Die
Erfindung betrifft ein Messgerät, insbesondere ein Oszilloskop,
und ein Messverfahren zur Bestimmung einer Schaltzeit.The
The invention relates to a measuring device, in particular an oscilloscope,
and a measuring method for determining a switching time.
Herkömmlich
werden Schaltzeiten, d. h. die Zeit zwischen einem ersten Schaltzustand
und einem zweiten Schaltzustand mittels eines Oszilloskops manuell
bestimmt. Dabei ergibt sich jedoch ein hoher Aufwand für
das Bedienpersonal.conventional
switching times, d. H. the time between a first switching state
and a second switching state by means of an oscilloscope manually
certainly. However, this results in a high outlay for
the operating personnel.
Bekannt
ist die automatische Bestimmung der Amplituden von Messsignalen.
So zeigt die europäische Patentanmeldung EP 0 278 637 A2 ein Verfahren
zur automatischen Bestimmung der Amplitude elektrischer Eingangssignale.
Hierzu werden zwei unabhängige Triggermessungen des minimalen
und maximalen Messwerts durchgeführt. Durch Subtraktion
der ermittelten Werte wird die Amplitude des Signals bestimmt.The automatic determination of the amplitudes of measuring signals is known. Thus shows the European patent application EP 0 278 637 A2 a method for automatically determining the amplitude of electrical input signals. For this purpose, two independent trigger measurements of the minimum and maximum measured value are carried out. By subtracting the determined values, the amplitude of the signal is determined.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messgerät und
ein Messverfahren, welche eine Schaltzeitmessung ermöglichen
und dabei lediglich geringe Anforderungen an das Bedienpersonal
stellen und einen geringen Hardware-Aufwand verursachen, zu schaffen.Of the
Invention is based on the object, a measuring device and
a measuring method that allows a switching time measurement
and thereby only low demands on the operating personnel
create and cause little hardware overhead.
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Vorrichtung
durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 und für
das Verfahren durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs
8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand
der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.The
Task is according to the invention for the device
by the features of independent claim 1 and for
the method by the features of the independent claim
8 solved. Advantageous developments are the subject
the dependent claims.
Ein
erfindungsgemäßes Messgerät zur Bestimmung
einer Schaltzeit beinhaltet eine Signalaufnahme-Einrichtung und
eine Verarbeitungs-Einrichtung. Die Signalaufnahme-Einrichtung nimmt
ein Messsignal auf und digitalisiert es. Die Verarbeitungs-Einrichtung
erfasst, wenn sich ein gegenwärtiger Wert des Messsignals
in einem oberen Toleranzbereich um einen oberen Schaltwert oder
in einem unteren Toleranzbereich um einen unteren Schaltwert befindet.
Die Verarbeitungs-Einrichtung bestimmt die Schaltzeit, indem sie
den Zeitraum zwischen einem letzten Verlassen eines ersten Toleranzbereichs
durch das Messsignal und einem letzten Eintreten in einen zweiten
Toleranzbereich durch das Messsignal bestimmt. So kann mit einer
Genauigkeit von einem einzelnen Abtastwert die Schaltzeit bestimmt
werden.One
Measuring device according to the invention for determination
a switching time includes a signal receiving device and
a processing facility. The signal receiving device takes
a measurement signal and digitizes it. The processing facility
detected when a present value of the measurement signal
in an upper tolerance range around an upper switching value or
is in a lower tolerance range around a lower switching value.
The processing device determines the switching time by
the period between a last leaving a first tolerance range
by the measurement signal and a last entry into a second
Tolerance range determined by the measuring signal. So can with one
Accuracy of a single sample determines the switching time
become.
Die
Verarbeitungs-Einrichtung beinhaltet bevorzugt mehrere Messwert-Komparatoren.
Jeweils ein Messwert-Komparator vergleicht bevorzugt den gegenwärtigen
Wert des Messsignals mit
- – einer unteren
Schwelle des unteren Toleranzbereichs,
- – einer oberen Schwelle des unteren Toleranzbereichs,
- – einer unteren Schwelle des oberen Toleranzbereichs,
- – einer oberen Schwelle des oberen Toleranzbereichs.
So kann mit geringem Hardware-Aufwand und einer hohen Berechnungsgeschwindigkeit
die Schaltgeschwindigkeit bestimmt werden.
The processing device preferably includes a plurality of measured value comparators. In each case, a measured value comparator preferably compares the current value of the measured signal - A lower threshold of the lower tolerance range,
- An upper threshold of the lower tolerance range,
- A lower threshold of the upper tolerance range,
- - an upper threshold of the upper tolerance range. Thus, the switching speed can be determined with little hardware effort and a high calculation speed.
Vorteilhafterweise
beinhaltet die Verarbeitungs-Einrichtung einen Schaltzeit-Zähler
und einen Schaltzeit-Komparator. Vorzugsweise zählt der Schaltzeit-Zähler
einen Zeitraum, ab welchem sich der Wert des Messsignals oberhalb
des unteren Toleranzbereichs bzw. unterhalb des oberen Toleranzbereichs
befindet. Bevorzugt vergleicht der Schaltzeit-Komparator den Wert
des Schaltzeit-Zählers mit einer maximalen Schaltzeit.
So kann sichergestellt werden, dass Schaltvorgänge nicht überlappen
bzw. verfälscht werden und stets die korrekte Schaltzeit ermittelt
wird.advantageously,
the processing means includes a switching time counter
and a switching time comparator. Preferably, the switching time counter counts
a period from which the value of the measuring signal above
of the lower tolerance range or below the upper tolerance range
located. Preferably, the switching time comparator compares the value
of the switching time counter with a maximum switching time.
This ensures that switching operations do not overlap
or falsified and always determines the correct switching time
becomes.
Vorteilhafterweise
beinhaltet die Verarbeitungs-Einrichtung mehrere Register. Jeweils
ein Register speichert bevorzugt den Zeitpunkt des
- – letzten Verlassens des unteren Toleranzbereichs,
- – letzten Verlassens des oberen Toleranzbereichs,
- – letzten Eintretens in den unteren Toleranzbereich,
- – letzten Eintretens in den oberen Toleranzbereich,
durch
das Messsignal. So wird eine einfache Weiterverarbeitung der ermittelten
Zwischenergebnisse ermöglicht.Advantageously, the processing means includes a plurality of registers. Each register preferably stores the time of the - - last leaving the lower tolerance range,
- - last leaving the upper tolerance range,
- - last entry into the lower tolerance range,
- - last entry into the upper tolerance range,
through the measurement signal. Thus, a simple further processing of the intermediate results determined is made possible.
Die
Verarbeitungs-Einrichtung beinhaltet bevorzugt eine Zustandsmaschine.
Die Zustandsmaschine bestimmt bevorzugt anhand von Ausgangswerten
der Messwert-Komparatoren und des Schaltzeit-Komparators in den
Registern zu speichernden Werte. So kann der Aufwand durch den Einsatz
von Standardtechnologie weiter reduziert werden.The
Processing device preferably includes a state machine.
The state machine preferably determines based on output values
of the measured value comparators and the switching time comparator in the
Registers to store values. So the effort can be through the use
be further reduced by standard technology.
Vorteilhafterweise
beinhaltet die Verarbeitungs-Einrichtung eine Interpolations-Einrichtung. Die
Interpolations-Einrichtung führt vorteilhafterweise eine
Interpolation der Werte des Messsignals durch. So kann die Genauigkeit
der Bestimmung der Schaltzeit weiter erhöht werden.advantageously,
the processing means includes an interpolation means. The
Interpolation device advantageously performs a
Interpolation of the values of the measuring signal by. So can the accuracy
the determination of the switching time can be further increased.
Die
Verarbeitungs-Einrichtung beinhaltet bevorzugt einen Index-Zähler,
welcher ein Index-Signal bereitstellt. So wird eine genaue Zeitreferenz
mittels des Index-Zählers realisiert.The
Processing device preferably includes an index counter,
which provides an index signal. This becomes an exact time reference
realized by means of the index counter.
