DE4020652A1

DE4020652A1 - Elektronisches system zur ausgabe eines zeitdauersignals

Info

Publication number: DE4020652A1
Application number: DE19904020652
Authority: DE
Inventors: Hermann-Josef Dipl Phys Klein; Karin Dipl Ing Kienle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-01-02
Anticipated expiration: 2010-06-30
Also published as: JP3070977B2; DE4020652C2; JPH04262614A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektronischen System zur Ausgabe eines Zeitdauersignals nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bekannt ist aus der DE-OS 31 10 683 eine "Einrichtung zum Erzeugen eines Zeitdauersignals", bei dem zwei Zähler vorgesehen sind, der erste Zähler ausgehend von einem einmal gebildeten Restwert abwärts zählt und dann fortlaufend seinen Zählbereich durchläuft und zwar solange, bis in einem zweiten Zähler eine bestimmte Anzahl von Null durchgängen des ersten Zählers erfaßt worden sind. Als Stand der Technik ist in der DE-OS 31 10 683 ferner ein System behandelt, bei dem im ersten Zähler nicht ein Restwert und anschließend volle Zähl bereiche durchlaufen werden, sondern der erste Zähler fortlaufend auf einen definierten Anfangswert gesetzt wird.

Als weiterer Stand der Technik ist zu nennen:

- US-PS 48 73 624 "Output Compare System and Method for a Data processor";
- EP-PS 2 98 960 "Verfahren und digitales Steuergerät zur Bestimmung und Steuerung von pulsbreitenmodulierten Betriebsgrößen bei einer Brennkraftmaschine".

Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Systeme nicht in jedem Fall zufriedenstellende Ergebnisse zu liefern vermögen.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb, ein möglichst universell anwend bares System zur Ausgabe eines Zeitdauersignals mittels eines Rech ners anzugeben.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße elektronische System zur Ausgabe eines Zeit dauersignals erweist als relativ einfach in Aufbau und Funktion, weil ein ständig durchlaufender Zähler Verwendung finden kann. Dadurch erreicht man eine hohe Auflösung und Genauigkeit des Signals. Darüber hinaus hat es sich als äußerst störungsunanfällig herausgestellt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und wird im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine grobe Übersichtsdarstellung einzelner Hard ware-Komponenten und Fig. 2a sowie 2b erläuternde Darstellungen zum Ablauf bei der Bildung des Zeitdauersignals.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt grobschematisch einzelne Hardware-Komponenten eines Systems zur Ausgabe eines Zeitdauersignals. Mit 10 ist ein Rechner bezeichnet, der über eine Datenleitung 11 mit einem Vergleicher 12 (Compare-Register) verbunden ist. Dieser Vergleicher steht des weiteren über eine Datenleitung 13 mit einem Zähler 14 in Verbin dung, der wiederum über einen Eingang 15 eine Zählfrequenz (C1) zugeführt erhält. Eine Leitung 16 dient dazu, den jeweils momentanen Zählerstand des Zählers 14 dem Rechner 10 zuzuleiten. Ein Block 18 kennzeichnet einen Signalausgabeblock, an dessen Ausgang 19 das gewünschte Zeitdauersignal abgenommen werden kann. Eingangsgrößen erhält Block 18 einmal vom Rechner 10 in Verbindung mit dem Beginn des Zeitdauersignals sowie vom Vergleicher 12 in Verbindung mit dem Ende des Zeitdauersignals.

Mit Block 20 ist schließlich zur Abrundung des Systems ein System teil einer Brennkraftmaschinensteuerung bezeichnet, das ausgehend von Eingangsgrößen an Eingängen 21 ein Datum auf einer Ausgangs leitung 22 erzeugt, das letztlich in das gewünschte Zeitdauersignal umgewandelt werden soll.

Die übliche Arbeitsweise des oben beschriebenen Systems mit einem Vergleicher bzw. einem Compare-Register beruht auf dem Vergleich des Registerinhaltes mit dem Zählerstand eines laufenden Zählers bzw. Timers. Bei Gleichheit von Zählerstand und Registerinhalt schaltet die Rechner-Hardware autonom den dem Vergleicher 12 zugeordneten Ausgangsport.

Abhängig von der jeweiligen Hardware-Konzeption des Rechners bzw. Microcontrollers kann mit dem Eintreten des Vergleichsereignisses auch ein Interrupt ausgelöst werden, durch den eine Reaktion des Programms auf dieses Ereignis möglich wird.

Sollen beliebige Pulslängen beim Zeitdauersignal ausgegeben werden, dann muß aufgrund der begrenzten Stellenanzahl von Zähler und Ver gleicher der Zählbereich des Zählers mehrfach durchlaufen werden. Bei einer gewünschten hohen Absolutgenauigkeit und einer hohen Auf lösung der auszugebenden Impulslängen soll dabei die Echtzeitbe lastung des Rechners auf ein Minimum begrenzt werden.

Das erfindungsgemäße System wird zweckmäßigerweise anhand von Fig. 2a erläutert.

