CH616752A5 - - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Registriergerät mit mehreren Eingangskanälen, denen elektrische Messignale zugeführt werden, mit einer Reihe n feststehender Schreibelektroden, die auf einem bewegten elektrisch leitenden Aufzeichnungsträger aufliegen und bei Stromübergang zwischen einer Schreibelektrode und dem Aufzeichnungsträger dessen Oberfläche sichtbar verändern, sowie mit einem A/D-Umsetzer zur Kodierung der Messignale in Digitalwerte, dadurch gekennzeichnet, dass die Messignale nach analogen (Ej, Ez, E3) und impulsivförmigen (eb e2, e3) Signalen getrennt im Multiplex arbeitenden Abtastern (4,7) zugeführt werden, die die Eingangskanäle durch eine Sammelleitung (20) für die analogen und durch eine Sammelleitung (19) für die inpulsförmigen Signale mit einer Signalverarbeitungseinrichtung (1) verbinden, dass die analogen Signale (Ej, E2, E3) vor der Eingabe in die Signalverarbeitungseinrichtung (1) in Digitalwerte kodiert werden, dass die Signalverarbeitungseinrichtung jedes ihr zugeführte kodierte Messignal in einem Zuordner (8) auf eine bestimmte Schreibbreite umsetzt und additiv mit einem kodierten Adressenwert, der jedem Eingangssignal einen Anfangswert auf dem Aufzeichnungsträger zuordnet, zu einem Kodewort verknüpft, dessen Dezimalwert kleiner oder gleich der Anzahl der Schreibelektroden ist und dass die Kodewörter in einem eins-aus-n-Dekoder (11) eingegeben werden, der die n Schreibelektroden (12) einzeln nach Massgabe des jeweiligen Kodewortes mit einer Schreibstromquelle (21) verbindet.

2. Registriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (1) eine Auswahlschaltung (9) enthält, die von einer Ablaufsteuerung (2) gesteuert die Sammelleitungen (19,20) auswählt.

3. Registriergerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Ablaufsteuerung (2)

a) mit einem Taktgenerator (14) und einem von diesem gesteuerten Arbeitszähler (15), der Arbeitstaktimpulse Al, A2, A3, A4) in zeitlicher Aufeinanderfolge erzeugt, welche die taktweise Weiterverarbeitung und Weiterleitung der Messdaten von den Eingängen zu den Schreibstellen bestimmen;

b) ferner mit einem Festwertspeicher (17), in dem die Befehle für die Auswahlschaltung (9) und die Abtaster (4,7) gespeichert sind;

c) sowie mit einem Befehlszähler (16), dessen Zählstand nach Ablauf eines Registriervorganges um einen Zählwert erhöht wird, wobei der Zählstand des Befehlszählers zur Adressierung des Festwertspeichers dient.

4. Registriergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswahlschaltung (9) ein Binäraddierer (10) nachgeschaltet ist, der zu jedem Eingangssignal einen dem jeweiligen Eingang zugeordneten Anfangswert hinzuaddiert, wobei der hinzuaddierte Anfangswert die Lage des aufzuzei-chenden Eingangssignales auf dem Aufzeichnungsträger festlegt.

5. Registriergerät nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangswerte für den Binäraddierer (10) in dem Festwertspeicher (17) eingespeichert sind.

6. Registriergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befehlszähler (16) nach Abfrage aller Eingänge durch eine logische Verknüpfung (18) auf den Zählerstand Null zurückgesetzt wird.

7. Registriergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufsteuerung (2) und deren Festwertspeicher (17) auf einer austauschbaren Schaltungsplatte untergebracht sind.

8. Registriergerät nach Anspruch 1, insbesondere zur Verwendung als Störungsschreiber, bei dem die aufzuzeichnenden Störsignale verzögert zur Aufzeichnung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem eins-aus-n-Dekoder (11) ein digitaler Schieberegisterspeicher (33) vorgeschaltet ist, der die von der Signalverarbeitungseinrichtung (1) ausgegebenen Kodewörter einspeichert und um die Schiebezeitdauer verzögert auf den Dekoder weiterleitet.

