EP0485705A2 - Telemetric device for measuring the duration of a period - Google Patents
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- EP0485705A2 EP0485705A2 EP91115304A EP91115304A EP0485705A2 EP 0485705 A2 EP0485705 A2 EP 0485705A2 EP 91115304 A EP91115304 A EP 91115304A EP 91115304 A EP91115304 A EP 91115304A EP 0485705 A2 EP0485705 A2 EP 0485705A2
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a telemetry period measurement method according to the preamble of
Allgemein befaßt sich die Erfindung mit einem Telemetrie-Meßverfahren für ein Telemetrie-System, das unter anderem die Periodendauer eines von einem Sensor erzeugten Signales ermittelt und an einen Telemetrie-Empfänger überträgt.In general, the invention relates to a telemetry measuring method for a telemetry system, which among other things determines the period of a signal generated by a sensor and transmits it to a telemetry receiver.
Es ist bereits ein Periodendauer-Meßverfahren für ein Telemetrie-System bekannt, bei dem mittels eines Mikroprozessors eine Periodendauer eines zu messenden Signales dadurch gemessen wird, daß zwischen zwei Flanken gleicher Richtung des zu messenden Signales ein Zähler mittels eines Taktsignales hochgezählt wird. Der Zählerstand, der der Periodendauer entspricht, wird anschließend übertragen. Gleichfalls ist es bekannt, bei einem derartigen System im Falle von relativ hochfrequenten, zu messenden Signalen die Takte zu zählen, die während einer festen Anzahl von Perioden des zu messenden Signales dem Zähler zugeführt werden. Die Anzahl der gemessenen Periodendauern des zu messenden Signales wird bei diesem System derart festgelegt, daß während der Anzahl der Meßperioden bei der untersten zu messenden Frequenz der maximale Zählerstand des Zählers gerade erreicht wird. Mit steigender Frequenz des zu messenden Signales nimmt die Meßzeit ab, so daß nötigerweise auch die erzielbare Auflösung mit ansteigender Frequenz abnimmt.A period duration measuring method for a telemetry system is already known, in which a period duration of a signal to be measured is measured by means of a microprocessor in that a counter is counted up by means of a clock signal between two edges of the same direction of the signal to be measured. The counter reading, which corresponds to the period, is then transferred. It is also known in such a system to count the clocks in the case of relatively high-frequency signals to be measured, which are fed to the counter during a fixed number of periods of the signal to be measured. The number of measured period durations of the signal to be measured is determined in this system in such a way that the maximum counter reading of the counter is just reached during the number of measuring periods at the lowest frequency to be measured. The measuring time decreases with increasing frequency of the signal to be measured, so that the achievable resolution is also necessary decreases with increasing frequency.
Bei Periodendauer-Meßgeräten oder Frequenz-Meßgeräten für den Laborbereich ist es bekannt, eine automatische Frequenzmeßbereicheinstellung des mikroprozeßorgesteuerten Meßgerätes dadurch herbeizuführen, daß dieses die Periodendauermessung zunächst ausgehend von einer Anzahl von Meßperioden, die dem Meßsignal mit der niedrigsten meßbaren Frequenz entsprechen, durchführt. Wenn hierbei ein Zählerüberlauf stattfindet, wird die Anzahl der Meßperioden um den Faktor 1000 verringert, woraufhin ein erneutes Hochzählen des Zählers stattfindet. Sollte wiederum ein Überlauf stattfinden, wird erneut eine Verringerung der Anzahl der Meßperioden um den Faktor 1000 vorgenommen, bis schließlich auch ein sehr hochfrequentes Signal ohne Zählerüberlauf bezüglich seiner Periodendauer gemessen werden kann.In the case of period duration measuring devices or frequency measuring devices for the laboratory area, it is known to bring about an automatic frequency measuring range setting of the microprocessor-controlled measuring device by first carrying out the period duration measurement on the basis of a number of measuring periods which correspond to the measuring signal with the lowest measurable frequency. If a counter overflow occurs, the number of measuring periods is reduced by a factor of 1000, whereupon the counter is incremented again. Should an overflow occur again, the number of measuring periods is reduced again by a factor of 1000 until a very high-frequency signal can also be measured with regard to its period duration without counter overflow.
Ebenfalls ist es bei derartigen Vielfach-Meßgeräten bekannt, im Falle eines Zählerüberlaufs von einer Periodendauermessung auf eine Frequenzmessung des zu messenden Signales umzuschalten. Ein derartiges Meßverfahren erfordert jedoch eine Grundeinstellzeit für das Meßgerät, die davon abhängt, welche Frequenz das zu messende Signal hat. Da innerhalb eines Telemetrie-Meßverfahrens nur ein bestimmtes, unveränderliches zeitliches Fenster für das Messen und Übertragen von Meßdaten für jeweils einen Sensor zur Verfügung steht, kommt das soeben geschilderte, bei Vielfach-Meßgeräten im Labor eingesetzte Meßverfahren für den Bereich der Telemetrie-Meßtechnik nicht in Betracht.It is also known in the case of such multiple measuring devices to switch over from a period measurement to a frequency measurement of the signal to be measured in the event of a counter overflow. However, such a measuring method requires a basic setting time for the measuring device, which depends on the frequency of the signal to be measured. Since within a telemetry measuring method only a certain, unchangeable time window is available for measuring and transmitting measuring data for one sensor at a time, the measuring method just described, used in the case of multiple measuring devices in the laboratory, does not come into play for the field of telemetry measuring technology Consider.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ohne Erhöhung des schaltungstechnischen Aufwandes für das Telemetrie-Meßsystem, mit dem das Meßverfahren ausführbar ist, eine erhöhte Meßauflösung erreicht wird.Starting from the above-mentioned prior art, the present invention has for its object to develop a telemetry period measurement method of the type mentioned so that without increasing the circuitry for the telemetry measuring system with which the measuring method can be carried out, an increased Measurement resolution is reached.
Diese Aufgabe wird durch ein Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a telemetry period measurement method according to
Bei dem Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird der Zähler nach der Messung der Dauer der ersten Periode, die auf die Synchronisation auf die erste Flanke des Meßsignales folgt, angehalten. Mit diesem Wert wird ein Tabellenauslesen zum Ermitteln der ungefähren Periodenzahl durchgeführt. Erst dann wird der Zähler erneut gestartet. Zwischen dem Anhalten und dem erneuten Starten des Zählers bleibt eine Zeitdauer für die Messung ungenutzt, die zumindest einer Periode entspricht. Da die Gesamtmeßzeit bei dem Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren begrenzt ist, führt das zwischenzeitliche Anhalten des Zählers insbesondere bei der Periodendauermessung bei niedrigen Frequenzen zu einem Genauigkeitsverlust.In the telemetry period measurement method according to the first aspect of the invention, the counter is stopped after measuring the duration of the first period that follows the synchronization on the first edge of the measurement signal. This value is used to read out a table to determine the approximate number of periods. Only then will the counter be restarted. Between the stopping and the restarting of the counter, a time period that corresponds to at least one period remains unused for the measurement. Since the total measuring time in the telemetry period measurement method is limited, the interim stopping of the counter leads to a loss of accuracy, particularly when measuring the period at low frequencies.
Im Gegensatz zu dem Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird der Zähler gemäß dem in Anspruch 9 niedergelegten zweiten Aspekt der Erfindung nach der ersten Periodendauer nicht angehalten, sondern es wird nur der Zählerwert gespeichert. Der Zähler läuft damit während der folgenden Verfahrensschritte, die den Zugriff auf die Tabelle umfassen, weiter und registriert somit zumindest auch eine zweite Periode.In contrast to the telemetry period measurement method according to the first aspect of the invention, the counter according to the second aspect of the invention as set out in
Gemäß einem weiterführenden Aspekt der Erfindung kann ein Zähler mit einer Wortlänge von 16 Bit eingesetzt werden. Um den Zählerstand eines derartigen 16-Bit-Zählers bei einem laufenden Zähler zu speichern, würde man üblicherweise einen 16-Bit-"Move"-Befehl benötigen. Die Erfindung gemäß dem weiterführenden Erfindungsaspekt ermöglicht jedoch auch eine Abspeicherung des Zählerstandes mittels solcher Prozessoren, bei denen nur 8-Bit-Befehle zur Verfügung stehen. Dies ist bei den meisten Prozessoren der Fall und trifft insbesondere auf die üblichen Prozessoren der 8051-Prozessorfamilie zu.According to a further aspect of the invention, a counter with a word length of 16 bits can be used. In order to store the counter reading of such a 16-bit counter when a counter is running, a 16-bit "move" command would normally be required. However, the invention according to the further aspect of the invention also enables the counter reading to be stored by means of processors in which only 8-bit commands are available. This is the case with most processors and applies in particular to the usual processors of the 8051 processor family.
Gemäß der Erfindung wird der Zählerstand nacheinander für eine höherwertige und eine niedrigerwertige Bitgruppe des Zählers gespeichert. Würde dies bei einem laufendem Zähler erfolgen, könnte es zur Abspeicherung eines falschen 16-Bit-Zählerstandes kommen, da zwischen der Abspeicherung der höherwertigen Bitgruppe und der Abspeicherung der niedrigerwertigen Bitgruppe ein Übertrag vom 8. Bit zum 9. Bit des Zählers auftreten kann. Daher wird für die Zählerstandsabfrage der Zähler kurz angehalten und kurz darauf wieder gestartet.According to the invention, the counter status is stored in succession for a higher and a lower bit group of the counter. If this were done with a running counter, an incorrect 16-bit counter reading could be saved, since a transfer from the 8th bit to the 9th bit of the counter can occur between the storage of the higher-order bit group and the storage of the lower-order bit group. For this reason, the counter is stopped briefly and then started again shortly afterwards.
Gemäß einem erganzenden Erfindungsaspekt wird die Dauer der Unterbrechung des Zählverlaufs dadurch berücksichtigt, daß der aktuelle Zählerstand um eine entsprechende Anzahl von Zählerständen erhöht wird, welche der verstrichenen Zeit der Unterbrechung entsprechen.According to a supplementary aspect of the invention, the duration of the interruption of the counting process is taken into account in that the current counter reading is increased by a corresponding number of counter readings which correspond to the elapsed time of the interruption.