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der ein vorteilhaftes
Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, beispielhaft
beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The invention will be described with reference to the drawing, in which an advantageous Ausführungsbei game of the invention is illustrated by way of example. In the drawing show:
1 einen
ersten beispielhaften Signalverlauf; 1 a first exemplary waveform;
2 einen
zweiten beispielhaften Signalverlauf; 2 a second exemplary waveform;
3 ein
erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Messgeräts; 3 a first embodiment of the measuring device according to the invention;
4 eine
Detailansicht des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Messgeräts; 4 a detailed view of the first embodiment of the measuring device according to the invention;
5 eine
Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Messgeräts; 5 a detailed view of a second embodiment of the measuring device according to the invention;
6 ein
erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens; 6 a first embodiment of the method according to the invention;
7 ein
Zustandsübergangsdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens, und 7 a state transition diagram of the first embodiment of the method according to the invention, and
8 ein
Zustandsübergangsdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens. 8th a state transition diagram of a second embodiment of the method according to the invention.
Zunächst
wird anhand von 1–2 die dem
erfindungsgemäßen Messgerät und dem erfindungsgemäßen Messverfahren
zugrundeliegende Problematik erläutert. Mittels 3–5 wird
der Aufbau und die Funktionsweise verschiedener Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Messgeräts veranschaulicht.
Anhand der 6–8 werden
die Funktionsweise verschiedener Ausführungsbeispiele des
erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Identische
Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht
wiederholt dargestellt und beschrieben.First, based on 1 - 2 the problem underlying the inventive measuring device and the measuring method according to the invention explained. through 3 - 5 the construction and operation of various embodiments of the measuring device according to the invention is illustrated. Based on 6 - 8th the operation of various embodiments of the method according to the invention are shown. Identical elements have not been repeatedly shown and described in similar figures.
1 zeigt
einen ersten beispielhaften Signalverlauf über der Zeit.
Bei dem Signal handelt es sich um ein abgetastetes Messsignal. In
der Zeichnung bezeichnet k den Index der Abtastwerte. Dargestellt
sind die einzelnen Abtastwerte des Signals und der tatsächliche
Verlauf des Signals zwischen den Abtastwerten. Das hier dargestellte
Signal zeigt einen Schaltvorgang von einem niedrigen Wert zu einem
hohen Wert. Einerseits ist das Signal mit Rauschen beaufschlagt.
Andererseits ist der Schaltvorgang durch Überschwinger
gekennzeichnet. 1 shows a first exemplary waveform over time. The signal is a sampled measurement signal. In the drawing, k denotes the index of the samples. Shown are the individual samples of the signal and the actual course of the signal between the samples. The signal shown here shows a switching from a low value to a high value. On the one hand, the signal is subjected to noise. On the other hand, the switching operation is characterized by overshoot.
Die
Schaltzeit wird üblicherweise definiert als die Zeit zwischen
dem Verlassen des unteren Werts Llow des
Messsignals und dem Ende der Überschwinger nach Erreichen
des oberen Werts Lhigh des Messsignals.
Obwohl diese Definition für eine manuelle Bestimmung der
Schaltzeit genügen mag, so genügt sie nicht, um
eine automatische Bestimmung der Schaltzeit durchzuführen.
Hierfür wird neben dem unteren Wert Llow des
Messsignals ein Toleranzbereich tlow um
diesen Wert festgelegt. Der untere Rand des Toleranzbereichs tlow um den unteren Wert Llow des
Messsignals wird mit Tlowbot bezeichnet.
Der obere Rand des Toleranzbereichs tlow um
den unteren Wert Llow des Messsignals wird
mit Tlowtop bezeichnet. Ein solcher Toleranzbereich
thigh wird ebenfalls um den oberen Wert Lhigh des Messsignals definiert. Der untere
Rand des Toleranzbereichs thigh um den oberen
Wert Lhigh des Messsignals wird mit Thighbot bezeichnet. Der obere Rand des Toleranzbereichs
thigh um den oberen Wert Lhigh des
Messsignals wird mit Thightop bezeichnet.The switching time is usually defined as the time between the departure of the lower value L low of the measurement signal and the end of the overshoot after reaching the upper value L high of the measurement signal. Although this definition may suffice for a manual determination of the switching time, it is not sufficient to carry out an automatic determination of the switching time. For this purpose, in addition to the lower value L low of the measurement signal, a tolerance range t low is set by this value. The lower edge of the tolerance range t low by the lower value L low of the measurement signal is denoted by T lowbot . The upper edge of the tolerance range t low by the lower value L low of the measurement signal is denoted by T lowtop . Such a tolerance range t high is also defined by the upper value L high of the measurement signal. The lower edge of the tolerance range t high by the upper value L high of the measurement signal is denoted by T highbot . The upper edge of the tolerance range t high by the upper value L high of the measurement signal is denoted by T hightop .
Als
Schaltzeit wird nun die Zeit zwischen dem letzten Verlassen des
ersten Toleranzbereichs und dem letzten Eintreten in den zweiten
Toleranzbereich definiert. Der hier dargestellte Signalverlauf zeigt
ein erstes Verlassen des unteren Toleranzbereichs tlow durch
den Abtastwert 10. Dieses erste Verlassen des Toleranzbereichs
tlow ist jedoch auf Rauschen des Messsignals
zurückzuführen. Da das Messsignal nach diesem
ersten Verlassen in den Toleranzbereich tlow zurückkehrt,
wird der Abtastwert 10 nicht als Startzeitpunkt der Schaltzeit
herangezogen. Stattdessen wird der Abtastwert 11, welcher
das letzte Verlassen des Toleranzbereichs tlow kennzeichnet als
Startzeitpunkt herangezogen.The switching time now defines the time between the last leaving the first tolerance range and the last entering the second tolerance range. The waveform shown here shows a first leaving the lower tolerance range t low by the sample 10 , However, this first leaving the tolerance range t low is due to noise of the measurement signal. Since the measurement signal returns to the tolerance range t low after this first exit, the sample value is 10 not used as starting time of the switching time. Instead, the sample becomes 11 , which marks the last leaving of the tolerance range t low , used as start time.
Nach
dem Eintreten in den oberen Toleranzbereich thigh vollführt
das Messsignal einige Überschwinger. Nach dem ersten Eintreten
des Messsignals in den oberen Toleranzbereich thigh würde
der erste Abtastwert 12 innerhalb des Toleranzbereichs thigh als Ende der Schaltzeit betrachtet.
Das Messsignal wird jedoch weiter beobachtet. Tritt es innerhalb einer
maximalen Schaltzeit Nset,max erneut aus
dem Toleranzbereich thigh heraus, wie dies
bei dem Abtastwert 13 geschieht, so wird der nächste
Abtastwert 14, bei welchem sich das Signal erneut in dem
Toleranzbereich thigh befindet, als Ende
der Schaltzeit betrachtet.After entering the upper tolerance range t high , the measuring signal performs some overshoot. After the first occurrence of the measurement signal in the upper tolerance range t high , the first sample would 12 within the tolerance range t high considered as the end of the switching time. However, the measurement signal is still observed. If it occurs within a maximum switching time N set, max again out of the tolerance range t high , as with the sample 13 happens, then the next sample 14 in which the signal is again in the tolerance range t high , considered as the end of the switching time.
Bei
diesem beispielhaften Signal verlässt das Messsignal erneut
bei den Abtastwerten 15 und 16 den oberen Toleranzbereich
thigh. Somit wird erst der Abtastwert 17 als
das Ende der Schaltzeit betrachtet. Bis zum Ende der vorgegebenen
maximalen Schaltzeit Nset,max verlässt
das Messsignal den oberen Toleranzbereich thigh nicht
mehr. Somit wird der Abtastwert 17 als das Ende der Schaltzeit
herangezogen. Die Schaltzeit ergibt sich zu Tposswitch.
Ein erneutes Verlassen des Toleranzbereichs thigh nach
der eingestellten maximalen Schaltzeit Nset,max,
wie hier bei dem Abtastwert 18 gezeigt, wird nicht berücksichtigt. Somit
wird auch nicht der darauffolgende Abtastwert 19, bei welchem
das Messsignal erneut in den Toleranzbereich thigh eintritt,
als Ende der Schaltzeit definiert.In this exemplary signal, the measurement signal leaves again at the samples 15 and 16 the upper tolerance range t high . Thus, only the sample 17 considered as the end of the switching time. Until the end of the predetermined maximum switching time N set, max , the measuring signal no longer leaves the upper tolerance range t high . Thus, the sample becomes 17 used as the end of the switching time. The switching time results to T posswitch . A renewed leaving the tolerance range t high after the set maximum switching time N set, max , as here in the sample 18 shown is not considered. Thus, the following sample does not 19 in which the measuring signal is again in the tole range high input, defined as the end of the switching time.
