DE4225819A1 - Messschaltung zur verwendung bei der darstellung gemessener frequenzwerte - Google Patents

Messschaltung zur verwendung bei der darstellung gemessener frequenzwerte

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meßschaltung zur Verwendung bei der Darstellung gemessener Frequenzwerte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 10 und betrifft insbesondere eine Meßschaltung zum Messen einer Frequenz eines Eingangssignals und zu deren Darstellung auf einem Anzeigegerät.
Verschiedene Meßgeräte zum Steuern des Betriebszustands einer Maschine sind im Gebrauch. Zahlreiche dieser Geräte benutzen einen Sensor zum Erzeugen eines elektrischen Signals einer bestimmten Frequenz, um so die Messung einer Arbeitsgeschwindigkeit oder z. B. der Drehzahl einer Maschine durchzuführen. Der obige Sensor ist dazu ausgelegt, das Meßergebnis auf einem Anzeigegerät darzustellen.
Geräte wie Geschwindigkeitsmesser von Fahrzeugen oder Drehzahlanzeigegeräte eines Motors setzen eine Frequenz eines Eingangssignals von einem Sensor in einen analogen oder digitalen Anzeigewert um, indem sie hierzu eine Meßschaltung verwenden, und stellen den Wert auf einem Sichtanzeigegerät dar.
Meßschaltungen, die dazu ausgelegt sind, ein Signal einem Anzeigegerät ansprechend auf eine Frequenz des Eingangssignals zuzuführen, umfassen Schaltungen zum Zählen der Anzahl von Zyklen in einer vorbestimmten Zeitperiode und zum Umsetzen des Zählwerts in eine Frequenz; auch gibt es Meßschaltungen, die mit einer Funktion der Messung der Zeit eines Zyklus oder einer Periode ausgerüstet sind und diese Zeit in eine Frequenz umsetzen. Eine weitere solche Schaltung ist bekannt, die eine Frequenz direkt in ein Spannungssignal umsetzt, indem sie einen Frequenz/Spannungs-(F/V)-Umsetzer verwendet.
In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild gezeigt, das ein Beispiel einer konventionellen Frequenz/Meßanzeigevorrichtung zeigt. Ein Detektorimpulssignal 201 von einem Geschwindigkeitsmesser oder einem Drehzahlanzeigegerät und Bezugstaktimpulse 203 von einer Taktimpulsgeneratoreinrichtung 202 werden in eine Zyklusdetektoreinrichtung 204 gegeben. Die Zyklusdetektoreinrichtung 204 detektiert den Zyklus T des Detektorimpulssignals durch Zählen der Anzahl von Bezugstaktimpulsen, die einem Zyklus oder einer Periode eines Detektorimpulssignals entsprechen. Eine arithmetische Einrichtung 206 berechnet nicht nur eine Frequenz 1/T auf der Basis eines Signals 205 mit einer Periode T, sondern bestimmt auch durch Berechnen ein Ausgangssignal 209, das zu einer Anzeigegerät-Ansteuereinrichtung 210 übertragen wird, auf der Grundlage eines Parameters 208, der von einer Speichereinrichtung 207 zugeführt wird. Die Anzeigegerät- Ansteuereinrichtung 210 setzt das digitale Ausgangssignal 209 in ein Signal um, das für den Zweck der Ansteuerung eines Anzeigegeräts 212, zu dem ein Ansteuersignal 211 ausgegeben wird, geeignet ist.
Das oben erwähnte konventionelle Meßgerät weist den Nachteil auf, daß es einen komplexen Schaltungsaufbau sowie komplexe Berechnungen für mathematische Divisionsoperationen erfordert. Es ist erforderlich, bei Detektion einer Frequenz eines Detektorimpulssignals, zunächst einen Zyklus oder eine Periode Z zu berechnen und diese dann in eine Frequenz 1/T umzusetzen. Darüber hinaus zeigt die Kennlinie eines Anzeigegeräts, das zur analogen Anzeige ausgelegt ist, häufig eine Streuung oder Dispersion, die außerordentlich schwer zu korrigieren ist und einer exakten Anzeige entgegensteht.
Bei Bedarf der Darstellung mehrerer gemessener Werte wie im Fall eines Geschwindigkeitsmessers und eines Drehzahlanzeigegeräts ist es gebräuchliche Praxis, daß eine Meßschaltung Frequenzsignale entsprechend jedem gegebenen gemessenen Wert verarbeitet, und es werden verschiedene arithmetische Operationen darauffolgend gemäß der Kennlinie und den Kenndaten jedes Anzeigegeräts durchgeführt, bevor ein Ausgangssignal zum Anzeigegerät übertragen wird. Werden also die Anzeigegeräte sowohl eines Geschwindigkeitsmessers als auch eines Drehzahlindikators angesteuert, so sind Meßschaltungen unabhängig vorgesehen, und zwar eine für den Geschwindigkeitsmesser und eine für den Drehzahlindikator.
Ein solcher Aufbau, bei dem mehrere Meßschaltungen zur Ansteuerung mehrerer Anzeigegeräte erforderlich ist, Bringt Schaltungen großen Umfangs sowie ansteigende Produktionskosten mit sich. Folglich besteht ein Bedarf an einer Meßschaltung mit einfacher Schaltungsauslegung, die imstande ist, mehrere Darstellungs- oder Anzeigegeräte mit einer einzigen Schaltung anzusteuern oder anzutreiben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue und nützliche Meßschaltung zur Verwendung bei der Frequenzmeßdarstellung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 bzw. 10 gelöst.
Insbesondere ist die Meßschaltung der Erfindung imstande, eine Darstellung zu liefern, während die Streuung oder Dispersion der Anzeigegeräte durch einen einfachen Schaltungsaufbau korrigierbar sind.
Ferner liefert die Erfindung eine Meßschaltung, die mit Hilfe einer einzigen Filterschaltung imstande ist, eine Filterverarbeitung entsprechend jedes mehrerer Eingangsfrequenzsignale auszuführen.
Die oben genannten Eigenschaften werden durch eine Meßschaltung erzielt, die dazu ausgelegt ist, eine Messung durch Umsetzen einer Frequenz eines Eingangssignals in ein Signal durchzuführen, das digitale Werte entsprechend der Frequenz aufweist, und einen gemessenen Wert auf einem Anzeigegerät darzustellen. Die Meßschaltung umfaßt:
eine Taktimpulsgeneratorschaltung zum Erzeugen von Taktimpulsen mit einer Frequenz, die höher ist als die Frequenz des Eingangssignals;
eine Flankenerfassungsschaltung, die mit der Taktimpulsgeneratorschaltung verbunden ist und ein Flankendetektorsignal ausgibt, das synchron mit den Taktimpulsen ist, nachdem sie das Eingangssignal auf der Grundlage der Taktimpulse abgetastet hat;
eine Torschaltung, die mit der Flankenerfassungsschaltung verbunden ist und einen ersten Faktor ausgibt, wenn sie das Flankendetektorsignal von der Flankenerfassungsschaltung empfängt;
ein erstes digitales Filter, das mit der Torschaltung und der Taktimpulsgeneratorschaltung verbunden ist und ein Signal mit digitalen Werten ausgibt, wobei dieses Signal der Frequenz des Eingangssignals entspricht und durch den ersten Faktor bestimmt ist, wobei hierbei ein Zyklus oder eine Periode des Taktimpulssignals bei der Festlegung der Zeitsteuerung für die Abtastung verwendet wird.
Die erfindungsgemäße Meßschaltung kann auch so ausgelegt sein, daß sie eine Additionseinrichtung umfaßt, die mit dem ersten digitalen Filter verbunden ist und durch die ein Ausgangssignal der Toreinrichtung zu einem dritten Faktor addiert wird, um das Ausgangssignal des ersten digitalen Filters zu korrigieren, wobei die Summe dem ersten digitalen Filter zugeführt wird. Ferner kann die Meßschaltung hierbei umfassen:
eine Korrektureinrichtung, die mit der Additionseinrichtung verbunden ist und durch die der dritte Faktor, der entsprechend einem Ausgangssignal des ersten digitalen Filters variiert, zur Additionseinrichtung ausgegeben wird.
Die Meßschaltung der Erfindung zum Umsetzen einer Frequenz mehrerer Eingangssignale in ein Signal mit digitalen Werten entsprechend jeder Frequenz und zur selektiven Darstellung eines gemessenen Werts auf einem Anzeigegerät umfaßt:
eine Taktimpulsgeneratorschaltung zum Erzeugen von Taktimpulsen mit einer Frequenz, die höher ist als die Frequenz der mehreren Eingangssignale;
mehrere Flankenerfassungsschaltungen, die mit der Taktimpulsgeneratorschaltung verbunden sind und ein Flankendetektorsignal synchron mit den Taktimpulsen nach Abtasten der mehreren Eingangssignale auf der Basis der Taktimpulse ausgeben;
eine Konversions- oder Umsetzungssteuerschaltung, die mit den mehreren Flankenerfassungsschaltungen und der Taktimpulsgeneratorschaltung verbunden ist und die mehreren Eingangssignale als mehrere Signale synchron mit den Taktsignalen ausgibt sowie sequentiell ein Selektionssignal entsprechend den mehreren Eingangssignalen bei jedem vorbestimmten Zyklus erzeugt und ausgibt, und zwar auf der Grundlage der Taktsignale;
eine Selektionsschaltung, die mit der Konversionssteuerschaltung verbunden ist, ein Eingangssignal der mehreren synchronen Signale empfängt und eines der synchronen Signale aus den mehreren synchronen Signalen auf der Grundlage des Eslektionssignals selektiert und ausgibt; und
ein erstes digitales Filter, das mit der Selektionsschaltung und der Taktimpulsgeneratorschaltung verbunden ist und ein Signal ausgibt, das digitale Werte aufweist, welches der Frequenz des Eingangssignals entspricht, die durch die Selektionsschaltung selektiert ist, und durch den ersten Faktor bestimmt ist, während ein Zyklus oder eine Periode des Taktimpulssignals für die Zeitsteuerung seiner Abtastoperation verwendet wird.
