DE2951677C2 - Verfahren bzw. Einrichtung zur Erzeugung eines Auslösesignales - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Auslösesignales abhängig vom Auftreten eines Ereignisses, welches im wesentlichen periodisch innerhalb periodisch aufeinanderfolgender Zeitintervalle auftritt und ein bestimmtes Unterscheidungsmerkmal relativ zu den übrigen innerhalb desselben Zeitintervalls auftretenden Ereignissen besitzt.

In bestimmten Anwendungsfällen wird ein Auslösesignal in Abhängigkeit vom Auftreten eines Ereignisses benötigt, dessen Bedeutsamkeit nicht unmittelbar beim Auftreten, sondern erst zu einem späteren Zeitpunkt, etwa zu Ende des betreffenden Zeitintervalls, erkennbar ist. Soll beispielsweise ein Auslösesignal immer dann erzeugt werden, wenn innerhalb im wesentlichen periodisch jeweils in den Zeitintervallen auftretender Folgen von Impulsen jeweils wechselnder Anzahl oder wechselnder Amplitude der jeweils letzte Impuls bzw. der jeweils höchste Impuls aufgetreten ist, so kann naturgemäß erst zu Ende der Impulsfolge oder zu Ende des betreffenden Zeitintervalls die Feststellung getroffen werden, welcher der Impulse derjenige war, welcher

die Erzeugung eines Auslösesignales bewirken sollte.

Bekannte Schaltungen der vorliegend interessierenden Art zur Erzeugung eines Ausiösesignales konnten dieses somit nur mit bestimmter zeitlicher Verzögerung zu demjenigen Ereignis liefern, we^hes für die Erzeugung des Auslösesignales bestimmend ist So hat man beispielsweise die Dauer einer sich im wesentlichen periodisch wiederholenden Impulsfolge in der Weise bestimmt, daß die Einzelimpulse einen Zähler in Lauf setzen, dessen Zählerstand jeweils zu Ende der Einzelimpulse auf einen Speicher übertragen wurde, während der Zähler in den Impulspausen weiterzählte. Zu Ende des Periodentaktes enthielt dann der Speicher einen Zählerstand, welcher der Dauer der Impulsfolge entsprach.

Außer der zeitlichen Verzögerung eines das Impulsfolgenende anzeigenden Signals gegenüber dem tatsächlichen Ende der Impulsfolge ist bei der bekannten Schaltung nachteilig, daß die Übertragung von Zählerstandssignalen zwischen dem Zähler und dem Speicher in vielen Fällen nicht mit ausreichender Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, so daß die Schaltung in ihrem Frequenzbereich beschränkt ist.

Aus der deutschen Auslegeschrift 25 35 722 ist eine der zuvor beschriebenen Schaltung ähnliche Schaltung bekannt, bei der ein Signal mit einer verzögerten Wiederholung seiner selbst während eines vorbestimmten Prüfintervalls verglichen wird, um Änderungen des Signales festzustellen. Jede Signaländerung löst ein neues Prüfzeitintervall aus. Tritt innerhalb eines Prüfzeitintervalls keine Signaländerung ein, so deutet dies bei der bekannten Schaltung auf eine störungsfreie Übertragung dieses Signales hin, so daß das Signal, welches zuvor für die weitere Verarbeitung gesperrt war, nunmehr weitergegeben wird. Auch bei dieser Schaltung ergibt sich der in manchen Fällen unzuträgliche Nachteil einer zeitlichen Verzögerung zwischen dem Auftreten eines Ereignisses und der Abgabe eines von dem Auftreten dieses Ereignisses abhängigen Auslösesignales, nachdem bei der bekannten Schaltung für den Zeitpunkt der Weitergabe oder Sperrung eines geprüften Signales nicht das Auftreten eines bestimmten Signalereignisse sondern der Ablauf des Prüfzeitintervalls bestimmend ist.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung der eingangs definierten Art so auszugestalten, daß die Auslösesignalerzeugung mit hoher Frequenz und im wesentlichen ohne Verzögerung mit Bezug auf das bestimmende Ereignis erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des anliegenden Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung umfaßt auch eine Einrichtung zur Durchführung des hier vorgeschlagenen Verfahrens. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 ein stark vereinfachtes Blockschaltbild einer Einrichtung zur Auslösesignalerzeugung,

Fig. 2 ein mehr ins einzelne gehendes Schaltbild einer Einrichtung gemäß F i g. 1 und

Fig.3a bis 3h Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 2.