2 zeigt
einen zweiten beispielhaften Signalverlauf. Hier wird ein Schaltvorgang
von einem hohen Wert Lhigh des Messsignals
zu einem Tiefen Wert Llow des Messsignals
gezeigt. Auch hier werden die anhand der 1 beschriebenen
Toleranzbereiche tlow, thigh genutzt.
Der Abtastwert 20 wird hier nicht als Startwert der Schaltzeit
herangezogen, da das Messsignal erneut in den oberen Toleranzbereich
thigh eintritt. Erst der Abtastwert 21 wird
als Startzeitpunkt der Schaltzeit angesehen. Nach dem Abfall des
Messsignals tritt es in den unteren Toleranzbereich tlow ein, schwingt
dann jedoch um diesen Toleranzbereich tlow. Erst
der Abtastwert 22, nach welchem das Messsignal den unteren
Toleranzbereich tlow bis zum Ende der maximalen
Schaltzeit Nset,max nicht mehr verlässt,
wird als Endzeitpunkt der Schaltzeit betrachtet. Der Abtastwert 23 wird
nicht als Endzeitpunkt der Schaltzeit herangezogen, da dieser nach
Ablauf der eingestellten maximalen Schaltzeit Nset,max auftritt. 2 shows a second exemplary waveform. Here, a switching operation from a high value L high of the measurement signal to a depth value L low of the measurement signal is shown. Again, the basis of the 1 described tolerance ranges t low , t high used. The sample 20 is not used here as the starting value of the switching time, since the measuring signal again enters the upper tolerance range t high . Only the sample 21 is regarded as the start time of the switching time. After the measurement signal has dropped, it enters the lower tolerance range t low , but then oscillates around this tolerance range t low . Only the sample 22 , after which the measuring signal no longer leaves the lower tolerance range t low until the end of the maximum switching time N set, max , is regarded as the end time of the switching time. The sample 23 is not used as end time of the switching time, since this occurs after the set maximum switching time N set, max .
In 3 wird
ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Messgeräts 30 gezeigt. Bei dem hier dargestellten
Messgerät 30 handelt es sich um ein Oszilloskop.
Es ist jedoch auch der Einsatz beliebiger anderer Messgeräte,
welche die erfindungsgemäße Schaltzeitmessung
verwirklichen, denkbar. Das Messgerät 30 beinhaltet
eine Anzeigeeinrichtung 31, eine Verarbeitungseinrichtung 32, eine
Signalaufnahme-Einrichtung 35 und Signalanschlüsse 33, 34.
Ein Messsignal wird durch einen der Signalanschlüsse 33, 34 und
die Signalaufnahme-Einrichtung 35 aufgenommen und an die
Verarbeitungseinrichtung 32 übermittelt. Die Verarbeitungseinrichtung 32 verarbeitet
das Messsignal und stellt Ergebnisse auf der Anzeigeeinrichtung 31 dar. Die
Verarbeitung des Messsignals beinhaltet dabei eine Analog-Digital-Wandlung
und eine Abtastung. Anhand des abgetasteten Messsignals wird, wie
in den folgenden Figuren dargestellt, die Schaltzeit des Messsignals
bestimmt.In 3 is a first embodiment of the measuring device according to the invention 30 shown. For the measuring device shown here 30 it is an oscilloscope. However, it is also conceivable to use any other measuring devices which implement the switching time measurement according to the invention. The measuring device 30 includes a display device 31 , a processing device 32 , a signal recording device 35 and signal connections 33 . 34 , A measurement signal is through one of the signal terminals 33 . 34 and the signal receiving device 35 taken and to the processing device 32 transmitted. The processing device 32 processes the measurement signal and presents results on the display device 31 The processing of the measurement signal includes an analog-to-digital conversion and a sampling. Based on the sampled measurement signal, as shown in the following figures, the switching time of the measurement signal is determined.
4 zeigt
ein Detail des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Messgeräts. Hier dargestellt ist ein Teil der Verarbeitungseinrichtung 32 aus 3.
Ein Signaleingang 45 ist mit drei Komparatoren 41, 42, 43 verbunden.
Ein zweiter Signaleingang 46 ist mit dem ersten Komparator 41 verbunden.
Ein dritter Signaleingang 47 ist mit dem zweiten Komparator 42 verbunden.
Ein vierter Signaleingang 48 ist mit dem dritten Komparator 43 verbunden.
Der Ausgang des ersten Komparators 41 ist mit einer Zustandsmaschine 52 verbunden.
Der Ausgang des zweiten Komparators 42 ist ebenfalls mit der
Zustandsmaschine 52 verbunden. Auch der Ausgang des dritten
Komparators 43 ist mit der Zustandsmaschine 52 verbunden.
Weiterhin ist der Ausgang des ersten Komparators 41 über
einen Negierer 56 mit einem Schaltzeit-Zähler 58 verbunden. Der
Schaltzeit-Zähler 58 ist mit einem vierten Komparator 44 verbunden.
Weiterhin ist ein fünfter Signaleingang 59 mit
dem vierten Komparator 44 verbunden. Der Ausgang des vierten
Komparators 44 ist über einen weiteren Negierer 57 ebenfalls
mit der Zustandsmaschine 52 verbunden. Die Zustandsmaschine 52 ist
weiterhin mit drei Registern 53, 54, 55 verbunden.
Ein Index-Zähler 40 ist ebenfalls mit dem ersten
Register 53 und dem zweiten Register 54 verbunden.
Ein zweiter Eingang des dritten Registers wird dauerhaft mit einem
positiven Signal beaufschlagt. Das erste Register 53 gibt
ein Ausgangssignal über den Signalausgang 49 aus.
Das zweite Register 54 gibt ein Ausgangssignal über
den Signalausgang 50 aus. Das dritte Register 55 gibt
ein Ausgangssignal über den Signalausgang 51 aus. 4 shows a detail of the first embodiment of the measuring device according to the invention. Shown here is a part of the processing device 32 out 3 , A signal input 45 is with three comparators 41 . 42 . 43 connected. A second signal input 46 is with the first comparator 41 connected. A third signal input 47 is with the second comparator 42 connected. A fourth signal input 48 is with the third comparator 43 connected. The output of the first comparator 41 is with a state machine 52 connected. The output of the second comparator 42 is also with the state machine 52 connected. Also the output of the third comparator 43 is with the state machine 52 connected. Furthermore, the output of the first comparator 41 over a negator 56 with a switching time counter 58 connected. The switching time counter 58 is with a fourth comparator 44 connected. Furthermore, there is a fifth signal input 59 with the fourth comparator 44 connected. The output of the fourth comparator 44 is about another negator 57 also with the state machine 52 connected. The state machine 52 is still with three registers 53 . 54 . 55 connected. An index counter 40 is also with the first register 53 and the second register 54 connected. A second input of the third register is permanently charged with a positive signal. The first register 53 gives an output signal via the signal output 49 out. The second register 54 gives an output signal via the signal output 50 out. The third register 55 gives an output signal via the signal output 51 out.
Über
den Signaleingang 45 wird der gegenwärtige Abtastwert
xK des Messsignals zugeführt. Über
den Signaleingang 46 wird die obere Grenze Tlowtop des
unteren Toleranzbereichs tlow zugeführt. Über
den Signaleingang 47 wird die untere Grenze Thighbot des
oberen Toleranzbereichs thigh zugeführt. Über
den Signaleingang 48 wird die obere Grenze Thightop des
oberen Toleranzbereichs thigh zugeführt. Der
erste Komparator 41 vergleicht den gegenwärtigen
Abtastwert xk mit der oberen Grenze Tlowtop des unteren Toleranzbereichs tlow. Ist xk größer
als Tlowtop, gibt er eine logische 1 aus.