Die Erfindung ermöglicht, die Empfindlichkeit einer Meßschaltung mit einem einfachen Aufbau einzustellen, der die Einstellung des ersten Faktors mittels eines ersten digitalen Filters erzielt, wobei das Filter dazu vorgesehen ist, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das durch Multiplikation eines digitalen Werts entsprechend einer Frequenz eines Eingangssignals durch den ersten Faktor gewonnen wird. Auch die Einstellung des dritten Faktors, die durch eine Schaltung mit einfacher Auslegung erzielt wird, gestattet eine einfache Einstellung eines Offsets einer Meßschaltung.
Darüber hinaus trägt eine Korrekturschaltung dazu bei, einen Offsetwert entsprechend einem Ausgangssignal des ersten digitalen Filters zu variieren, wodurch Fehlercharakteristiken des Anzeigegeräts korrigiert werden. Das Aufweisen einer Fähigkeit zur einfachen Korrektur von Fehlercharakteristiken eines Anzeigegeräts unter Verwendung einer Schaltung mit einer einfachen Auslegung stellt sicher, daß die Korrektureinrichtung die Erzielung jedweder Bedarfsweisen Korrekturcharakteristik gestattet. Infolgedessen können spezialisierte Meßcharakteristiken oder -kennlinien oder Hochpräzisionsmeßcharakteristiken einfach vorgesehen werden.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung beispielsweise durch ihre Fähigkeit gekennzeichnet, eine kostengünstige Meßschaltung mit einfacher Auslegung zu realisieren, wobei die Schaltung bei mehreren zu messenden Signalen eingesetzt wird, da eine Selektion auf der Grundlage eines mehrerer Signale, die zu messen sind, gemacht werden kann, so daß eine einzige arithmetische Schaltung dies handhaben kann.
Somit ist eine Schaltung geschaffen, die bei einfachem Aufbau imstande ist, Streuung bzw. Dispersion der Kennlinie und Kenndaten eines Anzeigegeräts zu korrigieren.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, das das Prinzip eines Beispiels einer konventionellen Frequenzmeß/Anzeigevorrichtung darstellt;
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das den Aufbau der vorliegenden Erfindung umreißt;
Fig. 3 einen Teil eines Blockschaltbilds, das die Meßschaltungen erster und zweiter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfaßt;
Fig. 4 einen Teil eines Blockschaltbilds, das die Meßschaltungen des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung umfaßt;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Anzeigegeräts;
Fig. 6 ein Diagramm, das den Funktionsverlauf eines Signals zeigt, das dem Anzeigegerät aus Fig. 5 zugeführt wird;
Fig. 7 ein Diagramm, das eine zeitliche Darstellung der Funktion einer Flankenerfassungsschaltung des Hauptteils der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ein Diagramm, das die Konfiguration einer Flankenerfassungsschaltung und einer Torschaltung des Hauptteils der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ein Blockschaltbild einer integrierenden Filterschaltung aus Fig. 3;
Fig. 10 ein Diagramm, das die Anstiegscharakteristik eines Ausgangssignals von einer integrierenden Filterschaltung des Hauptteils der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 11 ein Diagramm, das eine grafische Funktion zeigt, die gewonnen wird, wenn eine Frequenz des Eingangssignals aus Fig. 10 niedrig ist.
Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Korrekturschaltung des Hauptteils des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ein Diagramm, das eine grafische Funktion einer Meßkennlinie einer Meßschaltung zeigt, in der die Korrekturschaltung der Fig. 12 eingesetzt ist;
Fig. 14 ein Blockschaltbild einer Korrekturschaltung des Hauptteils des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ein Diagramm, das den Funktionsverlauf einer Korrekturcharakteristik einer Meßschaltung zeigt, in der die Korrekturschaltung der Fig. 14 eingesetzt ist;
Fig. 16 ein Blockschaltbild, das das Prinzip des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung umreißt;
Fig. 17 ein Blockschaltbild, das eine Schaltung des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschreibt;
Fig. 18 ein Blockschaltbild einer Konversionssteuerschaltung des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 ein Diagramm zum Beschreiben der Funktionsweise des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 ein Diagramm zum Beschreiben der Funktionsweise des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 21 ein Diagramm zum Beschreiben der Funktionsweise des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 22 ein Diagramm zum Beschreiben der Funktionsweise des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die Beschreibung des Prinzips einer Meßschaltung der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf das Blockschaltbild der Fig. 2 vorgenommen.
Eine Meßschaltung 300 der Fig. 2 ist so ausgelegt, daß die Frequenz eines Eingangssignals 301 gemessen wird, indem das Signal in ein Signal umgesetzt wird, das digitale Werte aufweist, die mit dieser Frequenz verknüpft sind; die gemessene Frequenz wird dann auf einer Anzeigevorrichtung oder einem Anzeigegerät dargestellt. Eine Taktimpulserzeugungseinrichtung 303 erzeugt Taktimpulse 302, die eine höhere Frequenz als die Frequenz des oben erwähnten Eingangssignals 301 aufweisen, und führt die Taktimpulse einer Flankenerfassungseinrichtung 304 zu. Die Flankenerfassungseinrichtung 304 führt eine Abtastung des Eingangssignales 301 auf der Basis der Taktimpulse 302 durch und gibt ein Flankendetektorsignal 305 aus, das synchron zu den Taktimpulsen 302 ist. Eine Toreinrichtung 306 gibt einen ersten Faktor 307 aus, wenn sie ein Flankendetektorsignal 305 von der Flankenerfassungseinrichtung 304 empfängt. Ein erstes digitales Filter 308 bestimmt eine Abtastzeitsteuerung durch Bezugnahme auf den Zyklus der Taktimpulse 302 und gibt ein digitales Signal 309 entsprechend der Frequenz des Eingangssignals 301 aus. Das Ausgangssignal 309 vom ersten digitalen Filter 308 weist einen Wert auf, der aus der Multiplikation eines Signals, das digitale Werte entsprechend der Frequenz des Eingangssignals aufweist, mit dem ersten Faktor als ein Ergebnis der Eingabe des Ausgangssignals 307 von der Toreinrichtung 306 in das erste digitale Filter 308 abgeleitet wird, wobei die Toreinrichtung den ersten Faktor beim Empfang des Flankendetektorsignals ausgibt. Die Einstellung dieses ersten Faktors gestattet die Einstellung der Empfindlichkeit der Meßschaltung.
Eine Beschreibung des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 gegeben. Die Fig. 3 und 4 sind Blockschaltbilder, die die Meßschaltung des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung enthalten. Die obigen Ausführungsbeispiele sind eine Meßschaltung für ein Tachometer, das zur Anzeige einer Motordrehzahl verwendet wird.
Eine Meßschaltung 10 umfaßt eine Oszillatorschaltung 25 und eine Taktgeneratorschaltung 24, die einer Taktimpulsgeneratoreinrichtung entspricht, ferner eine Wellenformerschaltung 22, die eine Einrichtung zum Formen einer Wellenform oder Kurvenform entspricht, eine Flankenerfassungsschaltung 23, die einer Flankendetektoreinrichtung entspricht, eine Torschaltung 36, die einer Toreinrichtung entspricht, Korrekturschaltungen 27 und 37, die Korrektureinrichtungen entsprechen, eine Addierschaltung 29, die einer Additionseinrichtung entspricht, eine integrierende Filterschaltung 30, die dem ersten digitalen Filter entspricht, eine integrierende Filterschaltung 40, die dem zweiten digitalen Filter entspricht, und eine Antriebsschaltung 21, die einer Ansteuer- oder Antriebseinrichtung entspricht.
Anschlüsse bis von Leitungen, die in Fig. 3 rechts angezeigt sind, hängen mit Anschlüssen bis der Leitungen zusammen, die ganz links in Fig. 4 angezeigt sind. Der Unterschied zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel besteht nur im Aufbau der Korrekturschaltungen; dabei ist die Meßschaltung 10 des ersten Ausführungsbeispiels mit der Korrekturschaltung 27 ausgerüstet, und die Meßschaltung 10 des zweiten Ausführungsbeispiels ist mit der Korrekturschaltung 37 ausgerüstet.
Die Bezugszahl 1 auf der ganz rechten Seite der Fig. 4 repräsentiert eine Anzeigevorrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Anzeigegerät mit Kreuzspule verwendet.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Anzeigegeräts 1, das in Fig. 4 dargestellt ist. Das Anzeigegerät 1 nach Art einer Kreuzspule umfaßt ein Paar Spulen, nämlich eine Sinusspule 2 und eine Kosinusspule 3, die unter einem mechanischen Kreuzungswinkel von 90° bezüglich einander angeordnet sind. Ein beweglicher Magnet 4 ist im von diesen Spulen 2 und 3 umgebenen Inenraum angeordnet; eine Zeigerachse 5 erstreckt sich vom Mittelpunkt des bewegbaren Magneten 4 nach oben; ein Zeiger 6 ist am oberen Ende der Zeigerachse 5 befestigt. Eine (nicht dargestellte) Skalenscheibe ist so angeordnet, daß sie den Bewegungsbereich der Spitze des Zeigers 6 abdeckt. Das Anzeigegerät 1 ist beispielsweise auf dem Armaturenbrett des Fahrersitzes eines Automobils angebracht. Der Zeiger 6 zeigt dem Fahrer die Motordrehzahl an.