In der in F i g. 1 gezeigten Schaltung ist eine Taktsignalleitung mit 1 und eine Signalleitung mit 2 bezeichnet. Auf der Signalleitung 2 treten zu untersuchenden Ereignissen entsprechende Signale im wesentliehen periodisch im Takt der pericxlischen Taktsignale der Leitung 1 auf. Abhängig von einem bestimmten Ereignis innerhalb des durch den periodischen Takt auf der Leitung 1 vorgegebenen Zeitintervalls, beispielsweise also abhängig von dem Auftreten der jeweiligen

η Maximalamplitude der Signale der Leitung 2 oder abhängig vom zeitlich innerhalb bestimmter Grenzen innerhalb der Periode verschieblichen Beginn oder Ende der Signale der Leitung 2 soll ein Auslösesignal erzeugt werden.

Hierzu werden die bezüglich eines Unterscheidungsmerkmals zu untersuchenden Signale der Leitung 2 eiaer Vergleichs- und Zeitmeßschaltung 3 zugeführt, welche die Merkmale der Signale innerhalb der periodisch aufeinanderfolgenden Zeitintervalle miteinander vergleicht und durch den Vergleich das Ereignis mit demjenigen Merkmal bestimmt, welches für die Erzeugung des Auslösesignales bestimmend sein soll.

Die Vergleichs- und Zeitmeßschaltung 3 liefert an einem Ausgang 4 ein Signal, das den Zeitpunkt des Auftretens des interessierenden Ereignisses bzw. Signalmerkmals relativ zu einem zeitlichen Bezugspunkt des betreffenden Zeitintervalls signalisiert. Ist der zeitliche Bezugspunkt der Beginn des Zeitintervalls, so ist die Vergleichs- una Zeitmeßschaltung 3, wie in F i g. 1

3c durch eine strichlierte Linie 5 angedeutet ist, mit der Taktsignalleitung 1 verbunden. Ist der zeitliche Bezugspunkt ein von dem für die Erzeugung des Auslösesignales bestimmenden Signalmerkmal verschiedenes Signalmerkmal, so kann die Leitungsverbindung 5 entfallen und die Vergleichs- und Zeitmeßschaltung enthält Schaltungsmittel zur Ableitung eines Bezugssignales von den Signalen der Leitung 2.

Der Vergleichs- und Zeitmeßschaltung 3 ist eine Halteschaltung 6 nachgeschaltet, welche von den periodischen Taktsignalen der Leitung 1 gesteuert wird und das Ausgangssignal auf der Leitung 4 für die Dauer einer Periode hält, so daß dieses Signal auch während des nächsten Zeitintervalls auf der Leitung 7 zur Verfügung steht.

Eine Änderungsschaltung 8 nimmt an dem Signal der Leitung 7, welches die Zeitdauer zwischen einem zeitlichen Bezugspunkt eines ausgewerteten Zeitintervalls einerseits und dem Auftreten eines die Erzeugung des Auslösesignales bewirkenden Signalmerkmals andererseits signalisiert, eine Änderung im Sinne einer geringen Zeitvoreilung vor. Das Ausgangssignal der Änderungsschaltung 8 wird in einem Freigabesignalgeber 9 mit einem von der Vergleichs- und Zeitmeßschaltung 3 über die Leitung 10 bezogenen Zeitanzeigesignal in Beziehung gesetzt, welches die jeweils innerhalb eines augenblicklichen Zeitintervalls von dem gewählten zeitlichen Bezugspunkt ab verstrichene Zeit signalisiert. Ergibt sich eine Übereinstimmung des Signals auf der Leitung 10 mit dem Ausgangssignal der

Änderungsschaltung 8, so liefert der Freigabesignalgeber 9 an seinem Ausgang 11 ein Freigabesignal, das in einer Verknüpfungsschaltung 12 mit den Signalen der Leitung 2 im Sinne der Erzeugung des Auslösesignals an dem Ausgang 13 verknüpft wird.