Ist xk kleiner als Tlowtop,
gibt er eine logische 0 aus. Der zweite Komparator 42 vergleicht
den Abtastwert xk mit der unteren Grenze Thighbot des oberen Toleranzbereichs thigh. Ist xk größer, gibt
er eine logische 1 aus; Ist xk kleiner,
gibt er eine logische 0 aus. Der dritte Komparator 43 vergleicht den
Abtastwert xk mit der oberen Grenze Thightop des oberen Toleranzbereichs thigh. Ist xk größer,
so gibt er eine logische 1 aus; Ist xk kleiner,
gibt er eine logische 0 aus. Der Negierer 56 negiert das
Ausgangssignal des ersten Komparators 41. D. h. er gibt
eine logische 0, wenn xk größer
ist als Tlowtop und er gibt eine logische
1 aus, wenn xk kleiner ist als Tlowtop.About the signal input 45 the current sample value x K of the measurement signal is supplied. About the signal input 46 the upper limit T lowtop of the lower tolerance range t low is supplied. About the signal input 47 the lower limit T highbot of the upper tolerance range t high is supplied. About the signal input 48 the upper limit T hightop of the upper tolerance range t high is supplied. The first comparator 41 compares the current sample x k with the upper limit T lowtop of the lower tolerance range t low . If x k is greater than T lowtop , it outputs a logical 1. If x k is smaller than T lowtop , it outputs a logical 0. The second comparator 42 compares the sample x k with the lower limit T highbot of the upper tolerance range t high . If x k is greater, it outputs a logical 1; If x k is smaller, it outputs a logical 0. The third comparator 43 compares the sample x k with the upper limit T hightop of the upper tolerance range t high . If x k is greater, it outputs a logical 1; If x k is smaller, it outputs a logical 0. The negator 56 negates the output signal of the first comparator 41 , Ie. it gives a logical 0 if x k is greater than T lowtop and outputs a logical 1 if x k is less than T lowtop .
Das
Ausgangssignal des Negierers 56 wird an den Schaltzeit-Zähler 58 weitergeleitet.
Das Signal wird dem Schaltzeit-Zähler 58 als Reset-Signal zugeführt.
D. h. durch ein positives Reset-Signal wird der Schaltzeit-Zähler 58 so
lange am Zählen gehindert und auf seinem Reset-Wert gehalten,
wie xk kleiner als Tlowtop ist.
Ist xk jedoch größer als
Tlowtop, so zählt der Schaltzeit-Zähler 58 bei
jedem neuen Abtastwert um 1 hoch. Das Ausgangssignal des Schaltzeit-Zählers 58 wird
dem vierten Komparator 44 zugeführt. Weiterhin
wird dem vierten Komparator 44 über den Signaleingang 59 eine
eingestellte maximale Schaltzeit Nset,max zugeführt.
Ist der Wert des Schaltzeitzählers 58 größer
oder gleich der maximalen Schaltzeit Nset,max,
so gibt der Komparator 44 eine logische 1 aus. Ist der
Wert des Schaltzeitzählers 58 geringer als die
maximale Schaltzeit Nset,max, so gibt der
vierte Komparator 44 eine Null aus. Der Negierer 57 negiert
das von dem Komparator 44 erzeugte Signal und leitet es
an die Zustandsmaschine 52 weiter.The output signal of the negator 56 is to the switching time counter 58 forwarded. The signal becomes the switching time counter 58 supplied as a reset signal. Ie. a positive reset signal turns the switching time counter 58 so long at counting and kept at its reset value, as x k is less than t lowtop . However, if x k is greater than T lowtop , then the switching time counter counts 58 at each new sample by 1 high. The output signal of the switching time counter 58 becomes the fourth comparator 44 fed. Furthermore, the fourth comparator 44 via the signal input 59 a set maximum switching time N set, max supplied. Is the value of the shift time counter 58 greater than or equal to the maximum switching time N set, max , then gives the comparator 44 a logical 1 off. Is the value of the shift time counter 58 less than the maximum switching time N set, max , so there the fourth comparator 44 a zero off. The negator 57 negates that from the comparator 44 generated signal and passes it to the state machine 52 further.
Anhand
der Werte der vier Eingangssignale bestimmt die Zustandsmaschine 53 drei
binäre Ausgangssignale. Das erste Ausgangssignal we_start wird
dem Enable-Eingang des ersten Registers 53 zugeführt.
Dieses Signal ist lediglich 1, wenn ein möglicher Starzeitpunkt
der Schaltzeitmessung detektiert wurde. Der Index-Zähler 40 gibt
als Ausgangssignal den Index des gegenwärtigen Abtastwerts
aus. Dieses Ausgangssignal wird den Dateneingängen des
ersten Registers 53 und des zweiten Registers 54 zugeführt.
Somit übernimmt das erste Register 53 den am Dateneingang
anliegenden Indexwert genau dann, wenn ein möglicher Startzeitpunkt
der Schaltzeitmessung detektiert wurde. Das zweite Ausgangssignal
der Zustandsmaschine we_end wird dem Enable-Eingang des zweiten
Registers 54 zugeführt. Es ist lediglich dann
1, wenn ein möglicher Endzeitpunkt der Schaltzeitmessung
detektiert wurde. Somit übernimmt das Register 54 den Indexwert,
welcher an seinem Dateneingang anliegt, genau dann, wenn ein möglicher
Endzeitpunkt der Schaltzeitmessung detektiert wurde. Der dritte
Signalausgang der Zustandsmaschine Ready wird einem Enable-Eingang
des dritten Registers 55 zugeführt. Dem Dateneingang
des dritten Registers 55 wird stets eine logische 1 zugeführt.
Das Signal Ready ist genau dann 1, wenn das Ende der Schaltzeitmessung
detektiert wurde. Somit übernimmt das Register 55 genau
dann eine logische 1, welche stets an seinem Dateneingang anliegt,
wenn der Abschluss der Schaltzeitmessung detektiert wurde.Based on the values of the four input signals, the state machine determines 53 three binary output signals. The first output signal we_start becomes the enable input of the first register 53 fed. This signal is only 1 if a possible start time of the switching time measurement has been detected. The index counter 40 outputs as output the index of the current sample. This output signal becomes the data inputs of the first register 53 and the second register 54 fed. Thus, the first register takes over 53 the index value applied to the data input if and only if a possible start time of the switching time measurement has been detected. The second output of the state machine we_end becomes the enable input of the second register 54 fed. It is only 1 if a possible end time of the switching time measurement has been detected. Thus, the register takes over 54 the index value applied to its data input, precisely when a possible end time of the switching time measurement has been detected. The third signal output of the state machine Ready becomes an enable input of the third register 55 fed. The data input of the third register 55 always a logical 1 is supplied. The signal ready is 1 if and only if the end of the switching time measurement has been detected. Thus, the register takes over 55 exactly then a logical 1, which is always present at its data input when the completion of the switching time measurement has been detected.
Über
den Signalausgang 49 gibt das erste Register 53 somit
den Startzeitpunkt der Schaltzeitmessung StartIndex aus. Über
den Signalausgang 50 gibt das zweite Register 54 den
Endzeitpunkt der Schaltzeitmessung EndIndex aus. Über den
Signalausgang 51 gibt das dritte Register 55 ein
Signal aus, welches anzeigt, dass die übrigen ausgegebenen Werte
gültig sind. Um die Dauer der Schaltzeitmessung zu bestimmen,
wird in einem weiteren Verarbeitungsschritt lediglich die Differenz
des Endzeitpunkts und des Startzeitpunkts gebildet.About the signal output 49 gives the first register 53 Thus, the start time of the switching time measurement StartIndex off. About the signal output 50 gives the second register 54 the end time of the switching time measurement EndIndex off. About the signal output 51 gives the third register 55 a signal indicating that the remaining output values are valid. In order to determine the duration of the switching time measurement, only the difference between the end time and the start time is formed in a further processing step.
Um
die Genauigkeit der Bestimmung der Schaltzeit weiter zu erhöhen,
kann zusätzlich eine Interpolation der Abtastwerte durchgeführt
werden. Dabei werden die genauen Zeitpunkte des Eintretens und des
Verlassens der Toleranzbereiche durch Interpolation zwischen den
Abtastwerten vor und nach dem Verlassen bzw. Eintreten ermittelt.
