DE2142711C3

DE2142711C3 - Signalprüfschaltung für Signale, für welche bestimmte Toleranzbereiche vorgegeben sind

Info

Publication number: DE2142711C3
Application number: DE19712142711
Authority: DE
Inventors: Paul 7771 Owingen Maruhn
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Priority date: 1971-08-26
Filing date: 1971-08-26
Publication date: 1975-07-10
Also published as: DE2142711A1; FR2150551A1; GB1374683A; FR2150551B1; DE2142711B2; IT963907B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Signalprüfschaltung für Signale, für welche bestimmte Toleranzbereiche vorgegeben sind, zur Kontrolle der Einhaltung dieser Toleranzbereiche, mit Mitteln, die ein Ansprechen der Signalprüfschaltung bei Überschreitung der Toleranzbereiche infolge kurzzeitiger Störsignale verhindern.

Die Erfindung betrifft insbesondere Signalprüfschaltungen in automatischen Prüfeinrichtungen, die integrierter Bestandteil umfangreicher Anlagen sind Bei derartigen Prüfeinrichtungen sind die zu messenden Signale oft mit erheblichen Störimpulsen (»Spikes«) und mit Signalrauschen behaftet Ein zu messendes Signal kann durch diese Störsignale aus dem vorgegebenen Tolerenzbereich kurzzeitig herausfallen Anderersein kann ein fehlerhaftes Signa! durch ein solches Störsignal kurzzeitig in den erlaubten Toleranzbereich gelangen. Die Signalprüfschahung muß trotz der überlagerten Störsignale eine Messung ermöglichen.

Hierzu werden nach dem Stand der Technik im wesentlichen drei verschiedene Auswertemethoden angewandt:

Die Signale werden vor der Vergleichsstelle, wo geprüft wird, ob die Signale innerhalb des Toleranzbereiches liegen, gefiltert. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Energie von kurzzeitigen kräftigen Störsignalen den Signalmittelwert nach der Filterung beeinflußt. Je nach Ausführung der Meßschaltung bekommt die Auswertung em Verzögerungsverhalten. Bei Messungen im Zeitmultiplexverfahren muß jede Meßstelle einzeln gefiltert werJen. Außerdem können oszillierende Fehler nicht anerkannt werden.

Ein anderes Verfahren besteht darin, daß die Signalprüfschahung eine Fehlermeldung nur dann gibt, wenn das zu messende Signal eine vorgegebene Zeit ununterbrochen außerhalb des erlaubten To'.eranzbereiches liegt. Dieses Verfahren hat den Nachte>l, daß Störsignale, mit dnnen das zu messende Signal kurzzeitig in den erlaubten Toleranzbereich gelangt, die Fehlererkennung verhindern kann.

Ein drittes Verfahren besteht darin, nur kurzzeitige Messungen, z. B. nach dem Abklingen von Einschwingvorgängen vorzunehmen. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß die Messung nur den Augenblickswert des zu messenden Signals erfaßt und damit abhängig von den dann zufällig anliegenden Störsignalen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei geringem gerätetechnischen Aufwand eine eindeutige Signalauswertung bei einer Prüfschaltung der eingangs erwähnten Art auch dann noch zu ermöglichen, wenn dem zn messenden Signal Störsignale überlagert sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Kriterium für Einhaltung oder Nichteinhaltung der Toleranzbereiche in einem vorgegebenen Meßzeitraum das Verhältnis der Zeit, in der das Signal außerhalb des Toleranzbereiches liegt, zu dem Meßzeitraum oder zu der Zeit, in der das Signal innerhalb des Toleranzbereiches liegt, gebildet wird.

Diese Verhältnisbildung ist kontinuierlich. Übersteigt das Verhältnis einen vorgegebenen Wert, so ist damit ein außerhalb der Toleranz liegendes Signal erkannt. Durch die Wahl des Verhältnisses an der Entscheidungsstelle kann eine Anpassung an die Störeinflüsse vorgenommen werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch

a) einen Komparator, dem das zu prüfende Signal zum Vergleich mit je einem die obere und die untere Toleranzgrenze darstellenden Signal zuführbar ist,

b) einen nach Ablauf jedes Meßzeitraumes rückstellbaren Integrator gesteuert vom dem Komparator, der bei Überschreiten der Toleranzgrenzen durch das zu prüfende Signal ein konstantes Eingangssignal aufintegriert,

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c) einen Verhältniskomparator, dem das Integrator-Ausgangssignal zugeführt wird und durch den eine Fehlermeldung auslösbar ist wenn das lntegra'or-Ausgangssignal einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltoild einer erfindungsgemäßen Signalprüfschaltung;

F i g. 2 zeigt ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform;

F i f, 3 zeigt einen Signalverlauf, der innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt mit dem Komparator-Ausgangssignal und dem Integrator-Ausgangssignal;

F i g. 4 zeigt die gleichen Signale für einen außerhalb der Toleranzgrenzen liegenden Signalverlauf.

