DE3236207C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Messen und Verarbeiten von Signalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und umfaßt eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Eine Vorrichtung zum Prüfen von in Fahrzeugen einge­ bauten elektrischen Anlagen, welche die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist, ist aus der DE-A 30 43 255 bekannt.

Schaltungsanordnungen zum Erfassen von Zündsignalen sind beispiels­ weise bei der Motormeßtechnik allgemein bekannt. Die dort verwendeten Zündwinkel- und Schließwinkelmeßschaltungen sind üblicherweise analog aufgebaut und benötigen einen erheblichen Bauteileaufwand, um die beispielsweise beim Zündfunkenbeginn und -ende auf auftretenden Schwingungen zu unterdrücken. Weiterhin sind auch bei digitalen Schaltungen Störimpulse bekannt, die beispielsweise auf dem Über­ tragungsweg nach einer Zustandsänderung auftreten können. Auch diese Störimpulse waren bislang nur mit großem Aufwand zu erkennen und zu eliminieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weniger aufwendiges Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung anzugeben, das bei geringem Aufwand eine hohe Stör­ sicherheit garantiert.

Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1 bzw. 6 angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß sowohl bei analogen als auch bei digitalen Signalen die erste und richtige Impulsflanke erkannt wird, während störende Impulse, die beispielsweise aufgrund von Aus- und Einschwingvorgängen auftreten, eliminiert werden. Als weiterer Vor­ teil ist anzusehen, daß die gesamte Schaltung digital aufgebaut ist und somit einfach integrierbar ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteil­ hafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch ange­ gebenen Verfahren möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schaltungsanord­ nung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläu­ terung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 und Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Mikroprozessors.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 wird das Eingangssignal einen Begrenzer 1 zu­ geführt, der zu hohe Spannungen des Eingangssignales verhindern soll. Der Begrenzer 1 verschiebt gleichzeitig den Vergleichspunkt des Meßsignals (z.B. den Nullpunkt) in einen Bereich, der von den nachfolgenden Komparatoren als Eingangssignal akzeptiert werden kann. Das Ausgangs­ signal des Begrenzers 1 ist jeweils einen Komparator 2 und 3 zugeführt. Die Komparatoren 2 und 3 sind in einen Fensterkomparator zusammengefaßt. Es eignet sich beispiels­ weise der Fensterdiskriminator des Typs TCA965 der Firma Siemens. Der Komparator 2 arbeitet so, daß beim Überschrei­ ten einer vorgegebenen Spannung an seinen Ausgang ein lo­ gisches Eins-Signal abgegeben wird, während beim Unter­ schreiten einer gewissen Spannung ein logisches Null-Signal abgegeben wird. Der Komparator 3 liefert an seinen Ausgang einen Impuls, wenn das zu messende Signal sich im vor­ gegebenen Fenster befindet. Der Ausgang des Kompara­ tors 2 führt zu einem Eingang eines Ports eines Mikro­ prozessors 4. Der Ausgang des Komparators 3 führt zu einen Interrupt- oder Timereingang des Mikroprozessors 4. Als Mikroprozessor kann beispielsweise der Typ M06801 der Firma Motorola Verwendung finden. Mit dem Mikropro­ zessor ist es möglich die gewünschten Größen zu berechnen und an einer Anzeigeeinheit auszugeben. Aus diesem Grunde ist ein Ausgang des Mikroprozessors 4 mit einer Anzeigevorrichtung 5 verbunden.