9. Registriergerät nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch 5 gekennzeichnet, dass als Schiebetakt ein Arbeitstaktimpuls (A2) des Arbeitszählers (15) dient.

m Bei Linienschreibern, Störungsschreibern und Zeitschreibern, die zur Registrierung Metallpapier benutzen, werden die aufzuzeichnenden Messgrössen auf ein Messwerk gegeben, dessen Zeiger als Elektrode ausgebildet ist. Die Elektrode berührt hierbei das Metallpapier. Legt man zwischen der Elektrode und i5 dem Metallpapier eine elektrische Spannung an, dann brennt die Elektrodenspitze dem Wert der Messgrösse folgend eine schmale Schreibspur in das Papier. Zur Aufzeichnung von Ereignisgrössen bei Störungs- und Zeitschreibern werden speziell ausgeführte Relais verwendet, an deren Anker ein Zeiger 2r mit einer Elektrode angebracht ist. Bei Eintritt einer Störung wird das entsprechende Relais erregt und die Elektrode um einige Millimeter ausgelenkt. In der praktischen Anwendung werden Störungsschreiber mit verschiedenen Varianten im Hinblick auf die Anzahl, die Schreibbreite und die Verteilung der 2s Messstellen auf dem Registerpapier gefordert; bei Zeit- und Störungsschreibern fordert man ausser einer Vielzahl von Schreibstellen auch deren flexiblere Verteilung auf die einzelnen Eingangskanäle. Da die einzelnen Schreibvarianten im mechanischen Aufbau verschiedenen voneinander sind, müssen k die Registriergeräte je nach Anwendungsfall zusammengestellt werden. Eine einfache Umrüstung auf eine andere Variante ist meist nicht möglich.

Durch die Verwendung eines feststehenden Schreibsystems, welches beispielsweise aus 256 kammartig angeordneten Elek-35 troden für eine Gesamtschreibbreite von 120 mm und einem Zuordner zur Auswahl der einem Messwert zugeordneten Elektrode besteht, lassen sich die mechanisch aufwendigen Schreibwerke und Speziairelais ersetzen, wenn es gelingt, die den Linien-, Störungs- und Zeitschreibern angebotenen Messgrös-4o sen so aufzuarbeiten, dass einzelne Elektroden des feststehenden Schreibsystems durch den Zuordner ansteuerbar sind. Dann bietet sich die Möglichkeit, alle geforderten Schreibervarianten durch einen einheitlichen mechanischen Aufbau zu verwirklichen.

45 In der deutschen Offenlegungsschrift 1.798.058, G01D, 15/ 06 ist ein Registriergerät mit wenigstens zwei Eingangskanälen beschrieben, an die aufzuzeichnende Eingangssignale angelegt werden. Jedem Eingangssignal ist ein A/D-Umsetzer zugeordnet, der das anliegende Analogsignal in ein Binärsignal umwan-5o delt. Ferner ist ein Multiplexer vorgesehen, der die Binärdaten von den Eingangskanälen an einen Zuordner (Dekodiermatrix) liefert. Dieser dekodiert die Binärdaten und erregt selektiv auf Zeitteilungsbasis eine Elektrode einer Reihe von Schreibelektroden, die sich quer über einen elektrographischen Aufzeich-55 nungsstreifen erstrecken, um nacheinander die Signale aufzuzeichnen. Der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Schreibimpulsen beträgt nur Bruchteile einer Sekunde, so dass alle Eingangswerte bis auf einen vernachlässigbar kleinen zeitlichen Abstand praktisch gleichzeitig in Form einer Punktreihe 60 aufgezeichnet werden. Nachteilig hierbei ist, dass für jeden Messkanal ein gesonderter A/D-Umsetzer erforderlich ist. Da bei diesem Schreiber jedes Signal nahezu über die gesamte Schreibbreite aufgezeichnet wird, wird in der praktischen Anwendung die Zahl der gleichzeitig zu registrierenden Signale 65 zu begrenzen sein, wenn die Übersichtlichkeit des Schreibens erhalten bleiben soll.

Aufgrund der Erfindung ist es, ein Registriergerät mit feststehenden Schreibelektroden für verschiedenartige Messgrössen

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verfügbar zu machen, die bei herkömmlichen Linien-, Störungsund Zeitschreibern nur mit preisaufwendigen Messwerken oder Spezialrelais aufgezeichnet werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Vorteile der Erfindung sowie auch weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit einer Zeichnung, die ein im Blockschaltbild dargestelltes Schaltschema eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Registriergerätes zeigt.

