DE2941697A1 - Verfahren und einrichtung zur messung der frequenz einer impulsfolge - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur messung der frequenz einer impulsfolge

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DE2941697A1 DE19792941697 DE2941697A DE2941697A1 DE 2941697 A1 DE2941697 A1 DE 2941697A1 DE 19792941697 DE19792941697 DE 19792941697 DE 2941697 A DE2941697 A DE 2941697A DE 2941697 A1 DE2941697 A1 DE 2941697A1
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Dieter-Eckard 8046 Garching Groening
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/10Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage by converting frequency into a train of pulses, which are then counted, i.e. converting the signal into a square wave

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Description

  • Verfahren und Einrichtung zur Messung der
  • Frequenz einer Impulsfolge Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
  • Einrichtungen der hier interessierenden Art werden häufig als "Ratemeter" bezeichnet, wenn sie für die Messung der momentanen Frequenz (also der Anzahl der während einer bestimmten Zeiteinheit auftretenden Impulse) einer Folge mehr oder weniger unregelmäßig auftretenden Impulse bestimmt und geeignet sind.
  • Einrichtungen zur Messung der Frequenz einer oder mehr oder weniger regellosen Impulsfolge sollen schnell ansprechen (also kurze Integrationszeiten aufweisen), möglichst unempfindlich gegen eine periodische Modulation der Impulsefolge sein und ein digitales Ausgangssignal liefern, das von einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage direkt weiterverarbeitet werden kann.
  • Es sind sowohl digital arbeitende als auch analog arbeitende Einrichtungen zur Messung der Frequenz einer Impulsfolge bekannt. Analog arbeitende Einrichtungen sind zur Datenerfassung für elektronische Datenverabeitungsanlagen (EDV) nicht gut geeignet und außerdem tritt bei kurzen Integrationszeiten im analogen Ausgangssignal eine sägezahnförmige Restwelligkeit auf.
  • Die bekannten digitalen Einrichtungen zur Messung der Frequenz einer Impulsefolge enthalten gewöhnlich einen Zähler, der die Anzahl der Eingangsimpulse zählt, die während eines festen Zeitintervalles auftreten. Solche Einrichtungen sind nur dann brauchbar, wenn die Impulsfolge rein statistisch ist. Wenn jedoch die Impulsfolge periodische Komponenten enthält, treten Schwebungen mit allen höheren Oberwellen des Zeittaktes und der Zählfrequenz auf, was die Messungen erheblich verfälschen kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver-.
  • fahren und eine Einrichtung zur Messung der Frequenz einer Impulsfolge anzugeben, die unempfindlich gegen periodische Komponenten in der Impulsfolge sind, schnell ansprechen, also eine kurze Integrationszeit haben, und ein für die elektronische Datenverarbeitung geeignetes Ausgangssignal liefern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Verfahren und die im Patentanspruch 4 gekennzeichnete Einrichtung gelöst.
  • Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung sprechen sehr schnell an, sie sind unempfindlich gegen periodische Komponenten (Modulationen) der Impulsfolge und liefern ein digitales Ausgangssignal, das einer EDV direkt zugeführt werden kann.
  • Das Verfahren und die Einrichtung können ferner leicht so ausgestaltet werden, daß das digitale Ausgangssignal eine lineare Funktion, eine logarithmische Funktion oder irgendeine andere Funktion der Frequenz (Rate) der Eingangsimpulsfolge ist.
  • Im folgenden wird der Erfindungsgedanke anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, die ein digitales Ausgangssignal liefert, das eine lineare Funktion der Frequenz einer Eingangsimpulsfolge, also dieser Frequenz direktproportional ist; Figur 2 und 3 Schaltbilder von Ausführungsformen der Erfindung, die ein digitales Ausgangssignal liefern, welches eine nichtlineare Funktion der Frequenz einer Eingangsimpulsfolge ist; und Figur 4 ein Schaltbild eines logischen Eingangsschaltwerks, das in den Einrichtungen gemäß Fig. 1 bis 3 verwendet werden kann.
  • Die in Figur 1 dargestellte Einrichtung 10 enthält ein Eingangsschaltwerk 12 mit einem Signaleingang 14, dem eine Impulsfolge zuführbar ist, deren Frequenz oder Rate zu messen ist. Ferner enthält die Eingangsschaltlogik 12 einen Oberlaufimpulseingang 16, einen Zählsignalausgang 18 und einen Zähirichtungssignalausgang 20,an dem je nach dem Betriebszustand des Eingangsschaltwerks ein Vorwärtszähisignal oder ein Rückwärtszählsignal liegen.