Das Anzeigegerät 1 obiger Konfiguration arbeitet so, daß der Sinusspule 2 und der Kosinusspule 3 Signale zugeführt werden, die einen Pegel entsprechend einem elektrischen Winkel A aufweisen, der von einer Sinusschwingung 11 und einer Kosinusschwingung 12 gebildet ist, wobei diese Wellen oder Schwingungen eine Phasendifferenz von 90° aufweisen, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Ansteuer- oder Antriebssignale mit einer solchen Phasendifferenz werden von der Ansteuerschaltung 21, die in Fig. 4 gezeigt ist, dem Anzeigegerät 1 auf der Grundlage eines Signals AX zugeführt, das von der integrierenden Filterschaltung 40 ausgegeben wird. Der Pegel des Signals AX ist proportional zur Frequenz eines Eingangssignals S₁, wobei der elektrische Winkel A, der oben erwähnt wurde, durch das Signal AX bestimmt ist. Beispielsweise ist der Pegel des digitalen Signals AX, wenn das Eingangssignal S₁ 100 Hz beträgt, 100, und der elektrische Winkel des Ansteuereingangssignals für das Anzeigegerät beträgt 90°. Wenn das Eingangssignal S₁ 200 Hz beträgt, der Pegel AX 200, und der elektrische Winkel beträgt 180°. Der Drehwinkel des Zeigers 6 des Anzeigegeräts 1 entspricht diesem elektrischen Winkel, d. h. Winkel in elektrischen Graden oder auch Phasenwinkel. Folglich ist ein solcher Aufbau realisiert, daß der Wert, der vom Anzeigegerät 1 angezeigt wird, proportional zur Frequenz des Eingangssignals S₁ ist.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das Eingangssignal S₁, das eine der Motordrehzahl entsprechende Frequenz aufweist, in die Meßschaltung 10 eingegeben. Das Eingangssignal S₁ wird in das Ausgangssignal AX umgesetzt, das eine Amplitude aufweist, die mit der Frequenz des Eingangssignals S₁ verknüpft ist. Ferner wird das Ausgangssignal AX durch die Ansteuerschaltung 21 in ein Signal umgesetzt, das in Abhängigkeit von der Variation des Ausgangssignals AX eine Phasenvoreilung oder eine Phasennacheilung aufweist, und dieses Signal mit entweder einer Phasenvoreilung oder einer Phasennacheilung wird dem Anzeigegerät zugeführt.
Das Eingangssignal S₁ ist ein Wechselspannungssignal mit einer Frequenz f und wird von einem Tachometer zugeführt, das mit einer rotierenden Welle eines Motors verbunden ist. Das Signal S₁ wird in die Wellenformerschaltung 22 eingegeben, um so in eine angenähert oder grob rechtwinklige Welle oder Schwingung umgesetzt zu werden, wobei es anschließend nach der Umformung der Flankenerfassungsschaltung 23 zugeführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Frequenz des Eingangssignals S₁ auf 1 Hz gesetzt, wenn die Motordrehzahl 30 U/m beträgt.
Die Taktgeneratorschaltung 24 erzeugt Taktimpulse Cp mit einer höheren Frequenz als der Frequenz f des Eingangssignals S₁ auf der Grundlage eines Signals, das in der Oszillatorschaltung 25 erzeugt wird. Diese Taktimpulse Cp werden der Flankenerfassungsschaltung 23 zugeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Frequenz der Taktimpulse Cp auf 8192 Hz festgesetzt, und der elektrische Winkel A, der dem Anzeigegerät 1 zugeführt wird, ist auf 90° festgelegt, wenn der Pegel des Signals AX, der von der Meßschaltung 10 ausgegeben wird, 1024 beträgt. Entsprechend ergibt die Drehzahl 9000 U/m (300 Hz) einen AX-Wert von 3072, und der elektrische Winkel des Anzeigegeräts 1 beträgt 270°.
Die Flankenerfassungsschaltung 23 tastet das Eingangssignal S₁ mittels der Taktimpulse Cp ab, die von der Taktgeneratorschaltung 24 zugeführt werden, und gibt ein Flankendetektorsignal aus, das synchron zu den Taktimpulsen Cp ist.
Die Fig. 7 zeigt ein Zeitdiagramm des Eingangssignals S₁, der Taktimpulse Cp und des Ausgangssignals der Flankenerfassungsschaltung 23. Das Ausgangssignal kann beim Anstieg eines Taktimpulses Cp, der unmittelbar nachdem das Eingangssignal S₁, in der Wellenformerschaltung 22 geformt, auf einen Pegel H ansteigt, auf einen hohen Pegel ansteigen, der im folgenden der Einfachheit halber mit H angezeigt wird. Das Ausgangssignal kann am Anstieg des nächsten Taktimpulses Cp auf einen niedrigen Pegel (im folgenden der Einfachheit halber mit L bezeichnet) abfallen. Infolgedessen wird das Ausgangssignal nur während eines Zyklus vom Taktimpuls auf H gehalten, wobei der Zyklus die Taktimpulse Cp darstellt, die unmittelbar auf den Anstieg des Eingangssignals S₁ folgen.
Die Torschaltung 26 ist beispielsweise aus logischen UND-Gliedern aufgebaut und ist mit der Funktion versehen, einen festgelegten Empfindlichkeitswert GX, der dem zuvor erwähnten ersten Faktor 1 entspricht, nur dann auszugeben, wenn ein Ausgangssignal von der Flankenerfassungsschaltung 23 vorliegt. Dieser festgelegte Empfindlichkeitswert GX ist ein Faktor zum Bestimmen des Ausmaßes der Auslenkung des Zeigers 6 des Anzeigegeräts 1 bezüglich des Variationsbereichs der Frequenz f des Eingangssignals S₁.
Die Fig. 8 zeigt den Aufbau der Flankenerfassungsschaltung 23 und der Torschaltung 26, worin logische Schaltungen eingesetzt sind. In Fig. 8 repräsentieren die Bezugszahlen 71 und 72 D-Flipflops und 73 bis 82 logische UND-Glieder. Die D-Flipflops 71 und 72 halten als einen Ausgangswert Q einen D-Eingangswert beim Anstieg eines CK-Eingangssignals, wobei ein QB-Ausgangssignal durch Umkehrung des Q-Ausgangs abgeleitet wird.
Die Flankenerfassungsschaltung 23 und die Torschaltung 26 obigen Aufbaus weisen Anschlüsse 83 bis 85 auf, denen das Ausgangssignal S₁, die Taktimpulse Cp und der festgelegte Empfindlichkeitswert GX zugeführt werden. Der festgelegte Empfindlichkeitswert GX wird vom Anschluß 86 nur dann ausgegeben, wenn weiter unten beschriebene vorbestimmte Bedingungen vorliegen.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Flankenerfassungsschaltung 23 und der Torschaltung 26 obigen Aufbaus beschrieben. Während das dem Anschluß 83 zugeführte Eingangssignal S₁ auf L liegt, beträgt das Q-Ausgangssignal des Flipflops 71 L, wobei infolgedessen das Q-Ausgangssignal des Flipflops 72 H ist und das QB-Ausgangssignal dieses Flipflops auf L liegt. Infolgedessen sind die der logischen UND-Schaltung 73 zugeführten Eingangssignale L und H. Das Ausgangssignal hiervon ist L. Die Ausgangssignale der logischen UND-Schaltungen 75 bis 82 sind sämtlich L.
Wenn das Eingangssignal S₁ auf H ansteigt, gefolgt von einem Anstieg des Taktimpulses Cp, ist das Q-Ausgangssignal des Flipflops 71 auf H. Demgegenüber ist, da der D-Eingang des Flipflops 72 beim Anstieg des Taktimpulses Cp auf L bleibt, das Q-Ausgangssignal dieses Flipflops L und das QB-Ausgangssignal dieses Flipflops bleibt auf H. Infolgedessen sind die Eingangssignale in die logische UND-Schaltung 73 beide auf H, woraus ein Ausgangssignal dieser Schaltung von H resultiert. Die logischen UND-Schaltungen 75 bis 82 geben auf den Anschluß 86 den festgelegten Empfindlichkeitswert GX aus, der dem Anschluß 85 zugeführt wird.
Am Anstieg des nächsten Taktimpulses Cp liegt der Q-Ausgang des Flipflops 72 auf H, und der QB-Ausgang dieses Flipflops liegt auf L, da das Eingangssignal S₁ auf H verbleibt und der Q-Ausgang des Flipflops 71 auf H gehalten wird. Infolgedessen sind die Eingangssignale in die logische UND-Schaltung 73 H und L. Das Schaltungsausgangssignal ist L, und die Ausgangssignale der logischen UND-Schaltungen 75 und 82 liegen sämtlich auf L.
Ist anschließend das Eingangssignal S₁ H, bleiben die Zustände der Flipflops 71 und 72 unverändert; die Zustände der logischen UND-Schaltungen 73 bis 82 ändern sich nicht. Geht das Eingangssignal S₁ auf L, so wird das Q-Ausgangssignal vom Flipflop 71 L, und die Eingangssignale in die logische UND-Schaltung bleiben auf L. Dieser Zustand hält an, bis das Eingangssignal S₁ auf H ansteigt. Danach wiederholen sich die zuvor erwähnten Funktionsschritte selbst. Das heißt, die in der Zeittabelle der Fig. 7 gezeigten Funktionsabläufe finden statt, und es wird eine grobe Rechteckschwingung als Flankendetektorsignal ausgegeben.
Während dieses Ausführungsbeispiel so ausgelegt ist, daß eine Anstiegsflanke des Eingangssignals S₁ entsprechend dem Zyklus oder der Periode der Taktimpulse Cp erfaßt wird, kann die Schaltung auch so ausgelegt werden, daß sie eine ähnliche Funktion aufweist, die den Vorteil einer Abfallflanke des Eingangssignals S₁ nutzt.
Da die Taktimpulse Cp, die von der Taktgeneratorschaltung 24 erzeugt werden, auf eine höhere Frequenz als die Frequenz des Eingangssignals S₁ wie oben beschrieben festgelegt sind, ist sichergestellt, daß die Zyklen oder Perioden der Taktimpulse Cp, die jedem Zyklus oder jeder Periode des Eingangssignals S₁ entsprechen, voneinander getrennt sind.
Die Flankenerfassungsschaltung 23 kann auch so ausgelegt sein, daß das grobe Rechtecksignal, das in den obigen Funktionschritten als das Flankendetektorsignal gewonnen wird, bevor es ausgegeben wird, bedarfsweise heruntergeteilt oder multipliziert wird, und es wird eine Anzeigeverstärkung- oder -erweiterung so festgelegt, daß sie auf die Teilungs- und Multiplikationsoperationen abgestimmt ist.