Eine lineare Interpolation, eine quadratische Interpolation, eine Spline-Interpolation
oder andere Interpolationsverfahren können eingesetzt werden.
Wird eine Interpolation durchgeführt, so wird sie von einer
hier nicht dargestellten Interpolationseinrichtung durchgeführt, welcher
die Abtastwerte und die Ausgangssignale der Zustandsmaschine zugeführt
werden, und welche der übrigen Verarbeitung nachgeschaltet
ist. Lediglich eine Weiterverarbeitung der ermittelten einzelnen
Schaltzeiten erfolgt nach der Interpolation.Around
to further increase the accuracy of determining the switching time,
In addition, an interpolation of the samples can be performed
become. Here are the exact times of entry and the
Leaving the tolerance ranges by interpolation between the
Samples are determined before and after leaving or entering.
A linear interpolation, a quadratic interpolation, a spline interpolation
or other interpolation methods can be used.
If an interpolation is performed, it will be replaced by a
not shown here performed interpolation, which
the samples and output signals are supplied to the state machine
be followed, and which of the remaining processing downstream
is. Only a further processing of the determined individual
Switching times occur after interpolation.
Die
ermittelte Schaltzeit wird direkt auf der Anzeigeeinrichtung 31 aus 3 angezeigt.
Alternativ ist eine Zwischenspeicherung oder eine Weiterverarbeitung
der Schaltzeit möglich. Auch eine Mittelwertbildung mehrer
einzelner Messungen der Schaltzeit ist denkbar.The determined switching time is directly on the display device 31 out 3 displayed. Alternatively, an intermediate storage or a further processing of the switching time is possible. An averaging of several individual measurements of the switching time is conceivable.
5 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Messgeräts. Auch hier wird ein Teil der Verarbeitungseinrichtung 32 aus 3 gezeigt.
Im Gegensatz zu dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
wird mit den hier dargestellten Komponenten die Schaltzeit eines
Schaltvorgangs von einem oberen Wert zu einem unteren Wert ermittelt.
Der Aufbau entspricht weitgehend dem Aufbau aus 4.
Einheiten, welche Einheiten aus 4 entsprechen,
wurden mit Bezugszeichen mit einem nachgestellten a gekennzeichnet.
Es wird hier lediglich auf Unterschiede zu dem Aufbau in 4 eingegangen. 5 shows a second embodiment of the measuring device according to the invention. Again, part of the processing facility 32 out 3 shown. Unlike the in 4 In the embodiment shown, the switching time of a switching operation from an upper value to a lower value is determined with the components shown here. The structure largely corresponds to the structure 4 , Units, which units out 4 have been identified by reference numerals followed by a. It is only used here for differences to the structure in 4 received.
Über
den Signaleingang 46a wird wie auch bei 4 über
den Signaleingang 46 die Grenze des zu verlassenden Toleranzbereichs
eingespeist. Hier wird die untere Grenze des oberen Toleranzbereichs Thighbot zugeführt. Über
die Signaleingänge 47a und 48a werden
wie auch in 4 über die Signaleingänge 47 und 48 die
Grenzen des Toleranzbereichs um den durch das Messsignal zu erreichenden
Wert Llow eingespeist. Hier wird über
den Signaleingang 47a die untere Grenze Tlowbot des
unteren Toleranzbereich tlow zugeführt. Über
den Signaleingang 48a wird hier die obere Grenze Tlowtop des unteren Toleranzbereichs tlow zugeführt. Wie auch bei 4 vergleichen die
Komparatoren 41a, 42a, 43a jeweils den
aktuellen Abtastwert xK des Messsignals
mit den jeweiligen Toleranzbereichsgrenzen. Die Ergebnisse der Vergleiche
werden an die Zustandsmaschine 52a übermittelt.
Wie auch bei 4 wird das Ergebnis des ersten
Vergleichers 41a zusätzlich dem Schaltzeitzähler 58a zugeführt.
Eine Negierung erfolgt jedoch nicht. Die weitere Funktion entspricht
der anhand von 4 beschriebenen übrigen
Funktion der Komponenten.About the signal input 46a as well as at 4 via the signal input 46 fed the limit of the tolerance range to be left. Here, the lower limit of the upper tolerance range T highbot is supplied. About the signal inputs 47a and 48a as well as in 4 via the signal inputs 47 and 48 the limits of the tolerance range are fed by the value L low to be reached by the measurement signal. Here is about the signal input 47a the lower limit T lowbot of the lower tolerance range t low supplied. About the signal input 48a Here, the upper limit T lowtop of the lower tolerance range t low is supplied. As with 4 compare the comparators 41a . 42a . 43a in each case the current sample value x K of the measurement signal with the respective tolerance range limits. The results of the comparisons are sent to the state machine 52a transmitted. As with 4 becomes the result of the first comparator 41a in addition to the switching time counter 58a fed. A negation does not take place. The other function corresponds to the basis of 4 described remaining function of the components.
Vorteilhafterweise
beinhaltet die Verarbeitungseinrichtung sowohl einen Aufbau nach 4 wie
auch einen Aufbau nach 5. Dabei kann eine gemeinsame
Zustandsmaschine eingesetzt werden. Auch ein gemeinsamer Index-Zähler
kann genutzt werden. So können sowohl die Schaltzeiten
für aufsteigende wie auch für abfallende Signale
ermittelt werden. Weiterhin ist eine Ermittlung von durchschnittlichen
Schaltzeiten über abfallende und ansteigende Signale denkbar.
Zur Reduktion des Hardware-Aufwands können mehrere Komparatoren
von dem integrierten Aufbau nach 4 und 5 gemeinsam
genutzt werden.Advantageously, the processing device includes both a structure according to 4 as well as a construction after 5 , In this case, a common state machine can be used. A common index counter can also be used. Thus, both the switching times for rising as well as falling signals can be determined. Furthermore, a determination of average switching times over falling and at rising signals conceivable. To reduce the hardware overhead, several comparators may be based on the integrated design 4 and 5 be shared.
In 6 wird
ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Messverfahrens dargestellt. In einem ersten Schritt 100 wird
eine maximale Schaltzeit Nset,max festgelegt.
Treten Schaltvorgänge lediglich selten auf, so kann eine
große maximale Schaltzeit festgelegt werden. Fehlerhafte
Messungen sind so unwahrscheinlich. Treten Schaltvorgänge
jedoch sehr häufig auf, so muss eine maximale Schaltzeit
festgelegt werden, welche ein Überlappen der Messungen
der Schaltzeiten der unterschiedlichen Schaltvorgänge sowie
eine Verfälschung der Schaltzeit durch Rauschen verhindert.
Weiterhin werden in diesem Schritt Toleranzbereiche um die den Schaltvorgang
kennzeichnenden Werte des Messsignals festgelegt. Unterliegt das
Messsignal einem starken Rauschen, so werden breite Toleranzbereiche
festgelegt. Ist das Messsignal weitgehend rauscharm, so können
engere Toleranzbereiche festgelegt werden. Für die Festlegung
der Toleranzbereiche ist weiterhin relevant, welche Amplitude von Überschwingern
akzeptabel ist.In 6 a first embodiment of the measuring method according to the invention is shown. In a first step 100 a maximum switching time N set, max is set. If switching operations rarely occur, a large maximum switching time can be set. Erroneous measurements are unlikely. However, switching operations occur very frequently, so a maximum switching time must be set, which prevents overlapping of the measurements of the switching times of the different switching operations and a falsification of the switching time by noise. Furthermore, in this step, tolerance ranges are defined by the values of the measurement signal characterizing the switching process. If the measurement signal is subject to strong noise, broad tolerance ranges are defined. If the measurement signal is largely low-noise, narrower tolerance ranges can be specified. For determining the tolerance ranges, it is also relevant which amplitude of overshoots is acceptable.
Die
tatsächliche Schaltzeitmessung beginnt, während
das Messsignal sich in einem ersten Toleranzbereich aufhält.
In einem zweiten Schritt 101 verlässt das Messsignal
diesen ersten Toleranzbereich in Richtung eines zweiten Toleranzbereichs.
