DE4020652A1 - Elektronisches system zur ausgabe eines zeitdauersignals - Google Patents
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Description
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.
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.
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.
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).
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 (3)
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.
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).
1 < i < INT (Zmax/DZ - 1).
3. Elektronisches System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine
Verwendung in Verbindung mit einer Brennkraftmaschinensteuerung.
Priority Applications (2)
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ID=6409281
Family Applications (1)
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1990
- 1990-06-29 DE DE19904020652 patent/DE4020652C2/de not_active Expired - Lifetime
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1991
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Also Published As
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