Die Korrekturschaltungen 27 und 37 ermöglichen, daß ein festgelegter Offsetwert QX bezüglich des Werts AX variiert, der von der integrierenden Filterschaltung 40 ausgegeben wird, und gibt das Ergebnis eines Offsetwerts PX, der dem dritten Faktor entspricht, aus. Mit anderen Worten ist eine Konfiguration vorgesehen, in der PX als eine Funktion von AX definiert wird. Dieser Offsetwert PX korrigiert einen Anzeigefehler infolge der dispersiven Eigenschaften des Anzeigegeräts 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist der festgelegte Offsetwert auf QX=68 gesetzt, was einem Wert entspricht, der mit dem elektrischen Winkel von grob 6° übereinstimmt.
Besteht kein Bedarf an einer Korrektur, indem man den festgelegten Offsetwert QX variieren läßt, kann QX unmodifiziert als PX ausgegeben werden. Für den Fall, daß es möglich ist, eine Offseteinstellung (Nullpunkt- Einstellung) des Anzeigegeräts 1 durch Drehen des Zeigers 6 vom Anzeigegerät 1 bezüglich der Zeigerachse 5 vorzunehmen, besteht keine Notwendigkeit für den festgesetzten Offsetwert QX.
Die Additionsschaltung 29 addiert Ausgangssignale von der Torschaltung 26 und den Korrekturschaltungen 27, 37 und gibt die Summe als ein Signal Py aus.
Die Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild der integrierenden Filterschaltung 30. Die integrierende Filterschaltung 30 umfaßt einen Addierer 31, der einer addierenden Einrichtung entspricht, Multiplikatoren 32 und 33, die einer ersten und zweiten Multiplikationseinrichtung entsprechen, und einen einer verzögernden Einrichtung entsprechenden Verzögerer 34. Die integrierende Filterschaltung ist ein digitales Filter, das den Zyklus der Taktimpulse Cp, die ihm von der Taktgeneratorschaltung 24 zugeführt werden, als Zeitsteuerung bei den Abtastfunktionen benutzt.
Der Verzögerer 34 der integrierenden Filterschaltung 30 hält den Wert zurück, der bei der vorhergehenden Abtastung gewonnen wurde; der Multiplikator 32 multipliziert den Wert mit einem positiven Wert a1 kleiner als 1; der Addierer 31 addiert das Ergebnis zum Eingangssignal in der laufenden Abtastung, wobei die Summe infolgedessen in den Verzögerer 34 eingegeben wird.
Vorausgesetzt, daß bezüglich einer Zahl n, die mit Fortschreiten der Abtastung aktualisiert wird, ein Eingangssignal in den Addierer 31 x(n) ist, ein Eingangssignal in den Verzögerer 34 y(n) ist, ein Multiplikationsfaktor des Multiplikators 32 a1 ist, ein Ausgangssignal vom Verzögerer 34 y(n-1) wird, kann y(n) ausgedrückt werden durch:
y(n)=x(n)+a1 · y(n-1). (1)
In diesem Ausführungsbeispiel ist vorbestimmt, daß
a1=1023/1024.
In diesem Fall arbeitet die integrierende Filterschaltung 30 als Integrator und stellt eine integrierende Filterschaltung dar, indem sichergestellt wird, daß der Multiplikationsfaktor a1 des Multiplikators 32 im folgenden Bereich liegt:
1<a1<0. (2)
Dies bedeutet, wenn das Signal Py bei y(n-1)=0 eingegeben wird, x(n) zum Signal Py wird und y(n) zum Signal Py wird. Bis das Signal Py wieder eingegeben wird, wird x(n) auf 0 gehalten, während y(n) allmählich dadurch vermindert wird, daß es mit dem Faktor a1 multipliziert wird, wenn n bei jedem Zyklus des Taktsignals Cp fortschreitend aktualisiert wird.
Wird das Eingangssignal Py wieder eingegeben, wird x(n) zum Signal PX, wobei dieses Signal als ein x(n) zu y(n) addiert wird, welches während der obigen Prozesse eine Abnahme durchlaufen hat. Anschließend nimmt y(n) ab, bis ein Signal Py erneut eingegeben wird, wie oben beschrieben wurde.
Aus dem Obrigen geht hervor, daß ein Signal, wo y(n) in einer schwebenden oder schwingenden Weise erhöht und erniedrigt wird, von der integrierenden Filterschaltung 30 ausgegeben wird. Der Wert a1 bestimmt eine Antwortcharakteristik der Meßschaltung 10 und kann wie erforderlich innerhalb des Bereichs, der durch die obige Gleichung (2) gegeben wird, festgesetzt werden. Der Multiplikationsfaktor a2 vom Addierer 33, der dem zweiten Faktor entspricht, kann bedarfsweise festgelegt werden und wird tatsächlich so festgelegt, daß er einen Wert annimmt, der für die Eingabe in die integrierende Filterschaltung 40 in der nächsten Schaltungsstufe geeignet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorbestimmt, daß
a2=1/1024.
Die Taktimpulse Cp, die der integrierenden Filterschaltung 30 zugeführt werden, stimmen mit den Taktimpulsen Cp überein, die der Erfassungsschaltung 23 zugeführt werden. Wie bereits weiter oben erläutert, wird die Frequenz der Taktimpulse Cp so gesteuert, daß sie höher als die Frequenz des Eingangssignals S₁ ist. Infolgedessen werden nur solche Zyklen der Taktimpulse Cp, die der Anstiegsflanke entsprechen, als das Flankendetektorsignal von der Flankenerfassungsschaltung 23 ausgegeben, die zum Erfassen der Anstiegsflanke des Eingangssignals S₁ vorgesehen ist.
Wird die Anstiegsflanke des Eingangssignals S₁ von der Flankenerfassungsschaltung 23 nicht detektiert und infolgedessen kein Flankendetektorsignal geliefert, so fehlt ein von der Torschaltung 26 in die Addierschaltung 29 eingegebenes Eingangssignal, und es wird nur der Offsetwert PX von den Korrekturschaltungen 27 und 37 eingegeben.
Wird die Anstiegsflanke des Eingangssignals S₁ von der Flankenerfassungsschaltung 23 erfaßt, so wird der festgelegte Empfindlichkeitswert GX von der Torschaltung 26 in die Addierschaltung 29 gegeben. Dieser festgesetzte Empfindlichkeitswert GX wird zum Offsetwert PX von der Korrekturschaltung 27 hinzuaddiert und der integrierenden Filterschaltung 30 zugeführt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Frequenz der Steuerimpulse Cp so gesteuert, daß sie 8192 Hz beträgt. Angenommen, das Eingangssignal S₁ habe dieselbe Frequenz f von 8192 Hz wie die Frequenz der Taktimpulse, so gibt die Torschaltung 26 stets GX aus, da das Flankendetektorsignal durch die Flankenerfassungsschaltung 23 bezüglich sämtlicher Zyklen oder Perioden der Taktimpulse Cp erfaßt wird. Der Wert GX ist unter Bezug auf diese Annahme festgelegt.
Da das Verhältnis von 300 Hz des Eingangssignals S₁ zum AX-Wert von 3072 in der oben erläuterten Weise vorgesehen wird, kann konkret der Wert GX durch die folgende Proportionalgleichung gewonnen werden:
300/8192=3072/GX
mit
GX=83886.
Entsprechend ist das Ausgangssignal Fp der integrierenden Filterschaltung 30 so beschaffen, daß der Offsetwert PX, der stets von den Korrekturschaltungen 27 und 37 ausgegeben wird, zum festgesetzten Empfindlichkeitswert GX hinzuaddiert wird, wenn die Anstiegsflanke des Eingangssignals S₁ erfaßt wird, und die Summe wird durch den Multiplikationsfaktor a1 vermindert, bis die nächste Anstiegsflanke des Eingangssignals erfaßt wird.
Je höher die Frequenz des Eingangssignals S₁, je kürzer ist der Zyklus der Variation des Ausgangssignals Fp der integrierenden Filterschaltung 30 und je kürzer ist die Periode zwischen dem Zeitpunkt, zu dem eine Anstiegsflanke des Eingangssignals S₁ erfaßt wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die nächste Anstiegsflanke hiervon erfaßt wird. Infolgedessen ist die Häufigkeit, mit der y(n) vermindert wird, indem y(n) durch den Multiplikationsfaktor a1 bei jedem Zyklus der Taktimpulse Cp multipliziert wird, geringer, und der durchschnittliche Pegel des Ausgangssignals Fp der integrierenden Filterschaltung 30 ist höher.
Demgegenüber gilt, je geringer die Frequenz des Eingangssignals S₁, um so länger der Zyklus, um so höher die Häufigkeit, mit der y(n) infolge des Multiplikationsfaktors a1 herabgesetzt wird, und um so geringer der durchschnittliche Pegel des Ausgangssignals Fp der integrierenden Filterschaltung 30.
Auf diese Weise ist der durchschnittliche Pegel des Ausgangssignals Fp der integrierenden Filterschaltung 30 definiert, indem zum stetig beibehaltenen, andauernden Offsetwert PX der Wert addiert wird, der durch Integration des intermittierenden oder diskontinuierlichen Eingangssignals des festgesetzten Empfindlichkeitswerts GX gewonnen wird, um diesem so eine Amplitude zu verleihen, die proportional zum Eingangssignal S₁ ist.
Die integrierende Filterschaltung 40 in diesem Ausführungsbeispiel weist denselben Aufbau wie das Integrationsfilter 30 auf. Das das Ausgangssignal Fp der integrierenden Filterschaltung 30 eine große Fluktuation insbesondere dann zeigt, wenn die Frequenz des Eingangssignals S₁ gering ist, woraus eine Welligkeit oder ein Brumm entsteht, die zur Vibration oder Schwingung des Zeigers 6 vom Anzeigegerät 1 führen, ist der Auslegung die integrierende Filterschaltung 40 hinzugefügt, um durch Ausführen eines Filterprozesses zur Eliminierung der Welligkeit diese Schwingung oder Vibration zu verhindern.
