DE3213801A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von zahlenwerten, die der frequenz der messimpulse einer messimpulsfolge proportional sind - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von zahlenwerten, die der frequenz der messimpulse einer messimpulsfolge proportional sindInfo
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Description
H. Fennel - 2
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Zahlenwerten, die der Frequenz der Meßimpulse einer Meßimpulsfolge proportional sind
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Zahlenwerten,
die der Frequenz der Meßimpulse einer Meßimpulsfolge proportional sind.
Drehgeschwindigkeiten können mit Impulsgebern gemessen werden, die Impulsfolgen erzeugen, deren Frequenzen zu den Drehgeschwindigkeiten
proportional sind. Eine genaue Erfassung der Geschwindigkeit läßt sich durch Messen des Zeitintervalls zwischen zwei
benachbarten Impulsen erreichen. Dabei werden in dem Zeitintervall Taktimpulse eines Oszillators gezählt, der eine Impulsfolge
mit gleichbleibender Frequenz ausgibt. Wenn aus diesen Zählwerten die Drehgeschwindigkeiten berechnet werden sollen, müssen die
Kehrwerte gebildet werden.
Bekannt ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit, bei dem durch den Meßimpuls eines Impulswandlers die Zählung
von Taktimpulsen ausgelöst wird, bis die Anzahl der Taktimpulse einer voreinstellbaren Zeit entspricht. Die Zählung wird dann
so lange fortgesetzt, bis der nächste einer festlegbaren Zahl von Meßimpulsen auftritt. Die gewünschte Geschwindigkeit wird
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aus dem Verhältnis der Gesamtzahl der gezählten Taktimpulse zu der festgelegten Zahl der Meßimpulse bestimmt (DE-OS 30 08
876). Nach diesem Verfahren läßt sich die Geschwindigkeit nur über eine Division erhalten. Vielfach sollen die Geschwindigkeiten
mit großer Genauigkeit festgestellt werden. Dabei entstehen zahlreiche Stellen aufweisende Zahlen. Diese Zahlen lassen
sich nur mit hohem schaltungstechnischem Aufwand in relativ kurzer Zeit dividieren. Mit relativ wenig schaltungstechnischem
Aufwand ergeben sich wegen der seriellen Verarbeitung der einzelnen Stellen lange Rechenzeiten.
Die Rechenzeit wird häufig von der Zeit zwischen zwei benachbarten
Impulsen eines die Geschwindigkeit erfassenden Impulsgebers begrenzt. Wenn die Geschwindigkeit innerhalb eines großen
Bereichs schwankt, stehen für die Rechenoperationen unterschiedlich lange Zeiten zur Verfügung. Innerhalb großer Bereiche veränderliche
Geschwindigkeiten treten z.B. bei Fahrzeugrädern auf. In Fahrzeugen, die Antiblockiervorrichtungen aufweisen,
werden Drehgeschwindigkeiten von Rädern mit Sensoren überwacht. Bei einer bekannten Vorrichtung zur Verhütung des Radblockierens
beim Bremsen ist ein an der Kardanwelle angeordneter Sensor über Impulsformerschaltungen an Eingabeschaltungen angeschlossen,
die mit dem Bus eines Mikroprozessors verbunden sind. An dem Bus sind weiterhin Speicher und Zähler angeschlossen. Der Bus
besteht aus einem Daten-, einem Adressen- und einem Steuerbus. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen des Sensors werden
in den Zählern die Taktimpulse eines Taktgebers aufsummiert. Die in mehreren Impulsperioden angefallenen Zählerstände werden
in eine Reihe von Registern eingespeichert, aus denen sie vom Mikroprozessor für die Berechnung der Geschwindigkeit abgerufen
werden. Bei jedem Impuls des Sensors wird ein Interrupt am Mikro-
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- 10 -
prozessor angefordert. Der Interrupt löst die Berechnung der Geschwindigkeit dann aus, wenn die benötigte Rechenzeit kleiner
als die Impulsperiode ist. Falls aber die Impulsperiode kleiner als eine vorgegebene, auf die Rechenzeit abgestimmte Zeit ist,
wird das Interruptsignal durch Maskierung unwirksam gemacht, bis die Rechnung vollendet ist. Erst die späteren Interruptsignale
rufen eine neue Berechnung der Geschwindigkeit hervor (GB-OS 20 52 901).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das bei hoher Genauigkeit
über den gesamten Meßbereich die Werte aus Datenformaten geringer Breite zusammensetzt und mit kurzen Zeitkonstanten zur Verfugung
stellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in fest vorgegebenen Bezugszeitintervallen jeweils die Zahl der Perioden
von Meßimpulsen als Näherungswert für die Frequenz gemessen und durch einen Korrekturwert ergänzt wird, daß die Korrekturwerte
in einem Speicher als Tabellenwerte unter Adressen enthalten sind, die aus der Differenz zwischen den in aufeinanderfolgenden
Bezugszeitintervallen gemessenen Zeitdauern bis zum jeweils letzten Meßimpuls im Intervall abgeleitet werden und daß die
Tabellenwerte dem Kehrwert der Summe aus dem Bezugszeitintervall und dieser Differenz proportional sind.
Mit diesem Verfahren ist es möglich, einen großen Periodenbereich zu erfassen, ohne daß eine überaus große Speicherkapazität
für die Frequenzwerte benötigt wird. Der Rechenaufwand für die Einordnung der ausgelesenen Frequenzwerte in das dem gesamten
Frequenzbereich angepaßte Datenformat ist gering. Die Frequenz-
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- 11 werte stehen daher in kurzer Zeit zur Verfugung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß Taktimpulse von konstanter Frequenz in den vorgegebenen, gleich langen Bezugszeitintervallen jeweils bis zum letzten
Meßimpuls im Bezugszeitintervall zu einem Zählwert aufsummiert
werden, der zwischengespeichert wird, daß nach jedem Meßimpuls geprüft wird, ob das Meßimpulsintervall größer oder kleiner
als das Bezugszeitintervall ist, daß bei kleinerem Meßimpulsintervall der vorletzte vom letzten zwischengespeicherten Zählwert
subtrahiert wird, daß die Differenz der Zählwerte in Abhängigkeit von einem Meßimpulszählwert, der durch Aufsummieren der Meßimpulse
je Bezugszeitintervall erhalten wird, unter Anpassung an die zugeordnete Klasse der Tabellenwerte als Adresse dem Speicher
zugeführt wird, in dem die Tabelle gespeichert ist, bei der unter jeder einem Periodenwert entsprechenden Adresse mindestens eine
Zahl gespeichert ist, die im Zähler eine Konstante und im Nenner die Summe aus dem Bezugszeitintervall und der Differenz der
Zählwerte enthält, daß der Wert am Speicherausgang mit dem Meßimpulszählwert und mit der aus der Anpassung an die Klasse folgenden
Zahl multipliziert und dem Meßimpulszählwert hinzugefügt wird, daß bei kleinerem Bezugszeitintervall der im Bezugszeitintervall mit
dem vorletzten Meßimpuls aufgetretene Zählwert von dem im jeweils letzten Bezugszeitintervall bis zum Meßimpuls aufgetretenen
Zählwert subtrahiert wird und in Abhängigkeit von der Anzahl der zwischen aufeinanderfolgenden Meßimpulsen aufgetretenen meßimpulslosen
Bezugszeitintervallen und nach Division durch die Anzahl der meßimpulslosen Bezugszeitintervalle als Adresse einem weiteren
Speicher vorgegeben wird, in dem eine weitere Tabelle gespeichert ist, bei der unter jeder einen Periodenwert entsprechenden Adresse
eine Zahl gespeichert ist, die im Zähler eine Konstante und
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im Nenner die Summe aus dem Bezugszeitintervall und dem Quotienten
der Differenz der Zählwerte und der Zahl der meßimpulslosen Bezugszeitintervalle enthält, und daß der Ausgangswert des weiteren
Speichers durch die Zahl der meßimpulslosen Bezugszeitintervalle dividiert wird.