Bei dem Gegenstand dem ersten Aspekt der Erfindung werden die Taktpulse über eine Periodendauer des Meßsignales gezählt, um die ungefähre Periodendauer des Meßsignales zu ermitteln. Mit diesem Zählwert wird ein Tabellenzugriff durchgeführt, wodurch die Meßperiodenanzahl ermittelt wird. Über die aus der Tabelle ausgelesene Meßperiodenanzahl wird dann der Zähler mit den Taktpulsen hochgezählt. Falls das Meßsignal jedoch eine schnellfallende Signalfrequenz hat, trifft die anfängliche Periodendauermessung zur Ermittlung der Meßperiodenanzahl für das dann zu messende Signal nicht mehr zu, so daß es zu einer Überschreitung der Meßzeit kommen könnte. Bei einem Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren muß jedoch sichergestellt werden, daß die Bestimmung der Signalfrequenz beispielsweise eines Sensors während der dafür vorgesehenen Meßzeit mit Sicherheit abgeschlossen ist.In the subject of the first aspect of the invention, the clock pulses are counted over a period of the measuring signal in order to determine the approximate period of the measuring signal. A table access is carried out with this counter value, whereby the number of measuring periods is determined. The counter with the clock pulses is then counted up using the number of measuring periods read from the table. However, if the measurement signal has a rapidly falling signal frequency, the initial period measurement for determining the number of measurement periods for the signal to be measured then no longer applies, so that the measurement time could be exceeded. In the case of a telemetry period duration measuring method, however, it must be ensured that the determination of the signal frequency, for example of a sensor, is completed with certainty during the measuring time provided for this.
In Abweichung zu dem Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung wird beim Gegenstand des in Anspruch 11 festgelegten dritten Erfindungsaspektes aus der Tabelle nicht nur die Meßperiodenanzahl, sondern auch ein Überlaufzählerstand ausgelesen und zu dem momentanen Zählerstand addiert. Sollte während des Zählens der Taktpulse über die aus der Tabelle ausgelesene Meßperiodenanzahl ein Zählerüberlauf stattfinden, wird die Messung beendigt. Falls jedoch das Zählen der Taktpulse über die aus der Tabelle ausgelesene Meßperiodenanzahl abgeschlossen werden können, wird von dem so ermittelten Zählerstand der Überlaufzählerstand subtrahiert, bevor der Verfahrensschritt des Übertragens des Zählerstandes durchgeführt wird.In deviation from the telemetry period measurement method according to the first aspect of the invention, the subject of the third aspect of the invention defined in
Der Überlaufzählerstand ist derart bemessen, daß der Zähler nach der firmgebenden Maximalmeßzeit überläuft und somit der Zählerüberlauf für die Beendigung der Messung herangezogen werden kann. Falls nun ein Meßsignal mit einer zu stark fallenden Signalfrequenz gemessen wird, würde die vorab bestimmte Anzahl der Perioden zur Überschreitung der Meßzeit führen. Durch die Berücksichtigung des Überlaufzählerstandes kommt es jedoch in diesem Fall zu einem die Messung beendigenden Zählerüberlauf. Nach Beendigung der Messung wird der Überlaufzählerstand von dem aktuellen Zählerstand subtrahiert, bevor die Übertragung des Zählerstandes an den Telemetrieempfänger erfolgt.The overflow counter reading is dimensioned such that the counter overflows after the maximum measuring time, and thus the counter overflow can be used to end the measurement. If a measurement signal is now measured with a signal frequency that falls too sharply, the predetermined number of periods would lead to the measurement time being exceeded. However, taking the overflow counter into account results in a counter overflow that ends the measurement in this case. After completion of the measurement, the overflow counter reading is subtracted from the current counter reading before the counter reading is transmitted to the telemetry receiver.
Bei dem Gegenstand dem ersten Aspekt der Erfindung findet für die Ermittlung der Meßperiodenanzahl vor dem Tabellenzugriff ein anfängliches Zählen der Taktpulse über eine Periodendauer statt. Falls es sich bei dem Meßsignal um ein hochfrequentes Meßsignal handelt, erreicht der Zähler bei der Messung über eine einzige Periodendauer nur einen geringen Zählerstand, der somit auch nur eine ungenaue Wiedergabe der Meßperiodendauer ist. Wird aufgrund dieses anfänglich ermittelten Zählerstandes nun auf die Tabelle zum Auslesen der Meßperiodenanzahl zugegriffen, so kann es zu einem Auslesen einer Meßperiodenanzahl kommen, die nur für Meßsignale zutreffend ist, welche in einem anderen Periodendauerbereich liegen. Um hierdurch bedingte ungültige Messungen zu verhindern, muß die Zuordnung anfänglicher Periodendauerzählerstände zu den verschiedenen Meßperiodenanzahlen in der Tabelle einen ausreichenden Spielraum zur Verhinderung ungültiger Messungen berücksichtigen, wodurch jedoch auf die bestmögliche Ausschöpfung der Zählerkapazität und somit auf die maximal mögliche Meßgenauigkeit verzichtet wird.In the subject of the first aspect of the invention, an initial counting of the clock pulses over a period takes place for the determination of the number of measuring periods before the table is accessed. If the measurement signal is a high-frequency measurement signal, the counter only reaches a low count during the measurement over a single period, which is therefore only an inaccurate reproduction of the measurement period. If the table for reading out the number of measuring periods is now accessed on the basis of this initially determined counter reading, it may result in reading out a number of measuring periods which is only applicable to measuring signals which are in a different period duration range. In order to prevent invalid measurements caused by this, the assignment of the initial period duration readings to the different measurement period numbers in the table must have sufficient scope for prevention Take invalid measurements into account, which means, however, that the best possible utilization of the meter capacity and thus the maximum possible measuring accuracy is dispensed with.
Das erfindungsgemäße Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren gemäß dem in Anspruch 16 festgelegten dritten Erfindungsaspekt sieht vor, daß nach dem Auslesen der ersten Tabelle aufgrund des beispielsweise für eine Periodendauer ermittelten Periodendauerzählerstandes überprüft wird, ob die aus der ersten Tabelle ausgelesene Meßperiodenzahl einen Grenzwert überschreitet. Falls dies nicht der Fall ist, fährt das erfindungsgemäße Verfahren mit dem Zählen der Taktpulse über die Meßperiodenanzahl fort, woraufhin der so ermittelte Zählerstand zu dem Telemetrie-Empfänger übertragen wird. Falls jedoch das Ergebnis der Prüfung positiv ist und somit das Meßsignal als hochfrequent eingestuft wird, wird nach dem Auslesen der ersten Tabelle ein Zählen von Taktpulsen über eine Mehrzahl von Periodendauern des Meßsignales durchgeführt, bevor mit diesem über eine Mehrzahl von Periodendauern ermittelten Zählwert auf eine zweite Tabelle zur Auslesung der nun genauen Meßperiodenanzahl zugegriffen wird. Nach dem Auslesen der zweiten Tabelle wird der Zähler mit den Taktpulsen über die aus dieser zweiten Tabelle ausgelesene Meßperiodenanzahl hochgezählt, bevor der Zählwert zu dem Teleletrie-Empfänger übertragen wird.The inventive telemetry period measurement method according to the third aspect of the invention provides that after reading out the first table, a check is made based on the period duration count, for example, for a period duration, to determine whether the measurement period number read from the first table exceeds a limit value. If this is not the case, the method according to the invention continues with the counting of the clock pulses over the number of measuring periods, whereupon the meter reading determined in this way is transmitted to the telemetry receiver. However, if the result of the test is positive and the measurement signal is classified as high-frequency, after reading out the first table, clock pulses are counted over a plurality of period durations of the measurement signal, before counting to a second value determined over a plurality of period durations Table for reading out the exact number of measuring periods is accessed. After reading out the second table, the counter with the clock pulses is counted up over the number of measuring periods read from this second table before the count value is transmitted to the teleletry receiver.
Bei dem Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung ist die obere Grenzfrequenz für die erfaßbaren Meßsignale durch die Geschwindigkeit des verwendeten Prozessors vorgegeben, da pro Flanke des Meßsignales ein Interrupt abgearbeitet werden muß. Die Periodendauer des Meßsignales darf diese Bearbeitungszeit nicht unterschreiten, da sonst die einzelnen Flanken des Meßsignales nicht registriert werden können.In the telemetry period measurement method according to the first aspect of the invention, the upper limit frequency for the detectable measurement signals is predetermined by the speed of the processor used, since one interrupt must be processed per edge of the measurement signal. The period of the measurement signal must not be less than this processing time, since otherwise the individual edges of the measurement signal cannot be registered.
Daher liegt der Erfindung gemäß der vorliegenden Zusatzanmeldung die Aufgabe zugrunde, das Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren gemäß der Deutschen Patentanmeldung P4036107.1 so weiterzubilden, daß Meßsignale von höherer Frequenz erfaßt werden können. Diese Aufgabe wird durch ein Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bei dem Verfahren nach dem in Anspruch 18 niedergelegten vierten Erfindungsaspekt wird zur Erfassung von Meßsignale von höherer Frequenz nach dem Auslesen der Tabelle überprüft, ob die Meßperiodenanzahl einen Grenzwert überschreitet. Falls dies nicht der Fall ist, werden die Taktpulse über die Meßperiodenanzahl gezählt und daraufhin der Zählerstand zusammen mit der Meßperiodenanzahl zur Auswertung zu dem Telemetrieempfänger übertragen.Therefore, the invention according to the present additional application is based on the object, the telemetry period measurement method according to the German patent application P4036107.1 to develop so that measurement signals of higher frequency can be detected. This object is achieved by a telemetry period measurement method according to
Falls die Meßperiodenanzahl jedoch den Grenzwert überschreitet und somit das Meßsignal als hochfrequent eingestuft wird, wird zunächst ein Vergleichsfrequenzpulszähler auf einen der Meßperiodenzahl entsprechenden Wert gesetzt, sodann der Zähler rückgesetzt und gestartet, anschließend der Vergleichsfrequenzzähler mit jeder Flanke des Vergleichsfrequenzsignales dekrementiert und der Zähler angehalten, sobald der Zählwert des Vergleichsfrequenzpulszählers Null ist, woraufhin der Zählerstand und die die Meßperiodendauer darstellende Information zu dem Telemetrieempfänger übertragen werden, der die Frequenz des Meßsignales aus dem übertragenen Zählerstand, dem Kehrwert der Meßperiodenanzahl und dem Kehrwert der Periodendauer des Vergleichsfrequenzsignales ermittelt.However, if the number of measuring periods exceeds the limit and the measuring signal is classified as high-frequency, a comparison frequency pulse counter is first set to a value corresponding to the number of measuring periods, then the counter is reset and started, then the comparison frequency counter is decremented with each edge of the comparison frequency signal and the counter is stopped as soon as the count value of the comparison frequency pulse counter is zero, whereupon the counter reading and the information representing the measurement period are transmitted to the telemetry receiver, which determines the frequency of the measurement signal from the transmitted counter reading, the reciprocal of the number of measurement periods and the reciprocal of the period of the comparison frequency signal.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahrens sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.Preferred developments of the telemetry period duration measuring method according to the invention are specified in the remaining subclaims.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahrens näher erläutert.A preferred embodiment of the telemetry period measurement method according to the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Flußdiagramm einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Telemetrie- Periodendauer-Meßverfahrens; und
- Fig. 2
- ein Flußdiagramm einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Telemetrie- Periodendauer-Meßverfahrens.
