DE2949806C2

DE2949806C2 - Digitales Ausfiltern von Störimpulsen

Info

Publication number: DE2949806C2
Application number: DE19792949806
Authority: DE
Inventors: Gerhard 8521 Bubenreuth Rumold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-12-11
Filing date: 1979-12-11
Publication date: 1985-01-31
Also published as: JPS5693418A; DE2949806A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum digitalen Ausfiltern von Störimpulsen bei der Übertragung eines Binärsignals und ein Störfilter zur Durchführung des Verfahrens. Dabei werden mehrfach die Momentanwerte des anstehenden Binärsignals in entsprechende Speicherplätze eines Digitalspeichers eingelesen und in dem für die Übertragung des gefilterten Binärsignals gewählten Takt abgefragt. Der Zustand des zu übertragenden gefilterten Signals wird durch die Majorität der abgefragten Momentanwerte bestimmt.

In elektronischen Anlagen, wie sie z. B. zur Steuerung oder Überwachung von Maschinen, Signalanlagen oder anderer komplexer Anlagen verwendet werden, werden die benötigten Steuerdaten (z. B. Meßwerte oder Überwachungssignale) meist im Arbeitsrhythmus der elektronischen Signalgeber abgegriffen und in die elektronische Anlage übertragen. Tritt am Ausgang des Signalgebers während der Zeit, in der das Signal abgefragt wird, zufällig ein Störimpuls auf, so wird das gestörte Signal in die elektronische Anlage gegeben und für die Dauer einer gesamten Übertragungstakt-Periode dort beibehalten, bis beim nächsten Übertragungstakt wieder ein ungestörtes Signal eingelesen wird. Es ist daher zwischen dem entsprechenden Ausgang des Signalgebers und dem Eingang der elektronischen Anlage ein Störfilter zur Unterdrückung derartiger Störimpulse vorteilhaft.

Insbesondere bei der seriellen Übertragung von vielen Binärsignalen, die als Steuer- oder Überwachungsgroßen von einer Vielzahl von Signalgebern zyklisch abgefragt und innerhalb jedes Zyklus als eine Serie zeitlich aufeinanderfolgender Binärsignale auf den Eingang der elektronischen Anlage übertragen werden, ist bei einer Verwendung von Tiefpaßfiltern oder anderer in Analogtechnik aufgebauter Glättungsglieder für jeden Ausgang eines Signalgebers ein eigenes Filter nötig.

In »Elektronik« 1979, Heft 12, Seite 62, ist eine Schaltung angegeben, die als gemeinsames digitales Störfilter für die Störimpulsunterdrückung bei der seriellen Übertragung einer größeren Anzahl η binärer Signale verwendet werden kann. Die n-bit-Signalfolge wird in dem für die Übertragung in die elektronische Anlage erforderlichen Takt in ein n-bit-Schieberegister eingelesen und durch dieses Schieberegister hindurch auf einen Eingang eines Majoritätsgatters geschoben. Gleichzeitig wird die Signalfolge am Ausgang des ersten Schieberegisters durch ein zweites Schieberegister hindurch auf einen zweiten Eingang und das Ausgangssignal des zweiten Schieberegisters durch ein drittes Schieberegister hindurch auf einen dritten Eingang des Majoritätsgatters Bit für Bit geschoben. Am Ausgang des Majoritätsgatters steht dann das beim jeweiligen Takt zu übertragende gefilterte Bit der Signalfolge an, wobei diese gefilterte Signalfolge über ein viertes n-bit-Schieberegi-

b5 ster an einen vierten und fünften Eingang des Majoritälsgatters rückgeführt ist. Unter einem Majoritätsgalter ist dabei eine logische Schaltung verstanden, die ein Ausgangssignal im Zustand »1« bzw. »0« abgibt, je

3 4

nachdem, ob an mindestens drei der fünf Gattereingän- es auf die Dauer eines Nutzimpulses nicht ankommt und g.» ein »1 «-Zustand oder ein »O«-Zustand anliegt Das auch nur bestimmte Störimpulse unterdrückt werden erste Schieberegister enthält also jeweils die zuletzt ein- müssen. Außerdem müssen für die Dauer der Eingangsgelesene /j-bit-Signalfolge, das zweite Schieberegister impulse bestimmte, von der Anzahl der Schieberegisterdie zuvor eingelesene Signalfolge und das dritte Schie- 5 platze und der Taktperiode abhängige Bedingungen beregister die wiederum davor eingelesene Signalfolge, eingehalten werden.