Nach diesem Verfahren können sowohl Impulsfolgen, deren Perioden das Bezugszeitintervall unterschreiten, als auch Impulsfolgen,
deren Perioden größer als das Bezugszeitintervall sind, verarbeitet werden. Bei kurzen Impulsperioden ist nur eine kurze Zeit
notwendig, um die der Frequenz proportionale Größe auszugeben. Der Zeitbedarf zur Erzeugung des der Frequenz proportionalen
Wertes ist bei langen Impulsperioden etwas größer. Bei langen Impulsperioden steht aber ohnedies mehr Zeit für die Ausgabe
des frequenzproportionalen Wertes zur Verfugung.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist darin zu sehen, daß ein sehr großer Impulsperioden- bzw. Impulsfrequenzbereich verarbeitet
werden kann. Die frequenzproportionalen Werte sind auch bei kurzen Impulsperioden bzw. hohen Frequenzen kurz nach
Beendigung des jeweiligen Bezugszeitintervalls vorhanden, und können weiterverarbeitet werden, um beispielsweise den Schlupf
zwischen Fahrzeugradgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist erfindungsgemäß
die im Anspruch 9 beschriebenen Merkmale auf. Diese Vorrichtung erzeugt aus Meßimpulsen und Taktimpulsen mit relativ geringem
Aufwand in kurzer Zeit die der Frequenz zweier aufeinanderfolgenden Meßimpulse entsprechenden Werte.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß ein erster von Taktimpulsen
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eines Taktgebers beaufschlagbarer Zähler mit seinen Datenausgängen
an dem Datenbus eines Mikrorechners angeschlossen ist, daß der Übertragungsausgang des Zählers auf den Löscheingang
rückgekoppelt und an den Datenbus angeschlossen ist, daß ein von den Meßimpulsen beaufschlagtes Zählregister vorgesehen ist,
daß der Interrupteingang des Mikrorechners von den Meßimpulsen beaufschlagt ist und daß Speicher mit ihren Eingängen an den
Adressenbus und mit ihren Ausgängen an den Datenbus des Mikrorechners angeschlossen sind.
Durch die Verwendung eines Mikrorechners kann diese Anordnung schnell und auf einfache Weise den unterschiedlichen Meßaufgaben
angepaßt werden. Da für die Bestimmung der Frequenzwerte keine langwierigen Rechnungen erforderlich sind, nimmt auch bei sequenzieller
Arbeitsweise des Mikrorechners die Bestimmung der Frequenzwerte nur wenig Zeit in Anspruch. Mit dem Mikrorechner können
die erhaltenen Frequenzwerte sogleich und schnell für die Berechnung weiterer Größen, beispielsweise des Schlupfes von Rädern
weiterverarbeitet werden.
Vorzugsweise sind die Zahlenwerte in den Speichern unter 8 bit-Wörtern
bespeichert. Ein Datenformat von 8 bit ist für die meisten Anwendungsfälle hinreichend genau. Der Speicherbedarf ist deshalb
für einen großen Frequenzbereich relativ gering.
Vorzugsweise sind die Speicher programmierte Festwertspeicher. In diesem Fall läßt sich eine große Sicherheit gegen Störbeeinflussung
erreichen.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Datenbreite der
ausgegebenen Zahlenwerte 16 bit.
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Vorzugsweise ist der Meßimpulszähler über Impulsformerstufen mit einem bei Drehung eines Fahrzeugrades betätigbaren Impulsgeber
verbunden. Wegen der kostengünstigen Herstellung, der hohen erreichbaren Genauigkeit und dem großen verarbeitbaren
Geschwindigkeitsbereich kann die oben beschriebene Anordnung vorteilhafterweise zur Radgeschwindigkeitsbestimmung bei Kraftfahrzeugen
eingesetzt werden.
Zweckmäßigerweise sind die Schaltungen zur Erzeugung der Zahlenwerte, die der Frequenz der Meßimpulse proportional sind, in einem
Baustein integriert. Der Raumbedarf einer solchen Anordnung ist sehr gering. Außerdem ergibt sich eine geringe Anfälligkeit gegen
Störungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Äusführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Erzeugung von Zahlenwerten, die der Frequenz der Meßimpulse einer
Meßimpulsfolge proportional sind,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Anordnung zur Erzeugung von Zahlenwerten, die der Frequenz
von Meßimpulsen einer Meßimpulsfolge proportional sind,
Fig. 3 ein Diagramm der von der Anordnung gemäß Fig. 2 auszuführenden
Verfahrensschritte zur Bestimmung der Zahlenwerte und
Fig. 4 Einzelheiten des in Fig. 3 dargestellten Diagramms.
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Eine Anordnung zur Erzeugung von Zahlenwerten, die der Frequenz von Meßimpulsen einer Meßimpulsfolge proportional sind, enthält
einen Taktgeber 1, der Taktimpulse mit konstanter Frequenz erzeugt. Ein erster Zähler 2 ist mit seinem Zähleingang an den
Taktgeber 1 angeschlossen. Der Übertragungsausgang des voreinstellbaren Zählers 2 ist auf den Löscheingang zurückgekoppelt. Die
parallelen Ausgänge des ersten Zählers 2 sind mit Eingängen von Speichern verbunden, die im folgenden zusammen als erster Taktimpulszählwertspeicher
3 bezeichnet werden. Bei den Taktimpulszählwert speichern 3, die zur Zwischenspeicherung verwendet werden,
kann es sich um D-Flipflops handeln, deren D-Eingänge an die Ausgänge des Zählers 2 gelegt sind.
Ein Sensor 4, der mittels eines nicht näher bezeichneten Impulsgebers
die Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades überwacht, speist die der Drehgeschwindigkeit proportionalen Signale in
einen Impulsformer 5 ein, der Nadelimpulse erzeugt. Der Impulsformer 5 ist mit seinem Ausgang an den Zähleingang eines zweiten
Zählers 6 und an die Takteingänge des Taktimpulszählwertspeichers 3 gelegt. Der zweite Zähler 6 wird im folgenden auch als Meßimpulszähler
bezeichnet. Die parallelen Ausgänge des Meßimpulszählers 6 speisen Eingänge eines ersten Meßimpulszählwertspeichers
7, der eine Reihe von D-Flipflops enthält, deren Anzahl mit der Zahl der Ausgänge des Zählers 6 übereinstimmt. Die Zählerausgänge
speisen die D-Eingänge dieser Flipflops, deren Takteingänge über ein Verzögerungszeitglied 8 mit dem Übertragungsausgang
des Zählers 2 verbunden sind. Der Übertragungsausgang des Zählers 2 speist über ein zweites Verzögerungszeitglied 9 den Rücksetzeingang
des Meßimpulszählers 6. Die parallelen Ausgänge der D-Flipflops des ersten Meßimpulszählwertspeichers 7 sind an
Eingänge von D-Flipflops eines^ zweiten Meßimpulszählwertspeichers
10 angeschlossen. Die Takteingänge der D-Flipflops des zweiten
.11 β · ·
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Meßimpulszählwertspeichers 10 stehen unmittelbar mit dem Übertragungsausgang
des ersten Zählers 2 in Verbindung. Die Ausgänge des ersten Meßimpulszählwertspeichers 7 sind mit einem Vergleicher 11
verbunden, während die Ausgänge des zweiten Meßimpulszählwertspeichers 10 an einen Vergleich 12 angeschlossen sind. Die Vergleicher
11 und 12 prüfen die Inhalte der Meßimpulszählwertspeicher 7 und 10 darauf hin, ob es sich um den Wert null handelt. Die parallelen
Ausgänge des D-Flipflops des ersten Taktimpulszählwertspeichers 3 speisen D-Eingänge von D-Flipflops eines zweiten Taktimpulszählwertspeichers
13, dessen D-Flipflop- Ausgänge einerseits an D-Fliflop-Eingänge eines dritten Taktimpulszählwertspeichers 14
und andererseits an Eingänge eines Subtrahierers 15 angeschlossen sind. Die D-Flipflop-Ausgänge des dritten Taktimpulszählwertspeichers
14 speisen die Subtrahendeneingänge des Subtrahierers 15.