  • Der Zählsignalausgang 18 ist mit einem Zählsignaleingang 22 eines Vorwärts-Rückwärts-Zähle,s 24 verbunden. Der Zählrichtungssignalausgang 20 ist mit einem Zählrichtungssignaleingang 26 des Zählers 24 verbunden. Der Zähler 24 hat n Stellen und wird im allgemeinen wie auch die anderen impulsverarbeitenden Schaltungen der Einrichtung binär arbeiten.
  • Der Zähler 24 hat einen Zählwertausgang 28, an dem ein digitales Signal liegt, welches die jeweils im Zähler enthaltene Zahl (Zählwert) darstellt. Der Zählwertausgang 28 ist mit einem Zählwerteingang 30 eines Addierwerkes 32 gekoppelt, das zwei Summandenregister 34 und 36 sowie einen (n+l)-stelligen Addierer 38 enthält. Die Summandenregister weisen jeweils einen Summandeneingang 34a bzw. 36a, einen Takteingang 34b bzw.36b sowie einen Summandenausgang 34c bzw. 36c auf. Die Takteingänge 34b und 36b sind mit dem Ausgang eines Taktimpulsgenerators 40 gekoppelt, der eine Taktimpulsfolge mit einer Frequenz fR liefert, die vorzugsweise umschaltbar ist, um den Messbereich der Einrichtung verändern zu können, wie noch erläutert werden wird.
  • Der Zählwertausgang 28 ist mit dem Eingang 34a des Summandenregisters 34 verbunden. Der Ausgang 34c des Summandenregisters 34 ist mit einem ersten Summandeneingang 38a des Addierers 38 verbunden. Der Addierer 38 hat n+l Stellen und einen Summenausgang 38c, der mit dem Signaleingang 36a des Summandenregisters 36 verbunden ist. Der Ausgang 36c des Summandenregisters ist mit einem zweiten Summandeneingang 38b des Addierers 38 verbunden. Das Summandenregister 36 hat außerdem einen Oberlaufausgang 36d, an dem ein Oberlaufimpuls auftritt, wenn die Binärzahl im Summandenregister 36 größer als 2 (oder allgemeiner größer als n Stellen) wird.
  • Der Ausgang 34c ist mit einem Signal ausgang 42 der Einrichtung 10 gekoppelt, an dem ein digitales Ausgangssignal liegt, welches die momentane Frequenz der Impulsfolge darstellt.
  • Der Zählwertausgang 28 kann mit einem Digital/Analog-Umsetzer 44 gekoppelt sein, an dessen Ausgang 46 ein analoges Ausgangssignal zur Verfügung steht, das die Impulsfolgefrequenz darstellt.
  • In die Verbindung zwischen dem Oberlaufimpulsausgang 36d des Summandenregisters 36 und dem Oberlaufimpulseingang 16 des Eingangsschaltwerks 12 ist vorzugsweise eine Impulsformungsschaltung, z.B. ein Univibrator 48 geschaltet.
  • Die Einrichtung gemäß Figur 1 arbeitet folgendermaßen: Es. sei angenommen, daß der Zähler 24 sowie die Register 34, 36 auf Null stehen und daß am Zählrichtungssignalausgang 20 ein Vorwärtszählsignal liegt.