wcbei die Ausgänge dieser Schieberegister jeweils das Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit der zum gleichen Signalgeber gehörende Bit der Signalfolge üblichen Digitalelektronik, insbesondere mit Mikroauf das Majoritätsgatter geben. Von dem vierten Schie- computern, leicht durchzuführendes Verfahren anzugeberegister wird gleichzeitig das entsprechende Bit der io bert, das bei der Übertragung binärer Überwachungssibeim letzten Übertragungszyklus in die elektronische gnale einerseits zufällig auftretende Störimpulse unterAnlage eingelesenen Signalfolge auf die beider, anderen drückt, andererseits nur eine kurze Filterzeit aufweist Gattereingänge gegeben. Dadurch ergibt sich ein Majo- Außerdem soll das Verfahren mit möglichst geringem ritätsgatter mit Speicherwirkung, da das Majoritätsgat- Aufwand an Hard- und Software durchführbar sein,
ter erst dann in einen anderen Zustand übergeht, wenn 15 Dies wird gemäß der Erfindung erreicht durch ein die Ausgänge aller drei ersten Schieberegister in den Verfahren der eingangs angegebenen Art, bei dem jeder anderen Zustand übergegangen sind. Sind dagegen nur Momentanwert auf einen vorbestimmten Speicherplatz ein oder zwei dieser drei Schieberegister in einem vom eingelesen wird und dort bis zur Abfrage eingespeichert zuletzt übertragenen, gefilterten Signal abweichenden bleibt. Dabei werden nur die eingelesenen (ungefilter-Zustand, so werden diese Zustandsänderungen, die z. B. 20 ten} Momentanwerte abgefragt. Letztlich bestimmt also durch Störimpulse hervorgerufen sein können, unter- nur der jeweilige ungefilterte Zustand des eingelesenen drückt Die Filterzeit dieser Anordnung beträgt damit Binärsignals den Zustand des übertragenen (gefilterten) das Vierfache der Übertragungstaktperiode. Signals.

Diese Anordnung benötigt vier Schieberegister, wo- Bei einer einmaligen Abfrage des am Filtereingang

bei innerhalb jeder Übertragungstaktperiode jeder mit 25 anstehenden Binärsignals (x) kann ein stochastischer

dem Filtereingang verbundene Signalgeber einmal ab- Störimpuls zu einem falschen Momentanwert des abge-

gefragt und bei jeder Abfrage alle in den 4 Schieberegi- fragten Binärsignals führen, jedoch werden nur sehr sel-

stern befindlichen Daten bewegt werden müssen. Dabei ten bei einer mehrfachen Abfrage mehrere Störimpulse

ist eine hohe Störsicherheit gegeben, da selbst zwei der auftreten. In der Regel genügt es daher, hintereinander

drei abgefragten Zustände, die — insbesondere auf- 30 drei Momentanwerte (X_n-, n'*= 1,2,3) des Binärsignals (x)

grund von Störimpulsen — vom zuletzt übertragenen, in den Speicher einzulesen und als gefiltertes Signal (X)

gefilterten Zustand abweichen, unterdrückt werden. den Zustand zu übertragen, der zwei der drei eingelese-

Eine derartig hohe Störsicherheit ist in den meisten ncn Momentanwerte entspricht. Es findet also praktisch

Fällen nicht erforderlich, jedoch ist die lange Filterzeit eine Mittelung über die zu den drei Einlesezeitpunkten

nachteilig. 35 vorliegenden Momentanwerte des anstehenden Signals

Häufig müssen auch Anlagen, die von automatischen statt, wobei gegebenenfalls ein abweichender Moment-Steuerungen betrieben werden, zum Schutz des Bedie- anwert unterdrückt wird. Im Gegensatz zu der bekannnungspersonals, wertvoller Anlagenteile oder der Ar- ten Anordnung (»Elektronik« 1979, Seite 62) wird gebeitsprodukte im Hinblick auf Fehlbedienungen, Be- maß der Erfindung nur ein Majoritätsgatter mit 3 Eintriebsausfälle bestimmter Anlagenteile oder andere Stö- 40 gangen verwendet und auf die Abfrage des zuletzt überrungen überwacht werden, wobei zu dieser Über- tragenen gefilterten Signals verzichtet. Das Verfahren wachung Signalgeber verwendet werden, die bei unge- ist hinsichtlich der möglichen Zustände x=0 und *= 1 störtem Ablauf ein unkritisches Ausgangssignal, z. B. symmetrisch.