Ein /u messendes Signal wird auf einen Eingang 10 eines komparators 12 gegeben. Dem Komparator 12 werden über je einen Eingang die obere Toleranzgrenze (14) und die untere (15) vorgegeben. Je nachdem, ob das zu messende Signal innerhalb oder außerhalb der Toleranzgrenzen liegt erscheint ein Signal Null oder L am Ausgang des Komparators. Das L-Signal, beispielsweise eine konstante Spannung (gegebenenfalls auch eine konstante Impulsfrequenz) wird in dem Integrator 16 integriert Nach Ablauf eines vorgegebenen Meßzeitraumes wird auf einen Eingang 18 des Integrators ein Löschsignal gegeben und der Integrator auf Null zurückgestellt. Zum Ende des Meßzeitraumes wird das Integrator-Ausgangssignal, welches an einem Ausgang 20 erscheint, in einem Verhältniskomparaior 22 mit einem vorgegebenen Grenzwert, der dem zulässigen Fehler-Verhältnis entspricht, verglichen, der auf einen Eingang 24 gegeben wird. Wird der vorgegebene Grenzwert überschritten, so erscheint an einem Ausgang 26 eine Fehlermeldung.

Ein Schaltungsbeispiel ist in F i g. 2 dargestellt. Der Komparator 12 enthält zwei Differenzverstärker 28 und 30. Das Eingangssignal vom Eingang 10 wird auf den invertierenden Eingang des Verstärkers 28 und auf den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 30 gegeben. An den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 28 wird ein Signal gelegt welches die obere Toleranzgrenze repräsentiert, während an den invertierenden Eingang des Verstärkers 30 ein Signal gegeben wird, welches die untere Toleranzgrenze repräsentiert. Die Ausgänge der Verstärker 28 und 30 werden über Dioden 32, 34 in Sperrichtung auf den Eingang des Integrators 16 gegeben. Die Dioden sind dabei über einen Widerstand 36 geerdet und liegen über einen Widerstand 38 am Eingang eines Verstärkers 40 an. Der Verstärker 40 ist über einen Widerstand 42 und einen Kondensator 44 gegengekoppelt. Außerdem liegt zwischen Ausgang und Eingang des Verstärkers 40 eine Zener-Diode 46. Rückstellung des Integrators kann über einen Transistor 48 erfolgen, der den Kondensator 44 an Erde legt und der über einen Widerstand 50 von einem Löschsignal angesteuert wird. Das Integrator-Ausgangssignal wird in dem Punkt 52 zwischen dem Widerstand 42 und dem Kondensator 44 abgegriffen. Der Verhältniskomparator 22 enthält einen Differenzverstärker 54, auf dessen nicht invertierenden Eingang das Integrator-Ausgangssignal und auf dessen invertierenden Eingang ein dem Grenzwert des Fehlerverhältnisses entsprechendes Signal gegeben wird. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 54 positiv wird, erfolgt eine Fehlermeldung.

Wenn das zu messende Signal unterhalb der oberen Toleranzgrenze und oberhalb der unteren Toleranzgrenze liegt, sind die Ausgänge der Verstärker 28 und 30 positiv. Die Dioden 32 und 34 sind gesperrt Wenn dagegen die Toleranzgrenzen überschritten werden, tritt ein negatives Signal auf, welches über den Widerstand 38 auf den invertierenden Eingang des Verstärkers 40 gegeben und aufintegriert wird. Die Zener-Diode 46 wird für den Löschvorgang benutzt Das Integrator-Ausgangssignal gegen Ende des Meßzeilraumes ist daher proportional zu dem Verhältnis der Zeit, während welcher die Toleranzgrenzen überschritten werden oder unterschritten werden zu dem gesamten Meßzeitraum. Je nachdem, ob dieses Integrator-Ausgangssignal größer oder kleiner als ein vorgegebenes Fehlersignal ist, erscheint am Ausgang 26 eine Fehlermeldung.