  • Die Impulsfolge, deren Frequenz (Anzahl der Impulse pro Sekunde) bestimmt werden soll, wird dem Signaleingang 14 des Eingangsschaltwerks 12 zugeführt und durch diese an den Zählsignaleingang 22 des n-stelligen Zählers 24 weitergeleitet. Der Zähler beginnt nun die eintreffenden Signal impulse in Vorwärtsrichtung zu zählen. Der jeweils erreichte Zählwert steht am Zählwertausgang 28 und damit am Summandeneingang 34a des Summandenregisters 34 zur Verfügung. Das Addierwerk 32 wird durch die Taktimpulse vom Taktimpulsgenerator 40 mit der Frequenz zur getaktet. Bei jedem Taktimpuls addiert der Addierer 38 die im Summandenregister 34 stehende Zahl zu der im Summandenregister 36 stehendenZahl und das Ergebnis, also die Summe, wird als neuer zweiter Summand im Summandenregister 36 gespeichert. Der Addierer 38 addiert also bei jedem Takt den im Taktzeitpunkt t am Ausgang 28 liegenden Zählwert zu der im Summandenregister 36 gespeicherten Summe der Zählwerte, die zwischen dem Taktzeitpunkt 0 und dem Taktzeitpunkt t-l aufgetreten waren. Das Summandenregister 36 hat n+l Stellen. Wenn in der (n+l) -ten Stelle ein Bit auftritt, wird ein Oberlaufimpuls erzeugt und dem Oberlaufimpulseingang 16 dem Eingangsschaltwerk zugeführt. Dieses schaltet dann das Zählrichtungssignal am Ausgang 20 auf "Rückwärtszählen und stellt eine Verbindung zwischen dem Oberlaufimpulseingang 16 und dem Zählsignalausgang 18 her. Die Oberlaufimpulse werden also vom Zähler 24 in Rückwärtsrichtung gezählt. Wie sich leicht erkennen läßt, ist im eingeschwungenen Zustand der Einrichtung 10 die Frequenz fp der dem Signaleingang 14 zugeführten Impulsfolge gleich der Frequenz fO der vom Addierer erzeugten Oberlaufimpulse und die im Zähler 24 stehende Zahl Z (t) äquivalent der Frequenz der Eingangsimpulsfolge. Die die Ausgangsgröße am Signalausgang 42 darstellende Zahl Z (t) folgt der Beziehung: wobei bedeuten: fp = momentane Impulsfolgefrequenz (Impulse pro Sekunde) fR = Taktimpulsfrequenz n Anzahl der Binärstellen des Zählers 24 t = Zeit in Sekunden.
  • Für t + X = Z (ovo) = (2n - 1) fp/fR (2) Die beschriebene Einrichtung arbeitet linear. Der Proportionalitätsfaktor, der die Beziehung zwischen Z (t) und fp herstellt, wird bestimmt durch die für die Digitalisierung zur Verfügung stehende Stellenzahl n und die Taktimpulsfrequenz fR. Der Messbereich läßt sich durch Andern einer oder beider dieser Größen variieren.
  • Die höchste messbare Eingangsimpulsfrequenz ist gleich der Taktimpulsfrequenz. Die niedrigste Eingangsimpulsfrequenz, die gemessen werden kann, ist umgekehrt proportional der Anzahl der Stellen des Addierwerks.
  • Typische Taktfrequenzen fR sind 102 2bis 106Hz.
  • Die Einrichtung 10 gemäß Figur 1 liefert ein digitales Ausgangssignal, das die Eingangsimpulsfrequenz kontinuierlich anzeigt und mit der Taktfrequenz jeweils auf den neuesten Stand gebracht wird. Bei der Messung treten keine Totzeiten auf, die Zeitabhängigkeit der Messung (entsprechend der Integrationszeitkonstante eines analogen Frequenzmeßgerätes) ist definiert.
  • In Figur 2 ist das Blockschaltbild einer Ausführungsform der Frequenzmeßeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, bei dem ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Eingangsimpulsfrequenz und dem digitalen Ausgangssignal besteht.Bauteile gleicher oder entsprechenden Funktion sind in Figur 1, 2 und 3 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet,zur Unterscheidung sind jedoch den Bezugszahlen in Figur 2 ein Strich und denen in Figur 3 zwei Striche angefügt.
  • Die Einrichtung gemäß Figur 2 braucht nur insoweit beschrieben werden, als es sich von der gemäß Figur 1 unterscheidet.
  • Der wesentlichste Unterschied zwischen den Einrichtungen gemäß Figur 1 und 2 besteht darin, daß bei der Einrichtung gemäß Figur 2 nicht mit einer zwar einstellbaren, aber während einer Messung festen Taktfrequenz, sondern mit einer von der Eingangsimpulsfrequenz abhängigen Taktfrequenz gearbeitet wird.
  • Die Einrichtung gemäß Figur 2 enthält zu diesem Zweck einen Taktimpulsgenerator 40', dessen Ausgangsimpulsfrequenz fa durch ein Signal an einem Frequenzsteuereingang 40-a steuerbar ist. Der Taktimpulsgenerator 40' kann z.B. einen spannungsgesteuerten Oszillator enthalten, auch hier kann zusätzlich eine Bereihsumschaltung vorgesehen sein, also eine Umschaltung des Frequenzbereiches, in dem die Taktimpulsfrequenz durch ein Signal am Frequenzsteuereingang 40' a steuerbar ist.