Die Wirkungsweise der gesamten Schaltungsanordnung sei anhand der Auswertung eines Zündsignales in Verbindung mit der Fig. 2 näher erläutert. Statt eines Zündsignales kön­ nen als Eingangssignale auch TD-Signale und beispielsweise auch nicht entprellte Signale oder ähnliche Signale mit Ein- und Ausschwingverhalten anliegen. In Fig. 2a ist das Zündsignal an der Primärwicklung der Zündspule dar­ gestellt. Ist der Unterbrecherkontakt geschlossen, so liegt an den Klemmen der Primärwicklung der Zündspule eine vorgege­ bene Spannung an. Wird der Unterbrecherkontakt geöffnet, so setzt das bei Zündimpulsen übliche Einschwingverhalten ein, das in Form einer gedämpften Sinusschwingung ver­ läuft und in der sogenannte Brennspannungslinie endet, der auf die Primärseite der Zündspule transformierten Span­ nung über dem brennenden Zündfunken. Nach der fast voll­ ständigen Wandlung der elektrisch gespeicherten Energie in thermische Energie durch den Zündfunken bricht die Spannung nit einen Ausschwingvorgang zusammen. Bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel wird der Unterbrecherkontakt wiederum geschlossen. Dieses Zündsignal nach Fig. 2a wird mittels einer hochohmigen Begrenzerschaltung auf die Eingangsspannungsbandbreite der Komparatoren 2 und 3 reduziert und angepaßt. Diese beträgt beispielsweise 1,5 bis 4 V. Mittels Widerständen ist es möglich, bei den Komparatoren 2 und 3 den Schaltpunkt bzw. beim Komparator 3 eine Fensterbreite vorzugeben. Die Vergleichsspannung für den Komparator 2 liegt beispielsweise zwischen der maximalen Eingangsspannung und der minimalen Eingangs­ spannung, die Fenstermitte von Komparator 3 ebenso.

Durch den Komparator 2 wird am Ausgang aus einem Signal nach Fig. 2a ein Signal nach Fig. 2 gebildet. Alle Zünd­ spannungen von z.B. Null Volt oder kleiner werden als log­ isches Null-Signal abgebildet, während alle Zündspannungen größer als Null Volt als logisches Eins-Signal abgebil­ det werden. Am Ausgang des Fensterkomparators 3 steht ein Signal nach Fig. 2c an, das als Interruptsignal be­ zeichnet ist. Dieses Signal tritt kurzzeitig bei jedem Nulldurchgang des Zündsignals nach Fig. 2a auf. Hierbei ist es gleichgültig, in welcher Richtung der Nulldurch­ gang erfolgt. In Fig. 2d ist schließlich das Merksignal dargestellt, das vom Mikroprozessor 4 generiert wird. Das Merksignal weist dann eine logische Eins auf, wenn eine negative Flanke des Zündsignals detektiert wurde. Es wird dann auf eine logische Null zurückgesetzt, wenn eine vor­ gegebene Zeit kein Interrupt aufgetreten ist und eine Änderung des Zündsignals in Richtung einer logischen eins erfolgt. Dieses Zurücksetzen des Merksignals, kann an zwei Punkten erfolgen und wird im allgemeinen am Ende der Brennspannungslinie (in Fig. 2d durch I gekennzeich­ net) erfolgen. Bei unregelmäßigem und gestörtem Ablauf des Zündvorgangs kann aber auch die Brennspannungslinie ganz ausbleiben. In diesem Fall wird das Zurücksetzen des Merksignals am zweiten Punkt (in Fig. 2d durch gekennzeichnet), dem Schließbeginn, durchgeführt.