Diese Verhältnisse sind an Hand von F i g. 3 und 4 zu erkennen. Die obere Zeile von F i g. 3 und F i g. 4 zeigt ein tatsächliches Signal, wobei das Signal in F i g. 3 innerhalb der Toleranzgrenzen und in Fig.4 außerhalb der Toleranzgrenzen liegt. Bei dem Signal von F i g. 3 wird durch Spikes kurzzeitig die obere bzw. untere Toleranzgrenze über- bzw. unterschritten. Der Komparator liefert entsprechende Impulse als Ausgangssignale. Die Integration dieser Impulse über den Meßzeitraum führt jedoch zu einem Integrator-Ausgangssignal, welches noch unterhalb des zulässigen Grenzwertes liegt. Es handelt sich also um ein innerhalb der Toleranzgrenze liegendes Signal, welches nur kurzzeitig durch Spikes aus dem Toleranzbereich herausfällt.

Bei dem Signalverlauf von F i g. 4 liegt das Signal außerhalb des Toleranzbereichs. Durch Spikes kann das Signal jedoch kurzzeitig in den Toleranzbereich fallen. Das Komparator-Ausgangssignal liefert kurzzeitige »Nichtfehler«-Impulse. Eine Integration des Komparator-Ausgangssignals führt jedoch zu einer deutlichen Überschreitung des für das Fehler-Verhältnis zulässigen Grenzwertes, so daß, wie in der unteren Zeile von F i g. 3 gezeigt ist, eine Fehlermeldung erfolgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Paten» ansprüche:

1. Signalprüf schaltung für Signale, für welche bestimmte Toleranzbereiche vorgegeben sind, zur

" Kontrolle der Einhaltung dieser Toleranzbereiche mit Mitteln, die ein Ansprechen der Signalprüfschaltung bei Überschreitung der Toleranzbereiche infolge kurzzeitiger Störsignale verhindern, d a durch gekennzeichnet, daß als Kriterium für Einhaltung oder Nichteinhaltung der Toleranzbereiche in einem vorgegebenen Meßzeitraum das Verhältnis der Zeit, in der das Signal außerhalb des Toleranzbereiches liegt, zu dem Meßzeitraum oder zu der Zeit, in der das Signal innerhalb des ToIeranzbereiches liegt, gebildet wird.

2. Signalprüfschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

a) einen Komparator (12), riem das zu prüfende Signal (10) zum Vergleich mit je einem die obere und die untere Toleranzgrenze darstellenden Signal (14,15) zuführbar ist,

b) einen nach Ablauf jedes Meßzeitraumes rückstellbaren Integrator (16), gesteuert von dem Komparator (12), der bei Überschreiten der Toleranzgrenzen durch das zu prüfende Signal (10) ein konstantes Eingangssignal aufintegriert,

c) einen Verhältniskomparator (22), dem das Integrator-Ausgangssignal (20) zugeführt wird und durch den eine Fehlermeldung (26) auslösbar ist, wenn das Integrator-Ausgangssignal einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

3. Signalprüfschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (12) ein Paar von Differenzverstärkern (28, 30) aufweist und das zu prüfende Signal (10) auf den invertierenden Eingang des ersten (28) und auf den nichtinvertierenden Eingang des zweiten Verstärkers (30) geschaltet ist, während an dem anderen Eingang des ersten Verstärkers (28) ein Signal anliegt, welches die obere und an dem anderen Eingang des zweiten Verstärkers (30) ein Signal anliegt, welches die untere Toleranzgrenze repräsentiert, und daß die Ausgänge der Verstärker parallel über Dioden (32, 34) in Sperrichtung am Eingang des Integrators (16) anliegen.

4. Signalprüfschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator einen Verstärker (40) enthält, dessen Ausgang über einen Widerstand (42) und einen Kondensator (44) auf den Eingang gegengekoppelt ist und dem das Komparator-Ausgangssignal über einen weiteren Widerstand (38) zugeführt wird, und daß eine Zener-Diode (46) zwischen Eingang und Ausgang des Verstärkers (40) geschaltet ist, wobei das Integrator-Ausgangssignal zwischen dem ersten Widerstand (42) und dem Kondensator (44) abgegriffen wird.