Fig. 2a zeigt den Stand des Zählers 14 sowie den jeweiligen Ver gleichswert im Vergleicher 12 jeweils aufgetragen über der Zeit t. Dabei ist mit der sägezahnförmigen Kurve 25 der jeweilige Zähler stand bezeichnet, während die treppenartige Impulsdarstellung 26 den jeweiligen Inhalt des Vergleichers 12 darstellt.

Wesentlich ist nun, daß der Zähler 14 fortlaufend seinen Zählbereich durchlaufen kann und nicht beeinflußt zu werden braucht vom Ausgabe zeitpunkt des gewünschten Zeitdauersignals. Der Zähler besitzt einen maximalen Zählerstand Zmax, den er bei der gegebenen Zählfrequenz in einer Zeit tmax durchläuft.

Beim gezeigten Beispiel solle eine Zeitdauer T ausgegeben werden, die größer ist als tmax des Zählers.

Fig. 2b verdeutlicht die Situation noch einmal. Die Darstellung unterscheidet sich von Fig. 2a insoweit, als die Startpunkte von tmax und T übereinstimmen. Erkennbar ist, daß genauso, wie die Länge des auszugebenden Zeitdauersignals T tmax überschreitet, auch der für einen einzelnen Auszählvorgang benötigte Wertebereich W den im Zähler 14 und Vergleicher 12 bereitstehenden maximalen Wertbereich Zmax überschreitet.

Grundgedanke der Erfindung ist es nun, daß jede Zeit T < tmax auf geteilt wird in ein Vielfaches eines Zeitrasters TZR sowie einer Restzeit TRest entsprechend der Formel

Entsprechendes ergibt sich im Wertebereich, wenn der Gesamtwert W aufgeteilt wird in ein Vielfaches eines Werterasters DZ sowie eines Restwertes ZRest.

Dabei entspricht die Dauer eines Zeitrasters TZR bei der gegebenen Arbeitsfrequenz dem Werteraster DZ. Entsprechend der Erfindung wird nun der Vergleicher 12 bzw. das Compare-Register entsprechend der Darstellung von Fig. 2a derart beschickt, daß sein Anfangswert und seine Momentanwerte immer oberhalb des jeweiligen Zählerwertes bzw. Timerwertes liegen.

Als Anfangswert wird in den Vergleicher die Summe folgender Werte geladen

- Zählerstand zur Zeit to = ZT(to),
- ein der Restzeit TRest entsprechender Restwert = ZRest,
- ein Sicherheitsabstandswert zum laufenden Zähler=i _* DZ.

Durch die Addition eines i-fachen Rasterwertes (DZ) zu Summe von Anfangswert ZT (to) und Restwert ZRest wird ein ausreichender Sicherheitsabstand zum jeweiligen Stand des laufenden Zählers 14 eingestellt. Dadurch wird gewährleistet, daß auch bei verzögertem Nachladen kein vorzeitiger Gleichstand von Zähler 14 und Ver gleicher-Inhalt auftritt. Für i gilt

1 < i < INT (tmax/TZR - 1) bzw.
1 < i < INT (Zmax/DZ - 1).

In jeder Periode des Zeitrasters TZR wird im folgenden ein Zeit rasterwert DZ auf dem Stand des Vergleichers 12 addiert, bis alle Zeitrasteranteile abgearbeitet sind. Dieser Nachladevorgang muß durch einen Softwarezähler gesteuert werden. Für den Momentanwert des Vergleichers gilt:

Der Auszählvorgang endet bzw. das Vergleichsereignis tritt ein, wenn das Nachladen (erhöhen von j) des Vergleichers 12 beendet ist und der zuerst geladene Wert ausgezählt ist. Dann besitzen Vergleicher und Zähler den selben Wert.

In Form eines vereinfachten Flußdiagramms stellt sich der Berech nungsvorgang im Zusammenhang mit der Ausgabe des Zeitdauersignals wie folgt dar:

Claims

1. Elektronisches System zur Ausgabe eines Zeitdauersignals mittels eines Rechners (10), eines auf definierte Werte setzbaren Ver gleichers (12) sowie eines Zählers (14), der bei gegebener Zähl frequenz zum Durchlaufen seines Zählbereichs Zmax eine Zeitdauer tmax benötigt, dadurch gekennzeichnet, daß eine auszugebende Zeitdauer T aufgeteilt wird in ein Vielfaches eines vorgebbaren Zeitrasters TZR sowie einer Restzeit TRest ent sprechend der Formel bzw. ein entsprechender Gesamtwert W aufgeteilt wird in ein Viel faches eines vorgebbaren Werterasters DZ sowie einem Restwert ZRest entsprechend der Formel und der Inhalt des Vergleichers entsprechend der Formel, mitZT(to) = Zählerstand zum Beginn to der Zeitausgabe,
ZRest = W - n_*DZ und
i_*DZ = einem Sicherheitsabstandswert gegenüber dem Zählwertgesteuert wird.

2. Elektronisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für i ein Wert zwischen den folgenden Grenzen gewählt wird 1 < i < INT (tmax/TZR - 1) bzw.
1 < i < INT (Zmax/DZ - 1).

3. Elektronisches System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Verwendung in Verbindung mit einer Brennkraftmaschinensteuerung.