den »O«-Zustand, bei Störungen jedoch ein Ausgangssi- Sollen für eine höhere Störsicherheit zwei (allgemein:

gnal im kritischen Zustand, im Beispiel den »!«-Zustand, 45 m)Störimpulse unterdrückt werden, so ist ein symmetri-

abgeben. Bei einem derartigen kritischen Signal muß sches Ausfiltern möglich, wenn jeweils fünf (allgemein:

rasch in die Steuerung eingegriffen werden. Insbesonde- 2m +1) Momentanwerte eingelesen und abgefragt wer-

re für solche Fälle ist die beim bekannten StörfÜter ge- den.

gebene Filterzeit von 4 Übertragungstaktperioden hau- Für den eingangs erwähnten Fall, daß ein Zustand des ·

fig zu lang. 50 Binärsignals einem kritischen Zustand (z. B. X= 1) ent-

Das gleiche gilt auch für eine aus der US-PS 38 28 258 spricht und rasch übermittelt werden soll, ist ein symme-

bekannte Anordnung, bei der ebenfalls mehrere Stufen trisches Verfahren häufig nicht erforderlich. Vorteilhaft

in Form eines Schieberegisters hintereinander angeord- kann dann zur Abfrage eine »m aus n«-Auswertung

net werden und die erste Stufe jeweils einen anstehen- vorgenommen werden, bei der immer dann ein unkriti-

den Momentanwert mit dem aus der zweiten Stufe 55 scher Zustand (z. B. »0«) des gefilterten Signals erzeugt

rückgeführten Signal vergleicht. wird, wenn eine vorgegebene Anzahl m der π abgefrag-

Aus der DE-AS 24 15 564 ist eine Anordnung be- ten Momentanwerte im unkritischen Zustand ist. Es kannt, bei der eine Eingangsgröße in einem vorgegebe- können also (n—m) kritische Momentanwerte unternen Takt durch ein Schieberegister geschoben wird, wo- drückt werden, jedoch wird ein »!«-Signal abgegeben, bei der Inhalt aller Schieberegister-Speicherplätze über t>o wenn mindestens (n—m+\) der π abgefragten Moein UND-Gatter zur Bildung eines Signals verknüpft mentanwerte den kritischen »1 «-Zustand aufweisen, wird, in dem während eines »O«-Zustands des Eingangs- Für m = n=3 kann diese Abfrage durch ein ODER-Gatsignals auftretende vereinzelte Störimpulse unterdrückt ter erfolgen. Im Gegensatz dazu wird bei der obenerwerden, während die Dauer eines zu einem »!«-Zustand wähnten, aus »Elektronik« bekannten Vorrichtung auch der Eingangsgröße gehörenden Ausgangsimpulses 65 das gefilterte Signal »0« abgegeben, wenn alle Eingänge durch die Taktperiode sowie durch Störimpulse am auf »0« liegen, unabhängig von dem Zustand des zuSchieberegister-Eingang verkürzt wird. Diese Anord- rückgeführten Signals, jedoch wird, wenn ein oder zwei nung ist somit nur für spezielle Fälle geeignet, bei denen der abgefragten Signale im »!«-Zustand sind, eine 0

oder eine 1 abgegeben, je nach dem Zustand des rückgeführten Signals.

Die »/π aus /!«-Auswertung ermöglicht bereits eine Verkürzung der Filterzeit. Eine weitere Verkürzung ergibt sich dadurch, daß wegen des Verzichtes auf eine Rückführung des gespeicherten, zuletzt abgegebenen gefilterten Signals nunmehr beim Einlesen der am Filtereingang anstehenden Momentanwerte des Binärsignals keine sorgfältige Synchronisierung auf das rückgeführte Signal mehr erforderlich ist Vielmehr kann vorteilhaft innerhalb eines einzigen Übertragungstaktes, d. h. zwischen zwei Abfragen der »m« aus »n<<-Aus wertung, der Momentanwert des Binärsignals mehrfach eingelesen werden.