D. h. es wird ein erster Abtastwert des Messsignals detektiert, welcher
außerhalb des ersten Toleranzbereichs, in Richtung des
zweiten, die Schaltzeit charakterisierenden, Werts des Messsignals
liegt. In einem dritten Schritt 102 wird die Zeit des Verlassens
des ersten Toleranzbereichs in Richtung des zweiten Toleranzbereichs
als Startzeit der Schaltzeitmessung gesetzt. Tritt das Messsignal
erneut in den ersten Toleranzbereich ein, so wird mit dem zweiten
Schritt 101 fortgefahren. Verbleibt das Signal außerhalb
des ersten Toleranzbereichs, so wird mit einem vierten Schritt 105 fortgefahren.The actual shift time measurement begins while the measurement signal is in a first tolerance range. In a second step 101 the measuring signal leaves this first tolerance range in the direction of a second tolerance range. Ie. A first sample value of the measurement signal is detected, which lies outside the first tolerance range, in the direction of the second value of the measurement signal characterizing the switching time. In a third step 102 the time of leaving the first tolerance range in the direction of the second tolerance range is set as the start time of the shift time measurement. If the measuring signal again enters the first tolerance range, then the second step 101 continued. If the signal remains outside the first tolerance range, then the fourth step 105 continued.
Tritt
das Messsignal in den zweiten Toleranzbereich, welcher um den zweiten
die Messzeit charakterisierenden Wert des Messsignals angeordnet ist,
ein, so wird dies in dem vierten Schritt 105 detektiert.
In einem fünften Schritt 106 wird der Zeitpunkt, zu
welchem der Eintritt in den zweiten Toleranzbereich detektiert wurde
als mögliche Stoppzeit der Schaltzeitmessung gesetzt.If the measuring signal enters the second tolerance range, which is arranged around the second value of the measuring signal characterizing the measuring time, then this becomes the fourth step 105 detected. In a fifth step 106 For example, the time at which the entry into the second tolerance range was detected is set as a possible stop time of the shift time measurement.
Verbleibt
das Signal innerhalb des zweiten Toleranzbereichs, so wird mit dem
sechsten Schritt 109 fortgefahren. In dem sechsten Schritt 109 wird durch
Subtraktion der gesetzten Startzeit von der gesetzten Stoppzeit
die Schaltzeit bestimmt.If the signal remains within the second tolerance range, then the sixth step 109 continued. In the sixth step 109 is determined by subtracting the set start time from the set stop time, the switching time.
Verlässt
das Signal jedoch nach dem fünften Schritt 106 erneut
den zweiten Toleranzbereich, so werden mehrere Fälle unterschieden.
Tritt es bevor die maximale Schaltzeit erreicht wird erneut in den zweiten
Toleranzbereich ein, so wird mit dem vierten Schritt 105 fortgefahren.
Tritt es bevor die maximale Schaltzeit erreicht wird erneut in den
ersten Toleranzbereich ein, so wird ebenfalls mit dem sechsten Schritt 109 fortgefahren.
Die im fünften Schritt 106 gesetzte Stopzeit wird
dann als gültig betrachtet. Verbleibt das Signal bis zum
Erreichen der maximalen Schaltzeit außerhalb des ersten
und zweiten Toleranzbereichs, so wird mit dem sechsten Schritt 109 fortgefahren.
Die maximale Schaltzeit wird dann als Schaltzeit herangezogen.However, leave the signal after the fifth step 106 again the second tolerance range, so several cases are distinguished. If it re-enters the second tolerance range before the maximum switching time is reached, the fourth step 105 continued. If it re-enters the first tolerance range before the maximum switching time has been reached, the sixth step also takes place 109 continued. The fifth step 106 set stop time is then considered valid. If the signal remains outside the first and second tolerance ranges until the maximum switching time has been reached, then the sixth step 109 continued. The maximum switching time is then used as the switching time.
Um
die Genauigkeit der Bestimmung der Schaltzeit weiter zu erhöhen,
kann eine Interpolation der Abtastwerte durchgeführt werden.
Dabei werden die genauen Zeitpunkte des Eintretens und des Verlassens
der Toleranzbereiche durch Interpolation zwischen den Abtastwerten
vor und nach dem Verlassen bzw. Eintreten ermittelt. Eine lineare
Interpolation, eine quadratische Interpolation, eine Spline-Interpolation
oder aufwendigere Interpolationsverfahren können eingesetzt
werden. Wird eine Interpolation durchgeführt, so findet
diese nach der übrigen Verarbeitung zur Ermittlung individueller
Schaltzeiten statt.Around
to further increase the accuracy of determining the switching time,
an interpolation of the samples can be performed.
Here are the exact dates of entry and exit
the tolerance ranges by interpolation between the samples
determined before and after leaving or entering. A linear one
Interpolation, a quadratic interpolation, a spline interpolation
or more elaborate interpolation methods can be used
become. If an interpolation is performed, then finds
this after the remaining processing to identify individual
Switching times instead.
Lediglich
eine optionale Weiterverarbeitung der ermittelten einzelnen Schaltzeiten
erfolgt nach der Interpolation. So ist eine Mittelwertsbildung mehrer
ermittelter Schaltzeiten wie auch eine gemeinsame Behandlung von
gemessenen Schaltzeiten aufsteigender und absteigender Schaltvorgänge
möglich. D. h. es wird z. B. ein Mittelwert von Schaltzeiten aufsteigender
und absteigender Schaltvorgänge gebildet.Only
an optional further processing of the determined individual switching times
takes place after the interpolation. So averaging is more
determined switching times as well as a joint treatment of
measured switching times of ascending and descending switching operations
possible. Ie. it is z. B. an average of switching times ascending
and descending switching operations formed.
Aus
Gründen der Übersichtlichkeit wurde die Behandlung
der eingestellten maximalen Messzeit Nset,max hier
nicht ausführlich dargestellt. Wird zu einer beliebigen
Zeit nach dem letztmaligen Setzen der Startzeit der Schaltzeitmessung
die eingestellte maximale Schaltzeit Nset,max erreicht,
so wird die Messung abgebrochen. Ein Fehlersignal wird in diesem Fall übermittelt.
In diesem Fall wird über den Signalausgang Ready 51, 51a kein
positives Signal ausgegeben. Alternativ kann die eingestellte maximale Schaltzeit
Nset,max als Schaltzeit übermittelt
werden.For reasons of clarity, the treatment of the set maximum measuring time N set, max has not been described in detail here. If the set maximum switching time N set, max is reached at any time after the last time the start time of the switching time measurement has been set, the measurement is aborted. An error signal is transmitted in this case. In this case, the signal output is Ready 51 . 51a no positive signal is output. Alternatively, the set maximum switching time N set, max can be transmitted as switching time.
In 7 wird
ein Zustandsübergangsdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Messverfahrens dargestellt.
Dieses Zustandsübergangsdiagramm entspricht einer Schaltzeitmessung
mit einem aufsteigenden Messwert. Die hier beschriebene Funktion
der Zustandsmaschine wird beispielsweise von der Zustandsmaschine 52 aus 4 vollzogen.In 7 a state transition diagram of the first embodiment of the measuring method according to the invention is shown. This state transition diagram corresponds to a switching time measurement with an ascending measured value. The function of the state machine described here is, for example, the state machine 52 out 4 completed.
Es
existieren die Zustände IDLE 120, START 121,
END_IN 122, END_OUT 124 und INIT 123.
Der Zustand INIT entspricht einem Initialisierungszustand. Im Zustand
IDLE befindet sich der Wert des Messsignals innerhalb des ersten
Toleranzbereichs oder in dem von dem zweiten Toleranzbereich abgewandten
Bereich des ersten Toleranzbereichs. Der Zustand END_IN bedeutet,
dass ein Startzeitpunkt detektiert wurde und der Wert des Messsignals
sich gegenwärtig innerhalb des zweiten Toleranzbereichs befindet.