An die Ausgänge der Vergleicher 11 und 12 ist ein Verknüpfungsschaltwerk 16 angeschlossen, das drei Ausgänge 17, 18 und 19
hat. Der Ausgang 17 speist den Takteingang des dritten Taktimpulszählwertspeichers
14 und den Rücksetzeingang eines dritten Zählers 20, dessen Zähleingang mit dem Ausgang 18 verbunden ist, der
weiterhin über ein Verzögerungszeitglied 21 an die Takteingänge der D-Flipflops des zweiten Taktimpulszählwertspeichers 13 angeschlossen
ist. Der Ausgang 19 ist an den Rücksetzeingang des zweiten Taktimpulszählwertspeichers 13 gelegt. Die parallelen
Ausgänge des Subtrahierers 15 sind je über Umschalter 22 einerseits an einen Formatumwandler 23 und andererseits an einen
Formatumwandler 24 anschließbar. Die Ausgänge des Formatumwandlers
23 sind an eine Adressenschaltung für einen Speicher 25 angeschlossen, in dem eine Tabelle gespeichert ist, deren Aufbau
noch eingehend erörtert wird. Die Ausgänge des Formatumwandlers 24 sind mit Adresseneingängen eines weiteren Speichers
26 verbunden, in dem eine zweite, später noch eingehend erläu-
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terte Tabelle gespeichert ist.
Die Ausgänge des ersten Meßimpulszählwertspeichers 7 stehen über Schalter 27 jeweils mit den Steuereingängen des Formatumwandlers
23, Eingängen einer Tabellenwahlschaltung 28, mit der einzelne Tabellenbezirke des Speichers 25 auswählbar sind, Eingängen
eines Multiplizierers 29, Eingängen eines dritten Formatumwandlers
30 und Eingängen eines Addierers 31 in Verbindung. Der Multiplizierer 29 ist an die Ausgänge des Speichers 25 angeschlossen.
Der Formatumwandler 30 ist mit den Ausgängen des Multiplizierers 29 verbunden und speist die zweiten Eingänge
des Addierers 31, dessen Ausgänge mit Speichern 32 verbunden sind, die zur Aufnahme der Frequenzwerte dienen. Die Eingänge
des Speichers 32 sind weiterhin an die Ausgänge eines Dividirers 33 angeschlossen, dessen Eingänge je an die Ausgänge des
Speichers 26 und die Ausgänge des dritten Zählers 20 gelegt sind. Die Ausgänge des dritten Zählers 20. steuern auch die zweiten
Eingänge des zweiten Formatumwandlers 24 und Eingänge eines
dritten Vergleichers 34, durch dessen Ausgänge die Stellung der Schalter 22 und 27 bestimmt wird.
Durch den Zähler 2 wird ein Bezugszeitintervall konstanter Dauer vorgegeben. Die Dauer richtet sich nach dem Voreinstellwert
des Zählers 2. Der Zähler 2 summiert die mit konstanter Frequenz ankommenden Taktimpulse bis zum Voreinstellwert auf und wird
durch das Übertragssignal auf den Inhalt null zurückgestellt. Danach werden die Taktimpulse wieder zu einem Zählwert aufsummiert.
Das Bezugszeitintervall kann auch als Zeitfenster bezeichnet werden, das im folgenden durch T ausgedrückt wird.
Wenn der Sensor 4 ein Signal abgibt, das im Impulsformer 5 in einen Impuls umgewandelt wird, wird der Zählstand im ersten
Speicher 2 in den ersten Taktimpulszählwertspeicher 3 übernommen.
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Mit jedem Impuls am Ausgang des Impulsformers 5 wird auch der Inhalt des Meßimpulszählers 2 um eine Einheit erhöht. Wenn am
ersten Zähler 2 das Übertragssignal auftritt, gelangt der Inhalt des ersten Meßimpulszählwertspeichers 7 in den zweiten Meßimpulszählwertspeicher
10. Nach einer vom Verzögerungszeitglied 8 abhängigen kurzen Verzögerungszeit wird der Inhalt des Meßimpulszählers
6 in den ersten Meßimpulszählwertspeicher 7 übernommen. Danach wird der Meßimpulszähler 6 über das Verzögerungszeitglied
9, dessen Verzögerungszeit geringfügig größer als diejenige des Verzögerungszeitgliedes 8 ist, auf den Inhalt null zurückgesetzt.
Der Übertragsausgang des Zählers 2 ist auch mit dem Verknüpfungsschaltwerk 16 verbunden. In Abhängigkeit vom Übertragssignal
werden über Torschaltungen 70 Signale an die Ausgänge 17, 18 und
19 weitergeleitet. Die Inhalte der Meßimpulszählwertspeicher 7 und
10 sind im folgenden mit ZW 1 und ZW 2 bezeichnet.
Die Inhalte der ZW 1 und ZW 2 werden in den Vergleichern 11 und 12 darauf hin geprüft, ob sie null sind. Es sei zunächst
angenommen, daß beide Inhalte ZW 1 und ZW 2 von null verschieden sind. Dies bedeutet, daß in zwei aufeinanderfolgenden Bezugszeitintervalle
T mehrere Meßimpulse fallen. Wenn die Vergleicher
11 und 12 von null verschiedene Werte für ZW 1 und ZW 2 feststellen,
wird mit dem Übertragssignal des Zählers 2 am Ausgang 17 ein Impuls erzeugt, durch den die Übernahme des Inhalts des
zweiten Taktimpulszählwertspeichers 13 in den dritten Taktimpulszählwertspeicher
14 gesteuert wird. Gleichzeitig wird der Zähler
20 auf einen Voreinstellwert zurückgestellt. Bei diesem Voreinstellwert
handelt es sich um die Zahl eins. Im Anschluß dazu wird über einen Impuls am Ausgang 18 nach einer Zeitverzögerung
durch das Verzögerungszeitglied 21 die Übernahme des Inhaltes
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des ersten Taktimpulszählwertspeichers 3 in den zweiten Taktimpulszählwertspeicher
13 gesteuert. Die Inhalte des zweiten und dritten Taktimpulszählwertspeichers 13, 14 sind im folgenden
mit ZW 11 und ZW 12 bezeichnet. Jede Übernahme eines Wertes in einen der Speicher 3, 7, 10, 13 und 14 hat zur Folge, daß
der vorhandene Speicherinhalt durch den übernommenen Wert ersetzt wird. Die Periodendauer Tp von Meßimpulsen in Abhängigkeit
von den Speicherinhalten ZW 2, ZW 11 und ZW 12 und des Bezugszeitintervalls T„ ergibt sich aus folgender Formel:
φ —
1 -
TF + ZW 11 - ZW 12
ZW 2
wobei K eine Konstante ist. Die Frequenz f der Meßimpulse ist der Kehrwert hieraus:
= 1_ _ K - ZW 2 : .
Tp 1 Tp + ZW 11 - ZW 12 u'
Die Frequenz f ist also dem Speicherinhalt ZW 2 proportional. Mit der oben beschriebenen Anordnung wird ein frequenzproportionaler
Näherungswert ZW 2 jeweils durch den.im Speicher 25 enthaltenen Korrektur- bzw. Tafelwert zum Frequenzwert ergänzt. Die
Eingangswerte der Tafel sind von der Differenz ZW 11 - ZW 12 abhängig. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Tafel Eingangswerte, d. h. die Adressen des Speichers 25, ein kleines Adressenformat
haben. Dies ist möglich, wenn die Frequenz f aus folgender Beziehung ermittelt wird:
K ■
f. = K * ZW 2 + ZW 2 ( - K) (2)
A 2 TF + ZW Π ZW -U 2.
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Hierbei ist die Konstante K der Kehrwert von K, während die
Konstante K als weitere Konstante ebenso wie K von der Wahl der Einheiten für die Periode bzw. die Frequenz abhängen. In
der Tabelle des Speichers 25 sind zu den Differenzwerten ZW 11—ZW 12 die entsprechenden Werte:
K1
- K,
Tp + ZW 11 - ZW 12 2
gespeichert.
T_ + ZW 11 - ZW 12
Der Wert K * ZW 2 bildet bereits in erster Näherung den Frequenzwert
nach. Deshalb ist der Wert:
ZW2
nur ein Korrekturwert für K- * ZW 2.
Je genauer K ' ZW 2 an den Frequenzwert f heranreicht, desto kleiner kann der Korrekturwert sein. Dies bedeutet aber, daß
für den Korrekturwert nur ein geringes Adressen- und Datenformat erforderlich ist. Es ergeben sich daher Einsparungen hinsichtlich
der notwendigen Speicherkapazität.