Die Anzahl η der Momentanwerte und die Anzahl n—m der durch die Auswertung zu unterdrückenden Störimpulse kann also je nach der gewünschten Wirksamkeit des Filters vorgegeben werden. In der Regel wird eine »2 aus 3«- oder »3 aus 5«-Auswertung genügen. Das Verfahren ist dann symmetrisch und allgemein für Digitalfilter geeignet. Beim unsymmetrischen Filtern besonders gefährlicher Zustände kann auch eine »3 aus 3«-, »4 aus 5«- oder »5 aus 5«-Auswertung erfolgen.

Ferner ergibt sich gegenüber der bekannten Vorrichtung durch den Verzicht auf die Rückführung nicht nur eine Einsparung des entsprechenden Schieberegisters, vielmehr kann das Verfahren vorteilhaft mit einem Mikroprozessor unter geringem Softwareaufwand durchgeführt werden, da Schieberegister nicht benötigt werden. Die Momentanwerte werden nämlich von vornherein auf entsprechende Speicherplätze eingelesen und verbleiben dort bis zu ihrer Abfrage, ohne daß bei jeder Abfrage eine Bewegung anderer gespeicherter Werte nötig ist

Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens ist, daß es mit herkömmlichen Digitalbausteinen, insbesondere mit Mikrocomputern, z. B. Single-chip-Computern, ohne Zusatzaufwand an Hardware realisierbar ist

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher gekennzeichnet

Anhand von 7 Figuren und mehrerer Ausführungsbeispiele wird das Wesen der Erfindung näher erläutert

Es zeigt

F i g. 1 ein Störfilter für ein Einzelsignal,

F i g. 2 und 3 den zeitlichen Ablauf bei zwei Verfahrensvarianten zum Betrieb des Störfilters nach F i g. 1,

F i g. 4 eine »2 aus 3«-Auswerteschaltung,

Fig.5 ein Störfilter für acht zu einem Datenwort (Byte) organisierte Eingangssignale,

Fig.6 ein Störfilter zur seriellen Übertragung von zehn Datenwörtern (Bytes) von je acht parallelen Eingangssignalen,

F i g. 7 den zeitlichen Ablauf beim Betrieb des Störfilters nach F i g. 6.

Die Erfindung wird zunächst anhand eines Filters für ein einziges am Filtereingang 1 anstehendes Binärsignal χ erläutert Von einer Steuereinheit 2 werden über Steuerleitungen 3 die Einleseeingänge 4, 5 und 6 von drei (allgemein: n) Speicherplätzen ß'=l, n'=2, n'=3 eines Digitalspeichers auf den Eingang 1 gelegt, um die zu den jeweiligen Zeitpunkten f'l, f'2, /'3 anliegenden Momentanwerte X), χι, Xz des Eingangssignals χ nacheinander in die Speicherplätze einzulesen. Mit entsprechenden Steuerimpulsen auf den Steuerleitungen legt die Steuereinheit 2 zur Abfrage der Momentanwerte die Speicherausgänge auf ein Gatter 8, das eine »2 aus 3«-Auswertung (allgemein: m aus n) vornimmt Für den Fall n=2/77+1 ist diese Auswertung symmetrisch. Unter Verzicht auf die Symmetrie kann aber auch zur Übertragung besonders bewerteter (»kritischer«) Zustände eine »zn aus /7«-Auswertung der unkritischen Zustände vorgenommen werden, wobei dann (n—m) stochastische, einen kritischen Zustand vortäuschende Störimpulse unterdrückt werden.