Das in der Zeichnung dargestellte Registriergerät weist insgesamt sechs Eingangskanäle ej.. .e3 und E!.. .E3 auf. Den Eingangskanälen E! bis E3 werden analoge Messignale (Analogsignale) zugeführt, während die Eingangskanäle e, bis e3 für impulsförmige Signale (Impulssignale) vorgesehen sind. Über einen Messwertwandler 3, der die Analogsignale auf einen Einheitsmessbereich von z.B. 0 bis 1 Volt normiert, und einem Pegelumsetzer 6, der die Impulssignale auf eine einheitliche Signalamplitude festlegt, gelangen die Analogsignale auf einen Analogabtaster 4 und getrennt davon die Impulssignale auf einen Digitalabtaster 7. Die Abfrage des gewünschten Ein-gangskanales wird durch einen Adressierbefeht Ba ausgelöst, den die Ablaufsteuerung 2 über die Adressenleitung 22 an die Abstaser 4 und 7 liefert. Das Eingangssignal gelangt dann über den betreffenden Abtaster an die Signalvearbeitungsrichtung 1, nachstehend mit SVE abgekürzt.

Die SVE 1 besteht aus einer Schreibbreiteneinrichtung 8, einer Auswahlschaltung 9 und einem Addierer 10. Sie hat die Aufgabe, jedem Eingangssignal eine vorgegebene Schreibbreite und einen Anfangswert auf dem Aufzeichnungsträger 13 zuzuordnen. Hierzu werden die Analogsignale vor der Eingabe in die SVE in Digitalwerte umgesetzt. Die Umsetzung erfolgt einem A/D-Umsetzer 5, dessen Eingang durch die Sammelleitung 20 mit dem Abtaster 4 verbunden ist. Der Umsetzungsvorgang eines Analogsignales in den entsprechenden Digitalwert wird durch die Arbeitstakt AI eingeleitet, den die Ablaufsteuerung 2 über die Arbeitstaktleitung 25 an den Umsetzer 5 liefert. Die Ausgangsdaten des Umsetzers, es handelt sich vorzugsweise um binär kodierte Digitalwerte, werden auf mehradrigen Leitungen 28 der SVE zugeführt. Für die impulsförmigen Eingangssignale ist dagegen keine Umsetzung in Binärdaten erforderlich, da diese nach der Normierung auf eine einheitliche Impulsamplitude, die zweckmässigerweise die der Binärdaten entsprechend angepasst wird, als einzelne Bitiformation vorliegen und unmittelbar von der SVE verarbeitet werden können.

Datenleitungen, über die Binärdaten geführt werden, bestehen aus mehradrigen Leitungen, die in der Zeichnung zur Unterscheidung von anderen Signalleitungen mit zwei Querstrichen // versehen sind.

Über einen Zuordner 8 zur Festlegung der Schreibbreite, der nachfolgend noch beschrieben wird, gelangt der digitalisierte Messwert auf eine Auswahlschaltung 9, die zur Abfrage der vorgesetzten Abtaster für analoge und impulsförmige Signale 4 und 7 dient. Die Abfrage des gewünschten Abtasters wird durch den Adressierungsbefehl B2 bewirkt, der von der Ablaufsteuerung 2 über die Adressenleitung 23 an die Auswahlschaltung gelangt. Der abgefragte Messwert wird durch den Arbeitstakt A2 in einen nicht dargestellten Zwischenspeicher übernommen, der dem Ausgang der Auswahlschaltung 9 nachgeschaltet ist. Der Arbeitstakt A2 wird in der Ablaufsteuerung 2 erzeugt und gelangt über die Arbeitstaktleitung 26 zur Auswahlschaltung 9. Die Fixierung des durchgeschalteten Ein-gangskanales auf dem Registrierpapier erfolgt in der Weise,

dass in einem Addierer 10 zu dem digitalisierten Messwert ein vorgegebener konstanter digitaler Anfangswert hinzuaddiert wird. Der Anfangswert wird der Ablaufsteuerung entnommem als Befehl B3, der über die Adressenleitung 24 dem Addierer 5 zugeführt wird. Im Ausgang des Addierers 10 steht somit ein Digitalwort an, das die Information über die Höhe des Messwertes sowie die Schreibbreite und den Anfangswert enthält.