  • Bei der Einrichtung gemäß Fig. 2 gehört der Digital/Analog-Umsetzer 44' > dessen Eingang mit dem Zählwertsignalausgang 28' des n-stelligen Zählers 24' verbunden ist zu der Schaltungsanordnung/diediegewünschte nichtlineare Beziehung zwischen der Eingangsimpulsfrequenz und dem digitalen Ausgangssignal herstellt.
  • Der Ausgang des Digital/Analog-Umsetzers 44' ist mit dem Eingang einer Funktionseinheit 50' gekoppelt. Die Funktionseinheit 50' ist eine Schaltungsanordnung, die das ihrem Eingang zugeführte analoge Signal, das der Eingangsimpulsfrequenz fp proportional ist, in ein Augangssignal umsetzt, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine logarithmische Funktion des Eingangssignals ist. Schaltunganordnungn, die ein lineares Eingangssignal in ein logarithmisches Ausgangssignal umsetzen, sind bekannt. Das Ausgangssignal der Funktionseinheit 50' wird dem Frequenzsteuereingang 40'a des Taktimpulsgenerators 40' zugeführt. Bei logarithmischer Obertragungsfunktion der Funktionseinheit 50' ergibt sich eine logarithmische Abhängigkeit des digitalen Ausgangssignals am Signalausgang 42' von der Frequenz f' der Eingangsimpulsfolge. Die Einrichtung p gemäß Figur 2 hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Meßzeitkonstante über den ganzen Bereich gleich bleibt.
  • Wenn die Funktionseinheit die Obertragungsfunktion 1 hat, also wenn der Ausgang des Digital/Analog-Umsetzers 44\direkt mit dem Frequenzsteuereingang 40a des Taktimpulsgenerators 40' gekoppelt ist, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, entspricht die Abhängigkeit des Ausgangssignals von der Eingangssignalfrequenz einer Wurzelfunktion.
  • Figur 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine nichtlineare Abhängigkeit des Ausgangssignal von der Eingangsimpulsfrequenz nicht wie bei Figur 2 durch analog arbeitende Schaltungen 44' und 50', sondern durch eine digital arbeitende Funktionseinheit 50" bewirkt wird. Die Funktionseinheit 50" ist zwischen den Zähisignalausgang 28" des Zählers 24¢ und den Summandeneingang 34" des Summandenregisters 34" im Addierwerk 32" geschaltet. Der Taktimpulsgenerator 40' arbeitet mit einer festen Frequenz f" (die vorzugsweise zur p Bereichsumschaltung umschaltbar ist).
  • Die Funktionseinheit 50"arbeitet digital und stellt den gewünschten funktionellen Zusammenhang zwischen der Eingangsimpulsfrequenz und der Größe des Ausgangssignals her, das am digitalen Signalausgang 42" auftritt, der mit dem Zählsignalausgang 28" verbunden ist. Ein analoges Ausgangssignal steht am Ausgang 46" des Digital/Analog-Umwandlers 44" zur Verfügung, der wie bei Figur 1 ge6chaltet ist.
  • Die Funktionseinheit 50"kann z.B. eine quadratische Obertragungsfunktion haben und dann einfach einen Multiplizierer enthalten, dessen beiden Eingängen der Zählwert vom Ausgang 28 zugeführt ist.Die Funktionseinheit 50" kann auch eine andere Obertragungsfunktion haben, z.B.eine logarithmische Obertragungsfunktion, die z.B. mit Hilfe eines Tabellenspeichers realisiert werden kann.
  • Fig. 4 zeigt beispielsweise eine Schaltungsanordnung, die als Eingangsschaltwerk 12 verwendet werden kann.
  • Der Signaleingang 14 und der Oberlaufimpulseingang 16 sind jeweils an ein Monoflop 60 bzw. 62 angeschlossen, die zur Impulsformung dienen. Der Ausgang des Monoflops 60 ist mit einem Impulseingang 64 eines Impulssynchronisierers 66, mit einem ersten Impulseingang 66 eines Flipflops 68 sowie mit einem Eingang eines ODER-Gliedes 70 verbunden. Der Ausgang des Monoflops 62 ist mit einem Impulseingang 72 eines Impulssynchronisierers 74, mit einem zweiten Impulseingang 76 des Flipflops 68 und mit einem zweiten Eingang des ODER-Gliedes 70 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gliedes ist mit einem Takteingang 78 des Flipflops 68 verbunden. Das Flipflop 68 hat zwei Ausgänge 80 und 82, in denen komplementäre Ausgangssignale auftreten.