Im Beispiel istderZustandx=Odem unkritischen Fall zugeordnet, bei dem keine reale Störung in einem Arbeitsablauf, der mit einer dem Filter nachgeschalteten elektronischen Datenverarbeitungsanlage gesteuert wird, vorliegt. Bei Störungen im Arbeitsablauf (z. B. wenn sich Fremdkörper oder Bedienungspersonal im Hub einer Maschine befindet, wenn ein Maschinenteil ausgefallen ist oder bei Grenzweriüberschreitungen bestimmter kritischer Größen) wird von entsprechenden Überwachungseinheiten auf den Filtereingang 1 das Warnsignal x= 1 abgegeben. In solchen Fällen muß das Filter möglichst rasch ein entsprechendes gefiltertes Überwachungssignal X= 1 am Filterausgang abgeben, mit dem in den Arbeitsablauf eingegriffen wird, z. B. indem bewegliche Teile blockiert oder der elektrische Antrieb stillgesetzt oder bei Förderanlagen ein Signal oder eine Weiche gestellt wird. Bei Verschwinden der Störung soll auch der entsprechende Eingriff in den Arbeitsablauf möglichst rasch aufgehoben werden, indem das gefilterte Signal X in den unkritischen Zustand X=O zurückkehrt Eine geeignete »2 aus 3«-Auswerteschaltung ist in F i g. 4 dargestellt Hierzu werden UND-Gatter 81, 82, 83 verwendet, denen jeweils ein Paar der gespeicherten Momentanwerte x\, Χ2/Λ3 zugeführt wird und denen ein ODER-Gatter 84 nachgeschaltet ist. Ist nur einer der Momentanwerte (z. B. wegen eines stochastischen Fehlimpulses) im Zustand »1«, so wird dieser Zustand durch die UND-Gatter unterdrückt und das Ausgangssignal X=O erzeugt Sobald jedoch zwei oder drei der Momentanwerte im Zustand »1« sind, erzeugt wenigstens eines der UND-Gatter einen »!«-Zustand, der vom ODER-Gatter 84 durchgelassen wird.

Anstelle der in F i g. 4 gezeigten »2 aus 3«-Auswerteschaltung kann auch eine Auswerteschaltung verwendet werden, die dadurch aus dem bei der bekannten Anordnung verwendeten Majoritätsgatter gebildet ist daß von den ursprünglich für die Signalrückführung benötigten Gattereingängen einer konstant auf den »((«-Zustand, der andere auf den Zustand »1« gelegt ist Auch in diesem Fall wird das kritische gefilterte Ausgangssignal X= 1 erzeugt, wenn wenigstens zwei der abgefragten Momentanwerte den kritischen Zustand χ = 1 aufweisen

(d. h. ein Störimpuls ist unterdrückbar). Ähnlich können durch Vorgabe eines konstanten »i «-Zustandes auf nur einem der Gattereingänge drei (bzw. bei Vorgabe eines konstanten O-Zustandes: zwei) unkritische Momentanwerte unter insgesamt vier abgefragten Momentanwer- ten ausgewertet werden.

Der zeitliche Ablauf des Verfahrens ist in F i g. 2 schematisch dargestellt Mit U, t₂, ... sind die Zeitpunkte bezeichnet, zu denen das gefilterte Signal X aus dem Filter in die nachgeschaltete Datenverarbeitungsanlage übertragen werden soll (Übertragungstaktperiode T). Diese Taktperiode liegt im allgemeinen durch den Arbeitsrhythmus der Datenverarbeitungsanlage fest Zu diesen Zeitpunkten fi, /2,.. - legt die Steuereinheit 2 über die Steuerleitungen 7 die Inhalte der Speicherplätze n' auf die Gattereingänge der Auswerteschaltung 8, so daß während der in Fi g. 2 angedeuteten Impulsdauern dort das gefilterte Signal X abgegriffen werden kann. Bei dieser Verfahrensvariante wird zeitlich vor einer derar-

tigen Abfrage der Momentanwert des Eingangssignals χ abgegriffen und in zyklischer Reihenfolge in einen der Speicher n' eingelesen. Um dabei möglichst aktuelle Momentanwerte zu erfassen, wird das Einlesen (Zeitpunkte l\', ti. ti) möglichst unmittelbar vor der Abfrage vorgenommen. Jeweils mit dem Einlesen eines neuen Momentanwertes kann der im Speicherplatz bis dahin gespeicherte Momentanwert überschrieben werden, es sind also keine Schieberegister erforderlich.

Tritt infolge stochastischer Störimpulse zu einem der Zeitpunkte t' ein Eingangswert x=1 mit einer Dauer < Tauf, so kann höchstens einer der eingelesenen Momentanwerte den 1-Zustand annehmen, dieser Zustand wird jedoch im gefilterten Ausgangssignal X unterdrückt. Hält jedoch der 1-Zustand langer an, z. B. weil eine reale Störung vorliegt, so sind spätestens nach zwei Taktperioden Γ zwei der Speicherinhalte im !-Zustand und das Ausgangssignal X spricht an. Verschwindet der Eingangszustand x= 1 nach einer längeren Dauer, während welcher alle Speicherinhalte im 1-Zustand sind, so gehen ebenfalls spätestens zwei Taktperioden nach Verschwinden des 1-Zustandes am Filtereingang auch zwei der drei Speicherplätze in den Zustand x=0 über und das gefilterte Ausgangssignal wird X=O. Somit ergibt sich gegenüber der eingangs genannten bekannten Einrichtung bereits eine Verkürzung der Zeiten um den Faktor 2.