Der Zustand END_OUT bedeutet dagegen, dass ein Startzeitpunkt detektiert
wurde, der Wert des Messsignals sich bereits zumindest einmal innerhalb
des zweiten Toleranzbereichs befunden hat, gegenwärtig
jedoch außerhalb liegt.There are the states IDLE 120 , BEGIN 121 , END_IN 122 , END_OUT 124 and INIT 123 , The state INIT corresponds to an initialization state. In the state IDLE, the value of the measuring signal is within the first tolerance range or in the region of the first tolerance range which is remote from the second tolerance range. The END_IN state means that a start time has been detected and the value of the measurement signal is currently within the second tolerance range. By contrast, the state END_OUT means that a start time has been detected, the value of the measurement signal has already been within the second tolerance range at least once, but is currently outside.
Die
Zahlenkombinationen neben den Zustandsübergängen
zeigen die Eingangssignale der Zustandsmaschine, welche zu dem entsprechenden Zustandsübergang
führen, und die von der Zustandsmaschine ausgegebenen Ausgangssignale
bei dem Zustandsübergang an. Die erste Ziffer entspricht
dabei dem Ausgang des dritten Komparators 43 aus 4.
Die zweite Ziffer entspricht dabei dem Ausgang des zweiten Komparators 42.
Die dritte Ziffer entspricht dabei dem Ausgang des ersten Komparators 41.
Die vierte Ziffer entspricht dabei dem Ausgang des vierten Komparators 44.
Die Ziffern können dabei die Werte 0 und 1 annehmen. Wird
ein d nachgestellt, so spielt diese Ziffer hier keine Rolle, und kann
einen beliebigen der beiden Werte annehmen. Der Schrägstrich
trennt die Eingangssignale von den Ausgangssignalen der Zustandsmaschine.
Die fünfte Ziffer entspricht dem Ready-Signal. Die sechste
Ziffer entspricht dem we_end-Signal. Die siebte Ziffer entspricht
dem we_start-Signal.The number combinations adjacent to the state transitions indicate the inputs to the state machine leading to the corresponding state transition and the state machine output signals at the state transition. The first digit corresponds to the output of the third comparator 43 out 4 , The second digit corresponds to the output of the second comparator 42 , The third digit corresponds to the output of the first comparator 41 , The fourth digit corresponds to the output of the fourth comparator 44 , The numbers can assume the values 0 and 1. If a d is adjusted, this number does not matter here, and can take any of the two values. The slash separates the input signals from the output signals of the state machine. The fifth digit corresponds to the ready signal. The sixth digit corresponds to the we_end signal. The seventh digit corresponds to the we_start signal.
Die
Zustandsmaschine nimmt den Betrieb im Zustand INIT 123 auf.
Solange die dritte Ziffer eine 0 zeigt, verbleibt sie in diesem
Zustand. Sobald die dritte Ziffer eine 1 zeigt, erfolgt ein Zustandsübergang
in den Zustand IDLE 120. Die Signalausgänge liegen dabei
auf dem Wert 0. Die Zustandsmaschine verbleibt bei den folgenden
Eingangssignalkombinationen im Zustand IDLE 120: 10dd,
110d, 010d, 000d. Am Ausgang wird aber jeweils die Kombination 000 ausgegeben.
Tritt ausgehend vom Zustand IDLE 120 die Eingangskombination
011d auf, so erfolgt ein Zustandsübergang in den Zustand
END_IN 122, während am Ausgang 011 ausgegeben
wird. Tritt ausgehend vom Zustand IDLE 120 die Eingangskombination
111d auf, so erfolgt ein Zustandsübergang in den Zustand
START 121, während am Ausgang die Kombination
001 ausgegeben wird. Derselbe Zustandsübergang tritt ein,
wenn die Eingangskombination 001d anliegt. Auch hier wird am Ausgang
001 ausgegeben. Erfolgt ausgehend vom Zustand START 121 die
Eingangskombination dd0d, d. h. die dritte Ziffer zeigt eine 0,
so erfolgt ein Zustandsübergang zurück in den
Zustand IDLE 120, während am Ausgang die Kombination
000 ausgegeben wird. Ausgehend vom Zustand START 121 erfolgt
bei den folgenden Eingangskombinationen kein Zustandsübergang:
0110, 001d, 101d, 111d, während am Ausgang die Kombination
000 ausgegeben wird. Erfolgt ausgehend vom Zustand START 121 die
Eingangskombination 0111, so erfolgt ein Zustandsübergang
in den Zustand END_IN 122, während die Ausgangskombination 010
ausgegeben wird.The state machine takes the operation in state INIT 123 on. As long as the third digit shows 0, it remains in that state. As soon as the third digit indicates 1, a state transition takes place into the state IDLE 120 , The signal outputs are at the value 0. The state machine remains in the state IDLE for the following input signal combinations 120 : 10dd, 110d, 010d, 000d. However, the combination 000 is output at the output. Occurs from the IDLE state 120 the input combination 011d on, a state transition takes place in the state END_IN 122 while output is 011. Occurs from the IDLE state 120 the input combination 111d, then a state transition takes place in the state START 121 while the output 001 is output. The same state transition occurs when the input combination 001d is applied. Here, too, output 001 is output. It starts from the START state 121 the input combination dd0d, ie the third digit shows a 0, then a state transition takes place back into the state IDLE 120 , while at the output the combination 000 is output. Starting from the state START 121 No state transition occurs in the following input combinations: 0110, 001d, 101d, 111d, while the combination 000 is output at the output. It starts from the START state 121 the input combination 0111, there is a state transition to the state END_IN 122 while the output combination 010 is output.
Bei
den folgenden Eingangskombinationen erfolgt ausgehend vom Zustand
END_IN 122 kein Zustandsübergang: 1011, 0111, während
am Ausgang die Kombination 000 ausgegeben wird. Ausgehend vom Zustand
END_IN 122 erfolgt ein Zustandsübergang zum Zustand
END_OUT 124, wenn die Eingangskombination 0011 oder 1111
anliegt, während am Ausgang die Kombination 000 ausgegeben wird.
Weiterhin erfolgt ein Zustandsübergang vom Zustand END_IN 122 zum
Zustand IDLE 120, sofern die Eingangskombination dd0d,
d. h. eine 0 an der dritten Ziffer anliegt. Dabei wird die Ausgangskombination 100 ausgegeben.
Ausgehend von dem Zustand END_IN 122 erfolgt weiterhin
ein Zustandsübergang zu dem Zustand INIT 123,
wenn die Eingangskombination dd10 anliegt. Dies bedeutet, dass das
Signal sich im zweiten Toleranzbereich befindet und die maximale
Schaltzeit erreicht wird. Dabei wird die Ausgangskombination 100 ausgegeben,
d. h. der Ready-Ausgang gibt den Wert Eins aus. Ausgehend von dem
Zustand END_OUT 124 erfolgt kein Zustandsübergang,
sofern die Eingangskombination 1d11 oder 0011 anliegt. Dabei wird
die Ausgangskombination 000 ausgegeben.The following input combinations are based on the END_IN state 122 no state transition: 1011, 0111, while at the output the combination 000 is output. Starting from the state END_IN 122 a state transition takes place to the state END_OUT 124 when the input combination 0011 or 1111 is present, while at the output the combination 000 is output. Furthermore, a state transition takes place from the state END_IN 122 to the state IDLE 120 if the input combination dd0d, ie a 0 is applied to the third digit. This is the output combination 100 output. Based on the state END_IN 122 Furthermore, a state transition to the state INIT takes place 123 , if the input combination dd10 is present. This means that the signal is in the second tolerance range and the maximum switching time is reached. This is the output combination 100 output, ie the Ready output outputs the value one. Based on the state END_OUT 124 no state transition takes place, provided that the input combination 1d11 or 0011 is present. The output combination 000 is output.
Liegt
ausgehend vom Zustand END_OUT 124 die Eingangskombination
0111 vor, so erfolgt ein Zustandsübergang in den Zustand
END_IN 122, während am Ausgang 010 ausgegeben
wird. Weiterhin erfolgt ein Zustandsübergang von dem Zustand END_OUT 124 zu
dem Zustand IDLE 120, wenn die Eingangskombination dd0d
anliegt. Während des Zustandsübergangs wird die
Ausgangskombination 100 ausgegeben. Darüber hinaus
erfolgt ein Zustandsübergang von dem Zustand END_OUT 124 zu
dem Zustand INIT 123, wenn die Eingangskombination dd10
anliegt. Die Ausgangskombination 100 wird dann ausgegeben.Is based on the state END_OUT 124 If the input combination 0111 is present, a state transition takes place to the state END_IN 122 while the output is 010. Furthermore, a state transition is made from the state END_OUT 124 to the state IDLE 120 when the input combination dd0d is present. During the state transition, the output combination becomes 100 output. In addition, a state transition is made from the state END_OUT 124 to the state INIT 123 , if the input combination dd10 is present. The exit combination 100 is then output.