Man erkennt, daß die Schaltung gemäß Fig, I von der Voraussetzung ausgeht, daß innerhalb der periodisch aufeinanderfolgenden Zeitintervalle das die Erzeugung des Auslösesignales bestimmende Si-

gnalmerkmal nicht streng periodisch stets zum selben Zeitpunkt auftritt, — in diesem Falle wäre die Erzeugung eines gleichzeitig auftretenden Auslösesignales ohnedies kein Problem — , wohl aber periodisch innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches zu erwarten ist. Die Schaltung nach Fig. 1 benutzt demgemäß ein vorausgehendes Zeitintervall zur Bestimmung des Zeitpunktes, in welchem das interessierende Signalmerkmal auftritt. Im darauffolgenden Zeitintervall wird dann zu einem gegenüber dem ermittelten Zeitpunkt um einen Toleranzbetrag zeitlich vorverlegten Zeitpunkt ein Auslösesignalkreis freigegeben, welcher bei Auftreten des interessierenden Signalmerkmals in diesem folgenden Zeitintervall unmittelbar anspricht.

F i g. 2 zeigt eine praktische Ausführungsform der prinzipiellen Schaltung nach Fig. 1, wobei in den F i g. 3a bis 3h Zeitdiagramme von Signalen an denjenigen Schaltungspunkten der Schaltung nach Fig. 2 aufgezeichnet sind, welche in Fig. 2 mit entsprechenden Kleinbuchstaben gekennzeichnet sind.

Auf der Leitung 1 treten, wie aus F i g. 3a ersichtlich, periodische Taktsignale auf, deren Impulsdauer bestimmten, periodisch aufeinanderfolgenden Zeitintervallen entspricht.

Auf der Leitung 2 stehen im wesentlichen periodisch auftretende Impulsfolgen gemäß F i g. 3b an. Bei diesen Impulsen kann es sich um die Detektorausgangsimpulse einer Laserstrahl-Abtastmeßeinrichtung handeln, bei welcher ein Laserstrahl periodisch einen Prüfling, etwa einen Glasstab abtastet und die Unterbrechung des Laserstrahls auf dem Abtastweg für die Messung ausgewertet wird. Entspricht in der Darstellung nach F i g. 3b die Unterbrechung des Laserstrahls durch den Prüfling dem Vorhandensein einer Impulsamplitude, so kommen beispielsweise bei der Abtastung eines Glasstabes Impulspausen innerhalb der Abtastzeit dadurch zustande, daß das Laserlicht den Prüfling stellenweise durchdringt. Die einer bestimmten Abmessung des Prüflings entsprechende Information ist also nicht die Dauer eines geschlossenen Impulses, sondern bei den im wesentlichen periodisch auftretenden Impulsfolgen gemäß Fig. 3b die Dauer dieser Impulsfolge von der Anstiegsflanke des ersten Impulses bis zum Abfall des letzten Impulses.

Von zwei mit einem Eingang und dem Ausgang jeweils kreuzweise verbundenen WEDER-Schaltelementen 14 und 15 gelangen die Signale der Leitung 2 zu einem Rampengenerator 16, welcher innerhalb der periodischen Zeitintervalle nach Fig. 3a jeweils genau zu Beginn des ersten Impulses jeder Impulsfolge eingeschaltet wird und eine linear ansteigende Ausgangsspannung liefert. Diese Spannung wird nach Ende der periodischen Zeitintervalle wieder auf Null zurückgeführt Dies kann durch eine selbständige Rückstellung 17 oder in Abhängigkeit von den Taktsignalen auf der Leitung 1 geschehen.

Die Ausgangssignale des Rampengenerators 16 beaufschlagen einen Tast- und Haltekreis 18, welchem außerdem die Impulse der Leitung 2 über die Leitung 19 zugeführt werden. Der Tast- und Haltekreis 18 ist so ausgebildet, daß er an seinem Ausgang gemäß F i g. 3d eine Spannung darbietet, welche der Ausgangsspannung des Rampengenerators gemäß Fig.3c während des Vorhandenseins eines Impulses der Impulsfolgen nach F i g. 3b folgt, jedoch während des Nichtvorhandenseins die zuletzt erreichte Spannung hält.