- Fig. 1
- a flow chart of a first preferred embodiment of the telemetry period measurement method according to the invention; and
- Fig. 2
- a flow diagram of a second preferred embodiment of the telemetry period measurement method according to the invention.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, bildet ein erster Verfahrensschritt 1 bildet den Start des erfindungsgemäßen Meßverfahrens. Bei einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Programm kann es sich um ein Unterprogramm zur Steuerung eines Mikroprozessors eines Telemetrie-Meßsystemes handeln, das in sich zyklisch wiederholender Weise mit einer Mehrzahl von Unterprogrammen in zeitmultiplexer Art die Ausgangssignale von mehreren Telemetrie-Sensoren verarbeitet und an einen Telemetrie-Empfänger überträgt.As shown in FIG. 1, a
In diesem Fall ist der erste Verfahrensschritt 1 derjenige Programmschritt, mit dessen Ausführung der Mikroprozessor des Telemetrie-Meßsystemes beginnt, wenn das Zeitfenster für die Verarbeitung und Übertragung eines Sensors mit einem Frequenzausgangssignal erreicht ist, wobei diese Ausgangsgröße mittels des erfindungsgemäßen Periodendauer-Meßverfahrens erfaßt werden soll.In this case, the
In einem zweiten Verfahrensschritt 2 wird ein Zähler mit einem Startwert geladen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Startwert 7800H. Dieser Startwert des Zählers ist derart gewählt, daß bei Heraufzählen des Zählers mit einem Taktsignal, welches von einem CPU-Takt abgeleitet ist, über eine Periode eines Meßsignales mit der niedrigsten, zu erfassenden Frequenz gerade noch kein Zählerüberlauf auftritt.In a
Im Verfahrensschritt 3 wird der Zähler gestartet, woraufhin der Startwert mit jedem Taktpuls inkrementiert wird.In
Im Verfahrensschritt 4 wird überprüft, ob ein Zählerüberlauf stattgefunden hat. Falls dies der Fall ist, kann bereits jetzt das zu überprüfende Meßsignal als zu niederfrequent für eine Auswertung mittels des erfindungsgemäßen Meßverfahrens eingestuft werden, so daß die Messung als ungültig definiert wird. In diesem Fall geht das Programm zu dem später zu erläuternden Verfahrensschritt 6.In
In dem anschließenden Verfahrensschritt 5 wird überprüft, ob eine das Ende einer Periode des Meßsignales anzeigende Signalflanke aufgetreten ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel spricht der Mikroprozessor auf fallende Flanken des zu messenden Signales an und erzeugt bei Auftreten einer fallenden Flanke einen Interrupt. Solange keine Signalflanke auftritt, bleibt der Mikroprozessor in einer Warteschleife, bei der er zu dem Programmschritt 4 zurückkehrt.In the
Im Falle des Zählerüberlaufs wird der Zählerstand bei einem sechsten Verfahrensschritt auf Null gesetzt, woraufhin eine Fehlermeldung in einem Verfahrensschritt 7 zu dem Empfänger des Telemetrie-Systemes übertragen wird, die den ungültigen Charakter der durchgeführten Messung anzeigt. Mit dem darauffolgenden Verfahrensschritt 8 wird in diesem Fall der Meßzyklus beendet.In the event of the counter overflow, the counter status is set to zero in a sixth method step, whereupon an error message is transmitted to the receiver of the telemetry system in a
Die Verfahrensschritte 4 und 5 dienen einerseits dazu, daß zum Zwecke der Synchronisation des Startes der Periodendauermessung auf die jeweils nächste fallende Flanke gewartet wird, und daß andererseits bei zu niederfrequenten Signalen eine diesen Umstand anzeigende Fehlermeldung zum Empfänger des Telemetrie-Systemes übertragen werden kann.
Bei zu niedriger Signalfrequenz kann schon bei der Synchronisation auf den Meßbeginn bei den Schritten 4 und 5 die zur Verfügung stehende Zeit überschritten werden. Der Startwert des Zählers, der bei dem bereits erläuterten Verfahrensschritt 3 und dem noch zu erläuternden Verfahrensschritt 9 gewählt wird, ist so bemessen, daß die Zeit bis zu dem Zählerüberlauf gerade die Messung der längstmöglichen Periodendauer des Meßsignales erlaubt. Bei der Konfiguration nach dem Ausführungsbeispiel beträgt der Startwert 7.800H, so daß bis zum Überlauf, der dem Zählerstand FFFFH nach OOOOH entspricht, die Zeit von 8.800H-Zählerständen vergeht. Dies entspricht einer Zeitdauer von 40,8 ms bzw. einer niedrigsten Meßfrequenz von 24,5 Hz.If the signal frequency is too low, the available time can already be exceeded during the synchronization to the start of measurement in
Während der noch unter Bezugnahme auf die Verfahrensschritte ab dem neunten Verfahrensschritt zu erläuternden Messung der ersten Periodendauer gilt dasselbe Zeitlimit. Auch in diesem Fall muß der Zähler in einem neunten Verfahrensschritt auf den erläuterten Startwert gesetzt werden.The same time limit applies during the measurement of the first period to be explained with reference to the method steps from the ninth method step. In this case too, the counter must be set to the explained starting value in a ninth method step.
Im ungünstigsten Fall, der dem Meßbeginn unmittelbar nach Auftreten einer fallenden Flanke entspricht, muß also 40,8 ms auf die erste fallende Flanke gewartet werden. Die darauffolgende Messung einer Periodendauer erfordert dieselbe Zeit. Die sich daraus ergebende maximale Zeit für die Periodendauermessung beträgt 81,6 ms. Wenn ein Signal mit längerer Periodendauer anliegt, führt das entweder bei dem bereits unter Bezugnahme auf die Schritte 4 und 5 erläuterten Warten auf die erste Flanke oder bei dem nun zu erläuternden Warten auf die zweite Flanke mittels der Verfahrensschritte 10 und 11 zu einem Zählerüberlauf, der zu einer Beendigung des Meßprogrammes aufgrund der Verfahrensschritte 6 bis 8 führt.In the worst case, which corresponds to the start of measurement immediately after the occurrence of a falling edge, 40.8 ms have to be waited for the first falling edge. The subsequent measurement of a period takes the same time. The resulting maximum time for the period measurement is 81.6 ms. If a signal with a longer period is present, this leads either to waiting for the first edge already explained with reference to
Die Verfahrensschritte 6 bis 8 bewirken also, daß im Falle eines Zählerüberlaufs nicht das Auftreten der nächstfolgenden Signalflanke abgewartet wird, da ansonsten die zulässige Meßzeit überschritten werden könnte.Method steps 6 to 8 thus ensure that the next signal edge does not wait in the event of a counter overflow, since otherwise the permissible measurement time could be exceeded.
Die Schritte 10 und 11 entsprechen identisch den Schritten 4 und 5, wobei auch hier die Feststellung des Überlaufs beim Schritt 10 zu einem Sprung zu dem Verfahrensschritt 6 führt.
Nach Erfassung der Signalflanke im elften Verfahrensschritt aufgrund des hierbei auftretenden Interrupt-Ereignisses wird in einem zwölften Verfahrensschritt 12 der Zähler gestoppt, woraufhin bei dem nachfolgenden Verfahrensschritt 13 der aktuelle Zählerstand um den Startwert subtrahiert wird, da erst diese Differenz der Dauer der gemessenen Periode entspricht.After detection of the signal edge in the eleventh method step due to the interrupt event occurring here, the counter is stopped in a
Der so ermittelte Zählerstand, der in erster Näherung die Periodendauer des zu messenden Signales darstellt, wird zum Auslesen einer Tabelle verwendet, in der jeweils vorbestimmten Zählerstandbereichen jeweils eine bestimmte Anzahl von Meßperioden b und eine bestimmte Codierung messper zugeordnet ist. Die Meßperiodenanzahl b ist hierbei so gewählt, daß die Zählung der Taktpulse mittels des Zählers auch bei der längsten Periodendauer eines zu dem Periodendauerbereich dieses Wertes b gehörigen Signales gerade noch nicht zu einem Zählerüberlauf führt. Nach einem besonders bevorzugten Gedanken der Erfindung sind die Meßperiodenanzahlen b in einer solchen Staffelung mit der zugehörigen Codierung messper in der Tabelle für die jeweiligen Zählerstände abgelegt, daß einem bestimmten Zählerstand und somit einer bestimmten, bereits ungefähr erfaßten Periodendauer des Meßsignales jeweils eine solche Meßperiodenanzahl b zugeordnet ist, daß diese der jeweils nächstkleinere, durch eine Zweierpotenz darstellbare Wert unterhalb desjenigen Wertes ist, der sich aus dem Zählerstand und somit der bereits ermittelten ungefähren Periodendauer geteilt durch die Periodendauer der Taktpulse sowie geteilt durch den maximal zulässigen Zählerstand ergibt. Bei einer bevorzugten, praktisch ausgeführten Ausgestaltung der Erfindung ist der Meßperiodenanzahl b die Codierung messper folgendermaßen zugeordnet:
The counter reading determined in this way, which in a first approximation represents the period of the signal to be measured, is used to read out a table in which a predetermined number of measuring periods b and a specific coding messper are assigned to each of the predetermined counter reading ranges. The number of measuring periods b is chosen so that the counting of the clock pulses by means of the counter does not lead to a counter overflow even with the longest period of a signal belonging to the period of this value b. According to a particularly preferred concept of the invention, the measurement period numbers b are stored in such a staggering with the associated coding messper in the table for the respective counter readings that such a measurement counter number b is assigned to a specific counter reading and thus to a specific, already approximately recorded period of the measurement signal is that this is the next smaller value, which can be represented by a power of two, below the value that results from the counter reading and thus the approximate period already determined divided by the period of the clock pulses and divided by the maximum permissible counter reading. In a preferred, practical embodiment of the invention, the measurement period number b is assigned the coding messper as follows:
Mit anderen Worten sind die Meßperiodenanzahlen als Zweierpotenzen mit dem Exponenten messper festgelegt. Mögliche Werte der Meßperiodenanzahl b sind daher 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, ....In other words, the number of measuring periods is defined as powers of two with the exponent measuring. Possible values for the number of measuring periods b are therefore 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, ....