Über die Datenleitung 29 gelangt dieses Datenwort in einen eins-aus-n-Dekoder 11, wobei n die Anzahl der Schreibelektro-10 den an dem Elektrodenkamm 12 ist. Der Dekoder oder Zuordner besteht z.B. aus einer Schaltmatrix aus Und-Schaltkreisen, die zu jedem eingegebenen Datenwort, das einer bestimmten Eingangsbitkombination entspricht, ein Ausgangssignal an eine Schreibelektrode liefern. Diese einzige, dem Datenwort zugeordnete Elektrode wird für die zur Aufzeichnung erforderliche Schreibzeit, etwa 50 Mikrosekunden bei Aluminium-Metallpapier als Aufzeichnungsträger, über einen Arbeitstakt A3 zum «Drucken» freigegeben. Die druckende Elektrode erhält den erforderlichen Schreibstrom aus der Spannungsquelle 21, die 20 einpolig mit dem elektrisch leitenden Aufzeichnungsträger 13 verbunden ist. Der den Druckvorgang auslösende Arbeitstakt A3 liefert die Ablaufsteuerung 2 über die Arbeitstaktleitung 27. Ist der Druckvorgang beendet, so leitet ein neuer Befehl B1 der Ablaufsteuerung 2 die Auswahl des nächsten Eingangskanales ein, der über den Abtaster 4 bzw. 7 auf die SVE 1 durchgeschaltet und auf die gleiche Weise wie beschrieben verarbeitet wird.

Jeder einzelne Registriervorgang verläuft taktsynchron mit den Arbeitstaktimpulsen Al, A2 und A3, die in der Ablauf-30 Steuerung 2 generiert werden. Ferner wird die Anzahl der Eingangskanäle und deren Verteilung auf dem Aufzeichnungsträger durch die Befehle Bl, B2 und B3 der Ablaufsteuerung festgelegt; ihre Funktionsweise wird nachfolgend beschrieben.

35 Die Ablaufsteuerung 2 besteht aus den Funktionseinheiten Taktgenerator 14, Arbeitszähler 15, Befehlszähler 16 und Festwertspeicher 17 für die Befehle B. Der Taktgenerator 14,

dessen Taktfrequenz fest und entsprechend der gewünschten Punkthäufigkeit eingestellt ist, steuert den Arbeitszähler 15. 40 Dieser liefert an seinen insgesamt vier Zählausgängen die drei für eine taktsynchrone Verarbeitung und Aufzeichnung erforderlichen Arbeitstaktimpulse Al, A2 und A3 sowie einen Arbeitstakt A4, der nach jedem Druckvorgang den Zählwert des Befehlszählers 16 um eins erhöht. Der Zählereingang des 45 Befehlszählers ist durch eine Arbeitstaktleitung 30 mit dem Zählausgang für den Taktimpuls A4 des Arbeitszählers verbunden. Die Anzahl der benötigten Zählstellen für den Befehlszähler ergibt sich aus der Summe der maximal vorhandenen Eingangskanäle. Am Ende jedes Programmablaufes, also nach der so Abfrage aller Eingangskanäle Ej.. .E3 bzw. ej.. ,e3 und Registrierung der Messwerte, wird der Befehlszähler 16 durch eine logische Verknüpfung 18 auf Null zurückgesetzt.

Der durch die Befehle Bl, B2 und B3 festgelegte 55 Programmablauf ist in dem Festwertspeicher 17 einprogrammiert. Das Eingangssignal des Festwertspeichers stellt der jeweilige Zählstand des Befehlszählers 16 dar, dessen Zählerausgänge über die Datenleitung 31 mit den Speichereingängen verbunden sind. Zu jedem Zählwert des Befehlszählers 16 60 werden frei wählbar der Adrsssierungsbefehl Bl für die Nummer des Eingangskanales, der Befehl B2 für die Auswahlschaltung 9 zur Abfrage der zugeordneten Sammelleitung und der Befehl B3 für den Anfangswert zur Festlegung der Lage des Eingangskanales auf dem Schreibstreifen einprogrammiert. Die 65 nachstehende Tabelle gibt ein Beispiel für die Adressierungsbefehle B, wenn man ein Registriergerät mit sechs Eingangskanälen entsprechend dem Ausführungsbeispiel und einen Elektrodenkamm mit n = 256 = 28 Einzelelektroden vorsieht.

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4

Eingangskanal

Zählerstand

Festwertspeicher

Befehlszähler

Ausgangsdaten

Bl B2

B3

e,

ooo ooo o oo ooo ooo

E2

ool ool o ol ool lol e3

olo olo o lo oll olo ej oll oll l ll loo lll e2

loo loo l lllollll e3

lol lol l ll llo lll

Programmende/

ooo ooo o oo ooo ooo

Anfang bei Ej

Im obigen Beispiel wird ein Festwertspeicher mit drei Eingängen und neun Ausgängen benötigt bei sechs Befehlsworten zu je neun Bit. Da die Eingangswerte des Speichers hierbei identisch sind mit den Befehlen Bl, brauchen diese nicht eingespeichert zu werden. Die Kapazität des Festwertspeichers beträgt daher nur 6 X 9 Bit anstelle 6x12 Bit.