Eine weitere Verkürzung kann erreicht werden, wenn das n-malige Einlesen der Momentanwerte jeweils innerhalb eines einzigen Übertragungstaktes vorgenommen wird. Dies ist in F i g. 3 schematisch dargestellt für den konkreten Fall (n=3). Zum Filtern kann dabei vorteilhaft ein Mikroprozessor verwendet werden. Der Übertragungstakt ist durch die nachgeschaltete Datenverarbeitungsanlage oder durch die Ansteuerung der Signalgeber am Filtereingang zu drei Millisekunden festgelegt Für andere Aufgaben, insbesondere die Synchronisierung auf den Arbeitstakt und die synchrone Ansteuerung der richtigen Signalleitungen für den Fall, daß am Fütereingang 1 mehrere Signalabgabeeinrichtungen angeschlossen sind, werden etwa 1,2 Millisekunden benötigt. Somit verbleiben für das dreimalige Einlesen der Momentanwerte x„· und die anschließende Abfrage insgesamt 1,8 msec(Multiplex-Betrieb).

Das Einlesen der jeweiligen Momentanwerte X_n wird daher im Abstand von 0,6 msec vorgenommen. An Stelle der Auswerteschaltung 8 wird bei Verwendung eines Mikrocomputers ein geeignetes Programm verwendet Dabei ist es nicht nötig, alle innerhalb eines Abfragezyklus eingelesenen Momentanwerte in einem eigenen Speicherteil des Mikrocomputers abzuspeichern, vielmehr genügt es, nur /7—1 Momentanwerte in RAM-Speichern abzuspeichern und den zuletzt eingelesenen Momentanwert Ar_n direkt in den Akkumulator (Arbeitsregister) des Mikrocomputers zu laden.

Gegenüber der Arbeitsweise nach F i g. 2 (maximale Filterzeit zwei Übertragungsperioden, d. h. 6 msec) ergibt sich bei der Arbeitsweise nach F i g. 3 eine maximale Filterzeit von zwei Einleseperioden, also 1,2 msec.

An Stelle zu den Zeiten t'„-(n'= \,..^n)die Momentanwerte X_n' eines einzigen am Fütereingang anstehenden Binärsignals (Bit) χ einzulesen, können jeweils die Momentanwerte x„k'(k'= 1,.., k) von k Binärsignalen x^k' eingelesen werden. F i g. 5 zeigt ein hierfür geeignetes Störfilter gemäß der Erfindung, das unter Verwendung von Jt-Bit-Speichern für die Aufnahme von Bytes aus acht (für k=8) Binärsignalen aufgebaut ist Dabei können im Prinzip die jeweils zum Zeitpunkt t„- einzulesenden Momentanwerte der Binürsignalc eines Bytes über einen einzigen Einleseeingang seriell in den Speicher eingelesen werden. Bei Verwendung üblicher 8-Bit-Digitalbausteine sind jedoch für die 8-Bits jeweils eigene Eingänge 11 — 18 vorgesehen, so daß jeweils ein ganzes 8-Bit-Datenwort (Byte), bestehend aus den Momentanwerten der anstehenden Binärsignale x^k' (Momentan-Datenwort) als Ganzes eingelesen werden kann. Die Anzahl der hierzu nötigen 8-Bit-Speicherplätze (Adressen n') richtet sich dabei nach der Anzahl der innerhalb jeder Übertragungsperiode T einzulesenden Momentanwerte.

Zur Abfrage der Momentanwerte können jeweils der zu einem Eingangssignal x^k' gehörende Momentanwert

is χ»·*' jedes in einem Zyklus n' eingelesenen Momentanwortes auf die Auswerteschaltung 8 gegeben werden, d. h. alle Momentanworte werden Bit für Bit zur Abfrage ausgelesen. Das gefilterte Datenwort steht dann seriell, d. h. als Folge der einzelnen gefilterten Binärsigna-Ie X^k\ am Ausgang der Auswerteschaltung an. 1st eine Parallelübertragung des gefilterten Datenwortes gewünscht, so kann an die Auswerteschaltung 8 ein weiteres 8-Bit-Register 19 angeschlossen werden, in den das seriell ausgelesene gefilterte Datenwort X^k' eingespeichert und von dort parallel abgerufen werden kann. Die Steuerung der Einleseeingänge und Ausleseausgänge für die Speicher n' und 19 erfolgt wiederum über die Steuereinheit 2.