Das Ausgangssignal AX von der integrierenden Filterschaltung 40 wird nicht nur der Ansteuerschaltung 21 zum Ansteuern des Anzeigegeräts 1 zugeführt, sondern auch den Korrekturschaltungen 27 und 37, nachdem es, wie oben beschrieben, rückgekoppelt worden ist.
Die grafische Darstellung der Fig. 10 zeigt die Anstiegscharakteristik des Ausgangssignals AX der integrierenden Filterschaltung 40 bezüglich der Frequenz f des Eingangssignals S₁. In der Fig. 10 repräsentiert die horizontale Zeitachse die Zeit in Sekunden und die vertikale Achse repräsentiert die Motordrehzahl in U/m. Die Kurven 91 und 92 repräsentieren f bzw. AX, da diese beiden Werte auf eine Umdrehungszahl umgesetzt sind. Aus der grafischen Darstellung geht hervor, daß das Ausgangssignal AX der Eingangsfrequenz f mit einer Zeitverzögerung von etwa 0,1 s über grob den gesamten Drehzahlbereich folgt.
Die Fig. 11 zeigt eine grafische Darstellung, die die Anstiegscharakteristik des Ausgangssignals AX bezüglich der Frequenz f des Eingangssignals zeigt, wenn die Frequenz des Eingangssignals S₁ in einem außerordentlich niedrigen Bereich liegt. In Fig. 11 repräsentiert die horizontale Achse die Zeit in Sekunden und die vertikale Achse den Wert AX. Die Kurven 93 und 94 repräsentieren f bzw. AX, da diese beiden Werte auf AX-Pegel umgesetzt worden sind. Der Teil der AX-Kurve 94, der eine leichte Welligkeit aufweist, entspricht der zuvor erwähnten Welligkeit oder dem Brumm.
Im folgenden wird der Aufbau der Korrekturschaltungen 27 und 37 erläutert. Die Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild einer Korrekturschaltung, die in der Meßschaltung 10 des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. Die Korrekturschaltung 27 der Fig. 12 ist so ausgelegt, daß sie ermöglicht, daß die Meßcharakteristiken Mp in der in Fig. 13 gezeigten Weise variieren.
Im allgemeinen zeigen viele analoge Anzeigegeräte keinen Nullpunkt an, auch dann nicht, wenn ein Nullpunktsignal von der Meßschaltung zugeführt wird, und zwar infolge eines Fehlers in dem Anzeigegerät oder als Wirkung einer Hysteresecharakteristik, die dem Anzeigegerät eigen ist. Folglich wird, wie in Fig. 13 gezeigt ist, der Gradient der Meßkennlinie Mp so gesteuert, daß er steil ist, wenn die Frequenz f des Eingangssignals S₁ näher bei Null liegt als ein Punkt fm, so daß das Signal, das dem Anzeigegerät 1 zugeführt wird, wenn die Frequenz des Eingangssignals S₁ 0 ist, unter dem Pegel Am liegt, der dem Nullpunkt entspricht, wobei sichergestellt wird, daß der Zeiger 6 des Anzeigegeräts 1 den Nullpunkt anzeigt.
Der Zeiger 6 kann auch so ausgelegt sein, daß er den Nullpunkt ohne Fehler anzeigt, indem eine mechanische Stoppeinrichtung im Anzeigegerät 1 vorgesehen wird, so daß der Zeiger 6 keinen Wert unter Null anzeigt.
In Fig. 13 gilt unter der Voraussetzung, daß:
das Ausgangssignal der Ansteuerschaltung 21 AX beträgt;
die Frequenz des Eingangssignals S₁ f beträgt;
die Empfindlichkeit der normalen Meßschaltung 10 K1 beträgt;
der Offset (der Ausgangssignalpegel AX, wenn die Frequenz f des Eingangssignals S₁ Null ist) Am beträgt;
der Faktor, der dazu vorgesehen ist, den Gradienten oder die Steigung der Meßkennlinie Mp steil zu machen, K2 beträgt;
die Kennlinie Mp im Bereich rechts von der Anschlußfrequenz fm, bei der der Gradient oder die Steigung der Meßkennlinie Mp geändert wird, durch
Ax = K1 · f + Am (3)
gegeben ist und die Kennlinie Mp im Bereich links der Anschlußfrequenz fm durch
AX = K1 · f + K2 · AX (4)
gegeben ist, daß, wenn alle obigen Faktoren erfüllt sind, das Ausgangssignal AX als direktes Ergebnis der Gleichung (4) zu
AX = K1 · f/(1 - K2) (5)
konvergiert.
Unter der Voraussetzung, daß
1 < K2 < 0 (6)
kann der Gradient der Kennlinie Mp links der Anschlußfrequenz fm steil ausgebildet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Wert Am dem zuvor erwähnten QX und wird auf 68 gesteuert. Es ist auch vorgesehen, daß der AX-Wert 3068, der abgeleitet wird, wenn f des Eingangssignals 300 Hz beträgt, zum Offset Am, nämlich 68, hinzuaddiert wird.
AX = 3072 + 68 = 3140.
Es wird folglich aus Gleichung (3) oben entnommen, daß
3140 = K1 · 300 + 68.
Folglich ist
K1 = 10,24.
Auflösen der Gleichungen (3) und (5) oben nach AX und K2, nachdem die Werte für Am und K1 eingesetzt worden sind, vorausgesetzt, daß die Anschlußfrequenz fm, bei der der Gradient der Kennlinie Mp sich ändert, 20 Hz beträgt und dieser Wert von fm mit f bezeichnet wird, erhalten wir:
AX = 272,8
und
K2 = 1/4 (Hz).
Im Blockschaltbild der Fig. 12 ermittelt eine Am-Bestimmungsschaltung 41, ob der Pegel des Ausgangssignals AX, das von der integrierenden Filterschaltung 40 rückgekoppelt ist, höher oder niedriger als der Pegel ist, der der Anschlußfrequenz fm des Eingangssignals S₁ entspricht, bei welcher Frequenz der Gradient der Meßkennlinie Mp sich ändern kann. Das Ergebnis der Bestimmung wird einer Selektionsschaltung 42 zugeführt. Eine Multiplikationsschaltung 43 multipliziert das Signal AX mit dem oben erwünschten Faktor K2 und gibt das Produkt an die Selektionsschaltung 42 aus.
Die Selektionsschaltung 42 zeigt eine Selektion des festgesetzten Offsetwerts QX, der in der Selektionsschaltung 42 so festgesetzt ist, daß er Am entspricht, an, wenn das Ausgangssignal von der obenerwähnten Am- Bestimmungsschaltung 41 bestimmt, daß die Frequenz f des Eingangssignals S₁, wobei dem Eingangssignal der Pegel des Ausgangssignals AX entspricht, höher als fm ist. Die Selektionsschaltung 42 zeigt eine Selektion des Ausgangssignals von der Multiplikatorschaltung 43 an, wenn die Frequenz f geringer als fm ist.
Entsprechend gibt die Korrekturschaltung 27 den festgesetzten Offsetwert QX, nämlich Am, als den Offsetwert PX aus, wenn das Signal AX höher als der Pegel ist, der der Frequenz fm entspricht. Ist das Signal geringer, so gibt die Schaltung 27 den Offsetwert PX aus, der durch Multiplizieren des Signals AX mit dem Faktor K2 gewonnen wird. Das Ausgangssignal AX von der integrierenden Filterschaltung 40 konvergiert auf den Wert, der als Resultat davon gewonnen wird, daß er zum Offsetwert PX hinzuaddiert wird. Entsprechend wird die Kennlinie Mp der Meßschaltung 10 so sein, daß sie der obigen Gleichung (3) entspricht, wenn die Frequenz des Eingangssignals S₁ höher als fm ist; und Mp wird die Kennlinie sein, die der Gleichung (4) oben entspricht, wenn die Frequenz des Eingangssignals S₁ geringer als fm ist.
Der oben beschriebene Aufbau ist nicht die einzig mögliche Ausführung, da die Meßkennlinien Mp durch Variation der obigen Gleichungen auf vielfältige Weise geändert werden können. Beispielsweise kann bei Bezeichnungen von B1 als erster Offsetwert und B2 als zweiter Offsetwert und Darstellung der Anschlußfrequenz, bei der der Gradient der Meßkennlinie Mp sich ändern kann, mit fm, die Kennlinie oder Charakteristik rechts von fm ausgedrückt werden durch:
AX = K1 · f + B1 + B2. (7)
In ähnlicher Weise kann die Kennlinie Mp links von fm durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden, wenn der Offsetwert (der Wert des Ausgangssignals AX, wenn die Frequenz f des Eingangssignals S₁ Null ist) eine Funktion des Ausgangssignals AX ist.
AX = K1 · f + K2 · (AX - B2) + B2. (8)
Aus den Gleichungen (7) und (8) resultiert, daß
AX = K1 · f/(1 - K2) + B2, (9)
welches die Konvergenz der Meßkennlinie anzeigt. Eine solche Konfiguration, in der der zweite Offsetwert B2 stets addiert wird, ist gleichermaßen praktikabel.
Die Fig. 14 zeigt ein Blockschaltbild einer Korrekturschaltung, die in der Meßschaltung 10 des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung vorgesehen ist. Die Korrekturschaltung 37 der Fig. 14 ist dazu ausgelegt, eine Speicherschaltung 51 und eine Additionsschaltung 52 zu umfassen.
Im allgemeinen ist es schwierig, eine hohe Genauigkeit in analogen Anzeigegeräten sicherzustellen, da diese eine inhärente Nichtlinearität aufweisen. Das Ausführungsbeispiel wird angewandt, wenn versucht wird, einen Anzeigefehler infolge dieser Nichtlinearität eines analogen Anzeigegeräts zu korrigieren.