Das Bezugszeitintervall T„ kann z. B. 4,0 msec sein. Die zu
überwachende Geschwindigkeit soll z. B. den Bereich von etwa 5 bis etwa 280 km/h umfassen. Bei 280 km/h soll die Frequenz
6600 Hz betragen. Die Daten im Speicher 25 sind nun in mehrere
Klassen eingeteilt. Die Klassen können z. B. die Geschwindigkeitsbereiche 5 bis 20, 10 bis 40, 30 bis 80, 70 bis 160 und
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150 bis 280 km/h umfassen. Der Korrekturwert hat für alle Klassen das gleiche Format, vorzugsweise 8 bit.
Es sei angenommen, daß der Frequenzwert mit einem Format von 16 bit ausgegeben und weiterverarbeitet werden soll. Die Korrekturwerte
im Speicher 25 sind nun verschiedenen Wertigkeiten zugeordnet. Die Zuordnung richtet sich nach der Klasse und der
für diese Klasse erforderlichen Genauigkeit. In der Klasse zwischen 150 und 280 km/h haben z. B. die Korrekturwerte binäre
4 12
Stellenwerte zwischen 2 und 2 . Damit können die Frequenzwerte für den Bereich von 150 bis 280 km/h mit hinreichender
Genauigkeit bestimmt werden. Für den Bereich von 70 bis 160
5 13
km/h sind die entsprechenden Stellenwerte 2 bis 2 . Die Wertigkeit
der Korrekturwerte für die weiteren Bereiche 30 bis 90 km/h, 10 bis 40 km/h und 5 bis 20 km/h ist jeweils um eine Stelle im
6 14 7 binären Zahlensystem verschoben und beträgt 2 bis 2 , 2 bis
und 2 bis 2 . Die fehlenden, niedrigwertigeren Stellen können auch als aufgerundet angesehen werden.
Die Anzahl der Korrekturwerte pro Klasse richtet sich ebenfalls nach der gewünschten Genauigkeit. Die Anzahl bestimmt den notwendigen
Speicherbedarf des Speichers 25. Die Differenz ZW 11 ■ ZW 12 kann je nach Zunahme oder Abnahme der Geschwindigkeit
positiv oder negativ sein. Deshalb sind verschiedene Speicherplätze für positive und negative Werte der Differenz ZW 11 ZW
12 notwendig. Wenn die Differenz ZW 11 - ZW 12 positiv ist, ergibt sich ein negativer Korrekturwert. Die entsprechenden
Werte sind dann als Zweierkomplement des negativen Werts im Speicher 25 enthalten.
Bei einem maximal zulässigen Fehler von vier binären Stellen
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- 22 -
im Bereich von 150 bis 280 km/h ist es nicht erforderlich, daß
das volle Adressenformat, wie es sich am Ausgang des Subtrahierers 15 ergibt, an den Speicher 25 angelegt wird. Wenn am
Ausgang des Subtrahierers 15 ein Adressenformat von 16 bit ansteht, dann genügt für die Adressierung der ersten Klasse der
3
Tabelle im Speicher eine um 2 reduzierte Adresse. Die Ausgangs-
Tabelle im Speicher eine um 2 reduzierte Adresse. Die Ausgangs-
3 adresse des Subtrahierers 15 wird deshalb durch den Wert 2 im Formatumwandler 23 dividiert. Der Formatumwandler 23 wird durch
den Inhalt des Meßimpulszählwertspeichers 7 gesteuert. Bei einem Bezugszeitintervall von 4,0 msec und einer Frequenzänderung von
6600 Hz bis 2983 Hz für den Bereich von 160 bis 280 km/h kann der Inhalt des Meßimpulszählwertspeichers 7 zwischen 16 und 27 schwanken.
Den Werten 16 bis 27 entspricht daher im Formatumwandler
3
eine Division durch den Wert 2 . Die Ausgänge des Formatumwandlers 23 sind z. B. an die Zeilenadressierschaltung des matrixförmigen Speichers 25 gelegt. An die Spaltenadressierschaltung sind dann die Ausgänge des Meßimpulszählwertspeichers 7 gelegt, um die Klasse der Tabelle auszuwählen. Die Werte 16 bis 27 bzw. deren entsprechende Binärwerte wählen demnach diejenige Klasse der Tabelle aus, die dem Geschwindigkeitsbereich 150 bis.280 km/h entspricht. Die Klasse der Tabelle für den Bereich von 150 bis km/h enthält vorzugsweise für negative Differenzwerte 49 Speicherplätze zu je 8 bit, während für positive Differenzwerte 56 Speicherplätze zu je 8 bit ausreichen. In der folgenden Tabelle sind die für die verschiedenen Geschwindigkeitsbereich vorgesehenen Klassen der Tabelle, der Speicherbedarf je Klasse sowie der Bereich des Inhalts des Meßimpulszählwertspeichers 7 und die Größe der Adressenänderung durch den Formatumwandler 23 angegeben.
eine Division durch den Wert 2 . Die Ausgänge des Formatumwandlers 23 sind z. B. an die Zeilenadressierschaltung des matrixförmigen Speichers 25 gelegt. An die Spaltenadressierschaltung sind dann die Ausgänge des Meßimpulszählwertspeichers 7 gelegt, um die Klasse der Tabelle auszuwählen. Die Werte 16 bis 27 bzw. deren entsprechende Binärwerte wählen demnach diejenige Klasse der Tabelle aus, die dem Geschwindigkeitsbereich 150 bis.280 km/h entspricht. Die Klasse der Tabelle für den Bereich von 150 bis km/h enthält vorzugsweise für negative Differenzwerte 49 Speicherplätze zu je 8 bit, während für positive Differenzwerte 56 Speicherplätze zu je 8 bit ausreichen. In der folgenden Tabelle sind die für die verschiedenen Geschwindigkeitsbereich vorgesehenen Klassen der Tabelle, der Speicherbedarf je Klasse sowie der Bereich des Inhalts des Meßimpulszählwertspeichers 7 und die Größe der Adressenänderung durch den Formatumwandler 23 angegeben.
Geschwindig keitsbereich in km/h |
280 | Schwankungsbreite des Inhalts des Meßimpulszählwert speichers 7 |
Divisionsfaktor für den Ausgangs wert des Subtra hierers 15 |
Speicherbedarf positive Differenzwerte |
f | ür die Tabelle negative Differenzwerte |
8 bit |
150 ... | 160 | 16 ... 27 | 23 | 56 χ 8 bit | 49 χ | 8 bit | |
70 ... | 80 | 8 ... 15 | 24 | 60 χ 8 bit | 47 χ | 8 bit | |
30 ... | 40 | 4 ... 7 | 25 | 70 χ 8 bit | 42 χ | 8 bit | |
10 ... | 20 | 2 ... 3 | 26 | 109 χ 8 bit | 35 χ | 8 bit | |
5 ... | 1 | 27 | 52 χ 8 bit | 26 χ | |||
to
CO
ffi
ro
„ · ft · W
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Der gesamte Speicherbedarf umfaßt demnach 541 χ 8 bit. Bei hoher
Genauigkeit der Frequenzwerte ist somit für einen großen Geschwindigkeitsbereich
nur ein geringer Speicherbedarf notwendig.
Die in Form von 8 bit-Wörtern aus dem Speicher 25 ausgelesenen
Korrekturwerte gelangen in den Multiplizierer 29, in dem sie mit dem Inhalt des Meßimpulszählwertspeichers 7 multipliziert
werden. Die Frequenzwerte sollen in einem Format von 16 bit-Breite verfügbar sein. Deshalb werden im Formatumwandler 30
die den jeweiligen Klassen zugeordneten Zahlwörter multipliziert. Für die Multiplikation werden die gleichen Zahlen benutzt, die
bereits für die Division der entsprechenden Klasse verwendet wurden. Die in der Tabelle angegebenen fünf Klassen werden demnach
je mit 23, 24, 25, 26 ,oder 27 multipliziert. Die Multiplikation
erfolgt im binären Zahlensystem, wobei die Multiplikation um jeweils den Faktor 2 eine Verschiebeoperation entspricht,
die um eine Stelle nach links erfolgt. Die Verschiebung um eine Stelle nach rechts bedeutet eine binäre Division um den Faktor
Nach der Multiplikation im Formatumwandler 30 stehen die Korrekturdaten in Format von 16 bit mit der richtigen Wertigkeit innerhalb
dieses Formats zur Verfugung. Diesen Daten wird der Inhalt des Meßimpulszählwertspeichers 7 hinzugefügt. Daraus ergibt
sich dann der Frequenzwert f nach der oben angegebenen Beziehung (2). Dieser Frequenzwert gelangt vom Addierer 31 in den
Speicher 32, der für das Ergebnis vorgesehen ist.
