DE4029177C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff nach Anspruch 1.

Transienten sind nichtperiodische, einmalige elektrische Signale, zum Beispiel Datensignale oder ein Störimpuls, wobei zur Erfassung Transienten-Meßanlagen zum Einsatz kommen, die sowohl zur Messung wie zur Speicherung und Wiedergabe dieser Signale mit Hilfe der Digitaltechnik dienen. Bisher mußten derartige Meßanlagen nach der Abspeicherung eines Ereignisses vollständig oder teilweise angehalten werden, um das abgespeicherte Ereignis einer weiterverarbeitenden Einheit, z. B. einem Computer zuzuführen. Erst nach Abschluß der Übertragung kann die Meßanlage neu in Gang gebracht werden, wobei sie während dieser Totzeit überhaupt nicht funktionsfähig ist.

Die US 44 90 806 beschreibt die Behandlung eines Eingangssignals durch eine spezielle Hardware, also eine spezielle Datenverarbeitung, für einen einzelnen Kanal. Die dort offenbarte Apparatur ist keineswegs eine Transientenerfassungsanlage im eigentlichen Sinn, da die zu messenden Signale repitierend durch einen 10 kH-Generator ausgelöst werden, also nicht zufällig erfaßt werden. Eine Vervielfältigung auf mehrere Kanäle ist ohne weiteres nicht möglich, weil eine flexible Bearbeitung der Eingangssignale nicht erfolgen kann und weil nur eine Flußrichtung (ADC zu den Summationseinheiten) möglich ist.

Auch die DE 36 29 153 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung lediglich nur eines Kanals. Eine übergreifende Bewertung mehrerer Kanäle ist nicht vorgesehen und auch mit der bekannten Anordnung nicht möglich. Es können keine Ausgabezeiten oder andere Module direkt auf die Daten zurückgreifen. Die zentrale Recheneinheit kann immer nur die selektierten Daten bearbeiten und hat keine Möglichkeit, auf aktuelle Daten zurückzugreifen. Mit der Hardware können jeweils nur vorgegebene Zeitfenster bearbeitet werden.

Nachteilig bei den bekannten Anlagen ist weiter, daß ein Anhalten der Meßanlage auch dann nötig ist, wenn einzelne Parameter zu verändern sind. Diese Totzeiten stellen ein erhebliches Problem in der Meßtechnik für transiente Vorgänge dar. Verfahrensmäßig werden in den digital arbeitenden Transienten-Meßanlagen die analogen Meßwerten in festen Zeitabständen durch einen Analog-Digital-Wandler digitalisiert und in einen Halbwertspeicher geschrieben, damit nach der Detektion eines Ereignisses die zeitlich vorher liegenden Meßwerte noch vorhanden sind, so daß die Entstehungsgeschichte des transienten Ereignisses nachvollzogen werden kann. Dieser Zeitabstand wird auch als Abtastrate bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, viele Meßkanäle während der Digitalisierungspausen auch übergreifend und flexibel behandeln zu können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zeit zwischen zwei Digitalisierungen ausgenutzt wird, um über die Steuereinheit initiiert zunächst in zwei Phasen die zeitverzögerten und dann die aktuellen Meßwerte aller Meßkanäle auf eine allen zugängliche Sammelleitung zu schalten, in einer weiteren Phase die Ergebnisse aller weiterverarbeitenden Einheiten allen anderen Einheiten zur Verfügung zu stellen und schließlich in einer letzten Phase bei inaktiver Steuereinheit ein Ansprechen der einzelnen Funktionseinheiten durch eine externe Einheit zu ermöglichen.

Dieser Ablauf wiederholt sich in jedem Zeitintervall zwischen zwei Digitalisierungen.

Bei Anwendung eines entsprechenden Betriebsverfahrens für eine Transienten-Meßanlage gibt die Steuereinheit zunächst den Startimpuls an alle AD-Wandler. Darüber hinaus kann über die Steuereinheit ein Takt für die AD-Wandler erzeugt werden, wenn sich dies als notwendig und zweckmäßig erweisen sollte. In der zweiten Phase wählt die Steuereinheit dann nacheinander alle Meßkanäle an, d. h. die Adreßnummern der einzelnen Meßkanäle werden nacheinander auf sogenannte "Adreßleitungen" geschaltet. Zu dem jeweiligen Zeitpunkt, an dem ihre Adresse auf den Adreßleitungen geschalten ist, gibt jeder Meßkanal den zeitverzögerten Meßwert auf die Datenleitung. In der dritten Phase dann werden gemäß Phase zwei die einzelnen Meßkanäle angesprochen, wobei jetzt allerdings die aktuellen Meßwerte auf die Adreßleitungen geschaltet werden. Somit stehen dann in jedem Zeitintervall zwischen zwei Abtastungen die zeitverzögerten und die aktuellen Meßwerte auf den Datenleitungen zur Verfügung. Die Auswertergebnisse werden dann in der vierten Phase an alle anderen Einheiten weitergegeben. Werden Detektionseinheiten eingesetzt und über diese das Signal erkannt, können die angeschlossenen Speicher-, Darstellungs- oder Weiterverarbeitungseinheiten die zeitverzögerten Meßwerte im nächsten Digitalisierungsintervall von den Datenleitungen lesen. Dabei braucht das Meßsystem bzw. die Transienten-Meßanlage nicht angehalten zu werden, vielmehr arbeiten die einzelnen Einheiten unabhängig voneinander. In der fünften Phase schließlich wird der restliche zeitliche Zwischenraum bis zur nächsten Digitalisierung ausgefüllt. In diesem Zeitabschnitt ist die Steuereinheit nicht aktiv und erlaubt einer externen Einheit, beispielsweise einem Computer, die einzelnen Funktionsblöcke und Einheiten anzusprechen. Während dieser Phase können auch Parameteränderungen eingegeben werden.