  • Der Ausgang 80 ist mit einem Vorbereitungseingang 84 des Impulssynchronisierers 74 verbunden, während der Ausgang 82 mit einem Vorbereitungseingang 86 des Impulssynchronisierers 66 verbunden ist. Die Ausgänge der Impulssynchronisierer sind über ein UND-Glied 88 mit dem Ausgang 18 des Eingangsschaltwerkes verbunden. Der Ausgang 82 des Flipflops 68 ist ferner mit dem Zählrichtunssignalausgang 20 des Eingangsschaltwerks 12 verbunden. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig.
  • 4 läßt sich mit handelsüblichen integrierten Schaltungen realisieren; die Typenbezeichnungen geeigneter Schaltungen sind in Fig. 4 beispielsweise angegeben. Das Flipflop 68 ist ein sogenanntes Skew-Flipflop, das keine Vorbereitungszeit benötigt, also auch dann umschaltet, wenn der Impuls am Vorbereitungs- oder Tasteingang 78 und am Signaleingang 66 bzw. 76 gleichzeitig eintreffen.
  • Das Eingangsschaltwerk 12 gemäß Fig. 4 arbeitet folgendermaßen: Es sei angenommen, daß das Flipflop 68 sich im zurückgesetzten Zustand befindet, worunter der Zustand verstanden werden soll, der durch einen Impuls am Impulseingang 76 eingestellt wird und bei dem am Ausgang 80 ein Signal entsprechend einer logischen Eins, am Ausgang 82 dagegen ein Signal entsprechend einer logischen Null liegen.
  • Wenn über die Leitung 14 ein Impuls der Impulsfolge eintrifft, deren Rate oder Frequenz zu bestimmen ist, wird dieser Impuls durch den Monovibrator 60 geformt und von dessen Ausgang dem Signaleingang 64 des Impulssynchronisierers, dem Impulseingang 66 des Flipflops und über das ODER-Glied 70 dem Tasteingang 78 des Flipflops 68 zugeführt. Der Impulssynchronisierer läßt diesen Impuls nicht durch, da am Vorbereitungseingang 86 eine Null liegt. Der an den Eingängen 66 und 78 des Flipflops 68 praktisch gleichzeitig auftretende Impuls schaltet jedoch das Flipflop 68 in den gesetzten Zustand um, in dem am Ausgang 80 eine Null und am Ausgang 82 eine Eins liegen. Die Eins am Ausgang 82 stellt gleichzeitig das Signal "Vorwärts Zählen" dar.
  • Der nächste Impuls, der am Signaleingang 14 des Eingangsschaltwerks 12 eintrifft, kann nun den Impulssynchronisierer 64 durchlaufen, da an dessen Vorbereitungseingang 86 eine Eins liegt. Das UND-Glied 88 ist mit Komplement-Ausgängen der Impulssynchronisierer 66 und 74 verbunden, die jeweils von 1 auf 0 umschalten, wenn der betreffende Impulssynchronisierer einen Impuls durchläßt. An den Eingängen und am Ausgang des UND-Gliedes 88 liegt daher im Ruhezustand der Impulssynchronisierer jeweils eine Eins und am Ausgang 18 tritt nur dann eine Null auf, wenn einer der Impulssynchronisierer einen Impuls zum UND-Glied 88 durchläßt, da der Komplement-Ausgang des Impulssynchronisierers beim Durchlassen eines Impulses auf 0 geschaltet. Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 24 zählt diese Null-Impulse.
  • Der erste Impuls, der am Signaleingana 14 eingetroffen ist, setzt also das Flipflop 68, wird jedoch nicht zum Zähler 24, 24' bzw. 24" durchgelassen. Der nächste Impuls, der am Signaleingang 14 eintrifft, kann den vorbereiteten Impulssynchronisierer 66 zum UND-Glied 88 durchlaufen, so daß dieser Impuls vom Vorwärts-Rückwärts-Zähler in Vorwärtsrichtung gezählt wird.