Durch diese gestaffelte Zuordnung der Meßperiodenanzahlen zu der durch die Schritte 1 bis 15 vorab eingestuften ungefähren Periodendauer ist es möglich, mittels des Taktsignales den Zähler unabhängig von der Periodendauer des zu messenden Signales immer bis zu einem relativ hohen Wert hochzuzählen, bevor das nächste auftretende Interrupt-Signal nach der letzten Periodendauer den Zähler stoppt. Der hohe Zählerstand ermöglicht, wie später noch weiter verdeutlicht wird, eine Periodendauermessung für jedes Signal unabhängig von seiner Periodendauer mit einer hohen Auflösung.This staggered assignment of the measurement period numbers to the approximate period duration previously classified by
Aufgrund hardware-mäßiger Beschränkungen des verwendbaren Systemes ist es nicht möglich, mittels eines einzigen Zählers mehr als 256 fallende Signalflanken und somit 256 Meßperioden des Signales zu erfassen.Due to hardware limitations of the system that can be used, it is not possible to record more than 256 falling signal edges and thus 256 measurement periods of the signal using a single counter.
Um auch derart hochfrequente Signale bezüglich ihrer Periodendauer vermessen zu können, zu deren Periodendauermessung mit hoher Auflösung mehr als 256 Meßperioden erforderlich sind, wird zunächst beim sechzehnten Verfahrensschritt 16 überprüft, ob die Meßperiodenanzahl größer als 256 ist. Falls dies der Fall ist, wird sie in einem siebzehnten Verfahrensschritt 17 durch einen Wert ersetzt, der der Meßperiodenanzahl geteilt durch einen Schleifenzählerwert von 32 entspricht. Wie später verdeutlicht wird, kann anstelle des Wertes von 32 auch ein anderer Quotient verwendet werden, falls der später erläuterte Schleifenzähler einen anderen Endwert hat.In order to be able to measure such high-frequency signals with respect to their period duration, for whose period duration measurement with high resolution more than 256 measurement periods are required, a check is first made in the
Falls die Unterscheidung im sechzehnten Verfahrensschritt 16 dazu führt, daß die Meßperiodenanzahl den Wert 256 nicht übersteigt, wird dieser Wert in einem achtzehnten Verfahrensschritt 18 um eins vermindert.If the distinction in the
In einem neunzehnten Verfahrensschritt 19 wird überprüft, ob die Codierung messper den Wert Null hat. Falls dies der Fall ist, bedeutet dies, daß eine einzige Meßperiode genügt, um das in diesem Fall sehr niederfrequente Eingangssignal mit einer hohen Auflösung zu messen. In diesem Fall geht das Programm zum zwanzigsten Verfahrensschritt 20, bei dem der Zählerstand aus dem vierzehnten Verfahrensschritt 14 übernommen wird und in einem darauffolgenden einundzwanzigsten Verfahrensschritt 21 zusammen mit der zugehörigen Codierung messper = 0 an den Empfänger des Telemetrie-Meßsystemes übertragen wird. In einem zweiundzwanzigsten Verfahrensschritt 22 ist in diesem Fall der Meßzyklus beendet.In a
Falls die Überprüfung bei der zuletzt genannten Abfrage 19 negativ ist, überprüft der Mikroprozessor im nächsten Abfrageschritt 23 ob die Anzahl der Meßperioden b gerade ist. Falls dies nicht der Fall ist, so zeigt dies ein zu messendes Signal von nicht hoher Frequenz an.If the check in the last-mentioned
Sollte im Verlauf der nachfolgenden Messungen von mehreren Periodendauern die Signalfrequenz stark absinken oder ausfallen, wird auch bei den dem dreiundzwanzigsten Verfahrensschritt nachfolgenden Verfahrensschritten 24, 25 bzw. 32, 33 durch Überprüfung des Zählerüberlaufs ein Interrupt ausgelöst und die Messung als ungültig beendet. In diesem Fall springt das Programm bei der Feststellung des Zählerüberlaufs im vierundzwanzigsten bzw. zweiunddreißigsten Programmschritt 24, 32 zum fünfundvierzigsten Programmschritt, bei dem der Zählerstand auf Null gesetzt wird, woraufhin bei dem sechsundvierzigsten Programmschritt die Fehlermeldung zu dem Empfänger des Telemetrie-Systemes übertragen wird, um bei dem siebenundvierzigsten Programmschritt den Meßzyklus zu beenden.If, in the course of the subsequent measurements of several period durations, the signal frequency drops sharply or fails, an interrupt is also triggered in the process steps 24, 25 or 32, 33 following the twenty-third method step and the measurement overflow is terminated and the measurement is ended as invalid. In this case, when the counter overflow is determined in the twenty-fourth and thirty-second program steps 24, 32, the program jumps to the forty-fifth program step in which the counter reading is reset to zero, whereupon the error message is transmitted to the receiver of the telemetry system in the forty-sixth program step, to end the measuring cycle at the forty-seventh program step.
In dem auf den fünfundzwanzigsten Programmschritt folgenden sechsundzwanzigsten Schritt 26 wird der Zähler gestartet. Anschließend wird beim siebenundzwanzigsten Schritt 27 erneut überprüft, ob ein Zählerüberlauf aufgetreten ist. In diesem Fall findet ein Sprung zum fünfundvierzigsten Programmschritt 45 statt. Anderenfalls durchläuft das Programm mittels des achtundzwanzigsten Programmschrittes 28 eine Warteschleife, bei der auf das Auftreten des Interrupt als Anzeichen der nächsten Signalflanke gewartet wird. Solange diese nicht auftritt, kehrt das Programm zum siebenundzwanzigsten Programmschritt zurück. Bei Auftreten der fallenden Signalflanke wird im neunundzwanzigsten Programmschritt der Signalflankenzähler inkrementiert, woraufhin in dem dreißigsten Programmschritt überprüft wird, ob die gemessene Anzahl der Signalflanken bereits der Anzahl der Meßperioden b gleicht. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zu dem siebenundzwanzigsten Programmschritt zurück. Anderenfalls wird in dem nächsten Verfahrensschritt 31 der Zähler gestoppt.The counter is started in the twenty-
Anschließend geht das Programm zu dem bereits erwähnten Schritt 21, bei dem der Zählerstand mit der zugeordneten Codierung messper zu dem Empfänger des Telemetrie-Systemes übertragen wird.The program then goes to the
Falls sich bei der Überprüfung des Schrittes 23 herausstellt, daß die Anzahl der Meßperioden ein gerader Wert ist, so bedeutet dies, daß es sich bei dem zu überprüfenden Signal um ein hochfrequentes Signal handelt (vgl. Schritte 16 bis 18).If it turns out when checking
Die Verfahrensschritte 32, 33 dienen in der bereits erläuterten Weise zu der Erfassung eines Meßsignales mit zu langer Periodendauer, die zu einem Auslösen eines Interrupt wegen eines Zählerüberlaufs führt.Method steps 32, 33 serve, in the manner already explained, to detect a measurement signal with a period that is too long, which leads to the triggering of an interrupt due to a counter overflow.
Wird das Signal als in dem zulässigen Frequenzbereich liegend beurteilt, geht das Programm zum nachfolgenden Programmschritt 34.If the signal is judged to be in the permissible frequency range, the program goes to the following
Bei diesem Schritt 34 wird der Zähler auf Null gesetzt und bei dem Schritt 35 gestartet. Anschließend wird bei dem Schritt 36 ein Schleifenzähler auf Null gesetzt. Dieser Schleifenzähler hat einen festen Wert, bis zu dem er hochgezählt werden kann, bevor dessen Überlauf auftritt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieser Wert die Zahl 32.In this
Falls bei dem siebenunddreißigsten Schritt ein Zählerüberlauf festgestellt wird, fährt das Programm nach Auslösung eines entsprechenden Interrupt mit dem einundvierzigsten Programmschritt 41 fort.If a counter overflow is detected in the thirty-seventh step, the program continues with the forty-
Bei dem nächsten Interrupt, der eine fallende Signalflanke anzeigt, die von einem Abfrageschritt 38 erfaßt wird, wird der Schleifenzähler bei dem Verfahrensschritt 39 um eins erhöht. Solange keine Signalflanke auftritt, verbleibt das Programm in einer Warteschleife bei den Programmschritten 37 und 38.At the next interrupt, which indicates a falling signal edge, which is detected by a
Solange der Schleifenzähler noch nicht seinen Endwert erreicht hat, was bei dem anschließenden Abfrageschritt 40 überprüft wird, kehrt das Programm zum Schritt 37 zurück. Sobald der Schleifenzähler seinen Endwert erreicht hat, wird bei einem einundvierzigsten Verfahrensschritt 41 der Zählerwert, der die erfaßte Anzahl der Signalflanken angibt, um eins erhöht. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß bei dieser Ausführungsform der Zählerwert nur bei jeder zweiunddreißigsten Signalflanke erhöht wird.As long as the loop counter has not yet reached its end value, which is checked in the
Sobald die Anzahl der Signalflanken der Meßperiodenanzahl b gleicht, wird in einem darauffolgenden Schritt 43 der Zähler gestoppt. Solange dies jedoch nicht der Fall ist, kehrt das Programm zu dem zweiunddreißigsten Programmschritt zurück, bei dem der Schleifenzähler für die innere Schleife rückgesetzt wird.As soon as the number of signal edges equals the number of measuring periods b, the counter is stopped in a
Nach Stoppen des Zählers bei dem dreiundvierzigsten Verfahrensschritt 43 wird der Zählerstand bei dem darauffolgenden Schritt 44 gespeichert und in dem bereits erläuterten Schritt 21, zu dem das Programm nunmehr fortschreitet, zusammen mit der Codierung messper an den Telemetrie-Empfänger übertragen.After the counter has been stopped in the forty-
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt das Erfassen einer Signalflanke durch Auslösen eines Interrupts. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß gleichfalls das Erfassen einer Signalflanke durch ein Abfragen bzw. ein Polling in Betracht kommt. Die Reaktion eines Prozessors auf ein Interrupt dauert zwar länger als das Warten auf eine Flanke durch Abfragen, jedoch ist durch Verwenden eines Interrupt eine bessere Auflösung möglich. Ein bedingter Sprung im Falle des Abfragens eines Bits dauert so lange, daß während dieser Zeit zwei Zählerstände des Zählers durchlaufen werden, während der Wartezustand auf ein Interrupt-Signal in einer der beschriebenen Leerlaufschleifen (Idle-Modus) erfolgt, so daß bei jedem Zählerstand reagiert werden kann. Somit ermöglicht die Verwendung von Interrupts zum Erfassen der Flanken eine Auflösung von einem Zählerstand des Zählers.In the exemplary embodiment described, a signal edge is detected by triggering an interrupt. It is obvious to the person skilled in the art that the detection of a signal edge by querying or polling can also be considered. A processor's response to an interrupt takes longer than waiting for an edge through polling, but better resolution is possible by using an interrupt. A conditional jump in the event of a bit being queried takes so long that two counter readings of the counter are run through during this time, while the waiting state for an interrupt signal occurs in one of the described idle loops (idle mode), so that every counter reading reacts can be. The use of interrupts to detect the edges thus enables a resolution of a counter reading of the counter.