Die Speicherschaltung 51 der Fig. 14 empfängt ein Eingangssignal, das aus dem Ausgangssignal AX von der integrierenden Filterschaltung 40 besteht, und gibt ansprechend auf den Eingangswert AX einen Korrekturwert BX aus, der vorab gespeichert ist. Ferner wird ein Korrekturwert BX zum Offsetwert QX durch die Additionsschaltung 52 addiert, und die Summe wird als der Offsetwert PX ausgegeben.
Die Speicherschaltung 51 kann durch Speicherelmente, die ohne weiteres zur Verfügung stehen, ausgelegt werden. Auch kann sie bei Bedarf programmierbar ausgestaltet sein oder durch einfache logische Schaltungen aufgebaut sein.
Die Fig. 15 zeigt eine grafische Darstellung eines Beispiels einer Fehlercharakteristik des Anzeigegeräts bezüglich des Ausgangssignals AX von der integrierenden Filterschaltung 40, sowie ein Beispiel einer Korrekturcharakteristik der Korrekturschaltung 37, die zum Korrigieren des Fehlers vorgesehen ist. Aus Fig. 15 geht hervor, daß ein solcher Fehler sehr einfach korrigiert werden kann, indem eine Korrekturcharakteristik 62 vorgesehen wird, die die Umkehrfunktion der Fehlercharakteristik oder -kennlinie bezüglich der Horizontalachse darstellt, so daß erstere mit einer Funktion ausgestattet ist, die letztere löscht.
Hier ist darauf hinzuweisen, daß, da AX zur Korrekturschaltung 37 zurückgeführt wird und rekursiv berechnet wird, bevor es konvergent gemacht wird, zum Ausgangssignal AX, zu dem der Korrekturwert BX addiert ist, ferner der Korrekturwert BX gemäß dem Ausgangssignal AX, das ein Ergebnis der ersten Addition ist, hinzuaddiert wird bzw. hiermit überlagert wird. Folglich führt das Vorsehen einer Korrekturcharakteristik, die die Umkehrung einer Fehlercharakteristik des Anzeigegeräts ist, zu einem Fehler infolge der obigen Überlagerung der Korrekturwerte. Um demnach eine verbesserte Genauigkeit sicherzustellen, ist es das beste, in der Speicherschaltung 51 eine Korrekturcharakteristik vorzusehen, die einen Fehler infolge dieser Überlagerung von Korrekturwerten zuläßt.
Es ist auch möglich, die Addierschaltung 52 wegzulassen, indem der Korrekturwert BX entsprechend präpariert wird, zu dem der festgelegte Offsetwert QX in der Speicherschaltung 51 vorab addiert wird.
Auch ist es einfach, eine spezielle Meßcharakteristik oder -kennlinie oder Hochpräzisionsmeßkennlinie zu erzeugen, da jede Korrekturcharakteristik bedarfsweise unter Verwendung der Korrekturschaltung 37 gewonnen werden kann.
Die logischen Schaltungen, die die Meßschaltung 10 im obigen Ausführungsbeispiel darstellen, können durch andere logische Schaltungen ersetzt werden, soweit sie imstande sind, im wesentlichen dieselbe Funktion wie im obigen Ausführungsbeispiel zu realisieren. Auch kann jede der in den Blockschaltbildern der Fig. 3, 4, 9, 12 und 14 gezeigten Schaltungen, die zur obigen Meßschaltung 10 gehören, durch Mikrocomputer ausgelegt werden.
Im folgenden wird eine Meßschaltung zum Messen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs oder einer Motordrehzahl angegeben, wobei diese Schaltung einen Geschwindigkeitsmesser und ein Tachometer ansteuert. Die Fig. 16 ist ein Blockschaltbild, das das Prinzip dieses Ausführungsbeispiels darstellt. In dieser Figur stellt die Bezugszahl 101 eine Konversionssteuereinrichtung dar, 102 bezeichnet eine Selektionseinrichtung und 103 eine Filterberechnungseinrichtung.
Mehrere Eingangssignale und Taktsignale einer höheren Frequenz als die jeweiligen mehreren Eingangssignale werden der Konversionssteuereinrichtung 101 zugeführt. Die Schaltung 101 gibt nicht nur die mehreren Eingangssignale als zu den Taktsignalen synchrone Signale aus, sondern erzeugt auf der Basis der Taktsignale ein Selektionssignal und gibt dieses bei jedem vorbestimmten Zyklus aus, das den mehreren synchronen Signalen entspricht.
Die Selektionseinrichtung 102 empfängt das Eingangssignal, das aus den mehreren synchronen Signalen vom Ausgang der Konversionssteuereinrichtung 101 besteht, und selektiert auf der Grundlage das Selektionssignal vom Ausgang der Konversionssteuereinrichtung 101 eines der mehreren synchronen Signale und gibt dieses aus.
Die Filterberechnungseinrichtung 103 empfängt das Ausgangssignal, das aus einem synchronen Signal besteht, das von der obenerwähnten Selektoinseinrichtung 102 ausgewählt worden ist, selektiert eine von vorbestimmten Filterberechnungsprozessen auf der Grundlage des Selektionssignals und gibt das Ergebnis des selektierten Filterberechnungsprozesses aus, dam das ausgegebene synchrone Signal unterworfen wird, das von der Selektionseinrichtung 102 ausgewählt worden ist.
Das Prinzip besteht darin, daß die Meßschaltung 100 dieses Ausführungsbeispiels eines mehrerer Eingangssignale auf der Grundlage eines Selektionssignals auswählt, das auf der Grundlage von Taktsignalen erzeugt wird, und ein Ergebnis eines Filterberechnungsprozesses entsprechend der Charakteristik des Eingangssignals ausgibt. Auf diese Weise ist eine einzige Filterberechnungseinrichtung imstande, die Messung mehrerer Eingangssignale durchzuführen.
Die Fig. 17 zeigt ein Blockschaltbild einer Auslegung dieses Ausführungsbeispiels. In dieser Figur bezeichnen die Bezugszahlen 105a und 105b Flankenerfassungsschaltungen. Die Flankenerfassungsschaltung 105a detektiert den Anstieg eines Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssignals SP₁, das durch Formen des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals gewonnen wird, und gibt dieses als Detektorsignal SP₂ aus. Die Flankenerfassungsschaltung 105b erfaßt den Anstieg eines Motordrehzahlimpulssignals TM₁, das durch Formen des Motordrehzahlsignals gewonnen wird, und gibt dieses als Erfassungssignal TM₂ aus. Da die Auslegung und Funktion der Flankenerfassungsschaltungen 105a und 105b dieselben wie die der Flankenerfassungsschaltung 23 aus dem vorhergehenden Ausführungsbeispiels sind, wird auf die Beschreibung verzichtet.
Die ausgegebenen Erfassungssignale SP₂ und TM₂ von den Flankenerfassungsschaltungen 105a und 105b werden der Konversionssteuerschaltung 106 zugeführt. Diese erzeugt auf der Grundlage der Erfassungssignale SP₂ und TM₂, die ihr zugeführt werden, Impulssignale, die einschließen: Taktsignale SPCLK1 und SPCLK2 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit; Taktsignale TMCLK1 und TMCLK2 entsprechend der Motorumdrehung; die Ausgangsselektionssignale SLU0 bis SLU3; und ein Offsetsteuersignal SPTM gemeinsam mit Verstärkungssteuersignalen GSP und GTM.
Die Fig. 18 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Konversionssteuerschaltung. Diese Schaltung führt eine Steuerung mit drei Betriebsmodi bezüglich einer Operation aus, indem sie ein Berechnungsverfahren entsprechend der Eingangssignale PRTM, RP und TFVC selektiert, wie in Fig. 19 gezeigt ist.
In Fig. 18 repräsentiert 106a eine Gray-Codezählerschaltung, die drei D-Flip-Flops 6a-1 bis 6a-3, Inverter 6a-4 bis 6a-6, logische NOR-Schaltungen 6a-7 bis 6a-9 und logische AND-Schaltungen 6a-10 bis 6a-15 umfaßt. 106b repräsentiert eine Decodierschaltung, die aus drei T₀-8-Zeilen-Decodierschaltungen 6a-1 (aktiver H-Pegelausgang), Invertierern 6b-2 bis 6b-6, logischen OR-Schaltungen 6b-7 und 6b-8 und logischen AND-Schaltungen 6b-9 bis 6b-13, logischen NOR-Schaltungen 6b-14 und 6b-15 und logischen NAND-Schaltungen 6b-16 bis 6b-19 besteht. 106c repräsentiert eine Eingangssteuerschaltung, die aus Eingangssteuerschaltungen 6c aufgebaut ist, die aus zwei JK-Flipflops 6c-1 und 6c-2, Invertierern 6c-3 und 6c-4 und logischen NOR-Schaltungen 6c-5 und 6c-6 besteht.
106d repräsentiert eine Steuersignaleingangsschaltung, die aus Invertierern 6d-1 und 6d-2 und logischen AND-Schaltungen 6d-1 und 6d-2 besteht. 106e repräsentiert eine Taktsignaleingabeschaltung, die aus Invertierern 6e1 bis 6e-3 besteht.
Die Zählerschaltung 106a erzeugt ein 3-Bitzählsignal, dessen Zyklus in Fig. 20 mit 0→1→3→2 →6→7→5→4 angezeigt ist, auf der Grundlage von Taktsignalen CLK mit einer Frequenz, die wesentlich höher als die der Detektorimpulssignale SP₂ und TM₂ ist, die der Frequenz entspricht, die zu messen ist, wobei die Signale von der Taktsignaleingabeschaltung 106e zugeführt werden. Ein Signal, das aus einer Umkehrung des Ausgangssignals Q vom D-Flipflop 6a-3 abeleitet wird, wird als Schaltsteuersignal SPTM ausgegeben. Das Schaltsteuersignal SPTM wird derart gesteuert, daß, wenn es auf dem H-Pegel liegt, eine SP-Verarbeitung durchgeführt wird, und, wenn es auf dem L-Pegel liegt, eine TM-Verarbeitung durchgeführt wird. Auf diese Weise wird eine Mehrfachausnutzung oder Aufteilung einer berechnenden Schaltung realisiert.
