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Zählvorr i chtung
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Zählvorrichtung
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Zählvorrichtungen zur Auszählung der Zeit zwischen
zwei Ereignissen sind bereits allgemein bekannt. Für solche Zeitmessungen werden
in der Regel Binärzähler verwendet. Die Torzeit für den Zähltakt wird aus den Eingangssignalen
der beiden Ereignisse gebildet. Durch den Zähler werden die Zählimpulse gezählt,
die während dieser Zeit zum Zähler gelangt sind. Um nun eine möglichst hohe Auflösung
zu erzielen, benötigt man eine hohe Taktfrequenz. m gleichzeitig einen großen Bereich
überdecken zu können, benötigen bekannte Zählvorrichtungen einen Zähler mit großer
Stellenzahl. Bekannte Zählvorrichtungen mit einer hohen Auflösung und mit einem
großen Meßbereich sind daher sehr teuer. Auch die T«eiterverarbeitung der Signale
des Zählers mit einer großen Stellenzahl bereitet große Schwierigkeiten. So sind
beispielsweise zusätzliche BCD-Wandler erforderlich oder aber die Ubertragungszeit
zu einem Rechner, der zur Meßwertverarbeitung dient, dauert sehr lange.
Weiterhin
ist es ab einer gewissen gemessenen Zeit nicht mehr sinnvoll, mit voller Yählerauflösung
zu arbeiten, da die niedrigsten Stellen beispielsweise aufgrund von Meßfehlern nicht
mehr zu verwerten sina.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Zählvorrichtung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei
niedrigen Ereignisabständen eine hohe Auflösu erreicht wird und gleichzeitig ein
sehr hoher Meßbereich gegeben ist. Die Zahl der benötigten Bauelemente ist dabei
stark verringert, so daß die Zahivorrichtung preisgünstig herstellbar ist. Die hohe
Auflösung im niedrigen Meßbereich und der insgesamt große Meßbereich bleiben dabei
erhalten.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zählvorrichtung
möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, die Einschaltung des Frequenzzählers
in Abhängigkeit des Zustands des höchsten Zählerbits ZU bewirken. Durch diese Maßnahme
wird erreicht, daß der vorhandene Zähler vollständig ausgenutzt wird, d.h. die hohe
Auflösung möglichst lange erhalten wird und gleichzeitig auf einfache Art und Weise
eine Umschaltung des Taktgenerators bewirkt werden kann.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, eine Umschaltlogik vorzusehen, die in
Abhängigkeit von einem bestimmten Zählerstand das Einfügen des Frequenzteilers bewirkt.
Durch die Umschaltlogik ist es möglich, auf besonders einfache
Art
und Weise die Umschaltung zwischen beiden Frequenzen zu bewirken. Die gesamte Schaltungsanordnung,
die digital aufgebaut ist, kann dadurch auf einfache Art und Weise auf einem integrierten
Schaltkreis vereinigt sein.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt
eine umschalt,bare Zählvorrichtung nach der Erfindung.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels Figur 1 zeigt eine Zählvorrichtung
mit einem Zähler 7, der als Binärzähler ausgebildet ist. Der Binärzähler 7 weist
Ausgänge B1 bis B28 auf, wobei B1 das least significant bit (LSB) und B28 das most
significant bit (MSB) darstellt.
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An den Takteingang des Zählers 7 ist der Ausgang eines UND-Gliedes
2 angeschlossen. Der eine Eingang des UND-Gliedes 2 führt zu einer nicht dargestellten
Start-Stop-Logik, durch die ein Impuls generiert wird, der durch zwei Ereignisse
bestimmt ist. Der Ausgang eines Taktgenerators 8 ist einerseits zu einem Eingang
eines UND-Gliedes k und andererseits zum Eingang eines Teilers 9 geführt. Der Ausgang
des Teilers 9 steht mit einem Eingang eines UND-Gliedes 6 in Verbindung.
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An den weiteren Eingang des UND-Gliedes 6 wird der Ausgang B28 des
Zählers 7 geführt. Des weiteren ist der Ausgang B28 an den Eingang eines Inverters
5 geführt, dessen Ausgang mit dem weiteren Eingang des UND-Gliedes 4 verbunden ist.