Die Erfindung ergibt somit eine sehr hohe Flexibilität im Zusammenspiel zwischen den AD-Wandlern, Detektions-, Speicher-, Darstellungs- und Weiterverarbeitungseinheiten. Vorteilhaft ist insbesondere, daß Totzeiten vollständig ausgenutzt werden können, ohne das Verfahren anzuhalten bzw. die Meßanlage anhalten zu müssen.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Parameteränderungen während der letzten Phase an die einzelnen Einheiten geschickt werden, wie weiter oben bereits erwähnt ist. Hierbei ist die Steuereinheit nicht aktiv, so daß von außerhalb des Meßsystems in der geschilderten Art und Weise vorgegangen werden kann.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Meßanlage, bei der jeder Meßkanal über einen eigenen digitalen Speicher verfügt und bei dem die Meßkanäle über eine Sammelleitung in Form eines Bus-Systems mit den weiterverarbeitenden Einheiten und einer externen Steuereinheit in beide Flußrichtungen verbunden sind. Da jeder einzelne Meßkanal über einen eigenen digitalen Speicher verfügt, können große Mengen an Speicherwerten gespeichert werden. Die Überprüfung der Entstehungsgeschichte des transienten Ereignisses kann so noch besser nachvollzogen werden. Über die Sammelleitung können, veranlaßt durch die Steuerungseinheit, alle Meßkanäle in einer bestimmten Reihenfolge ihre Meßwerte auf die einzelnen Einheiten, insbesondere die weiterverarbeitenden Einheiten weiterleiten. Dabei wird vorzugsweise auf die flexiblen Bus-Systeme zurückgegriffen, wodurch eine zweckmäßige Verbindung der einzelnen Meßkanäle mit den weiterverarbeitenden Einheiten erreicht wird.

Die einzelnen Meßkanäle sind mit fortlaufenden Nummern versehen, so daß das Ansprechen durch die Steuereinheit eine einwandfreie Identifizierung und Zuordnung zu den Adreßleitungen ermöglicht.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß in das Meßsystem Funktionsblöcke eingebaut werden, die die Meßwerte auf bestimmte Eigenschaften hin untersuchen. Sind vorgewählte Schwellwerte erreicht, soll eine Speicherung und/oder eine Weiterverarbeitung erfolgen. Hierzu dienen Detektionseinheiten, die bestimmten Meßkanälen zugeordnet werden, wobei jede Detektionseinheit ihren zugehörigen Meßwert in der Phase drei zum Zeitpunkt der richtigen Adresse von dem Datenbus abgreifen kann. Die Anordnung der Detektionseinheiten, ob nur einige für ausgewählte Meßkanäle oder sogar mehrere für einen Meßkanal, ist den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend vorzusehen.

Auf die große Flexibilität im Zusammenspiel zwischen AD-Wandlern, Detektions-, Speicher-, Darstellungs- und Weiterverarbeitungseinheiten ist weiter vorne schon hingewiesen worden. Die Anzahl der Meßkanäle ist nur durch die Wahl der Anzahl der Adreßleitungen begrenzt, z. B. 10 Adreßleitungen entsprechen 1024 Meßkanälen. Auch die Dynamik der Meßkanäle ist nur von der Anzahl der Datenleitungen abhängig. Es können beliebig viele oder keine Detektionseinheiten für einen Meßkanal eingesetzt werden. Die Anzahl der speichernden, darstellenden und weiterverarbeitenden Einheiten ist ebenfalls nicht begrenzt. Vorteilhaft ist somit, daß während des normalen Meßablaufs ein Zeitfenster für die Kommunikation einer externen Steuereinheit (in der Regel ein Computer) mit den verschiedenen Funktionseinheiten zur Verfügung gestellt wird. Vorteilhaft ist weiter, daß kontinuierlich die aktuellen Meßwerte und die zeitverzögerten Meßwerte für alle Funktionseinheiten zugänglich sind. Das Zeitintervall ist jeweils gleich. Die anteilsmäßige Verteilung der einzelnen Phase auf dieses Zeitintervall kann aber je nach Anwendung verschieden sein.