Auf die Verwendung eines eigenen 8-Bit-Speichers 19 kann jedoch verzichtet werden, wenn die in den Speichern /»'enthaltenen Momentan-Datenwörter nicht bitweise, sondern geschlossen abgefragt werden, wobei für jedes Bit eines Datenwortes eine eigene Auswerteschaltung 8 vorgesehen ist Das Einlesen und Abfragen der Momentanwerte kann hierbei wieder auf die in den Fig.2 oder 3 gezeigten Weisen erfolgen, wobei nun jeweils zu den Zeitpunkten f 1', 12', f 3' an Stelle eines 1-Bit-Signals ein 8-Bit-Signal eingelesen wird.

Bei Verwendung herkömmlicher 8-Bit-Mikrocomputer kann wiederum die Auswertung an Stelle einer Hardware-Auswerteschaltung 8 durch ein entsprechendes Programm durchgeführt werden. Auch hier ist es möglich, nur n—\ Momentanwörter in RAM-Speichern und das zuletzt ausgelesene Datenwort X_n in den Akkumulator des Mikrocomputers einzulesen. Da im Akkumulator jeweils 8-Bit-Wörter verarbeitet werden können, können die in den RAM-Speichern gespeicherten Datenwörter auch in diesem Fall jeweils als Ganzes ausgelesen werden.

F i g. 6 zeigt ein Filter zur Übertragung von Binärsignalen, die von insgesamt 80 Signalgebern auf den Eingang des Filters gegeben werden. Dabei sind jeweils 8 derartige Signalgeber zu einem Block zusammengefaßt deren Signale jeweils ein 8-Bit-Wort [x*'],..., [x*¹⁰]

darstellen. Über einen Datenselektor 20, der von der Steuereinheit 2 gesteuert ist, werden die Datenblöcke zyklisch angesteuert und jeweils in einem Abfragezyklus n'(im Ausführungsbeispiel gilt /7=3, d.h. die Eingangssignale werden in den drei Einlesezyklen n'<= 1,2, 3 eingelesen) werden die Momentanwerte der Eingangsdaten eingelesen. Über einen 8-Bit-Datenbus werden die Momentanwörter in entsprechende Speicherplätze eingelesen, wobei die Speicherplätze entsprechend der Zahl der Zyklen (n') in drei (allgemein: n)

Gruppen organisiert sind und jede Gruppe aus zehn 8-Bit-Speicherplätzen für die zehn in einem Zyklus eingelesenen 8-Bit-Momentanworte [χ_η*^λ\ .... [X_n*¹⁰] bestehen. Die Abfrage erfolgt, indem die Inhalte der drei

Speichergruppen Wort für Wort ausgelesen und an der Auswerteschaltung 8 zur Abgabe der gefilterten Signale ausgewertet werden. Das wortweise Vergleichen kann geschehen, indem jeweils die an gleichen Speicherplät

zen in den drei Gruppen gespeicherten Worte Bit für Bit mittels einer einzigen Auswerteschaltung oder wortweise mittels einer 8fachen Auswerteschaltung verglichen werden.

Ein vorteilhaftes Verfahren zum raschen Einlesen und Vergleichen ist in F i g. 7 schematisch dargestellt Innerhalb jeder Übertragungsperiode Γ werden zunächst zum Zeitpunkt d¹ die Momentanwerte der ersten acht Eingangssignale, die zum Momentanwort [x\^ki] zusammengefaßt sind, eingelesen. Daran schließt sich zyklisch das Einlesen der weiteren Momentanworte an, bis zum Zeitpunkt r,¹⁰ die Momentanwerte der letzen acht Eingangssignale (d. h. das letzte Momentanwort [x\^k ^l0] des ersten Einlesezyklus) eingelesen sind. Daran schließt sich der zweite Einlesezyklus an, bei dem wiederum die Momentanwerte der anstehenden 80 Eingangssignale in Form der Momentanwörter [x^'],..., [*2*¹⁰] eingelesen werden. Wird als Filter ein Mikrocomputer verwendet, so kann der dritte Einlesezyklus so durchgeführt werden, daß zunächst das erste Momentanwort [X3^k '] in den Akkumulator geladen und dort mit den aus den RAM-Speichern abgerufenen Momentanworten [αϊ*¹] und [x2^k '] in einer Software-Auswerteschaltung 8 abgefragt werden. Dabei entsteht das gefilterte Datenwort [X*¹]. Anschließend werden auf die gleiche Weise die weiteren Eingangssignale eingelesen und abgefragt, wobei bei je-