Der Ausgang des Tast- und Haltekreises 18 ist an einen weiteren Tast- und Haltekreis 19 angeschlossen, welcher der Halteschaltung 6 gemäß Fig. 1 entspricht. Der Tast- und Haltekreis 19 übernimmt die Ausgangsspannung des Tast- und Haltekreises 18 aufgrund der Steuerung von der Leitung 1 aus jeweils zu Ende der

ίο Taktsignale gemäß F i g. 3a und hält diese Spannung für die Dauer einer Periode dieser Taktsignale fest, bis die Übernahme des im nächstfolgenden Zeitintervall von dem Tast- und Haltekreis 18 gebildeten Spannungssignal stattfindet. Das Ausgangssignal des Tast- und

is Haltekreises 19 ist also ein Spannungssignal, welches jeweils zu Ende der periodischen Zeitintervalle auf den aktuellen Stand des Ausgangssignales des Tast- und Haltekreises 18 gebracht wird und für die Dauer einer Periode anzeigt, zu welcher Zeit relativ zum Beginn der Impulsfolge der Leitung 2 das Ende dieser Impulsfolge in der vorausgegangenen Periode aufgetreten ist. Das in F i g. 3e gezeigte Spannungssignal wird in der Signaländerungsschaltung 8, welche die Gestalt eines einstellbaren Spannungsteilers hat, um einen geringen Betrag von beispielsweise 5% bis 10% erniedrigt, was einer entsprechenden zeitlichen Vorverlegung der durch das Ausgangssignal des Tast- und Haltekreises 19 signalisierten Zeit entspricht.

Das Ausgangssignal der Signaländerungsschaltung 8 wird ebenso wie das Ausgangssignal des Rampengenerators 16 einem Vergleicher 20 zugeführt, welcher, wie aus F i g. 3f ersichtlich ist, an seinem Ausgang dann ein Signal darbietet, wenn die Spannung am Ausgang des Rampengenerators 16 den Wert der Spannung am Ausgang der Signaländerungsschaltung erreicht hat. Dieses Signal des Vergleichers dient zur Freigabe der Verknüpfungsschaltung 12, welche bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 außer der WEDER-Schaltung 15 zwei weitere, an deren Ausgang angeschlossene, hintereinander geschaltete WEDER-Schaltungen 21 und 22 enthält, deren letztere aufgrund der in der vorliegend betrachteten Schaltung verwendeten Logik als Inverter dient. In der Verknüpfungsschaltung 12 wird ein jeweils bei Nichtvorhandensein eines Impulses der Impulsfolge auftretendes Signal mit dem Ausgangssignal des Vergleichers 20 verknüpft, derart daß der Vergleicher 20 die Verknüpfungsschaltung 12 zur Erzeugung eines Auslösesignales aufgrund des Beginns einer nicht von einem Impuls eingenommenen Phase

so von demjenigen Zeitpunkt ab freigibt welcher durch das Spannungssignal der Signaländerungsschaltung in dem betreffenden Zeitintervall verzeichnet ist.