Wenn die Vergleicher 11 und 12 feststellen, daß der Inhalt des Meßimpulszählwertspeichers 7 null ist, während der Inhalt des
Meßimpulszählwertspeichers 10 größer als null ist, dann veranlaßt das Verknüpfungsschaltwerk 16 die Übernahme des Inhalts
des Taktimpulszählwertspeichers 13 in den Taktimpulszählwert-
■* m *i *
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speicher 14. Danach wird der Inhalt des Taktimpulszählwertspeichers
13 auf null zurückgesetzt. Zugleich wird der Inhalt des Zählers 20 um eine Einheit erhöht.
Stellen die Vergleicher 11 und 12 fest, daß die Inhalte der Meßimpulszählwertspeicher 7 und 10 null sind, dann erhöht das
Verknüpfungsschaltwerk 16 den Inhalt des Zählers 20 um eine Einheit, während der Inhalt des Taktimpulszählwertspeichers
13 auf null zurückgestellt wird und der Inhalt des Taktimpulszählwertspeichers 14 erhalten bleibt.
Ist dagegen der Inhalt des Meßimpulszählwertspeichers 7 größer als null, während der Inhalt des Meßimpulszählwertspeichers
10 noch null ist, dann steuern die Vergleicher 7, 10 über das Verknüpfungsschaltwerk 16 die Übernahme des Inhalts des Taktimpulszählwertspeichers
3 in den Taktimpulszählwertspeicher 13. Der Inhalt des Taktimpulszählwertspeichers 14 bleibt erhalten,
während das Verknüpfungsschaltwerk 16 den Inhalt des Zählers 20 um eins erhöht. Bei den oben erläuterten Zählerinhalten ist
die Periodendauer der Meßimpulse größer als das Bezugszeitintervall T„. Die Periodendauer Tp der Meßimpulse ergibt sich dann
anhand der Inhalte des Zählers 20 und der Taktimpulszählwertspeicher 13, 14 nach der Beziehung:
Tp = K ' (Z 3 ' TF + ZW H-ZW 12).
Hierbei sind K eine Konstante, Z 3 der Inhalt des Zählers 20, T„ das Bezugszeitintervall und ZW 11 bzw. ZW 12 die Inhalte
der Taktimpulszählwertspeicher 13, 14.
WM« t* # · -
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- 26 -
Die Frequenz der Meßimpulse F ergibt sich aus dem Kehrwert von T nach folgender Beziehung:
F = JL = Kj ,
Tp Z 3 · Tp + ZW 11 - ZW 12 * '
Außer ZW 11 - ZW 12 steht bei dieser Beziehung noch der Ausdruck Z 3 ' T„ im Nenner. Nach der weiter oben erläuterten Metho-
de kann die Bestimmung von F demnach nicht erfolgen. Es wird statt dessen eine etwas abgewandelte Methode benutzt. Die Frequenz
F ergibt sich aus der Beziehung (3) durch Umwandlung nach der Beziehung
· K 3
F=
Z 3 Tp + (ZW 11 - ZW 12)Z3
Im Speicher 26 ist wiederum eine Tabelle gespeichert, deren Adressen aus der Differenz ZW 11 - ZW 12 abgeleitet werden,
indem diese Adressen noch einmal im Formatumwandler 24 durch den Inhalt des Zählers 20 dividiert werden. Da die Meßimpulsperiode
größer als das Bezugszeitintervall ist, ergibt bereits der Inhalt des Zählers 20 einen relativ genauen Frequenzwert.
Die Tabellenwerte können daher die niedrigste Genauigkeitsstufe aufweisen. Deshalb werden die Differenzwerte ZW 11 - ZW 12 im
Formatumwandler 24 auch auf die niedrigste Genauigkeitsstufe heruntergeteilt, die oben bei der Tabelle des Speichers 25 mit
7
2 angegeben wurde. Mit dieser Adresse werden die in der Tabelle
2 angegeben wurde. Mit dieser Adresse werden die in der Tabelle
enthaltenen Werte für
K 3
T1, x ZW 11 - ZW 12
F + _
angewählt und ausgelesen.
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Die Ausgangswerte des Speichers 26 gelangen in den Dividierer 33, in dem sie durch den Inhalt des Zählers 20 dividiert werden.
Am Ausgang des Dividierers 33 steht danach der Frequenzwert F zur Verfügung, der in den Speicher 32 gelangt. Die Schalter
22, 27 werden von dem Vergleicher 34 gesteuert, der den Zähler 20 darauf hin überwacht, ob der Inhalt größer als eins ist.
Trifft dies zu, dann schaltet der Vergleicher 34 den Schalter 22 auf den Eingang des Formatumwandlers 24 um, während er den
Schalter 27 öffnet. In diesem Fall wird der Speicher 26 adressiert, dessen Inhalt nach entsprechender Umwandlung als Frequenzwert
F in den Speicher 32 gelangt.
Die Division des aus dem Speicher 26 ausgelesenen Wertes stellt
eine Formatumwandlung dar. Eine weitere Formatumwandlung ist nicht
notwendig, weil im Speicher 26 nur Werte für niedrige Geschwindigkeiten gespeichert sind, die überdies nur eine geringe Datenbreite
benötigen.
Die in Fig. 1 dargestellten Schaltelemente sind bis auf den Sensor
4 vorzugsweise in einem Baustein integriert. Damit läßt sich eine Gewichts- und Volumeneinsparung erreichen.
Eine andere Ausführungsform zur Ausgabe eines der Frequenz aufeinanderfolgender
Impulse entsprechenden Wertes enthält wiederum den Taktgeber 1, dessen Ausgang mit dem Zähler 2 verbunden ist,
dessen Übertragsausgang auf den Rücksetzeingang rückgekoppelt ist. Die parallelen Ausgangsleitungen 35 des Zählers 2 sind
an den Bus 36 eines Mikrorechners 37 gelegt. Der Bus 36 enthält nicht näher dargestellte Steuer-, Daten- und Adressenleitungen,
die je einen Steuer-, Daten- und Adressenbus bilden. Vorzugsweise ist das Adressenformat 16 bit und das Datenformat 8 bit.
Der Zähler 2 hat zweckmäßigerweise 16 parallele Ausgänge. Dabei kann der Zähler 2 ein Binärzähler sein. Da das Datenbusformat 8
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- 28 -
bit ist, müssen die 16 bit des Binärzählers 2 nacheinander zu jeweils 8 bit auf den Datenbus übertragen werden. Die Datenübertragung
erfolgt zweckmäßigerweise über einen Zwischenspeicher, bei dem es sich um Speicherplätze innerhalb eines an den Bus 36
angeschlossenen Speichers 38 mit wahlfreiem Zugriff handeln kann. Der Übertragsausgang des Zählers 2 ist an den Steuerbus angeschlossen.
Ein Mikroprozessor 39 sowie Festwertspeicher 40, 41 und eine Ein-, Ausgabeschaltung 42 sind ebenfalls mit dem Bus 36
verbunden. Der Sensor 4 speist über Impulsformerschaltungen 5 und die Ein- und Ausgabeschaltung 42 den Interrupteingang des Mikrorechners
37. In den Festwertspeichern 40, 41 ist jeweils eine der oben in Verbindung mit den Speichern 25, 26 eingehend erläuterten
Tabellen gespeichert. Der Taktgeber 1 liefert gleichzeitig den Systemtakt für den Mikroprozessor 39. Der Zähler 2 ist vorzugsweise
ein Bestandteil des Mikroprozessors 39.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Diagramm ist der Inhalt des Zählers 2 mit Z 1 bezeichnet. Im Speicher 38 (RAM) kann ein Speicherbereich
als Zählspeicher festgelegt sein, dessen Inhalt bei jedem Meßimpuls um eine Einheit erhöht wird. Der Inhalt dieses Zählspeicherbereichs
im Speicher 38 wird mit Z 2 bezeichnet. Der Zählspeicherbereich kann zweckmäßigerweise ein Register des
Mikroprozessors 39 sein. Ein weiteres Register des Mikroprozessors 39 dient zur Aufnahme des Inhalts des Zählers 2. Der Inhalt
dieses Registers ist mit ZW 11 bezeichnet. Für die Speicherung des Inhalts des Zählers 2 ist ein weiteres Register im Mikroprozessor
39 vorgesehen, dessen Inhalt mit ZW 12 bezeichnet wird. Zwei weitere Register, deren Inhalte in Fig. 3 mit ZW
2 und ZW 21 bezeichnet sind, dienen zur Zwischenspeicherung des Inhalts Z 2 des Zählspeichers.