Die Fig. 21 zeigt in Tabellenform zeitliche Funktionsverläufe, die bei einem schnellen Antwortmodus aufgenommen werden. Die Detektorimpulssignale SP₂ und TM₂ werden auf J-Eingangsanschlüsse der JK-Flipflops 6a-1 und 6a-2 bzw. auf die logischen NOR-Schaltungen 6c-5 und 6c-6 gegeben. Diese Detektorimpulssignale werden beim nächsten Taktsignal gespeichert bzw. verriegelt und als Empfindlichkeitssteuersignale GSP und GTM ausgegeben. Die Empfindlichkeitssteuersignale GSP und GTM werden wieder freigegeben (unlatched), wenn K-Eingänge der JK- Flipflops 6a-1 bis 6a-3 beim Zählwert =0 aktivgeschaltet werden, im Fall von GSP, und bei einem Zählwert =6 im Fall von GTM. Festgesetzte Empfindlichkeitswerte der Empfindlichkeitssteuersignale GSP und GTM werden einmal pro jedem Impuls durch eine Empfindlichkeitseinstellschaltung 8 zu den Filterverarbeitungsdaten FX hinzugefügt. Die Decodierschaltung 6 erzeugt Selektionssignale in jedem Modus, beispielsweise Signale wie die, die in Fig. 22 gezeigt sind.
Die weitere Beschreibung erfolgt wiederum unter Bezug auf Fig. 17. Die Bezugszahl 110-1 der Fig. 17 repräsentiert eine erste Registerschaltung zum Messen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs; die Bezugszahl 110-2 repräsentiert ein zweites Register zum Messen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs. Beide sind aus D-Flipflops aufgebaut. Diese D-Flipflops 110-1 und 110-2 empfangen Eingangssignale von synchronen Signalen SPCLK1 und SPCLK2 als Taktsignale CLK1 und CLK2, verriegeln das Eingangssignal DX und geben es als das Ausgangssignal QX aus. Die Bezugszeichen 109-1 und 109-2 repräsentieren ein erstes bzw. zweites Register für TM, die aus D-Flipflops bestehen und Eingangssignale synchroner Signale TMCLK1 und TMCLK2 als Taktsignale CLK1 und CLK2 empfangen, das Eingangssignal DX verriegeln und es als das Ausgangssignal QX ausgeben.
107 repräsentiert eine Offseteinstellschaltung zum Addieren eines Offsets einer Messung und selektiert entweder ein Offsetsignal OFFSSPX oder ein Offsetsignal OFFSTMx auf der Grundlage des Selektionssignals SPTM, wobei die Selektion zu einem Block niedrigeren Bits des AX-Eingangs von der Korrekturschaltung 112 ausgegeben wird. Die Notation 108 repräsentiert eine Empfindlichkeitseinstellschaltung, die die Empfindlichkeit der Messung bestimmt und entweder das Empfindlichkeitssteuersignal GSP oder das Empfindlichkeitssteuersignal GTM auf der Grundlage des Selektionssignals SPTM selektiert und die Selektion zu einem Block höherwertigen Bits vom AX-Eingang der Korrekturschaltung 112 zuführt.
Der AX-Eingang der Korrekturschaltung 112 wird durch ein Korrektursignal FX repräsentiert, das eine Summe von höheren und geringerwertigen Blöcken ist, die durch die obenerwähnte Offseteinstellschaltung 107 sowie Empfindlichkeitseinstellschaltung 108 festgelegt werden. Die Selektionsschaltung 111 in der nächsten Stufe ist beispielsweise aus Multiplexern aufgebaut und selektiert eines der Eingangsimpulssignale AX, BX, CX, DX auf der Grundlage eines Selektionseingangssignals, das A, B, C oder D sein kann; die Schaltung 112 ist mit Selektionsausgängen SLUX (SLU0-3) der Konversionssteuerschaltung 106 verbunden, wobei die Selektion als das Ausgangsimpulssignal OX ausgegeben wird.
Die Schaltung 112 selektiert entweder AX, BX, CX oder DX auf der Grundlage eines Selektionseingangssignals, das A, B, C oder D sein kann; die Schaltung 112 ist mit Selektionsausgängen SLUX (SLU0-3) verbunden, wobei sie die Selektion als OX ausgibt. BX wird auf 1/2048 umgesetzt und DX auf 1/1024 infolge einer Bitverschiebung entsprechend den Ausgängen FVD9-2 und RVO10-2 von Registerschaltungen 19-2 und 110-2.
113 repräsentiert eine Filterberechnungsschaltung und führt eine Berechnung durch, die von Selektionssteuersignalen SIA und SIB der Konversionssteuerschaltung 116 auf die folgende Weise abhängt:
SIA: DX = BX + AX · 1023/1024 (1)
SIB: DX = BX + AX · 2047/2048 (2)
Im normalen Betriebsmodus von SP werden beispielsweise eine Schnellantwort- oder Langsamantwort- Verarbeitung in der aus Fig. 22 detailliert entnehmbaren Weise durchgeführt. Vorausgesetzt, die Ausgangssignale der Registerschaltungen 110-1 und 110-2 sind FVD10-1 und FVS-2, wobei
FVD10-2 = FX + FDV10-2 · 1023/1024 (3)
FVD10-1 = FVD10-2/2048 + FVD10-1 · 2047/2048 (4)
ergibt sich auf diese Weise als Ausgangssignal
A_SPX = FVD10-1/2048 (5)
welches das Ausgangssignal des Registers 110-1 und das Fahrzeuggeschwindigkeitsausgangssignal ist, wobei dieses als Ergebnis der Messung ausgegeben wird. Entsprechend hat die Meßschaltung 100 der Erfindung eine Wirkung, die virtuell äquivalent zu einer analogen FV- Umsetzungsschaltung ist, und zwar infolge der obigen Verarbeitungen der Detektorimpulssignale SP₂ und TM₂. Dies bedeutet, wie im Fall des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels, daß das Ergebnis einer Messung auf eine solche Weise gewonnen wird, daß eine Frequenz, die gemessen wird, mit einem Wert multipliziert wird, der einem festgelegten Empfindlichkeitswert entspricht und zu einem Wert hinzuaddiert wird, der einem festgesetzten Offsetwert entspricht. Ferner wird in einem TM-Schnellantwortmodus, der in Fig. 22 gezeigt ist, die folgende Berechnung bezüglich FVD9-1 und FVD9-2 durchgeführt, wobei diese FVD9-1 und FVD9-2 Ausgangssignale der Registerschaltungen 9-1 und 9-2 sind und wie folgt definiert sind:
FVD9-1 = FX + FVD9-2 · 1023/1024 (6)
FVD9-2 = FVD9-2/1024 + FVD-2 · 1023/1024 (7)
Auf diese Weise wird A_TMX=FVD9-4/2048, welches dem Signal entspricht, das aus dem Register 9-1 ausgegeben wird, und dem Motordrehzahlausgangssignal entspricht, als Ergebnis der Messung ausgegeben. Es ist möglich, die Geschwindigkeit der Anzeigeantwort durch Ausführen einer mehrmaligen Berechnung der Gleichung (7) zu erhöhen.
Im Null-Resetmodus ist es möglich, die Registerschaltungen 109-1 und 110-1 zwangsweise zurückzustellen, indem ein Null-Resetsignal PW zum Zeitpunkt einer geringen Spannung verwendet wird, so daß die Anzeige von Null prompt und glatt wieder eingenommen wird.
Wie erläutert wurde, macht dieses Ausführungsbeispiel möglich, mittels einer einzigen berechnenden Schaltung 113 Filterverarbeitungen entsprechend Eingangssignalen auszuführen, die zu zwei unterschiedlichen Prozeßlinien oder -kreisen gehören. Dies eliminiert die Notwendigkeit, mehrere gleiche Berechnungsschaltungen vorzusehen, wodurch die Auslegung kostengünstiger Meßschaltungen möglich ist.
Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, es sind hingegen zahlreiche Variationen und Änderungen möglich, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (18)

1. Meßschaltung zur Durchführung einer Messung durch Umsetzen einer Frequenz eines Eingangssignals in ein Signal, das digitale Werte entsprechend dieser Frequenz aufweist, und zum Darstellen eines gemessenen Wertes auf einem Anzeigegerät, aufweisend:
eine Taktimpulsgeneratoreinrichtung (303) zum Erzeugen von Taktimpulsen (302) mit einer höheren Frequenz als der Frequenz des Eingangssignals;
eine Flankenerfassungseinrichtung (304), die an die Taktimpulsgeneratoreinrichtung (303) angeschlossen ist und ein Flankendetektorsignal (305) synchron mit den Taktimpulsen (302) nach Abtasten des Eingangssignals (301) auf der Grundlage der Taktimpulse (302) ausgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung ferner aufweist:
eine Toreinrichtung (306), die mit der Flankenerfassungseinrichtung (304) verbunden ist und einen ersten Faktor (307) ausgibt, wenn sie das Flankendetektorsignal (305) von der Flankenerfassungseinrichtung (304) empfängt;
ein erstes digitales Filter (308), das mit der Toreinrichtung (306) und der Taktimpulsgeneratoreinrichtung (303) verbunden ist und ein Signal (309) ausgibt, das digitale Werte aufweist, die der Frequenz des Eingangssignals (301) entsprechen, und durch den ersten Faktor (307) festgelegt ist, während ein Zyklus des Taktimpulssignals (302) bei der Zeitsteuerung seines Abtastvorgangs verwendet wird.
2. Meßschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Wellenformereinrichtung (22) aufweist, die eine Wellenform des Eingangssignals auf eine grob rechteckförmige Form umsetzt, und daß die Flankenerfassungseinrichtung (23) ein Flankendetektorsignal synchron mit den Taktimpulsen nach Erfassen einer Flanke des Eingangssignals ausgibt, das durch die Wellenformereinrichtung (22) auf eine grob rechteckige Form umgesetzt worden ist, wobei sie die Abtastung auf der Grundlage der Taktimpulse durchführt.
3. Meßschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste digitale Filter (30) umfaßt:
eine Verzögerungseinrichtung (34) zum Halten eines Eingangssignals einer vorhergehenden Abtastung;
eine erste Multiplikationseinrichtung (32), die das Eingangssignal der vorhergehenden Abtastung, das in der Verzögerungseinrichtung (34) gehalten wird, mit einem positiven Wert kleiner als 1 multipliziert;
eine Additionseinrichtung (31), die ein Ausgangssignal von der ersten Multiplikationseinrichtung (32) zu einem Eingangssignal einer gegenwärtigen Abtastung addiert und die Summe der Verzögerungseinrichtung (34) zuführt; und
eine zweite Multiplikationseinrichtung (33), die ein Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung (34) mit einem zweiten Faktor multipliziert und das Produkt ausgibt.
4. Meßschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Additionseinrichtung (29) aufweist, die mit dem ersten digitalen Filter (30) verbunden ist und zum Ausgangssignal der Toreinrichtung (26) einen dritten Faktor zur Korrektur eines Ausgangssignals vom ersten digitalen Filter (30) hinzuaddiert, wobei die Summe dem ersten digitalen Filter (30) zugeführt wird.
5. Meßschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Korrektureinrichtung (27, 37) aufweist, die mit der Additionseinrichtung (29) verbunden ist und den dritten Faktor, der gemäß einem Ausgangssignal des ersten digitalen Filters variiert, zur Additionseinrichtung (29) ausgibt.
6. Meßschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (27) aufweist:
eine Bestimmungseinrichtung (41) zum Vergleichen des Ausgangssignals vom ersten digitalen Filter (30) mit einem vorbestimmten Wert;
eine Multiplikationseinrichtung (43), die das Ausgangssignal des ersten digitalen Filters (30) mit einem vierten Faktor multipliziert;
eine Selektionseinrichtung (42), die den dritten Faktor ausgibt, wenn die Bestimmungseinrichtung (41) ermittelt, daß das Ausgangssignal vom ersten digitalen Filter (30) größer als der vorbestimmte Wert ist, und das Ausgangssignal von der Multiplikationseinrichtung (43) selektiert und zur Additionseinrichtung (29) ausgibt, wenn das Ausgangssignal des ersten digitalen Filters (30) geringer als der vorbestimmte Wert ist.
7. Meßschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (37) eine Speichereinrichtung (51) aufweist, die das Ausgangssignal des ersten digitalen Filters auf einen vorbestimmten Wert korrigiert, ferner eine Korrekturwertadditionseinrichtung (52), die ein Ausgangssignal der Speichereinrichtung (51) zu diesem dritten Faktor addiert, wobei die Summe von der Korrekturwertadditionseinrichtung ausgegeben wird.
8. Meßschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Ansteuereinrichtung (21) aufweist, der das Ausgangssignal vom ersten digitalen Filter (30) zugeführt wird, um durch diese Einrichtung auf ein Signal zur Ansteuerung des Anzeigegeräts (1) umgesetzt zu werden.
9. Meßschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner ein zweites digitales Filter (40) aufweist, das mit dem ersten digitalen Filter (30) verbunden ist, wobei das digitale Filter zur Ausführung von Filterprozessen bezüglich des Ausgangssignals des ersten digitalen Filters (30) vorgesehen ist, wobei das Ausgangssignal vom zweiten digitalen Filter (40) der Ansteuereinrichtung (21) zugeführt wird und das Ausgangssignal vom zweiten digitalen Filter (40) der Korrektureinrichtung (27, 37) zugeführt wird.
10. Meßschaltung zum Umsetzen von Frequenzen mehrerer Eingangssignale in ein Signal mit digitalen Werten entsprechend jeder dieser Frequenzen und zur selektiven Darstellung eines gemessenen Wertes auf einem Anzeigegerät, aufweisend:
eine Taktimpulsgeneratoreinrichtung zum Erzeugen von Taktimpulsen mit einer höheren Frequenz als der Frequenz der mehreren Eingangssignale;
mehrere Flankenerfassungseinrichtungen, die mit der Taktimpulsgeneratoreinrichtung verbunden sind und ein Flankendetektorsignal synchron mit den Taktimpulsen nach Abtasten der mehreren Eingangssignale auf der Grundlage der Taktimpulse ausgeben,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung ferner aufweist:
eine Konversionssteuereinrichtung (101), die mit den mehreren Flankenerfassungseinrichtungen und der Taktimpulsgeneratoreinrichtung verbunden ist und auf der Grundlage der Taktsignale die mehreren Eingangssignale als mehrere Signale synchron mit den Taktsignalen ausgibt sowie sequentiell ein Selektionssignal entsprechend den mehreren Eingangssignalen zu jedem vorbestimmten Zyklus erzeugt und ausgibt;
eine Selektionseinrichtung (102), die mit der Konversionssteuereinrichtung verbunden ist und ein Eingangssignal empfängt, das aus den mehreren synchronen Signalen besteht, und eines der mehreren synchronen Signale auf der Grundlage des Selektionssignals selektiert und ausgibt;
ein erstes digitales Filter (103), das mit der Selektionseinrichtung (102) und der Taktimpulsgeneratoreinrichtung verbunden ist und ein Signal ausgibt, das digitale Werte aufweist, die der Frequenz des Eingangssignals entsprechen, das von der Selektionseinrichtung (102) selektiert worden ist, wobei die Werte durch den ersten Faktor bestimmt sind und die Ausgabe des Signals mit den digitalen Werten erfolgt, während ein Zyklus des Taktimpulssignals bei der Zeitsteuerung seines Abtastvorgangs verwendet wird.
11. Meßschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Wellenformereinrichtung zum Formen der Wellenform der mehreren Eingangssignale in eine grob rechteckige Welle aufweist, und daß die Flankendetektoreinrichtung (105a, 105b) eine Flanke eines Eingangssignals, das von der Wellenformereinrichtung auf eine grobe Rechteckwelle umgeformt worden ist, erfaßt, diesbezüglich mittels der Taktimpulse einen Abtastvorgang ausführt und ein Flankendetektorsignal synchron mit den Taktimpulsen ausgibt.
12. Meßschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste digitale Filter (113) aufweist:
eine Verzögerungseinrichtung (34) zum Halten eines Eingangssignals einer vorhergehenden Abtastung;
eine erste Multiplikationseinrichtung (32) zum Multiplizieren des Eingangssignals der vorhergehenden Abtastung, das in der Verzögerungseinrichtung (34) gehalten wird, mit einem positiven Wert kleiner als 1;
eine Additionseinrichtung (31) zum Addieren eines Ausgangssignals der ersten Multiplikationseinrichtung (32) zu einem Eingangssignal einer gegenwärtigen Abtastung und zur Eingabe der Summe hiervon in die Verzögerungseinrichtung (34); und
eine zweite Multiplikationseinrichtung (33) zum Multiplizieren eines Ausgangssignals der Verzögerungseinrichtung (34) mit einem zweiten Faktor und zur Ausgabe des Produkts.
13. Meßschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Additionseinrichtung (29) aufweist, die mit dem ersten digitalen Filter (113) verbunden ist und zum Ausgangssignal der Konversionssteuereinrichtung (106) einen dritten Faktor zur Korrektur eines Ausgangssignals von dem ersten digitalen Filter (113) addiert, wobei die Summe dem ersten digitalen Filter (113) zugeführt wird.
14. Meßschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Korrektureinrichtung (27, 37) aufweist, die mit der Additionseinrichtung (29) verbunden ist und durch die der dritte Faktor, der entsprechend einem Ausgangssignal von dem ersten digitalen Filter variiert, zur Additionseinrichtung (29) ausgegeben wird.
15. Meßschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (27) umfaßt:
eine Bestimmungseinrichtung (41), die das Ausgangssignal vom ersten digitalen Filter (113) mit einem vorbestimmten Wert vergleicht;
eine Multiplikationseinrichtung (34), die das Ausgangssignal vom ersten digitalen Filter (113) mit einem vierten Faktor multipliziert; und
eine Selektionseinrichtung (42), die den dritten Faktor ausgibt, wenn die Bestimmungseinrichtung (41) ermittelt, daß das Ausgangssignal vom ersten digitalen Filter (113) größer als der vorbestimmte Wert ist, und das Ausgangssignal von der Multiplikationseinrichtung (43) selektiert und zur Additionseinrichtung (29) ausgibt, wenn das Ausgangssignal vom ersten digitalen Filter (113) geringer als der vorbestimmte Wert ist
16. Meßschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (37) eine Speichereinrichtung (51) umfaßt, die das Ausgangssignal vom ersten digitalen Filter auf einen vorbestimmten Wert korrigiert, ferner eine Korrekturwertadditionseinrichtung (52), die zum Ausgangssignal von der Speichereinrichtung den dritten Faktor addiert, wobei die Summe von der Korrekturwertadditionseinrichtung ausgegeben wird.
17. Meßschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Ansteuereinrichtung (21) umfaßt, der das Ausgangssignal vom ersten digitalen Filter (113) zugeführt wird, um so auf ein Signal zur Ansteuerung des Anzeigegeräts (1) umgesetzt zu werden.
18. Meßschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner ein zweites digitales Filter (40) aufweist, das mit dem ersten digitalen Filter (113) verbunden ist und vorgesehen ist, um eine Filterverarbeitung bezüglich des Ausgangssignals des ersten digitalen Filters (113) durchzuführen, wobei ein Ausgangssignal vom zweiten digitalen Filter (40) der Ansteuereinrichtung (21) zugeführt wird und das Ausgangssignal des zweiten digitalen Filters (40) der Korrektureinrichtung (27, 37) zugeführt wird.
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