DE3811735A1 - Verfahren zur frequenzmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Frequenzmes­ sung, wobei die Frequenz eines zugeführten Signals wiederholt gemessen wird.

Für digitale oder analoge Regelsysteme werden häufig Sensoren verwendet, die Signale liefern, deren Fre­ quenz der zu messenden Größe proportional ist. Ein Beispiel hierfür sind Induktivgeber für die Messung der Drehzahl eines Motors.

Bei Kenntnis des Bereichs der abgegebenen Frequenz kann ein geeignetes Meßverfahren angewendet werden. So kann beispielsweise die Zeit zwischen den steigen­ den oder fallenden Flanken des Signals gemessen werden, so daß nach jedem Impuls ein neuer Meßwert bereit steht. Es kann jedoch auch über mehrere Impul­ se gemittelt werden, um zu einer höheren Auflösung zu kommen. Schließlich sind sogenannte Torzeitverfah­ ren bekannt, bei denen während einer vorgegebenen Zeit Impulse gezählt werden und danach der neue Meß­ wert ermittelt wird.

Bei den bekannten Verfahren und Anordnungen zur Fre­ quenzmessung wird je nach Frequenzbereich des Sen­ sors ein Verfahren angewendet. Damit ergeben sich eine Einschränkung des Frequenzbereichs sowie Unge­ nauigkeiten bei Frequenzen an den Grenzen des Bereichs.

Bei digitalen Systemen werden Frequenzen häufig interrupt-gesteuert gemessen, wobei jeder Impuls zu einer Unterbrechung des laufenden Programms führt. Damit werden Programme mit steigender Meßfrequenz langsamer. Torzeitmeßverfahren erzeugen die größten Fehler, wenn die Periodendauer des anliegenden Si­ gnals größer als die halbe Torzeit wird.

Die Erfindung vermeidet die erwähnten Nachteile dadurch, daß eine erste Frequenzmessung nach einem ersten Verfahren erfolgt und daß in Abhängigkeit vom Meßergebnis eine folgende Frequenzmessung nach dem gleichen oder einem anderen Verfahren vorgenommen wird.

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens be­ steht darin, daß eine Anordnung zur Frequenzmessung vorgesehen ist, welche eine Frequenzmessung nach mehreren Verfahren ermöglicht, und daß eine Umschalt­ einrichtung in Abhängigkeit vom jeweiligen Ergebnis steuerbar ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sind schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend be­ schrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Flußdiagramm eines ersten Ausführungs­ beispiels und

Fig. 2 eine Anordnung zur Frequenzmessung als zwei­ tes Ausführungsbeispiel.

Nach einem Start 1 des in Fig. 1 dargestellten Interrupt-Programms wird eines von drei Meßverfahren a, b, c im Programmteil 2 durchgeführt. Bei dem Meßverfahren a werden Referenzimpulse gezählt, deren Frequenz wesentlich höher als die zu messende Fre­ quenz ist. Diese Zählung beginnt mit einem ersten Impuls des Signals, dessen Frequenz gemessen werden soll. Bei der Verzweigung 3 wird gefragt, ob der zweite Impuls des Signals eingetroffen ist. Ist dieses der Fall, so wird in an sich bekannter Weise im Programmteil 4 das Zählergebnis aufgearbeitet und bei 5 in Abhängigkeit vom Meßergebnis eines der Ver­ fahren a, b, c ausgewählt, worauf bei 6 das Programm beendet wird.

Wird bei 3 jedoch festgestellt, daß der zweite Impuls noch nicht eingetroffen ist, so wird das Programm bei 6 direkt beendet und letztlich solange wiederholt, bis der zweite Impuls eingetroffen ist.

Das Verfahren b sieht eine Frequenzzählung über mehrere Perioden des zu messenden Signals vor. Es wird deshalb bei der Programmverzweigung 7 gefragt, ob der xte Impuls bereits eingetroffen ist. Ist dieses nicht der Fall, so wird wie nach der Verzwei­ gung 3 das Programm bei 6 beendet und später wieder­ holt, bis der xte Impuls eingetroffen ist, worauf nach der Verzweigung 7 die Aufbereitung des Zähler­ gebnisses zu einem Meßwert bei 4 erfolgt.