Ferner wird durch das beschriebene Programm der Prozessor bei dem Warten auf eine fallende Flanke in den sogenannten "Idle-Modus" versetzt, bei dem er keine Befehle ausführt, sondern nur auf das nächste Interrupt-Signal wartet. In diesem Zustand verringert sich die Stromaufnahme des Mikroprozessors erheblich. Bei einer praktisch realisierten Ausführungsform geht die Stromaufnahme von 17 mA auf 5 mA zurück.Furthermore, the program described puts the processor in the so-called "idle mode" while waiting for a falling edge, in which it does not execute any commands, but only waits for the next interrupt signal. In this state, the current consumption of the microprocessor is reduced considerably. In a practically implemented embodiment, the current consumption drops from 17 mA to 5 mA.
Zur Erfassung hochfrequenter Signale bedient sich das Programm nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Schleifenzählers, dessen Endwert bei diesem Ausführungsbeispiel 32 beträgt. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß auch Schleifenzähler mit anderen Werten in Betracht kommen. In diesem Fall muß der Quotient im Schritt 17 entsprechend angepaßt werden.In order to detect high-frequency signals, the program according to the preferred embodiment uses a loop counter, the final value of which is 32 in this embodiment. It is obvious to the person skilled in the art that loop counters with other values can also be considered. In this case, the quotient must be adjusted accordingly in
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden für die anfängliche, ungefähre Bestimmung der Periodendauer mittels der Verfahrensschritte 1 bis 14 zwei vollständige Perioden des zu messenden Signales gemessen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß auch die Messung zweier Halbperioden ebenso wie ein Vielfaches dieses Wertes denkbar ist, auch wenn die Messung von zwei ganzen Perioden aus Gründen der dann verwendbaren Interrupt-Signale zum Anzeigen fallender Signalflanken bevorzugt ist.In the preferred exemplary embodiment, two complete periods of the signal to be measured are measured for the initial, approximate determination of the period by means of method steps 1 to 14. It is obvious to the person skilled in the art that the measurement of two half-periods as well as a multiple of this value is also conceivable, even if the measurement of two whole periods is preferred for the reason of the interrupt signals that can then be used to indicate falling signal edges.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, bildet ein 1. Verfahrensschritt 1 bildet den Start der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßverfahrens.As shown in FIG. 2, a
In einem 2. Verfahrensschritt 2 wird ein Zähler mit einem Startwert geladen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Startwert 7800 H. Dieser Startwert des Zählers ist derart gewählt, daß bei Heraufzählen des Zählers mit einem Taktsignal, welches von einem CPU-Takt abgeleitet ist, über eine Periode eines Meßsignales mit der niedigsten, zu erfassenden Frequenz gerade noch kein Zählerüberlauf stattfindet.In a
Im Verfahrensschritt 3 wird der Zähler gestartet, woraufhin der Startwert mit jedem Taktpuls inkrementiert wird.In
Im Verfahrensschritt 4 wird überprüft, ob ein Zählerüberlauf stattgefunden hat. Falls dies der Fall ist, kann bereits jetzt das zu prüfende Meßsignal als zu niederfrequent für eine Auswertung mittels des erfindungsgemäßen Meßverfahrens eingestuft werden, so daß die Messung als ungültig zu definieren ist. In diesem Fall geht das Programm zu dem später zu erläuternden Verfahrensschritt 6.In
In dem anschließenden Verfahrensschritt 5 wird überprüft, ob eine das Ende einer Periode des Meßsignals anzeigende Signalflanke aufgetreten ist.In the
Im Falle des Zählerüberlaufs, der bei der Prüfung gemäß Verfahrensschritt 4 erfaßt wird, wird der Zählerstand bei einem 6. Verfahrensschritt 6 auf Null gesetzt, woraufhin das Programm zu dem später zu erläuternden Verfahrensschritt 19 springt, der die Übertragung des Zählerstandes cnt und der codierten Periodenzahl ldn dient. Mit dem nachfolgenden Verfahrensschritt 20 ist in diesem Fall der Meßzyklus beendet.In the event of the counter overflow, which is detected in the test according to
Die Verfahrensschritte 4 und 5 dienen einerseits dazu, daß zum Zwecke der Synchronisation des Startes der Periodendauermessung auf die jeweils nächste fallende Flanke gewartet wird, und daß andererseits bei zu niederfrequenten Signalen eine diesen Umstand anzeigende Fehlermeldung, die beispielsweise in der Information cnt = 0 bestehen kann, zu dem Empfänger des Telemetrie-Systemes übertragen werden kann.
Bei zu niedriger Signalfrequenz kann schon bei der Synchronisation auf den Meßbeginn bei den Verfahrensschritten 4 und 5 die zu Verfügung stehende Zeit für einen Meßzyklus überschritten werden. Der Startwert des Zählers, der bei dem bereits erläuterten Verfahrensschritt 3 und dem noch zu erläuternden Verfahrensschritt 9 gewählt wird, ist derart bemessen, daß die Zeit bis zu dem Zählerüberlauf gerade die Messung der längst möglichen Periodendauer des Meßsignales erlaubt.If the signal frequency is too low, the time available for a measuring cycle can be exceeded already in the synchronization to the start of measurement in method steps 4 and 5. The starting value of the counter, which is selected in
Bei der Konfiguration nach dem Ausführungsbeispiel beträgt der Startwert 7800 H, so daß bis zu dem Überlauf des Zählers, der dem Zählerstand FFFFH nach 0000 H entspricht, die Zeit von 8800 H - Zählerständen vergeht. Dies entspricht einer Zeitdauer von 40,8 ms und somit einer niedrigsten Meßfrequenz von 24,5 Hz.In the configuration according to the exemplary embodiment, the start value is 7800 H, so that the time of 8800 H counter values passes until the counter overflows, which corresponds to the counter reading FFFFH after 0000 H. This corresponds to a time period of 40.8 ms and thus a lowest measuring frequency of 24.5 Hz.
Während der noch unter Bezugnahme auf die Verfahrensschritte ab dem 9. Verfahrensschritt zu erläuternden Messung der ersten Periodendauer gilt dasselbe Zeitlimit. Auch in diesem Fall muß der Zähler in einem 9. Verfahrensschritt 9 auf den erläuterten Startwert gesetzt werden.The same time limit applies during the measurement of the first period to be explained with reference to the method steps from the 9th method step. In this case too, the counter must be set to the explained start value in a
Im ungünstigsten Fall, der dem Meßbeginn unmittelbar nach Auftreten einer fallenden Flanke entspricht, muß also 40,8 ms auf die erste fallende Flanke gewartet werden. Die darauffolgende Messung einer Periodendauer erfordert dieselbe Zeit. Die sich daraus ergebende maximale Zeit für die Periodendauermessung beträgt 81,6 ms. Wenn ein Signal mit längerer Periodendauer anliegt, führt das entweder bei dem bereits unter Bezugnahme auf die Schritte 4 und 5 erläuterten Warten auf die erste Flanke oder bei dem nun zu erläuternden Warten auf die zweite Flanke zu einem Zählerüberlauf, der zu einer Beendigung des Meßprogrammes durch einen Sprung zu dem Verfahrensschritt 19 führt.In the worst case, which corresponds to the start of measurement immediately after the occurrence of a falling edge, 40.8 ms have to be waited for the first falling edge. The subsequent measurement of a period takes the same time. The resulting maximum time for the period measurement is 81.6 ms. If a signal with a longer period is present, this leads to a counter overflow either when waiting for the first edge already explained with reference to
Wie erwähnt, wird im 9. Schritt 9 der Zähler mit einem Startwert vorbelegt, der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel den Wert 7800 H hat.As mentioned, in
Die Verfahrensschritte 10 und 11 entsprechen identisch den Verfahrensschritten 4 und 5, wobei auch hier die Feststellung des Überlaufes bei dem 10. Verfahrensschritt 10 zu einem Sprung zu dem 6. Verfahrensschritt 6 führt.Method steps 10 and 11 correspond identically to
Nach Erfassen der Signalflanke im 11. Verfahrensschritt 11 aufgrund des hierbei auftretenden Interrupt-Ereignisses wird in einem 12. Verfahrensschritt 12 der Zähler angehalten. Das Anhalten des Zählers bei diesem Verfahrensschritt ermöglicht es, die nachfolgend erläuterte Manipulation eines 16-Bit-Zählers mit 8-Bit-Befehlen durchzuführen, wie sie bei Prozessoren aus der 8051-Familie zur Verfügung stehen. Würde man nämlich bei einem laufenden 16-Bit-Zähler Manipulationen mit 8-Bit-Befehlen durchführen, so könnte zwischen der Manipulation einer niederwertigen Bitgruppe des Zählers und der Manipulation einer höherwertigen Bitgruppe des Zählers ein Übertrag stattfinden, der zu einem Fehler führen würde. Diese Problematik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch ausgeräumt, daß vor jeder der nachfolgend erläuterten Manipulationen des 16-Bit-Zählers selbiger angehalten wird, wie dies auch bei dem 12. Verfahrensschritt 12 der Fall ist.After detecting the signal edge in
Bei dem darauffolgenden 13. Verfahrensschritt wird der Zählerstand um den Startwert vermindert und als Eingangszählerstand cnt1 abgespeichert. Wie erwähnt, erfolgt diese Abspeicherung dadurch, daß bei angehaltenem Zähler nacheinander das niederwertige Byte und sodann das höherwertige Byte unter der Adresse cnt1 abgespeichert werden.In the subsequent 13th method step, the counter reading is reduced by the starting value and stored as input counter reading cnt1. As mentioned, this storage takes place in that, when the counter is stopped, the low-order byte and then the high-order byte are stored in succession under the address cnt1.