Sämtliche
möglich Eingangs- und Ausgangskombination sind so erfasst.
Das Verhalten der Zustandsmaschine ist vollständig beschrieben.All
possible input and output combination are recorded.
The behavior of the state machine is fully described.
8 zeigt
ein weiteres beispielhaftes Zustandsübergangsdiagramm.
Dieses Zustandsübergangsdiagramm entspricht einer Messung
der Schaltzeit abfallender Messsignale. Die hier dargestellte Funktion
der Zustandsmaschine wird beispielsweise durch die Zustandsmaschine 52a aus 5 vollzogen.
Die Zustände entsprechen den Zuständen aus 7.
Auch die Bedeutungen der Ziffern der Zustandsübergänge
entsprechen den Bedeutungen aus 7. Dabei
entsprechen die Komparatoren 41, 42, 43, 44 aus 4 hier
den Komparatoren 41a, 42a, 43a, 44a aus 5. 8th shows another exemplary state transition diagram. This state transition diagram corresponds to a measurement of the switching time of falling measurement signals. The function of the state machine shown here is, for example, by the state machine 52a out 5 completed. The states correspond to the Zu stand out 7 , The meanings of the numbers of the state transitions also correspond to the meanings 7 , The comparators are the same 41 . 42 . 43 . 44 out 4 here the comparators 41a . 42a . 43a . 44a out 5 ,
Auch
hier nimmt die Zustandsmaschine ihren Betrieb im Zustand INIT 123 auf.
Bei der Eingangskombination dd0d verbleibt die Zustandsmaschine
im Zustand INIT 123 und gibt dabei am Ausgang die Kombination
000 aus. Bei der Eingangskombination dd1d erfolgt ein Zustandsübergang
in den Zustand IDLE 120, während am Ausgang 000 ausgegeben
wird. Ausgehend vom Zustand IDLE 120 erfolgt kein Zustandsübergang
bei den Eingangskombinationen 111d, 10dd, 0d1d, während
jeweils am Ausgang die Kombination 000 ausgegeben wird. Erfolgt
ausgehend vom Zustand IDLE 120 die Eingangskombination
010d, so ergibt sich ein Zustandsübergang in den Zustand
END_IN 122, während am Ausgang die Kombination
011 ausgegeben wird. Weiterhin erfolgt ein Zustandsübergang
von dem Zustand IDLE 120 in den Zustand START 121, wenn
die Eingangskombination 000d oder 110d anliegt. Dabei wird am Ausgang
die Kombination 001 ausgegeben.Again, the state machine takes its operation in the INIT state 123 on. With the input combination dd0d, the state machine remains in the INIT state 123 and outputs the combination 000 at the output. In the case of the input combination dd1d, a state transition takes place into the state IDLE 120 while output 000 is output. Starting from the IDLE state 120 There is no state transition in the input combinations 111d, 10dd, 0d1d, while the combination 000 is output at the output. It is based on the IDLE state 120 the input combination 010d, the result is a state transition to the state END_IN 122 while the output 011 is the combination. Furthermore, a state transition takes place from the state IDLE 120 in the state START 121 when input combination 000d or 110d is present. The combination 001 is output at the output.
Ausgehend
vom Zustand START 121 erfolgt kein Zustandsübergang,
wenn die Eingangkombination 000d oder 1d0d oder 0100 anliegt. Dabei
wird am Ausgang die Kombination 000 ausgegeben. Ausgehend vom Zustand
START 121 erfolgt weiterhin ein Zustandsübergang
zurück in den Zustand IDLE 120, wenn die Eingangskombination
dd1d anliegt. Dabei wird am Ausgang die Kombination 000 ausgegeben. Ein
Zustandsübergang vom Zustand START 121 in den
Zustand END_IN 122 erfolgt bei der Eingangskombination
0101, während am Ausgang die Kombination 010 ausgegeben
wird. Ausgehend vom Zustand END_IN 122 erfolgt kein Zustandsübergang, bei
den Eingangskombinationen 0101 und 1001. Dabei wird am Ausgang die
Kombination 000 ausgegeben. Ein Zustandsübergang zum Zustand
END_OUT 124 erfolgt ausgehend vom Zustand END_IN 122 bei den
Eingangskombinationen 0001 und 1101, während am Ausgang
die Kombination 000 ausgegeben wird.Starting from the state START 121 There is no state transition when input combination 000d or 1d0d or 0100 is present. The combination 000 is output at the output. Starting from the state START 121 Furthermore, a state transition takes place back into the state IDLE 120 when the input combination dd1d is applied. The combination 000 is output at the output. A state transition from the START state 121 in the state END_IN 122 takes place at the input combination 0101, while the combination 010 is output at the output. Starting from the state END_IN 122 There is no state transition for the input combinations 0101 and 1001. The combination 000 is output at the output. A state transition to the END_OUT state 124 takes place from the state END_IN 122 at the input combinations 0001 and 1101, while at the output the combination 000 is output.
Weiterhin
erfolgt ein Zustandsübergang zurück zum Zustand
IDLE 120 ausgehend vom Zustand END_IN 122 bei
der Eingangskombination dd1d, während am Ausgang die Kombination 100 ausgegeben
wird. Weiterhin erfolgt ein Zustandsübergang vom Zustand
END_IN 122 in den Zustand INIT 123 bei der Eingangskombination
dd00, während am Ausgang die Kombination 100 ausgegeben
wird. Ausgehend vom Zustand END_OUT 124 erfolgt kein Zustandsübergang
bei den Eingangskombinationen 1d01 und 0001. Dabei wird am Ausgang
die Kombination 000 ausgegeben. Ein Zustandsübergang vom Zustand
END_OUT 124 zum Zustand INIT 123 erfolgt bei der
Eingangskombination dd00, während am Ausgang die Kombination 100 ausgegeben
wird. Ein weiterer Zustandsübergang von dem Zustand END_OUT 124 zum
Zustand IDLE 120 erfolgt bei der Eingangskombination dd1d,
während am Ausgang die Kombination 100 ausgegeben
wird.Furthermore, a state transition takes place back to the state IDLE 120 starting from the state END_IN 122 at the input combination dd1d, while at the output the combination 100 is issued. Furthermore, a state transition takes place from the state END_IN 122 in the state INIT 123 at the input combination dd00, while at the output the combination 100 is issued. Starting from the END_OUT state 124 There is no state transition for the input combinations 1d01 and 0001. The combination 000 is output at the output. A state transition from state END_OUT 124 to the state INIT 123 takes place at the input combination dd00, while at the output the combination 100 is issued. Another state transition from the END_OUT state 124 to the state IDLE 120 takes place at the input combination dd1d, while at the output the combination 100 is issued.
Auch
dieses Zustandsübergangsdiagramm beschreibt sämtliche
mögliche Zustandsübergänge der Zustandsmaschine.
Das Verhalten der Zustandsmaschine ist somit auch hier vollständig
beschrieben.Also
This state transition diagram describes all
possible state transitions of the state machine.
The behavior of the state machine is thus also complete here
described.
Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Wie bereits erwähnt, können
unterschiedliche Messgeräte neben Oszilloskopen eingesetzt
werden. Neben einer direkten Übergabe der ermittelten Schaltzeit
ist auch eine Zwischenspeicherung möglich. Alle vorstehend
beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind
im Rahmen der Erfindung beliebig vorteilhaft miteinander kombinierbar.The
Invention is not on the illustrated embodiment
limited. As already mentioned, can
different measuring instruments used in addition to oscilloscopes
become. In addition to a direct transfer of the determined switching time
Caching is also possible. All above
described features or features shown in the figures
within the scope of the invention can be combined with one another in any advantageous manner.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 0278637
A2 [0003] EP 0278637 A2 [0003]