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Nach der Ausgabe eines jeden Frequenzwerts f oder F wird in einem Schritt 43 der Inhalt ZW 2 in das Register mit ZW 21 eingegeben,
das danach die Daten von ZW 2 enthält. Sodann wird in einem Schritt 44 Z 2 nach ZW 2 übertragen. Es folgt in einem
Schritt 45 eine Abfrage, ob ZW 2 null ist. Trifft dies zu, dann wird auf einen Schritt 46 übergegangen, der eine weitere Abfrage
beinhaltet, die sich darauf bezieht, ob auch ZW 21 null ist. Sofern dies der Fall ist, folgt ein Schritt 47, in dem der mit
Z 3 bezeichnete Inhalt eines weiteren Registers des Mikroprozessors 39 um eine Einheit erhöht wird. Anschließend wird in
einem in Fig. 3 mit 48 bezeichneten Ablauf der Frequenzwert f oder F bestimmt. Nach dem Ablauf 48 beginnt wieder ein Schritt
43. Wenn im Schritt 46 festgestellt wird, daß ZW 21 nicht null ist, dann folgt ein Schritt 49, in dem ZW 11 nach ZW 12 übertragen
wird. Zugleich wird ZW 11 auf null zurückgesetzt, während Z 3 auf zwei eingestellt wird. Auf den Schritt 49 folgt wiederum
der Schritt 48.
Im Schritt 45 wird bei von null verschiedenem Stand von ZW 2 auf einen Schritt 50 übergegangen, der eine Abfrage beinhaltet,
die sich auf ZW 21 bezieht. Falls ZW 21 null ist, folgt ein Schritt 51, in dem Z 1 nach ZW 11 übertragen wird. Zugleich
wird Z 2 und Z 3 auf null zurückgesetzt, bevor sich der Ablauf 48 anschließt. Wird jedoch beim Schritt 50 festgestellt, daß
ZW 21 von null verschieden ist, dann folgt ein Schritt 52, der die Übertragung von ZW 11 nach ZW 12, die Übertragung von Z
1 nach ZW 11 und die Rücksetzung von Z 2 und Z 3 auf null umfaßt. Danach folgt wiederum der Ablauf 48.
Wie in Fig. 4 näher dargestellt ist, beginnt der Ablauf 48 mit einem Schritt 53, in dem ZW 12 von ZW 11 subtrahiert wird. Danach
wird in einem Schritt 54 geprüft, ob der Inhalt Z 3 größer als null ist. Ist dies nicht der Fall, dann folgt in einem Schritt
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- 30 -
55 eine Verschiebeoperation. Die Differenz ZW 11 - ZW 12 wird
mittels mehrerer Verschiebungen durch 2 geteilt. Dies entspricht der Klasse mit dem kleinsten Geschwindigkeitsbereich gemäß der
weiter oben erläuterten Tabelle, die z. B. im Speicher 26 vorhanden ist. Im nächsten Schritt 56 wird das im Schritt 55 gewonnene
Ergebnis durch Z 3 dividiert. Dabei ergibt sich ein Wert, der zur Adressierung einer Tabelle dient, die mit derjenigen im
Speicher 26 übereinstimmt. Diese Tabelle ist bei der Anordnung gemäß Fig. 2 im Festwertspeicher 41 vorhanden. Die im folgenden
Schritt 57 durchgeführte Adressierung des Speichers 41 ergibt einen Speicherausgangswert, der durch Z 3 dividiert und danach
mit 2 multipliziert wird. Das Ergebnis des Schrittes 57 wird im folgenden Schritt 58 in ein Register SP 2 bzw. in einen Speicherplatz
SP 2 des Speichers 38 eingegeben. Es handelt sich dabei um die acht niedrigwertigen Bit des Speichers. Die acht
höherwertigen Bit werden auf null zurückgestellt. Es folgt dann der Schritt 43.
Ist jedoch Z 3 von null verschieden, dann schließt sich ein Schritt 59 an, in dem die Differenz ZW 11 - ZW 12 einer Verschiebeoperation
unterworfen wird, die einer Division durch 2 entspricht. Nach dieser Verschiebung wird in einem Schritt 60 geprüft, ob ZW
mit den Werten für die höchste Geschwindigkeitsklasse der Tabelle übereinstimmt. Ist dies der Fall, so folgt als Schritt 61 die
Adressierung des Speichers 40 mit dem Ergebnis des Schrittes als Adresse, die Multiplikation des Speicherausgangswerts mit ZW
und Formatanpassung, indem durch eine Verschiebeoperation eine binäre Multiplikation erzeugt wird. Danach steht der Korrekturwert
tnit dem richtigen Stellenwert zur Verfügung. Dieser Korrekturwert
wird in einem Schritt 62 in SP 2 abgespeichert, der die acht niedrigwertigeren Bits eines sechzehn Bits umfassenden Wortes
bildet. Die acht höherwertigen Bits werden vorn Inhalt ZW 2 gebildet, der nach dem Speicherplatz mit den acht höherwertigen Bits
ALFRED TEVES GMBH ρ 5132
- 31 -
transportiert wird. Dieser Speicherplatz ist in Fig. 4 mit SP bezeichnet. An den Schritt 62 schließt sich der Schritt 43 an.
Wird beim Schritt 60 festgestellt, daß ZW 2 größer als der für die höchste Klasse vorgegebene Wert ist, so folgt ein weiterer
Verschiebeschritt 63, in dem die Differenz ZW 11 - ZW 12 um
eine Binärstelle dividiert wird. Danach wird in einem Schritt
64 geprüft, ob ZW 2 größer oder gleich ist dem vorgegebenen
Wert für die nächstniedrigere Klasse der Tafel im Speicher 40. Trifft dies zu, dann schließt sich ein Schritt 64 an, der die
Speicherauslesung und die Multiplikation des Ausgangswerts des Speichers mit ZW 2 beinhaltet. Das Ergebnis dieser Multiplikation wird im nächsten Schritt 65 in das notwendige Format transformiert, in dem eine Multiplikation um zwei binäre Stellen vorgenommen wird, bevor der Schritt 62 folgt. Eine Schrittfolge, die
derjenigen von 63, 64 und 65 entspricht, wird nach dem Schritt 64 für jede Speicherklasse durchgeführt. In Fig. 4 ist dies
durch die gestrichelten Linien 66 und 67 dargestellt, die jeweils in Formatumwandlungsschritten 68 und 69 enden, an die sich der Schritt 62 anschließt.
eine Binärstelle dividiert wird. Danach wird in einem Schritt
64 geprüft, ob ZW 2 größer oder gleich ist dem vorgegebenen
Wert für die nächstniedrigere Klasse der Tafel im Speicher 40. Trifft dies zu, dann schließt sich ein Schritt 64 an, der die
Speicherauslesung und die Multiplikation des Ausgangswerts des Speichers mit ZW 2 beinhaltet. Das Ergebnis dieser Multiplikation wird im nächsten Schritt 65 in das notwendige Format transformiert, in dem eine Multiplikation um zwei binäre Stellen vorgenommen wird, bevor der Schritt 62 folgt. Eine Schrittfolge, die
derjenigen von 63, 64 und 65 entspricht, wird nach dem Schritt 64 für jede Speicherklasse durchgeführt. In Fig. 4 ist dies
durch die gestrichelten Linien 66 und 67 dargestellt, die jeweils in Formatumwandlungsschritten 68 und 69 enden, an die sich der Schritt 62 anschließt.