Das am Ausgang der WEDER-Schaltung 15 auftretende Signal in der Verknüpfungsschaltung 12 ist aufgrund der verwendeten Logik gemäß Fig.3g ein Sperrsignal, welches mit dem Auftreten des Ausgangssignales des Vergleichers entsprechend Fig.3f verschwindet Die Länge des am Ausgang 13 der Verknüpfungsschaltung auftretenden Impulses gemäß Fig.3h ist wegen der Verbindung des anderen Einganges des WEDER-Schaltelementes 21 mit der Leitung 2 genauso lang wie die Impulsfolge gemäß F ig. 3b.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines Auslösesignales abhängig vom Auftreten eines Ereignisses, welches im wesentlichen periodisch innerhalb periodisch aufeinanderfolgender Zeitintervalle auftritt und ein bestimmtes Unterscheidungsmerkmal relativ zu den übrigen innerhalb desselben Zeitintervalls auftretenden Ereignissen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Vergleich der Merkmale der Ereignisse des Zeitintervalls das das Unterscheidungsmerkmal aufweisende Ereignis ermittelt und ein Signal gebildet wird, welches den Zeitpunkt des Auftretens dieses Ereignisses relativ zum Zeitpunkt des Auftretens anderer Ereignisse innerhalb desselben Zeitintervalls signalisiert und daß in einem folgenden, insbesondere dem nächstfolgenden Zeitintervall ein auf das Auftreten der E-eignisse ansprechender Auslusesignalkreis abhängig von dem genannten Signal kurz vor dem diesem Signal entsprechenden Zeitpunkt des folgenden Intervalls zur im wesentlichen unverzögerten Abgabe des Auslösesignals freigegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt relativ zum Auftreten eines bestimmten, innerhalb der Zeitintervalle dem interessierenden Ereignis vorangehenden Ereignisses bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Zeitpunkt relativ zu dem ersten Ereignis im Zeitintervall bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Zeitpunkt relativ zum Beginn des Zeitintervalls bestimmt wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vergleichs- und Zeitmeßschaltung (3), der eingangsseitig im wesentlichen periodisch auftretende Eingangssignale entsprechend den zu untersuchenden Ereignissen zuführbar sind und welche ausgangsseitig das den Zeitpunkt des Auftretens des interessierenden Ereignisses signalisierende Signai abgibt, ferner durch eine an die Vergleichs- und Zeitmeßschaltung angeschlossene Halteschaltung (6), welche von einem den periodischen Zeitintervallen entsprechenden Taktsignal gesteuert ist, weiter durch eine das Ausgangssignal der Halteschaltung im Sinne einer kurzen Zeitvoreilung verändernde Signaländerungsschaltung (8), sowie durch einen Freigabesignalgeber (9), welcher einerseits das Ausgangssignal der Signaländerungsschaltung und andererseits ein Zeitanzeigesignal entsprechend einem augenblicklichen Zeitintervall oder Zeitintervallabschnitt zuleitbar ist und der ausgangsseitig ein Freigabesignal an eine den Auslösesignalkreis bildende Verknüpfungsschaltung (12) abgibt, welcher auch die Eingangssignale zuführbar sind und welche ausgangsseitig das Auslösesignal liefert.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Auslösesignales beim Auftreten des letzten Impulses von jeweils innerhalb periodischer Zeitintervalle im wesentlichen periodisch auftretenden Impulsfolgen die Vergleichs- und Zeitmeßschaltung einen Rampengenerator (16) enthält, welcher jeweils zu demjenigen Zeitpunkt eingeschaltet wird, relativ zu welchem der genannte Zeitpunkt des Auftretens des interessierenden Ereignisses bestimmt werden soll, daß der Ausgang dieses Rampengenerators an einen Tast- und Haltekreis (18) angeschlossen ist, dessen Ausgangsspannung der Spannung des Rampengenerators folgt, solange ein Impuls der Impulsfolgen vorhanden ist, jedoch auf dem zuletzt innegehabten Wert gehalten wird, sobald kein Impuls der Impulsfolge vorhanden ist, daß weiter das Ausgangssignal des Tast- und Haltekreises einem die genannte Halteschaltung bildenden, weiteren Tast- und

ίο Haltekreis (19) zugeführt wird, welcher den von dem erstgenannten Tast- und Haltekreis übernommenen Spannungswert für die Dauer einer Periode hält und den Spannungswert an die Änderungsschaltung (8) weitergibt, welche den Spannungswert geringfügig erniedrigt, und durch einen den Freigabesignalgeber (9) bildenden, einerseits an den Ausgang des Rampengenerators und andererseits an den Ausgang der Änderungsschaltung angeschlossenen Vergleicher (20), dessen Ausgangssignal auftritt, sobald die Ausgangsspannung des Rampengenerators die Ausgangsspannung der Änderungsschaltung erreicht hat, derart, daß durch Verknüpfung des Ausgangssignals des Vergleichers mit den Impulsen der Impulsfolgen bzw. diesen entsprechenden Signalen das Auslösesignal erzeugbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rampengenerator (16) außerhalb desjenigen Zeitbereiches, in welchem jeweils das Ende der Impulsfolgen auftritt, insbesondere selbsttälig rückstellbar ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Änderungsschaltung (8) dem Ausgangssignal der Halteschaltung (6) aufgeprägte Änderung einstellbar ist.

9. Verwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8 zur periodischen Abtastung von Prüflingen, insbesondere mittels Laserstrahlen, wobei die Beeinflussung des mit einem Detektor zusammenwirkenden Abtastmittels auf dem Abtastweg aufgrund des Prüflings, auswertbare Meßsignale mit einer der Periodizität der Abtastung im wesentlichen entsprechenden Periodizität liefert.