Bei dem 14. Verfahrensschritt 14 wird der Zähler auf einen weiteren Startwert (Startwert *) gesetzt, der hier den Wert 15 hat. Diese Vorbesetzung des Zählers mit einem Startwert von 15 Zählerständen anstelle des Rücksetzens des Zählers auf den Wert Null hat folgenden Hintergrund. Die während der Dauer der Unterbrechung des Zählers verstrichene Zeit muß berücksichtigt werden. Dies erfolgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Startwert *, der bei dem 14. Verfahrensschritt 14 abgespeichert wird, die Unterbrechung während des 12. und 13. Verfahrensschrittes mit 9 Zählerständen und eine später zu erläuternde Unterbrechung bei einem 22. und 23. Verfahrensschritt mit 6 Zählerständen berücksichtigt wird.In the
Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 15 wird der Zähler beginnend ab dem genannten Startwert erneut gestartet.In the
Der bei dem 13. Verfahrensschritt 13 gespeichert Zählerstand cnt1 wird für den Zugriff auf eine erste Tabelle während eines 16. Verfahrensschrittes 16 verwendet. Der ermittelte Zählerstand cnt1 stellt in erster Näherung die Periodendauer des zu messenden Signales dar und wird als Eingangsgröße für das Auslesen der ersten Tabelle verwendet, in der jeweils vorbestimmten Zählerstandsbereichen jeweils eine bestimmte Anzahl von Meßperioden n und eine bestimme Codierung ldn zugeordnet sind. Die Meßperiodenanzahl n ist hierbei so gewählt, daß die Zählung der Taktpulse mittels des Zählers auch bei der längsten Periodendauer eines zu dem Periodendauerbereich dieses Wertes n gehörigen Signales gerade noch nicht zu einem Zählerüberlauf führt. Nach einem besonders bevorzugten Gedanken der Erfindung sind die Meßperiodenanzahlen n in einer solchen Staffelung mit der Zugehörigen Codierung ldn in der ersten Tabelle für die jeweiligen Zählerstände cnt1 abgelegt, das einem bestimmten Zählerstand cnt1 und somit einer bestimmten, bereits ungefähr erfaßten Periodendauer des Meßsignals jeweils eine solch Meßperiodenanzahl n zugeordnet ist, daß diese der jeweils nächst kleinere, durch eine Zweierpotenz darstellbare Wert unterhalb desjenigen Wertes ist, der sich aus dem Zählerstand und somit der bereits ermittelten ungefähren Periodendauer geteilt durch die Periodendauer der Taktpulse sowie geteilt durch den maximal Zulässigen Zählerstand ergibt. Bei bevorzugten, praktisch ausgeführten Ausgestaltung der Erfindung ist der Meßperiodenanzahl n die Codierung als Logarithmus Duales ldn zugeordnet.The counter reading cnt1 stored in the
Mit anderen Worten sind die Meßperiodenanzahlen n als Zweierpotenzen mit dem exponenten ldn festgelegt. Mögliche Werte der Meßperiodenanzahl n sind daher 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, ....In other words, the measurement period numbers n are defined as powers of two with the exponent ldn. Possible values of the number of measuring periods n are therefore 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, ....
Durch diese gestaffelte Zuordnung der Meßperiodenanzahlen Zu der durch die Schritte 1 bis 15 vorab eingestuften ungefähren Periodendauer ist es möglich, mittels des Taktsignales den Zähler unabhängig von der Periodendauer des zu messenden Signales immer bis zu einem relativ hohen Wert hochzuzählen, bevor das nächste auftretende Interrupt-Signal nach der letzten Periodendauer den Zähler stoppt. Der hohe Zählerstand ermöglicht, wie nachfolgend noch verdeutlicht werden wird, eine Periodendauermessung für jedes Signal unabhängig von seiner Periodendauer mit einer hohen Auflösung.Through this staggered assignment of the measurement period numbers to the approximate period duration previously classified by
Ein besonders wichtiger Aspekt des erfindungsgemäßen Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahrens ist nun darin zu sehen, daß der Zähler in dem 15. Verfahrenschritt 15 bereits vor dem Verfahrensschritt 16 des Auslesens der ersten Tabelle gestartet wird uns somit während der Zeitdauer des Tabellenauslesens läuft. Mit anderen Worten wird bei diesem Erfindungsaspekt im Gegensatz zu der Ausgestaltung nach der Hauptpatentanmeldung der Zähler nicht für den Tabellenzugriff angehalten, sondern läuft während der Zeitdauer der Tabellenzugriffs, wodurch wenigstens die Zeit für die Messung einer Periodendauer des Meßsignales gewonnen wird. Da die Meßzeit begrenzt ist, führt dies besonders bei der Messung im Bereich niedriger Frequenzen zu einer Erhöhung der Meßgenauigkeit.A particularly important aspect of the telemetry period duration measuring method according to the invention can now be seen in the fact that the counter in the
Nach Durchführung des Tabellenzugriffs im 16. Verfahrensschritt wird die Meßperiodenanzahl n im 17. Verfahrensschritt daraufhin überprüft, ob diese gleich 1 ist. Falls dies der Fall ist, wird der beim 13. Verfahrensschritt abgespeicherte Eingangszählerstand cnt1 als Zählerstand cnt übernommen, woraufhin das Verfahren mit den bereits erläuterten Verfahrensschritten 19 und 20 den Meßzyklus beendet.After accessing the table in the 16th step, the number of measuring periods n is checked in the 17th step to determine whether it is equal to 1. If this is the case, the input counter status cnt1 stored in the 13th method step is adopted as counter status cnt, whereupon the method ends the measuring cycle with the method steps 19 and 20 already explained.
Falls die Prüfung beim 17. Verfahrensschritt negativ ist, wird bei einem 21. Verfahrensschritt 21 überprüft, ob die Meßperiodenanzahl n kleiner oder gleich 32 ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird bei einem 22. Verfahrensschritt 22 der Zähler angehalten und daraufhin der Zählerstand um einen während des 16. Verfahrensschrittes aus der ersten Tabelle ausgelesenen Überlaufzählerstand cntov erhöht. Auch diese Addition erfolgt, wie oben erläutert, mit zwei aufeinanderfolgenden 8-Bit-Additionen einer höherwertigen Bitgruppe des Überlaufzählerstandes und einer niederwertigen Bitgruppe des Überlaufzählerstandes cntov zu dem aktuellen Zählerstand cnt, woraufhin der Zähler bei dem 24. Verfahrensschritt 24 erneut gestartet wird. Dieser Überlaufzählerstand cntov ist derart bemessen, daß der Zähler kurz vor Erreichen der maximal zulässigen Meßzeit überläuft und spätestens dann die Messung beendet. Diese Maßnahme ist für den Fall von schnell fallenden Meßsignalfrequenzen erforderlich. Würde man nämlich nicht den Überlaufzählerstand cntov, dessen Wert von dem Periodendauerbereich abhängt, zu dem momentanen Wert des Zählerstandes aufaddieren, könnte die Messung über die Meßperiodenanzahl n, die durch Auslesen der ersten Tabelle beim 16. Verfahrensschritt 16 erhalten wird, zu einer Überschreitung der Meßzeit führen, weil sich während der Meßdauer nach Auslesen der Tabelle beim 16. Verfahrensschritt 16 die aktuelle Periodendauer des Meßsignales erhöht hat und nicht mehr der Vorabschätzung entspricht. In einem 25. Verfahrensschritt 25 wird ein Schleifenzähler b mit der um 1 verminderten Periodendauerzahl n vorbelegt. Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 26 wird der Zählerüberlauf geprüft. Falls dies auftritt, springt das Programm zum 19. Verfahrensschritt 19.If the test in the 17th method step is negative, it is checked in a
Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 27 das Auftreten einer Signalflanke des Meßsignals überprüft. Falls keine Signalflanke auftritt, kehrt das Programm zum 26. Verfahrensschritt 26 zurück. Falls dies jedoch der Fall ist, wird der Schleifenzähler beim 28. Verfahrensschritt 28 dekrementiert. Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 29 wird überprüft, ob der Schleifenzähler b den Wert Null erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zum 26. Verfahrensschritt 26 zurück. Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 30 der Zähler endgültig gestoppt, woraufhin bei dem 31. Verfahrensschritt 31 der Zählerstand cnt wiederum mittels zweier 8-Bit-Subtraktionen um den Überlaufzählerstand cntov vermindert wird, um den wahren Meßwert zu erhalten. Mit einem Sprung zum 19. Verfahrensschritt ist in diesem Fall der Meßzyklus abgeschlossen.Otherwise, the occurrence of a signal edge of the measurement signal is checked in the
Wenn die Prüfung bei dem 21. Verfahrensschritt 21 positiv ausgefallen ist, fährt das Programm mit einem weiteren Prüfungsschritt 33 fort, bei dem überprüft wird, ob die Meßperiodenzahl n größer oder gleich 512 ist. Falls dies nicht der Fall ist, ist das Meßsignal als ein Signal eines mittleren Frequenzbereiches eingestuft. In diesem Fall wird bei einem 34. Verfahrensschritt 34 die Meßperiodenanzahl n durch einen Schleifenzählerwert eines noch zu erläuternden inneren Schleifenzählers geteilt, der im Beispielsfall 32 ist. Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 35 wird der Zähler auf Überlauf hin überprüft. Falls ein Überlauf stattfindet, geht das Programm zum 19. Verfahrensschritt 19. Anderenfalls wird beim folgenden Verfahrensschritt 36 überprüft, ob eine Signalflanke auftritt. Soweit dies nicht der Fall ist, geht das Programm zum 35. Verfahrensschritt 35 zurück. Bei Auftreten einer Signalflanke wird der Zählerstand beim nächsten Verfahrensschritt 37 auf Null gesetzt. Die nachfolgend erläuterten Verfahrensschritte 38 bis 44 bilden einen inneren Schleifenzähler.If the test in the