  • Die Impulse der Impulsfolge werden so lange in Vorwärtsrichtung gezählt, bis das AdtiSerwerk 32, 32' bzw. 32" einen Oberlaufimpuls erzeugt, der nach Formung durch den Monovibrator 62 dem Impulseingang 72 des Impulssynchronisierers 74, dem Impulseingang (Rücksetzeingang) 76 des Flipflops 68 und dem Takteingang 78 des Flipflops 68 zugeführt wird. Der Impuls kann den Impulssynchronisierer 74 nicht durchlaufen, da am Ausgang 80 des Flipflops 68, das ja noch gesetzt ist, eine Null liegt. Das Auftreten des Impulses an den Eingängen 76 und 78 des Flipflops 68 setzt dieses jedoch zurück, so daß nun der Impulssynchronisierer 66 gesperrt und der Impulssynchronisierer 74 durchlaßbereit ist. Am Ausgang 82 liegt nun eine binäre Null, die den Zähler auf "Rückwärts Zählen" schaltet.
  • Tritt als nächstes nun wieder ein Oberlaufimpuls ein, so durchläuft dieser den Impulssynchronisierer 74 und das UND-Glied 88 zum Zähler, wo er in Rückwärtsrichtung gezählt wird, also den Zählwert um eine Einheit verringert. Der Zähler zählt also bei jedem Takt um eine Einheit zurück, solange kein neuer Impuls am Signaleingang 14 auftritt.
  • Tritt wieder ein Impuls am Signaleingang 14 auf, so laufen die eingangs beschriebenen Vorgänge wieder ab, das Flipflop 68 wird gesetzt, der betreffende Impuls wird jedoch nicht an den Zähler weitergegeben. Wenn sich die Impulse an den Eingängen 14 und 16 abwechseln, bleibt der Zählerstand unverändert. Bei konstanter Folgefrequenz der Impulse am Eingang 14 ist diese Frequenz im eingeschwungenen Zustand der Einrichtung gleich der Frequenz der Oberlauf impulse am Oberlaufeingang und die im Zähler stehende Zahl ist der Wiederholungsfrequenz der Eingangsimpulse proportional.

Claims (11)

  1. Verfahren und Einrichtung zur Messung der Frequenz einer Impulsefolge Patentansprüche 9 Verfahren zum Messen der Anzahl der während einer vorgegebenen Zeiteinheit auftretenden Impulse einer Impulsfolge unter Erzeugung eines digitalen Ausgangssignales, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daB die Impulse unter Bildung von ersten Summenwerten aufsummiert werden; daB die ersten Summenwerte, die an mit Abständen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten vorliegen, unter Bildung von zweiten Summenwerten aufsummiert werden, wobei die Abstände zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten so gewählt sind, daß die Summe der in einem solchen Zeitabstand auftretenden Impulse der Impulsfolge eine vorgegebene Stellenzahl nicht überschreitet, daß jedesmal dann, wenn bei der Bildung eines zweiten Summenwertes ein Obertrag in eine Stelle (n+l) des zweiten Summenwertes, die um eines höher ist als die vorgegebene Stellenzahl, erfolgt, der zu diesem Zeitpunkt vorliegende erste Summenwert um eins verringert wird, und daß die sich dabei ergebenden ersten Summenwerte als Ausgangssignal verwendet werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abstände gleich sind.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et, daß die Abstände in Abhängigkeit von den ersten Summenwerten geändert werden.