Der Zuordner 8 innerhalb der SVE 1 dient zur Festlegung der Schreibbreite, die für den einzelnen Messwert auf dem Aufzeichnungsträger zur Verfügung stehen soll. Übliche Schreibbreiten bei Mehrfachregistriergeräten mit einer Gesamt-schreibbreite von zweihundertvierzig Millimeter sind zweihundertvierzig Millimeter, hundertzwanzig Millimeter, sechzig Millimeter und dreissig Millimeter. Diese standardisierten Schreibbreiten lassen sich bei dem vorliegenden Registriergerät sehr vorteilhaft durch eine Stellenverschiebung des digitalisierten Messwertes verwirklichen, der am Ausgang des A/D-Umsetzers 5 zur Verfügung steht. Wird beispielsweise ein Zehn-Bit-A/D-Umsetzer mit 1024 möglichen Ausgangswerten und ein Schreibkamm mit 512 Elektroden verwendet, so erhält man die genannten Schreibbreiten wie folgt: für

240 mm: Division des zehnstelligen Binärwortes durch Zwei also durch eine Stellenverschiebung um eine Binärstelle nach rechts;

120 mm: Division des zehnstelligen Binärwortes durch Vier also durch eine Stellenverschiebung um zwei Binärstellen nach rechts usw.

Die Schreibbreiteneinstellung kann somit sehr vorteilhaft durch ein auf einer Leiterplatte untergebrachtes Verdrahtungsmuster realisiert werden, welches die Zuordnung zwischen den Ausgangswerten des A/D-Umsetzers 5 und den Eingängen der Auswahlschaltung 9 entsprechend der gewünschten Schreibbreite vornimmt.

Bei der Verwendung eines Registriergerätes als Störungsschreiber ist es erwünscht, die Störung zeitlich gedehnt aufzuzeichnen, um insbesondere auch den Beginn der Störung mit zu erfassen. Zu diesem Zweck kann man bei Eintritt der Störung s den Papiervorschub erhöhen. Da dies aber nicht beliebig schnell erfolgen kann, werden die aufzuzeichnenden Störsignale in der Regel verzögert auf das Registriergerät gegeben. Hierzu sind gesonderte Vorsatzgeräte erforderlich, die den Nachteil aufweisen, dass sie verhältnismässig aufwendig sind, da sie im jeweili-Ki gen Anwendungsfall an die Anzahl der Messstellen angepasst werden müssen.

Das erfindungsgemässe Registriergerät ist als Störungsschreiber besonders geeignet; getrennte Vorsatzgeräte sind , nicht erforderlich, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die auf der Datenleitung 29 anliegenden digitalen Daten über einen digitalen Schieberegisterspeicher dem Dekoder 11 zugeführt werden.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel lässt "H sich zu diesem Zweck in der Weise ausgestalten, dass die Datenleitung 29 aufgetrennt und ein hochintegrierter Schieberegisterspeicher 33 zwischengeschaltet ist. Als Schiebetakt wird der Arbeitstakt A2 des Arbeitszählers 15 mitverwendet.

25

Für eine Datenwortlänge mit a Bit sind a Schieberegister SRI.. .SRa erforderlich, deren Speicherkapazität von der gewünschten Verzögerungszeit Ç abhängt. Für einen Anwendungsfall mit einer Punktfolge im zeitlichen Abstand von 100 [is , seien r « 200 ms vorgesehen. Daraus ergibt sich eine Schieberegisterlänge von

200 ms —— = 2000.

100 |xs

35 Bei einer Datenwortlänge von neun Bit sind demnach neun Schieberegister zu je 2048 Bit einzusetzen.

Der Einsatz dieser Speicher, die als integrierte Standardschaltkreise auf dem Markt erhältlich sind, hat den entscheiden-40 den Vorteil, dass keine zusätzlichen Messfehler auftreten, die bei der Anwendung üblicher Vorsatzgeräte unvermeidlich sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Verzögerungszeit unabhängig ist von der Schreibervariante, da nur ein einziger Verzögerungskreis für sämtliche Eingangskanäle benötigt wird.

1 Blatt Zeichnungen