Die Arbeitsweise des Mikroprozessors zur Erzeugung des Merksignals nach Fig. 2d in Abhängigkeit von Pegelsignal nach Fig. 2b und dem Interruptsignal nach Fig. 2c ist anhand des Strukturdiagrammes nach Fig. 3 näher erläu­ tert. Das Programm wird gestartet, sobald am Timerein­ gang des Mikroprozessors 4 ein Interruptsignal nach Fig. 2c auftritt. Zuerst speichert der Mikroprozessor an der Abfragestelle 10 den Zeitpunkt SP des Auftretens des Interruptsignals ein. Gleichzeitig wird der Pegel P aus Fig. 2b an der Abfragestation 11 eingespeichert. Der Pegel P kann dabei nur den Wert Null oder Eins anneh­ men. An der Entscheidungsstelle 12 wird der aktuelle Pegelwert mit dem ersten Vergangenheitswert verglichen. Ist dieser Wert gleich, so wird das Programm abgebrochen. Durch diese Maßnahmen werden kurze Störimpulse, die einen Interrupt auslösten, ausgefiltert. Als nächste Maßnahme wird in der Entscheidungsstelle 13 der zeitliche Abstand vom aktuellen Interrupt zum vorhergehenden Interrupt fest­ gestellt. Dieser Wert wird mit einer festen Zeit T ver­ glichen. Ist diese Zeit kleiner, wird der Auswertevorgang abgebrochen. Die genannte Zeit wird zweckmäßigerweise so groß gewählt, daß alle halben Periodendauern der Aus­ schwingvorgänge des zu beobachtenden Signals kleiner sind. Durch diese Maßnahme sind die dem Startinterrupt folgenden Interruptsignale in Fig. 2c zu erkennen und auszuscheiden. Die während des Zündbeginns auftretenden Zündausschwinger in der Frequenz zwischen 10 kHz bis 40 kHz und die Aus­ schwinger nach Beendigung des Funkenbrennvorgangs in der Frequenz von 2 bis 4 kHz können daher die Abfragestelle 13 nicht passieren. Die in Fig. 2c dem ersten Impuls folgende erste Impulsfolge gelangt daher nicht über die Entscheidungsstelle 13 hinaus. Ebenso gelangen die in Fig. 2c dargestellten zweiten und weiteren Impulse des Impuls­ paketes nach den Ende der Brennspannungslinie nicht über die Abfragestelle 13 hinaus. Für die Zeit T empfiehlt es sich daher, im Falle der Messung von Zündsignalen eine Zeitbedingung nicht erfüllt, so werden die aktuellen Werte des Interruptzeitpunktes S P _n des Pegels P _n und des später zu besprechenden Zündzeitpunktes ZZP _n als erster Vergangenheitswert für den nächsten Programmdurchlauf abgespeichert und das Programm beendet. Dies ist in der Station 14 realisiert. In der Entscheidungsstation 15 wird abgefragt, ob der aktuelle Pegel P eine logische Eins darstellt. Ist dies nicht der Fall, so muß aufgrund der Abfragebedingung 12 der erste Vergangenheitswert eine logische Eins gewesen sein. Das zu messende Signal wies daher zum Startzeitpunkt des aktuellen Programmablaufs eine abfallende Flanke auf, wie dies auf der linken Seite des Diagramms dargestellt ist. Eine abfallende Flanke, die nach einer Zeit größer T eintritt muß jedoch der Beginn eines Zündzeitpunktes sein. Der aktuelle Zeit­ punkt SP wird daher als Zündzeitpunkt ZZP an der Station 16 gesetzt. An der Entscheidungsstelle 17 wird fest­ gestellt, ob das Merksignal MB auf eine logische Null ge­ setzt war. Eine logische Eins kann dann auftreten, wenn die Schaltungsanordnung kurz nach dem Einschalten noch nicht synchronisiert ist. In diesem Falle werden an der Abfrage­ station 14 die aktuellen Speicherwerte als erste Vergan­ genheitswerte abgelegt und das Programm beendet. Weist das Merksignal eine logische Null auf, so wird der erste Vergangenheitswert des Interruptzeitpunktes als Schließ­ zeitpunkt SWP definiert. Dies erfolgt in der Station 18. Weiterhin wird das Merksignal nach Fig. 2d auf eine lo­ gische Eins gesetzt. Dieser Fall kann nur dann auftreten, wenn die erste abfallende Flanke nach Fig. 2a auftritt. In der Station 14 werden die aktuellen Werte als erste Vergangenheitswerte neu abgelegt. Die ursprünglichen ersten Vergangenheitswerte fallen aus den Programm heraus.