  4. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch a) ein Eingangsschaltwerk (12), das al) einen Signaleingang (14), dem die Impulsfolge zuführbar ist, a2) einen Oberlaufimpulseingang (16), a3) einen Zählsignalausgang (18) und a4) einen Zählrichtungssignalausgang (20), an dem ein Vorwärtszählsignal oder ein Rückwärtszählsignal liegen,hat, a5) ein Vorwärtszähisignal am Zählrichtungssignalausgang (20) erzeugt, wenn ein Impuls der Impulsfolge am Signaleingang(14) eintrifft und jeden folgenden Impuls an den Zählsignalausgang (18) weiterleitet bis ein Impuls am Oberlaufimpulseingang (16) eintrifft und a6) ein Rückwärtszählsignal am Zählrichtungssignalausgang (20) erzeugt, wenn am Oberlaufimpulseingang (16) ein Oberlaufimpuls eintrifft und jeden folgenden Oberlaufinipuls an den Zählsignalausgang (18) weiterleitet bis ein Impuls am Signaleingang (14) eintrifft; b) ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler (24), der bl) n Stellen, b2) einem Zählsignaleingang (22), der mit dem Zählsignalausgang (18) der Eingangsschaltlogik (12) verbunden ist, b3) einen Zählrichtungssignaleingang (26), der mit dem Zählrichtungssignalausgang (20) der Eingangsschaltlogik (12) gekoppelt ist, und b4) einen Zählwertausgang hat; c) ein Addierwerk (32), das cl) durch Taktimpulse steuerbar ist, c2) n+l Stellen, c3) einen Zählwerteingang (30), der mit dem Zählwertausgang (28) des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (24) gekoppelt ist, c4) einen Taktimpulseingang, dem Taktimpulse zuführbar sind, die jeweils einen Addiervorgang auslösen, c5) einen Summenausgang (38c),an dem ein Summensignal entsprechend dem Ergebnis der Addition zweier Summanden auftritt, c6) ein Ergebnisregister (36) zum Speichern des Ergebnisses des letzten Addiervorganges, c7) einen durch Taktimpulse gesteuerten Addierer (38), der die beiden Summanden, von denen der eine aus dem Zählwert am Ausgang (28) des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (24) und der andere aus dem im Ergebnisregister (36) gespeicherten Wert bestehen, beim Auftreten jedes Taktimpulses addiert, und c8) einen Oberlaufimpulsausgang (36d) hat, an dem ein Oberlaufimpuls auftritt, wenn das Ergebnis einer Addition mehr Stellen hat als der Vorwärts-Rückwärts-Zähler (24) und der mit dem Oberlaufimpulseingang (16) der Eingangsschaltlogik gekoppelt ist, d) einen Taktsignalgenerator (40), der dl) eine Taktimpulsfolge mit einer Frequenz (fR), die mindestens gleich der höchsten Impulsfolgefrequenz, die zu messen ist, liefert, und d2) einen Taktimpulsausgang hat, der mit dem Taktimpulseingang des Addierwerks (32) gekoppelt ist, und e) einen Frequenzsignalausgang (42), der mit dem Zählwertsignalausgang (28) des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (24) gekoppelt ist,
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h gek e n nz e i c h n e t, daß die Frequenz (fR) der Taktimpulsfolge des Taktsignalgenerators (40') durch ein von der Frequenz der Eingangsimpulsfolge abhängiges Signal steuerbar ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß der Zählwertausgang (28') des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (24') über eine Schaltungsanordnung (44', 50'), deren Obertragungsfunktion einer gewünschten nichtlinearen Abhängigkeit des am Frequenzsignalausgang (42') auftretenden Frequenzsignales und der Frequenz der Eingangsimpulsfolge entspricht, mit einem Frequenzsteuereingang (40'a) des Taktsignalgenerators (40') gekoppelt ist.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i chn e t, daß die Schaltungsanordnung einen zwischen den Zählwertausgang (28') und den Frequenzsteuereingang (40'a) geschalteten Analog-Digital-Umsetzer (44') enthält und daß der Taktsignalgenerator (40') einen spannungsgesteuerten Oszillator enthält, der durch das Ausgangssignal des Digital/Analog-Umsetzers steuerbar ist.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 6 da du r c h g e k e n n z ei c h n et, daß die Schaltungsanordnung eine Reihenschaltung aus einem Digital-Analog-Umsetzer (44') und einer Schaltung(50') mit logarithmischer Obertragungsfunktion enthält, die zwischen den Zählwertsignalausgang (28') und den Frequenzsteuereingang (40') geschaltet sind.
  9. 9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Frequenzsignalausgang (42, 42') über ein getaktetes Register (34, 34') mit dem Zählwertausgang (28') des Vorwärts-Rückwärts-Za.hlers (24') gekoppelt ist.
  10. 10. Einrichtungnach Anspruch 4, d a d u r c h gek e n n z ei c hn e t, daß der Zählwertausgang (28") des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (24") über eine digitale Schaltung (50") mit nichtlinearer Obertragungsfunktion mit dem einen zum anderen Eingang (34"a) des Addierwerks (32") gekoppelt ist.
  11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z ei chn e t, daß die Obertragungsfunktion logarithmisch ist.
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