Zunächst wird bei einem 38. Verfahrensschritt 38 der Schleifenzählerstand auf Null gesetzt, woraufhin bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 39 überprüft wird, ob ein Zählerüberlauf stattfindet. Falls dies der Fall ist, geht das Programm zum 19. Verfahrensschritt 19. Anderenfalls wird überprüft, ob eine Meßsignalflanke aufgetreten ist. Nach dieser Überprüfung im Verfahrensschritt 40 kehrt das Programm zum Verfahrensschritt 39 zurück, falls keine Signalflanke aufgetreten ist. Bei Auftreten einer Meßsignalflanke wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 41 der Schleifenzählerstand inkrementiert.First, in a
Bei dem darauffolgenden Schritt 42 wird überprüft, ob der momentane Schleifenzählerstand den Endwert 32 erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zum 39. Verfahrensschritt zurück. Anderenfalls wird bei einem 43. Verfahrensschritt der Meßperiodenzähler dekrementiert. Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt wird überprüft, ob die Meßperiodenanzahl n den Wert Null erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zum 38. Verfahrensschritt 38 zurück. Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 45 der Zähler angehalten und der Zählerinhalt als Zählerstand cnt abgespeichert, woraufhin das Programm mit dem 19. Verfahrensschritt 19 weiterarbeitet.In the
Wie bereits erwähnt, wird bei dem 33. Verfahrensschritt 33 überprüft, ob die Meßperiodenanzahl n größer oder gleich 512 ist. Falls diese Überprüfung zu einem positiven Ergebnis führt, fährt das Programm mit dem 47. Verfahrensschritt 47 fort, bei dem Zähler auf Überlauf überprüft wird. Falls ein Überlauf auftritt, springt das Programm zum Verfahrensschritt 19.As already mentioned, it is checked in the
Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 48 überprüft, ob eine Signalflanke des Meßsignales auftritt. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zum 47. Verfahrensschritt 47 zurück. Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 49 der Zählerstand auf Null gesetzt, woraufhin bei dem Verfahrensschritt 50 ein Schleifenzählerstand auf Null gesetzt wird. Die nachfolgend erläuterte Programmroutine mit den Verfahrensschritten 49 bis 57 dient dazu, für hohe Frequenzen des Meßsignales eine höhere Genauigkeit bei der Ermittlung der Meßperiodenanzahl zu erzielen. Mit anderen Worten ist die anfängliche Messung einer einzigen Periodendauer zur Ermittlung der Meßperiodenanzahl wegen der bei hohen Frequenzen geringen Zählerstände mit Unsicherheiten behaftet, denen bei einer anfänglichen Messung über eine einzige Periodendauer nur dadurch begegnet werden kann, daß die Tabellenwerte für die Meßperiodenanzahl die Meßungenauigkeit berücksichtigen. Dies würde jedoch zu einem Verlust bezüglich der erzielbaren Genauigkeit führen. Daher wird bei der nachfolgend erläuterten Programmroutine eine Abschätzung der Periodendauer des Meßsignales über mehrere Perioden durchgeführt.Otherwise, it is checked in the
Zu diesem Zwecke wird bei dem 50. Verfahrensschritt 50 der Schleifenzählerstand auf Null gesetzt, woraufhin bei dem 51. Verfahrensschritt 51 der Zähler auf Überlauf überprüft wird. Falls ein Überlauf auftritt, springt das Programm zum Verfahrensschritt 19. Anderenfalls wird überprüft, ob eine Signalflanke des Meßsignals aufgetreten ist. Falls diese Überprüfung bei dem 52. Verfahrensschritt 52 negativ ist, kehrt das Programm zum 51. Verfahrensschritt zurück. Anderenfalls wird ein Schleifenzählerstand bei dem nachfolgenden Verfahrensschritt 53 inkrementiert. Bei dem sich anschließenden Verfahrensschritt 54 wird überprüft, ob der Schleifenzählerstand eine Periodenanzahl für die anfängliche Überprüfung von 20 Perioden erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt die Programmroutine zum 51. Verfahrensschritt zurück. Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden 55. Verfahrensschritt 55 der Zähler angehalten und dessen Wert bei dem folgenden Verfahrensschritt 56 als Zählerstand cnt1 gespeichert. Mit diesem wird bei einem 57. Verfahrensschritt 57 auf eine zweite Tabelle zugegriffen, aus der für den hier vorliegenden Bereich hoher Frequenzen die Anzahl der Meßperioden, deren Codierung ldn und der Überlaufzählerstand cntov ausgelesen wird.For this purpose, the loop counter reading is set to zero in the
Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 58 wird überprüft, ob die Codierung ldn größer oder gleich 14 ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird das gemessene Signal dem oberen Bereich mittlerer Frequenzen zugerechnet, so daß das Programm die Periodendauermessung durch Sprung zu dem 34. Programmschritt 34 durchführt.In the
Ist die Prüfung bei dem 58. Verfahrensschritt 58 positiv, bedeutet dies, daß das Meßsignal als höchstfrequentes Meßsignal eingestuft wird. Für diesen Fall führt das erfindungsgemäße Verfahren bei den nachfolgenden zu erläuternden Verfahrensschritten 59 bis 67 keine Periodendauermessung, sondern eine Frequenzmessung durch.If the test at
Die obere Grenzfrequenz der Periodendauermessung ist durch die Geschwindigkeit des verwendeten Prozessors vorgegeben. Pro Flanke des Meßsignals muß nämlich Interrupt abgearbeitet werden. Die Periodendauer darf die für die Abarbeitung eines Interrupts erforderliche Bearbeitungszeit nicht unterschreiten, da sonst einzelne Flanken nicht registriert werden können. Hierdurch wäre die obere Grenzfrequenz stark eingeschränkt, so daß nicht alle bei einem Telemtrie-Meßverfahren auftretenden Frequenzen abgedeckt werden könnten.The upper limit frequency of the period measurement is determined by the speed of the processor used. Interrupt must be processed for each edge of the measurement signal. The period must not be less than the processing time required to process an interrupt, as otherwise individual edges cannot be registered. This would severely limit the upper limit frequency, so that not all frequencies occurring in a telemetry measurement method could be covered.
Bei Einsatz des 8051-Mikrocontrollers besteht jedoch die Möglichkeit, hardwaremäßig Impulse zu zählen. Dabei liegt die Grenzfrequenz bei einem 24tel der Prozessortaktfrequenz, weil das Meßsignal mit einem 12tel der Prozessortaktfrequenz abgetastet wird.When using the 8051 microcontroller, however, it is possible to count hardware pulses. The cut-off frequency is a 24th of the processor clock frequency, because the measurement signal is sampled at a 12th of the processor clock frequency.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das realisiert worden ist, beträgt die Grenzfrequenz der Periodendauermessung 106 kHz, während diejenige der Frequenzmessung bei 426 kHz liegt.In the preferred embodiment that has been implemented, the cut-off frequency of the period measurement is 106 kHz, while that of the frequency measurement is 426 kHz.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Kombination beider Verfahren ermöglicht die Messung von Frequenzen zwischen 25 Hz und 426 kHz, wobei in keinem Fall die maximal zulässige Meßzeit von 80 ms überschritten wird. Die Auflösung der Frequenzmessung beträgt 13 bit bei Frequenzen um 100 kHz uns steigt bis 15 bit bei der oberen Grenzfrequenz.The combination of the two methods provided according to the invention enables the measurement of frequencies between 25 Hz and 426 kHz, the maximum permissible measurement time of 80 ms being never exceeded. The resolution of the frequency measurement is 13 bits at frequencies around 100 kHz and rises to 15 bits at the upper limit frequency.
Bei einem auf die Maximalmeßzeit von 160 ms angepassten Verfahren ist eine Periodendauermessung zwischen 13 Hz und 106 kHz mit einer Auflösung zwischen 15 und 16 bit möglich. Die Frequenzmessung erzielt dabei eine Auflösung von 14 bis 16 bit bei Signalfrequenzen zwischen 106 kHz und 418 kHz.With a method adapted to the maximum measuring time of 160 ms, a period measurement between 13 Hz and 106 kHz with a resolution between 15 and 16 bit is possible. The frequency measurement achieves a resolution of 14 to 16 bits at signal frequencies between 106 kHz and 418 kHz.
Zur Durchführung der Frequenzmessung muß das Meßsignal am Eingang T0 (Timer 0) des Prozessors (nicht dargestellt) anliegen. Jede fallende Flanke erhöht dann den Zählerstand des Timers 0. Als Zeitbasis für die Frequenzmessung muß ein Signal mit fester Frequenz am Eingang INT1 (Interrupt 1) anliegen. Das Zählen des Zeitgebers Timer 0 kann durch das Bit TRO (Timer-Run 0) gesteuert werden. Zur Frequenzmessung wird das Zählen mit diesem bit für eine bestimmte vorgegebene Zeit ermöglicht. Diese Zeit wird als entsprechende Anzahl von Flanken am Eingang INT1 abgezählt.To carry out the frequency measurement, the measurement signal must be present at input T0 (timer 0) of the processor (not shown). Each falling edge then increases the count of
Bei dem realisierten Ausführungsbeispiel hat die Vergleichsfrequenz am Eingang INT1 eine Frequenz von 1,25 kHz, welche der Periodendauer von 800 µs entspricht. Die Messung wird über 98 derartiger Periodendauern durchgeführt, so daß sich eine Meßzeit von 78,4 ms ergibt. Damit wird zusammen mit der bereits erläuterten Vorabmessung die maximale Meßzeit von 80 ms eingehalten.In the exemplary embodiment implemented, the comparison frequency at input INT1 has a frequency of 1.25 kHz, which corresponds to the period of 800 μs. The measurement is carried out over 98 periods of this type, so that a measurement time of 78.4 ms results. Together with the pre-dimensioning already explained, the maximum measuring time of 80 ms observed.