Es ist möglich, die in Fig. 2 dargestellte Anordnung für die
zeitmultiplexe Berechnung von Frequenzwerten auszunutzen. Es
sind dann mehrere Sensoren über entsprechende Impulsformer und Interfaceschaltungen an den Bus 36 angeschlossen. Für jeden Sensor wird die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Schrittfolge in einer
vorgebbaren Reihenfolge durchgeführt.
zeitmultiplexe Berechnung von Frequenzwerten auszunutzen. Es
sind dann mehrere Sensoren über entsprechende Impulsformer und Interfaceschaltungen an den Bus 36 angeschlossen. Für jeden Sensor wird die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Schrittfolge in einer
vorgebbaren Reihenfolge durchgeführt.
Die in Fig. 2 dargestellten Schaltungen sind bis auf den Sensor und den Impulsformer 5 in einem Baustein integriert.
ALFRED TEVES GMBH P 5132 -
- 32 -
Im folgenden ist in einer Tabelle für einen bestimmten Frequenzbereich
zu jeder Frequenz der Näherungswert und der in dem Speicher enthaltene Korrekturwert im Dezimalsystem angegeben. Die
Werte gelten für ein Bezugszeitintervall T = 4 msec für Kl=I
sowie für K 2 = 100. und für den oben erwähnten Frequenzbereich.
In der nachfolgenden Tabelle sind zu den vom Sensor 4 erzeugten Signalen Freqzenzwerte und Periodenwerte angegeben. Weiterhin
zeigt die Tabelle die Näherungswerte für die Frequenzen. Diese Näherungswerte ergeben sich in den Meßimpulszählwertspeichern
7, 8 bzw. im Mikrorechner 37. In der entsprechenden Spalte der Tabelle ist darauf hingewiesen, daß die Näherungswerte mit einer
Konstanten multipliziert werden müssen. Weiterhin enthält die Tabelle die Differenzwerte für die Bildung der Speicheradressen
und die unter den angegebenen Adressen gespeicherten Korrekturwerte. Die Differenzwerte unterliegen einer Formatumwandlung,
wie sie z.B. im Formatumwandler 23 vorgenommen wird. Eine weitere Spalte der Tabelle enthält das Ergebnis der Multiplikation der
gespeicherten Korrekturwerte mit den Näherungswerten. Dieses Ergebnis steht z.B. am Ausgang des Multiplizierers 29 an. Schließlich
zeigt die Tabelle in einer Spalte die Ergebnisse der Bestimmung der Periodendauern aus den Näherungswerten und den
Korrekturwerten.
Durch Sensor gegebene Frequenz (Hz)
Periodenwert für die Frequenz (msec)
Näherungswert (Hz)
Differenzwerte für die Erzeugung der Adresse des Speichers
Korrekturwert
im Speicher
im Speicher
Multiplikationsergebnis (Hz)
Additionsergebnis (Hz)
K2
600
1000
0,833
K2
0,333 · 10
800
1200
0,667
K2
900
1500
0,555
K2
0,389 · 10
-3
1099
1799
0,500
8 · K2
1200
2000
0,4545
8 · K2
0,364 · 10
-3
1400
2200
0,400
10 · K2
1500
2500
0,3571
11 · K2
0,393 · 10
-3
1694
2794
0,3333
12 · K2
1800
3000
0,3125
12 · K2
0,375 . 10
-3
2004
3204
0,2857
14 · K2
2100
3500
0,2631
15 · K2
0,394 · 10
-3
2295
3795
0,250
16 · K2
2400
4000
0,238
0,222
0,217
0,200
0,182
0,167
0,1501
16 · K2
18 · K2
18 · K2
20 ■ K2
22 · K2
24 · K2
26 · K2
0,381 · 10~3
0,392 · 10
-3
0,390 · 10
2592 2700
2808
30OO
3300
3600
4056
4192 4500
4608
5000
5500
6000
6656
CO OO CD
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Der Frequenzbereich ist gemäß der vorstehenden Tabelle relativ grob gestuft. Es ist aber klar zu erkennen, daß Adressen in
verschiedenen Bereichen ebenso wie die Tabellenwerte gleich sind. Dies bedeutet eine Einsparung an Speicherplätzen. Außerdem
reichen dreistellige Korrekturwerte aus, um Zahlenwerte mit hoher Genauigkeit zu erzeugen.
ALFRED TEVES GMBH
P 5132
1 | Taktgeber | 27 | Schalter |
2 | erster Zähler | 28 | Tabellenwahlschaltung |
3 | Taktimpuls zählwert- | 29 | Multiplizierer |
speicher | 30 | Formatumwandler | |
4 | Sensor | 31 | Addierer |
5 | Impulsformer | 32 | Speicher |
6 | zweiter Zähler | 33 | Dividierer |
7 | Meßimpulszählwert speicher |
34 | Vergleicher |
8 | Verzögerungszeit- | 70 | Torschaltung |
glied | 35 | Ausgangsleitung | |
9 | If | 36 | Bus |
10 | Me ßimpulszählwert- | 37 | Mikrorechner |
speicher | 38 | Speicher | |
11 | Vergleicher | 39 | Mikroprozessor |
12 | M | 40 | Festwertspeicher |
13 | Taktimpulszählwert- | 41 | Il |
speicher | Ί I | ||
14 | Il | 42 | Ein- und Ausgabeschaltung |
15 | Subtrahierer | 43 | - 47 Schritt |
16 | Verknüpfungs schalt- | 48 | Ablauf |
werk | 49 | -62 Schritt | |
17 | Ausgang | 63 | Verschiebeschritt |
18 | Il | 64 | Schritt |
19 | Il | 65 | Il |
20 | dritter Zähler | 66 | Linie |
21 | Verzögerungszeit- | 67 | Il . |
glied | 68 | Formatumwandlungsschritt | |
22 | Umschalter | 69 | Il |
23 | Formatumwandler | ||
24 | Il | ||
25 | Speicher | ||
26 | Il |
Leerseite
Claims (16)
- Patentansprüche:IJ Verfahren zur Erzeugung von Zahlenwerten, die der Frequenz der Meßimpulse einer Meßimpulsfolge proportional sind, dadurch gekennzeichnet, daß in fest vorgegebenen Bezugszeitintervallen (T^) jeweils die Zahl der Perioden von Meßimpulsen als Näherungswert für die Frequenz gemessen und durch einen Korrekturwert ergänzt wird, daß die Korrekturwerte in einem Speicher (25, 40) als Tabellenwerte unter Adressen enthalten sind, die aus der Differenz zwischen den in aufeinanderfolgenden Bezugszeitintervallen(T_) gemessenen Zeitdauern bis zum jeweils letzten Meßim-Fpuls im Intervall abgeleitet werden und daß die Tabellenwerte dem Kehrwert der Summe aus dem Bezugszeitintervall(T„) und dieser Differenz proportional sind, jf
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder gespeicherte Tabellenwert die gleiche Daten- · breite hat, daß die Tabellenwerte in Klassen unterteilt sind, denen verschiedene Frequenzbereiche zugeordnet sind, daß sich die Klassen durch die Zuordnung der Wertigkeiten zu den Stellen der Datenbreite unterscheiden• · β ·• « w ■ALFRED TEVES GMBH P 5132und daß jeweils die Tabellenwerte von der Stelle mit der höchsten Wertigkeit abgespeichert sind, wobei die die Datenbreite übersteigenden Stellen mit der niedrigsten Wertigkeit aufgerundet sind.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabellenwerte nach dem Auslesen mit einer Zahl multipliziert werden, die der Anzahl derin der jeweiligen Klasse aufgerundeten Stellen entspricht.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Klassen zugeordneten Tabellenwerte in Speicherbereichen mit unterschiedlicher Adressenbreite enthalten sind und daß sich die Adressenbreite der Klassen jeweils um die Zahl der aufgerundeten Stellen unterscheidet.