Der Ausgang des UND-Gliedes 4 und des UND-Gliedes 6 führt zu jeweils einem Eingang
eines ODER-Gliedes 3, dessen Ausgang wiederum mit dem weiteren Eingang des UND-Gliedes
2 verbunden ist. Die Ausgänge B1 bis B28 des Zählers 7 führen
zu
einem Datenbus 10, der beispielsweise zu einem 3CD-Wandler führt. An diese sind
beispielsweise Recheneinrichtungen anschließbar, die das Meßergebnis auswerten.
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Da ein Rechner, welcher das Meßergebnis auswertet, Im allgemeinen
nur eine begrenzte Stellenzahl verarbeiten und anzeigen kann, ist es ab einer gewissen
gemessenen Zeit nicht mehr sinnvoll, mit voller Zählerauflösung zu arbeiten. Bei
der gezeigten Schaltung wird daher bei hoher Auflösung im niedrigen Meßbereich und
bei niedriger Auflösung in einem höheren Meßbereich eine große Bauteileersparnis
erzielt und weiterhin erreicht, daß das Ergebnis immer in der Größenordnung liegt,
die beispielsweise von einem Rechner verarbeitet werden kann.
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Die insgesamt 28 binären Informationen erfordern einen Rechner, der
maximal sieben dezimale Ziffern erfaßen kann.
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Das Meßfenster, das beispielsweise durch eine Start-Stop-Logik erzeugt
wird, liegt über dem Eingang 1 am UND-Glied 2 an. Da der Ausgang B28 nach dem Aufreten
des ersten Ereignisses auf einer logischen 0 ist, gelangt der Takt des Generators
8 über das UND-Glied 4 direkt an den Eingang des UND-Gliedes 2 und damit zum Zähler.
Der Zähler zählt mit dieser Frequenz so lange, bis der Ausgang B28 auf eine logische
1 gelangt. Ist das Ereignis zuvor beendet, bestimmt sich die Zahl zwischen den beiden
Ereignissen aus dem Zählerstand der Ausgänge B1 bis B27 dividiert durch die Taktfrequenz.
Bis zu dem Zeitpunkt, an dem aile Ausgänge B1 bis 327 eine logische 1 aufweisen,
wird daher mit hoher Auflösung gezählt.
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Nach Ablauf dieser Zeit geht der Ausgang B28 auf eine logische 1.
Dadurch wird das UND-Glied 4 gesperrt und das UND-Glied 6 freigegeben. Die Generatorfrequenz
gelangt
nicht mehr direkt an den Eingang des Zählers 7 sondern
wird über den Teiler 9 geleitet, so daß eine niedrigere Freqenz über das UND-Glied
6 und das UND-Glied 2 an. den Zähler 7 gelangt. Der ganze Zählvorgang kann von neuem
beginnen, bis wiederum an den Ausgängen b1 bis b27 eine logische 1 anliegt. Die
Addition des ersten Zeitraums bis zum Umschalten des Ausgangs B28 sowie der Zählerstand
des zweiten Zeitraumes ergibt nun die gesamte Meßzeit. Da die Frequenz am Eingang
des Zählers 7 nach dem Umschalten niedriger ist, ist die Auflösung bei großen zu
messenden Zeiten nicht mehr so groß, wie dies der Fall war, als die Frequenz des
Taktgenerators direkt in den Zähler gegeben wurde. Dies ist jedoch bei langen Zeiten
nicht erforderlich. Durch die Schaltung mit Taktumschaltung ist es daher möglich,
den Meßbereich des Zählers bei geringerer Genauigkeit nach oben zu erweitern. Das
Teilerverhältnis ist so zu wählen, daß einerseits eine hinreichende Auflösung bei
eingeschaltetem Teiler erzielt wird und andererseits der Meßbereich hinreichend
groß ist. Statt dem Einsatz eines Teilers ist es ebenfalls möglich, zwei verschiedene
Generatoren zu verwenden, wobei der eine Generator auf einer höheren Frequenz und
der weitere Generator auf einer niedrigeren Frequenz schwingt.