Wenn, wie erläutert, bei dem 58. Programmschritt das Vorliegen höchstfrequenter Meßsignale festgestellt wird, wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 59 ein Vergleichsfrequenzpulszähler mit der Meßperiodenanzahl n geladen. Daraufhin wird bei dem Verfahrensschritt 60 überprüft, ob eine Flanke der Vergleichsfrequenz am Eingang INT1 vorliegt. Falls dies der Fall ist, geht das Programm zum 60. Verfahrensschritt zurück. Anderenfalls wird der Zähler, der nun als Signalflankenzähler dient, bei dem darauffolgenden Schritt 61 auf Null gesetzt. Falls bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 62 das Auftreten einer Signalflanke erfaßt wird, wird bei dem 63. Verfahrensschritt 63 der Zähler inkrementiert. Anderenfalls geht das Programm direkt zu dem darauffolgenden Verfahrensschritt 64, bei dem überprüft wird, ob eine Flanke der Vergleichsfrequenz vorliegt.If, as explained in the 58th program step, the presence of high-frequency measurement signals is determined, a comparison frequency pulse counter with the number of measurement periods n is loaded in the
Falls dies der Fall ist, wird bei dem 65. Verfahrensschritt 65 der Vergleichsfrequenzpulszähler b dekrementiert. Anderenfalls wird dieser Programmschritt übersprungen, woraufhin das Programm bei dem 66. Programmschritt 66 überprüft, ob der Vergleichsfrequenzpulszähler b mittlerweile den Zählwert Null erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, geht das Verfahren zu dem 62. Schritt zurück. Anderenfalls wird der momentane Zählerstand bei dem darauffolgenden Programmschritt 67 als Zählerstand "cnt" abgespeichert, woraufhin die Übertragung des Zählerstandes "cnt" sowie der codierten Periodenanzahl "ldn" bei dem 19. Verfahrensschritt erfolgt, bevor das Verfahren bei dem 20. Verfahrensschritt beendet wird.If this is the case, the comparison frequency pulse counter b is decremented in the
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden folgende Daten zwischen dem Telemetriesender und dem Telemetrieempfänger übertragen:In the preferred embodiment, the following data is transmitted between the telemetry transmitter and the telemetry receiver:
Einerseits der Zählerstand cnt als 16-Bit-Wort und andererseits die Codierung der Peridenzahl ldn als 4-Bit-Wort.On the one hand the counter reading cnt as a 16-bit word and on the other hand the coding of the number of pearls ldn as a 4-bit word.
Bekannt ist die Prozessortaktfrequenz fcpu von 10,24 MHz.The processor clock frequency fcpu of 10.24 MHz is known.
Auf Seiten des Telemetrieempfängers müssen für die Berechnung der Signalfrequenz zwei Fälle unterschieden werden:
Einerseits der Fall der Periodendauermessung, der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegt, wenn die Codierung ldn im Wertebereich zwischen 0 und 13 liegt. Da mit ldn der Zweierlogarithmus der Periodenzahl übertragen wird, wird die Periodenzahl folgendermaßen ermittelt: n = 2ldn.On the part of the telemetry receiver, two cases must be distinguished for the calculation of the signal frequency:
On the one hand, the case of the period measurement, which is present in the preferred embodiment when the coding ldn is in the value range between 0 and 13. Since the two logarithm of the number of periods is transmitted with ldn, the number of periods is determined as follows: n = 2 ldn .
In diesem Fall berechnet sich die Frequenz f folgendermaßen:
Falls die Codierung ldn den Wert 14 oder 15 hat, sagt dies aus, daß eine Frequenzmessung durchgeführt worden ist. Die Periodenzahl n beträgt in diesem Fall 98 bei einem Wert von ldn = 14 bzw. 196 bei einem Wert von ldn = 15. Die Frequenz berechnet sich sodann folgendermaßen:
Eine ungültige Messung wird als cnt = 0 codiert. Das Unterschreiten der unteren Grenzfrequenz wird als ldn = 0 codiert.An invalid measurement is coded as cnt = 0. Falling below the lower limit frequency is coded as ldn = 0.
Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß die angegebenen Zahlenwerte lediglich der Erläuterung einer Fallunterscheidung dienen und somit vom Anwendungsfall abhängen.It is obvious to a person skilled in the art that the numerical values given serve only to explain a case distinction and thus depend on the application.
Claims (18)
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
characterized by the following process steps:
daß die aus der Tabelle ausgelesene Meßperiodenanzahl (b) der nächstkleinere, durch eine Zweierpotenz darstellbare Wert unterhalb desjenigen Wertes ist, der sich aus der ungefähren Periodendauer, die durch den Periodendauer-Zählerstand dargestellt wird, geteilt durch die Periodendauer der Taktpulse sowie geteilt durch den maximalen Zählerstand ergibt.Telemetry period duration measuring method according to claim 1, characterized in
that the number of measuring periods (b) read from the table is the next smaller value, which can be represented by a power of two, below the value which is from the approximate period, which is represented by the period counter, divided by the period of the clock pulses and divided by the maximum counter.
daß aus der Tabelle mittels des Periodendauer-Zählerstandes ferner die die Meßperiodenanzahl (b) darstellende Information in Form einer Codierung (messper) ausgelesen wird, und
daß die die Meßperiodenanzahl darstellende Codierung (messper) folgende Beziehung zu der Meßperiodenanzahl (b) hat:
that the information representing the number of measuring periods (b) is also read out in the form of a coding (messper) from the table by means of the period duration counter reading, and
that the coding (messper) representing the number of measuring periods has the following relationship to the number of measuring periods (b):
daß zu Beginn eines jeden Meßzyklus der Zähler mit den Taktpulsen beginnend ab einen Startwert hochgezählt wird, wobei ein Zählerüberlauf vor Auftreten der nächsten Signalflanke des zu messenden Signales den Meßzyklus beendet, und
daß bei Nicht-überlaufen des Zählers dieser mit Auftreten der Signalflanke erneut beginnend ab dem Startwert hochgezählt wird, wobei ein Zählerüberlauf vor Auftreten der darauffolgenden Signalflanke den Meßzyklus beendet.Telemetry period duration measuring method according to one of claims 1 to 3, characterized in that
that at the beginning of each measuring cycle, the counter is counted up with the clock pulses starting from a starting value, a counter overflow ending the measuring cycle before the next signal edge of the signal to be measured, and
that if the counter does not overflow, the counter is counted up again starting from the start value when the signal edge occurs, with a counter overflow ending the measuring cycle before the subsequent signal edge occurs.
daß in dem Fall einer Codierung (messper), die eine einzige Meßperiode (messper = 0) entspricht, der anfänglich ermittelte Periodendauer-Zählerstand zusammen mit der Codierung (messper) übertragen wird.Telemetry period measurement method according to claim 3, characterized in
that in the case of a coding (messper) corresponding to a single measuring period (messper = 0), the initial determined period duration counter reading is transmitted together with the coding (messper).
daß die Meßperiodenanzahl (b) mit einem maximalen Zählwert (256) eines Meßperiodenzählers verglichen wird und bei Überschreiten desselben durch einen Schleifenzählwert (32) dividiert wird oder anderenfalls um eins vermindert wird.Telemetry period measurement method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that
that the number of measuring periods (b) is compared with a maximum count value (256) of a measuring period counter and, if the same is exceeded, divided by a loop count value (32) or otherwise reduced by one.
daß im Falle einer ungeraden Meßperiodenanzahl (b) der Zähler mit den Taktpulsen über die Meßperiodenanzahl (b) hochgezählt wird, woraufhin der so ermittelte Zählwert um den anfänglich ermittelten Periodendauer-Zählerstand erhöht wird, bevor der so erhaltene Zählerstand zusammen mit der Codierung (messper) übertragen wird.Telemetry period duration measuring method according to claim 6, characterized in
that in the case of an odd number of measuring periods (b) the counter with the clock pulses is counted up over the number of measuring periods (b), whereupon the count value determined in this way is increased by the initially determined period duration counter reading before the counter reading obtained in this way together with the coding (messper) is transmitted.
daß im Falle einer geraden Meßperiodenanzahl (b) ein Meßperiodenzähler nur jeweils dann, wenn ein innerer Schleifenzähler durch Hochzählen mittels der Signalflanken seinen Schleifenzählerendwert erreicht hat, inkrementiert wird, und daß der Zähler gestoppt wird, sobald der Meßperiodenzähler einen Wert erreicht hat, der der Meßperiodenanzahl (b) gleicht, woraufhin der so ermittelte Zählerstand zusammen mit der Codierung (messper) übertragen wird.Telemetry period duration measuring method according to one of claims 1 to 7, characterized in that
that in the case of an even number of measuring periods (b), a measuring period counter is incremented only when an inner loop counter has reached its final loop counter value by counting up by means of the signal edges, and that the counter is stopped as soon as the measuring period counter has reached a value which corresponds to the number of measuring periods (b) is the same, whereupon the meter reading thus determined is transmitted together with the coding (messper).
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
characterized by the following process steps:
daß der Verfahrensschritt des Speicherns folgende Verfahrensschritte umfaßt:
that the step of storing comprises the following steps:
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
characterized by the following process steps:
daß der Verfahrensschritt des Addierens des Überlaufzählerstandes (cntov) folgende Verfahrensschritte umfaßt:
that the step of adding the overflow counter reading (cntov) comprises the following steps:
daß der Verfahrensschritt des Subtrahierens (31) des Überlaufzählerstandes (cntov) folgende Verfahrensschritte umfaßt:
that the step of subtracting (31) the overflow counter reading (cntov) comprises the following steps:
daß jedem Periodendauerbereich ein Wert des Überlaufzählerstandes (cntov) zugeordnet ist.Telemetry period duration measuring method according to one of claims 11 to 13, characterized in that
that a value of the overflow counter (cntov) is assigned to each period.
daß der Wert des Überlaufzählerstandes (cntov) für solche Periodendauerbereiche Null ist, die den Signalfrequenzen oberhalb eines Grenzwertes (1 kHz) zugeordnet sind.Telemetry period duration measuring method according to claim 14, characterized in
that the value of the overflow counter (cntov) is zero for those period ranges which are assigned to the signal frequencies above a limit value (1 kHz).
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte zwischen dem Verfahrensschritt des Auslesens (16) der ersten Tabelle und dem Verfahrensschritt des Zählens der Taktpulse sowie des Übertragens (19) des Zählerstandes (cnt) und der die Meßperiodenanzahl (n) darstellenden Information zu dem Telemetrie-Empfänger:
characterized by the following process steps between the process step of reading (16) the first table and the process step of counting the clock pulses and transmitting (19) the counter reading (cnt) and the information representing the number of measuring periods (n) to the telemetry receiver:
daß der Verfahrensschritt des erneuten Zählens (47) der Taktpulse über die Mehrzahl von Periodendauern folgende Verfahrensschritte umfaßt:
that the step of re-counting (47) the clock pulses over the plurality of period durations comprises the following steps:
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte nach dem Verfahrensschritt (57) des Tabellenauslesens:
characterized by the following process steps after process step (57) of table reading:
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 7, no. 130 (P-202)(1275) 7. Juni 1983 & JP-A-58 047 270 ( ANRITSU DENKI K.K. ) 18. März 1983 * |
Also Published As
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