Die Erfindung wird weiter anhand der Figuren erläu­ tert, wobei

Fig. 1 eine mögliche Meßapparatur im Schaltbild wiedergibt, während

Fig. 2 den möglichen Zeitablauf zeichnerisch fest­ hält.

Die Meßanlage insgesamt ist allgemein mit 1 be­ zeichnet. Sie weist zuächst die Steuereinheit 2 auf, über die die Phasen 1 bis 4 gesteuert werden, während die Steuereinheit 2 in der letzten Phase inaktiv ist.

Die ankommenden Signale durchlaufen die Abtastvor­ richtung 3 und werden im AD-Wandler 4 digitalisiert und im Speicher 5 abgespeichert. Mit 6 und 7 sind die weiterverarbeitenden Einheiten bezeichnet, die über die Sammelleitung 10 mit den Meßkanälen 8, 9 verbunden sind. Mit 11 ist eine Detektionseinheit bezeichnet und mit 12 ein weiterer AD-Wandler, über den je nach Darstellung eine weitere Umwandlung der Signale erfolgen kann.

Fig. 2 gibt ein Beispiel für einen möglichen Zeit­ ablauf wieder, wobei die Phasen mit 1, 2, 3, 4 und 5 bezeichnet sind. Diese Phasen 1, 2, 3, 4 und 5 stellen die Zeit zwischen zwei Digitalisierungen dar. Während der Phase 1 erhalten alle Meßkanäle die notwendigen Steuerungssignale für die Ana­ log/Digital-Wandlung. In Phase 2 stellen alle Meßkanäle die zwischengespeicherten, zeitverzöger­ ten digitalen Meßwerte nach einer festzulegenden Reihenfolge allen weiterverarbeitenden Einheiten zur Verfügung. In Phase 3 stellen die Meßkanäle die aktuellen, also die gerade digitalisierten Amplitu­ den nach einer festzulegenden Reihenfolge den wei­ terverarbeitenden Einheiten zur Verfügung. Phase 4 ist schließlich dadurch gekennzeichnet, daß die weiterverarbeitenden Einheiten (z. B. Mustererken­ nung, Schwellwerterkennung) nach einer festzulegen­ den Reihenfolge ihrer Ergebnisse allen anderen Ein­ heiten zur Verfügung stellen und in Phase 5 kann eine externe Steuereinheit die Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Einheiten zur Kommunikation mit diesen benutzen, z. B. um geänderte Parameter an die einzelnen Einheiten zu schicken.

 1 Meßanlage
 2 Steuereinheit
 3 Abtastvorrichtung
 4 Ad-Wandler
 5 Speicher
 6 weiterverarbeitende Einheit
 7 weiterverarbeitende Einheit
 8 Meßkanal
 9 Meßkanal
10 Sammelleitung
11 Detektionseinheit
12 AD-Wandler

Claims (6)

1. Verfahren zum Betrieb einer Transienten-Meßanlage mit Messen, Speichern und Wiedergeben von einmaligen, zu einem zufälligen Zeitpunkt auftretenden elektrischen Signalen, wobei die analogen Meßwerte in festen Zeitabständen digitalisiert, in einen Halbleiterspeicher geschrieben und dann ausgewertet werden, wobei die Methoden in einer Aufnahmepause der Transienten-Meßanlage zur Verarbeitung übertragen werden können,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen zwei Digitalisierungen über die Steuereinheit initiiert zunächst in zwei Phasen die zeitverzögerten und dann die aktuellen Meßwerte aller Meßkanäle auf einer allen zugängliche Sammelleitung zu schalten,
in einer weiteren Phase die Ergebnisse aller weiterverarbeitenden Einheiten allen anderen Einheiten zur Verfügung gestellt und
schließlich in einer letzten Phase bei inaktiver Steuereinheit ein Ansprechen der einzelnen Funktionseinheiten durch eine Externeinheit ermöglicht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameteränderungen während der letzten Phase an die einzelnen Einheiten geschickt werden.

3. Meßanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 mit einer Steuereinheit, Abtastvorrich­ tung, einem AD-Wandler, Speicher und über Datenbus damit verbundenen, weiterverarbeitenden Einheiten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßkanal (8, 9) über einen eigenen digitalen Speicher (5) verfügt, und daß die Meßkanäle über eine Sammelleitung (10) in Form eines Bus-Systems mit den weiterverarbeitenden Einheiten (6, 7) und einer externen Steuereinheit in beide Flußrichtungen verbunden sind.

4. Meßanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkanäle (8, 9) mit fortlaufenden Nummern versehen sind.

5. Meßanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einzelnen Meßkanälen (8, 9) Detektionseinheiten (11) zugeordnet sind.

6. Meßanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Detektionseinheiten (11) einzelnen Meßkanälen (8, 9) zugeordnet sind.