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen den aufeinanderfolgenden Bezugszeitintervallen in Abhängigkeit von der jeweiligen Klasse um eine der Zahl der aufgerundeten Stellen entsprechende Zahl dividiert wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulse von konstanter Frequenz in den vorgegebenen, gleich langen Bezugszeitintervallen jeweils bis zum letzten Meßimpuls im Bezugszeitintervall zu einem Zählwert aufsummiert werden, der zwischengespeichert wird, daß nach jedem Meßimpuls geprüft wird, ob das Meßimpulsintervall größer oder kleiner als das Bezugszeitintervall ist, daß bei kleinerem Meßimpulsintervall der vorletzte vom letzten zwischengespei-ALFRED TEVES GMBH P 5132cherten Zählwert subtrahiert wird, daß die Differenz der Zählwerte in Abhängigkeit von einem Meßimpulszählwert, der durch Aufsummieren der Meßimpulse je Bezugszeitintervall erhalten wird, unter Anpassung an die zugeordnete Klasse der Tabellenwerte als Adresse dem Speicher zugeführt wird, indem die Tabelle gespeichert ist, bei der unter jeder einem Periodenwert entsprechenden Adresse mindestens eine Zahl gespeichert ist, die im Zähler eine Konstante und im Nenner die Summe aus dem Bezugszeitintervall und der Differenz der Zählwerte enthält, daß der Wert am Speicherausgang mit dem Meßimpulszählwert und mit der aus der Anpassung an die Klasse folgenden Zahl multipliziert und dem Meßimpulszählwert hinzugefügt wird, daß bei kleinerem Bezugszeitintervall der im Bezugszeitintervall mit dem vorletzten Meßimpuls aufgetretene Zählwert von dem im jeweils letzten Bezugszeitintervall bis zum Meßimpuls aufgetretenen Zählwert subtrahiert wird und in Abhängigkeit von der Anzahl der zwischen aufeinanderfolgenden Meßimpulsen aufgetretenen meßimpulslosen Bezugszeitintervallen und nach Divison durch die Anzahl der meßimpulslosen Bezugszeitintervalle als Adresse einem weiteren Speicher (26, 41) vorgegeben wird, in dem eine weitere Tabelle gespeichert ist, bei der unter jeder einem Periodenwert entsprechenden Adresse eine Zahl gespeichert ist, die im Zähler eine Konstante und im Nenner die Summe aus dem Bezugszeitintervall und dem Quotienten der Differenz der Zählwerte und der Zahl der meßimpulslosen Bezugszeitintervalle enthält, und daß der Ausgangswert des weiteren Speichers (26, 41) durch die Zahl der meßimpulslosen Bezugszeitintervalle dividiert wird.ALFRED TEVES GMBH P 5132-A-
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßimpulszählwerte jeweils zweier aufeinanderfolgender Bezugszeitintervalle auf die Werte null hin geprüft werden, daß bei zwei meßimpulslosen Bezugszeitintervallen ein Zählwert für meßimpulslose Bezugszeitintervalle um eine Einheit erhöht wird, daß bei einem meßimpulslosen letzten Bezugszeitintervall und einem oder mehreren Meßimpulsen im vorletzten Bezugszeitintervall der Zählwert für meßimpulslose Bezugszeitintervalle auf einen Bezugswert eins zurückgestellt wird und daß bei einem meßimpulslosen vorletzten Bezugszeitintervall und einem oder mehreren Meßimpulsen im letzten Bezugszeitintervall die Differenz der Zählwerte aus dem Bezugszeitintervall mit dem vorletzten Meßimpuls und dem Bezugszeitintervall mit dem letzten Meßimpuls nach Division mit dem Zählwert für meßimpulslose Bezugszeitintervalle an den weiteren Speicher (26, 41) gelegt wird.
- 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei den von null verschiedenen Meßimpulszählwerten in zwei aufeinanderfolgenden Bezugszeitintervallen die Zählwerte des vorletzten und des letzten Bezugszeitintervalls an den Speicher (26, 41) angelegt werden.
- 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Taktimpulse eines Taktgebers (1) in einen ersten voreinstellbaren Zähler (2) eingebbar sind, dessen Übertragsausgang auf den Löscheingang rückgekoppelt und zeitverzögert an den Löscheingang eines zweiten, von den Meßimpulsen beaufschlagten Zähler (6)ALFRED TEVES GMBH P 5132sowie an die Takteingänge eines ersten und eines zweiten Meßimpulszählwertspeichers (7, 10) gelegt ist, daß ein erster Taktimpulszählwertspeicher (3) mit dem Ausgang des ersten Zählers (2) verbunden und mit seinem Takteingang von den Meßimpulsen beaufschlagbar ist sowie mit seinen Ausgängen an einen zweiten Taktimpulszählwertspeicher (13) gelegt ist, dem ein dritter Taktimpulszählwertspeicher (14) nachgeschaltet ist, daß der erste Meßimpulszählwertspeicher (7) mit dem Eingang an den Meßimpulszähler (6) und mit dem Ausgang an den Eingang eines zweiten Meßimpulszählwertspeichers (10) angeschlossen ist, daß die Ausgänge der Meßimpulszählwertspeicher (7, 10) je mit Vergleichern (11, 12) verbunden sind, die an ein Verknüpfungsschaltwerk (16) angeschlossen sind, das mit den Takteingängen des zweiten und dritten Taktimpulszählwertspeichers· (13, 14), dem Löscheingang des zweiten Taktimpulszählwertspeichers (13) und dem Zähl- sowie dem Löscheingang eines Zählers (20) für meßimpulslose Bezugszeitintervalle verbunden sind, daß der zweite Meßimpulszählwertspeicher (10) mit dem Ausgang des ersten Meßimpulszählwertspeichers (7) verbunden ist, daß die Eingänge eines Subtrahierers (15) an die Ausgänge des zweiten und dritten Taktimpulszählwertspeichers (13, 14) gelegt sind, daß die Ausgänge des Subtrahierers (15) über von einem an dem Zähler (20) für meßimpulslose Bezugszeitintervalle angeschlossenen dritten Vergleicher (34) betätigbare Schalter (22, 27) wahlweise an eine erste oder eine zweite Formatumwandlungsschaltung (23, 24) anschließbar sind, daß die erste über den Ausgang des ersten Meßimpulszählwertspeichers (7) einstellbare Formatumwandlungsschaltung (22) mit dem Speicher (25) und die zweite, von den Ausgängen des dritten VergleichersIf V · ·ALFRED TEVES GMBH P 5132einstellbare Formatumwandlungsschaltung (24) mit dem weiteren Speicher (26) verbunden ist und daß die Ausgänge des Speichers (25) über die Reihenschaltung eines Multiplizierers (29), einer dritten Formatumwandlungsschaltung (30) und eines Addierers (31), die von dem Ausgang des ersten Meßimpulszählwertspeichers (7) beaufschlagt sind, an einen Zwischenspeicher (32) angeschlossen sind, der weiterhin mit einem von den Ausgangssignalen des dritten Vergleichers (34) beaufschlagten Dividierer (33) verbunden ist, dessen weitere Eingänge an die Ausgänge des weiteren Speichers (26) gelegt sind.
- 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster von Taktimpulsen eines Taktgebers (l) beaufschlagbarer Zähler (2) mit seinen Datenausgängen an den Datenbus eines Mikrorechners (27) angeschlossen ist, daß der Ubertragsausgang des Zählers (2) auf den Löscheingang rückgekoppelt und an den Datenbus angeschlossen ist, daß ein von den Meßimpulsen beaufschlagtes Zählregister vorgesehen ist, daß der Interrupteingang des Mikrorechners (37) von den Meßimpulsen beaufschlagt ist und daß Speicher (40, 41) mit ihren Eingängen an den Adressenbus und mit ihren Ausgängen an den Datenbus des Mikrorechners (37) angeschlossen sind.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zähler (2) zugeführten Taktimpulse aus der Systemtaktimpulsfolge des Mikrorechners (27) abgeleitet sind.ALFRED TEVES GMBH P 5132
- 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahlenwerte in den Speichern (25, 26, 40, 41) unter 8 bit-Wörtern gespeichert sind.
- 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (25, 26, 40, 41) programmierte Festwertspeicher sind.
- 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbreite der ausgegebenen Zahlenwerte 16 bit ist.
- 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßimpulszähler (6) über Impulsformerstufen (5) mit einem bei Drehung eines Fahrzeugrades betätigbaren Impulsgeber (4) verbunden ist.
- 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungen (l, 2, 3, 5 bis 16, 20 bis 35; 1, 2, 5, 36, 37) zur Erzeugung der Zahlenwerte, die der Frequenz der Meßimpulse proportional sind, in einem Baustein integriert sind.
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