator 40 to inputs of the Microcomputer connected.

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

IO claims;

1. Function generator with

a) a memory module (18) in which

al) Sections (7, 8) of the function (1) to be formed are stored, with
al.l) the sections (7, 8) are the same size with respect to the abscissa of the function (1) to be formed, and with

b) one assigned to the memory module (18) Control circuit (13), the

b1) emits a control signal that is dependent on an external measured variable for calling up a memory location in the memory module (18) assigned to the respective value of the external measured variable, wherein
bl.l) each value of the external measured variable is assigned to a value on the abscissa of the function (1) to be formed, and with

c) a digital-to-analog converter (21), _{M, arranged downstream of the memory module (18)}

characterized in that

d) stored in the memory module (18) auxiliary variables, which, starting from a respective continuous function _history: _χ adjacent portions (7, 8) defining the support values of the derived to forming function (1) consists of two,

e) a control signal leads: Jer output (16) the Control circuit (13) with an input (17) of the memory module (18) is verbt iden, wherein

el) the control signal has an identifier specific to the values of the external measured variable located in each section of the function (1) to be formed, _w

f) the control circuit (13) has a further output in addition to the one output (16), change

fi) a digital signal corresponding to the respective value of the external measured variable pending, and

g) a computing circuit (10) for generating a variable at its output according to a predetermined one Relationship exists whose

gl) one input (11) with the other _χ

Output of the control circuit (13) whose
g2) further input (19) with the output

of the memory module (18) and their
g3) output (20) to the input of the

Digital-to-analog converter (21) connected "

is

2. Function generator according to claim 1, characterized in that

h) the one computing circuit (10) constructed in this way «>

is that

hl) it from the digital signal at its one input (11) and the auxiliary variables at its further input (19) a digital signal at its output (20) according to the relationship

y = * a + bx + ex ² + dx ³
forms, where

hl.l) χ a digital signal corresponding to the external measured variable at one input (11) of one arithmetic circuit (10) and a, b, c and t / are the auxiliary variables am stored in the memory locations for one section in each case and derived from the reference values other input (19) of the computing circuit (JO).

3. Function generator according to one of the preceding claims, characterized in that

i) a read-in circuit (25) is connected to a further input (23) of the memory module (18) is which

il) the auxiliary variables that can be read into the memory module for the respective section (7,8) of the function to be formed (1) is generated

4. Function generator according to claim 3, characterized in that

j) the read-in circuit (25)

j 1) contains a digital value generator (26),

jl.l) at the output of which the supporting values defining the sections of the function (1) to be formed appear and
j2) has a signal memory (30) thereof

J2.1) Input connected to the output of the digital value generator (26) is and

j22) in which at least three successive support values with respect to the ordinate and the abscissa of the function (1) to be formed are stored, and

j23) its output with an input

(32) another computing circuit

(33) is connected and

k) the further computing circuit (33) at its output which the sections (7, 8) of the to forming function (1) emits associated auxiliary variables, where

kl) the output of the further computing circuit (33) the output (24) of the read-in circuit (25) represents

5. Function generator according to claim 4, characterized in that

I) the digital value generator (26) and the further computing circuit (33) each have a counter contain that

H) successive support values with respect to the ordinates of those to be formed Assign function (1) to integer abscissa values.

6. Function generator according to one of the preceding claims, characterized in that

m) the memory module (18) and the signal memory (30) are formed by memory units,
ml) whose memory content is retained even if the supply voltage is interrupted.

7. Funküonsgebc-r according to one of the preceding Claims, characterized in that

n) the control circuit (13)

nl) an analog-to-digital converter (14) and

an evaluation circuit (15) constructed

is, where

η 1.1) the input of the analog-digital converter (14) the input of the Control circuit (13) forms, and

η 1.2) the output of the analog-digital converter (14) to the input of the evaluation circuit (15) and the further output of the control circuit (13) is connected as well

η 13) the output of the evaluation circuit (15) the one with the control signal acted upon output (16) of the control circuit (13) forms