Das Verfahren c sieht die Zählung von Impulsen des zu messenden Signals während einer vorgegebenen Torzeit vor. Deshalb wird bei der Verzweigung 8 gefragt, ob die Torzeit abgelaufen ist. Ist dieses nicht der Fall, so wird das Programm bei 6 beendet und bei der folgenden Programmunterbrechung wieder­ holt, bis bei 8 festgestellt wird, daß die Torzeit abgelaufen ist. Dann werden im Programmteil 9 Maßnah­ men zum Abbruch weiterer Messungen eingeleitet, worauf bei 4 das Zählergebnis zu einem Meßwert für die Frequenz aufbereitet wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wird einem Eingang 11 das Signal, dessen Frequenz gemessen werden soll, zugeführt. Über einen Meßverstärker 12 gelangt das Signal zu einem Start/Stop-Eingang eines Zählers 13, welchem im übrigen über einen weiteren Eingang 14 Zählimpulse zugeführt werden, deren Fre­ quenz wesentlich größer als die zu messende Frequenz ist. Die Anzahl der während einer Periode des zuge­ führten Signals gezählten Impulse steht als mehrstel­ liges digitales Signal am Ausgang des Zählers 13 zur Verfügung und stellt die Periodendauer des Signals dar. In einer Schaltung 15 zur Bildung des Kehrwer­ tes wird die Periodendauer T in einen Frequenzwert f umgerechnet, der am Ausgang 16 abgenommen werden kann.

Zwischen dem Ausgang des Zählers 13 und dem Eingang der Schaltung 15 ist ein Umschalter 17 vorgesehen, der von einer Auswerteschaltung 18 steuerbar ist. Außerdem ist der Zähler 13 von der Auswerteschaltung derart steuerbar, daß er entweder nach jeder Periode des Signals rückgesetzt wird oder ein Rücksetzen nur nach x Perioden erfolgt.

Wird bei einer Frequenzmessung mit der oberen Stel­ lung des Umschalters 17 ein relativ kleiner Zählwert festgestellt, so daß die Auflösung des Ergebnisses zu gering ist, so wird mit Hilfe der Auswerteschal­ tung 18 der Umschalter 17 in die untere Stellung gebracht und der Zähler 13 erst nach x Perioden des Signals rückgesetzt. Durch die Zählung von bei 14 zugeführten Zählimpulsen während x Perioden wird das Zählergebnis um den Faktor x zu groß. Deshalb ist ein Teiler 19 vorgesehen, der den vom Zähler 13 abgegebenen Wert durch x teilt. Überschreitet das Ausgangssignal des Umschalters 17 einen vorgegebenen Wert, während sich der Umschalter 17 in der unteren Stellung befindet, so wird von der Auswerteschaltung 18 für die folgende Messung der Umschalter 17 wieder in die obere Stellung gebracht und der Zähler 13 zur Zählung der Zählimpulse während einer Periode des Signals umgeschaltet.

Der in Fig. 2 gestrichelt umrandete Teil der Anord­ nung kann in vorteilhafter Weise auch durch einen entsprechend programmierten Mikrocomputer realisiert werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Frequenzmessung, wobei die Frequenz eines zugeführten Signals wiederholt gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Frequenzmes­ sung nach einem ersten Verfahren erfolgt und daß in Abhängigkeit vom Meßergebnis eine folgende Frequenz­ messung nach dem gleichen oder einem anderen Verfah­ ren vorgenommen wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anord­ nung zur Frequenzmessung vorgesehen ist, welche eine Frequenzmessung nach mehreren Verfahren ermöglicht, und daß eine Umschalteinrichtung in Abhängigkeit vom jeweiligen Meßergebnis steuerbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Eingang eines Zählers (13) mit dem Signal beaufschlagbar ist, daß der ein mehrstelliges digitales Signal führende Ausgang des Zählers (13) einerseits direkt und andererseits über eine Divi­ dierschaltung (19) mit Eingängen eines Umschalters (17) verbunden ist, daß an den Ausgang des Umschal­ ters (17) eine Schaltung (15) zur Bildung des Kehr­ wertes und eine Auswerteschaltung (18) angeschlossen sind, deren Ausgänge mit einem Steuereingang des Umschalters (17) und einem Steuereingang des Zählers (13) verbunden sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines entsprechend programmierten Mikrocomputers.