der Abfrage das entsprechende gefilterte Datenwort am i; Ausgang der Auswerteschaltung 8 erscheint Dieses

i;_; Vorgehen hat den Vorteil, daß zwischen dem Einlesen

■te der letzten Momentanwerte und der Abgabe der ent-

K- sprechenden gefilterten Signale nur eine sehr kurze Zeit

:.·' vergeht so daß zur Auswertung möglichst aktuelle Zu

stände der Eingangsdaten herangezogen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum digitalen Ausfiltern von Störimpulsen bei der Übertragung eines Binärsignals (Bit), wobei mehrfach die Momentanwerte des anstehenden Binärsignals in entsprechende Speicherplätze eines Digitalspeichers eingelesen und in dem für die Übertragung des gefilterten Binärsignals gewählten Takt abgefragt werden und wobei ferner der Zustand des zu übertragenden gefilterten Signals durch die Majorität der abgefragten Momentanwerte bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Momentanwert (x/^m'it /!'=1,.., n) auf einen vorbestimmten Speicherplatz (Adresse n') eingelesen wird und dort bis zur Abtrage eingespeichert bleibt, und daß nur die eingelesenen Momentanwerte (x„; n'= 1,.., π) des Binärsignals (x) abgefragt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Ausfiltern von m Störimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß π=2/η+1 Momentanwerte eingelesen und abgefragt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Übertragung der kritischen Zustände des Binärsignals, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abfrage immer dann ein unkritischer Zustand (»0«) des gefilterten Signals (X) erzeugt wird, wenn eine vorgegebene Anzahl m der η abgefragten Momentanwerte (x„) im unkritischen Zustand (»0«) ist (»m aus n«-Auswertung).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle abzufragenden Momentanwerte (x_n) innerhalb jedes Übertragungstaktes (T) eingelesen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Einlesen des letzten Momentanwertes (\_n) die Abfrage erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Digitalspeicher ein Speicherteil mit mindestens (η—λ) Speicherplätze für (n—\) Momentanwerte sowie ein Arbeitsregister verwendet wird, in das der letzte jeweils vor der Abfrage einzulesende Momentanwert eingelesen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für die Übertragung eines Datenwortes (Byte) aus k Binärsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in einem Zyklus (n') die Momentanwerte (χ_η*, mit k'= 1,..., k)aller k anstehenden Binärsignale (x^k) auf entsprechende Speicherplätze eingelesen werden und daß jeweils zur Übertragung eines gefilterten Binärsignals (X^k) die Majorität aller entsprechenden in den Zyklen eingelesenen Momentanwerte (*„·*', mit 17'= 1 /?,)bestimmt wird.

8. Störfilter zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Digitalspeicher (Speicherplätze n'- 1,2, 3), ein »m aus /!«-Majoritätsgatter und eine Steuereinheit, die die Eingänge (4, 5, 6) der Speicherplätze zum Einlesen der Momentanwerte (x\, X2, xi) des am Filtereingang (1) anstehenden Binärsignals (x) mit dem Filtereingang und zum Abfragen der eingelesenen Momentanwerte die Speicherausgänge mit den Majoritätsgattereingängen verbindet.

9. Störfilter nach Anspruch 8 für die Übertragung aus vielen Binärsignalen bestehender Datenwörter (Bytes), dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Binärsignal (x¹ v*,..., α·*) eines Wortes ein eigener

Speichereingang (11 — 18) zum parallelen Einlesen

der Binärsigna'-Momenianwerte ( x„*) eines Wortes vorgesehen ist.

10. Störfilier nach Anspruch 8 oder 9. dadurch gekennzeichnet, daß Digitalspeicher, Majoritätsgatter und Steuereinheit Teile eines Mikrocomputers sind.