Ist an der Entscheidungsstation 15 das an der Station 11 auf­ genommene Pegelsignal High, so muß der erste Vergangen­ heitswert aufgrund der Abfrage 12 Low sein. Der Interrupt wurde daher durch die ansteigende Flanke eines Signals aus­ gelöst. An der Entscheidungsstation 20 wird nunmehr fest­ gestellt, ob das Merksignal auf eine logische Null gesetzt ist. Ist das Merksignal nach Fig. 2d nicht Null, wird es an der Station 21 auf Null gesetzt. Dies geschieht in der Regel am Ende der Brennspannungslinie (in Fig. 2d durch I gekennzeichnet). War die Brennspannungslinie gestört, unvollständig oder vollständig ausgeblieben, wird das Rücksetzen an der durch II gekennzeichneten Stelle, dem Schließpunkt des Unterbrechers, durchgeführt. An den Rechenstellen 22 und 23 wird der Schließwinkel SW und die Zündfunkenbrenndauer ZBD bestimmt. Der Schließwinkel in Prozent des Einheitskreises berechnet sich aus dem ak­ tuellen Zündzeitpunkt minus dem Schließzeitpunkt dividiert durch den aktuellen Zündzeitpunkt abzüglich den Vergangen­ heitszündzeitpunkt. Es wird also die Zeitdauer zwischen Schließen und Öffnen des Unterbrechers durch die Gesamt­ zeitdauer zwischen zwei Zündzeitpunkten dividiert. Die Zündfunkenbrenndauer bestimmt sich aus den aktuellen Inter­ ruptzeitpunkt und dem Zündzeitpunkt und muß in der Station 24 noch bestätigt werden. Das Programm wird auch in diesem Fall durch die Station 14 beendet, wo der aktuelle Inter­ ruptzeitpunkt, Pegel und Zündzeitpunkt als erster Ver­ gangenheitswert abgespeichert werden.

Befindet sich das Merksignal in der Abfragestation 20 auf einer logischen Null, so wurde ein Schließpunkt des Unter­ brechers detektiert, dem ein ordnungsgemäßer Zündfunken- Brennvorgang vorausging, dessen Ende das Merksignal schon zurückgesetzt hat. Die Zündfunken-Brenndauer wird be­ stätigt.

Das gesamte Verfahren zur Messung und Verarbeitung von Signalen ist nicht nur zur Bestimmung von Zündsignalen geeignet sondern auch für die z.B. aus Transistorzünd­ geräten gewonnenen sogenannten TD-Signale (TD = Tacho- Diagnose) und ebenfalls für solche Signale, bei denen aufgrund von Prellerscheinungen oder falschen Abschlüssen bei Schaltvorgängen Schwingungen auftreten. Dies kann beispielsweise bei digitalen Signalleitungen oder bei Tastern und Relais der Fall sein. Je nach der Ausge­ staltung der Abbruchkriterien, insbesondere der Zeit an der Abfragestation 13 und den Umschaltbedingungen der Abfragestation 15 kann das ursprüngliche Signal einwandfrei detektiert werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Messen und Verarbeiten von Signalen mit einem Fensterkomparator, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Mikroprozessor ein Interrupt­ signal erzeugt wird, wenn das zu messende Signal ein vorgegebenes Fenster erreicht, daß ein Merksignal ge­ setzt wird, wenn sich der Signalpegel ändert und eine vorgegebene Zeit kein Interruptsignal erzeugt wurde, und daß das Merksignal zurückgesetzt wird, wenn sich der Signalpegel ändert und eine vorgegebene Zeit kein Inter­ ruptsignal aufgetreten ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Filter vorhanden sind, die bei einer schnellen Inter­ ruptfolge die Auswertung des Signals verhindern.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zu messende analoge Signal digitali­ siert wird.

4. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Interruptsignal beim Erreichen eines Nulldurchgangs des zu messenden Signals erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Merksignal nur erzeugt wird, wenn eine vorgegebene Zeit lang kein Interruptsignal erzeugt wurde und eine abfallende Flanke des Sinals den Interrupt ausgelöst hat.

6. Vorrichtung zum Messen und Verarbeiten von Signalen, nach einem der Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zu mes­ sende Signal einem Komparator (3) zugeführt ist, der ein Interruptsignal erzeugt, wenn das zu messende Signal ei­ nen vorgegebenen Wert erreicht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein heiterer Komparator vorgesehen ist, der an sei­ nem Ausgang eine logische Null abgibt, wenn das Meßsi­ gnal einen vorgegebenen Wert unterschreitet, und der eine logische Eins abgibt, wenn das Meßsignal den vorgegebenen Wert überschreitet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Begrenzer (1) zum Begrenzen des Ein­ gangssignals der Komparatoren (2, 3) und zum Anpassen des Vergleichspunktes des Meß-Signals an den Eingangs­ spannungsbereich der Komparatoren vorgeschaltet ist.