CH617783A5 - Circuit arrangement for transmitting measured-value signals - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung 35 durch die Bedingungen im gesteuerten Widerstandszweig zur Übertagung von Messwertsignalen von einem Messwert- gegeben und völlig unabhängig von der Energieversorgung des Signalgeber zu einem Empfänger über eine Zweidrahtleitung, Messwertsignalgebers. The invention relates to a circuit arrangement 35 given the conditions in the controlled resistance branch for the transmission of measured value signals from a measured value and completely independently of the energy supply of the signal generator to a receiver via a two-wire line, measured value signal generator.
über die gleichzeitig die für den Betrieb des Messwertsignalge- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung bers erforderliche elektrische Energie von einer Spannungs- dargestellt. Darin zeigen: An embodiment of the invention is also shown in the drawing by a voltage. In it show:
quelle zu dem Messwertsignalgeber geliefert wird, wobei die Fig. 1 ein Übersichtschema einer Schaltungsanordnung zur Source is supplied to the measured value signal generator, wherein FIG. 1 is an overview diagram of a circuit arrangement for
Messwertsignale Stromimpulse sind, die einem auf der Zwei- Übertragung von Messwertsignalen nach der Erfindung, drahtieitung fliessenden Gleichstrom überlagert sind. Fig. 2 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Measured value signals are current pulses which are superimposed on a direct current flowing on the two transmission of measured value signals according to the invention. Fig. 2 diagrams to explain the operation of the
Bei einer aus der DT-OS 24 45 337 bekannten Schaltungsan- Schaltungsanordnung von Fig. 1, In a circuit arrangement of FIG. 1 known from DT-OS 24 45 337,
Ordnung dieser Art ist auf der Messwertsignalgeberseite ein Fig. 3 verschiedene Ausführungsformen des steuerbaren elektrischer Energiespeicher an die Zweidrahtleitung über eine 65 Widerstandszweiges der Schaltungsanordnung von Fig. 1 und Stromschalter angeschlossen, der im Rhythmus eines Mess- Fig. 4 verschiedene Ausführungsformen der Trennschal signalgeber gelieferten frequenzanalogen Messsignals getätigt tung der Schaltungsanordnung von Fig. 1. Order of this type is connected on the measured value signal generator side of FIG. 3 different embodiments of the controllable electrical energy store to the two-wire line via a 65 resistance branch of the circuit arrangement of FIG. 1 and current switch, the frequency analog supplied in the rhythm of a measurement Measurement signal actuated device of the circuit arrangement of FIG. 1.
wird, so dass der Energiespeicher durch periodische Stromim- Fig. 1 zeigt ein Übersichtsschema einer Schaltungsanord- is, so that the energy storage by periodic current. Fig. 1 shows an overview diagram of a circuit arrangement-
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nung zur Übertragung von Messwertsignalen von einer Sende- Versorgungsgleichstrom ist, der dauernd vom Messwertwand-stelle S zu einer Empfangsstelle E. Die Sendestelle S und die 1er 3 aufgenommen wird. Wenn dagegen der Schalter 13 für die Empfangsstelle E sind in beliebiger Entfernung voneinander Dauer eines Impulses geschlossen wird, fliesst über den steuerangeordnet und durch eine Zweidrahtleitung A, B miteinander baren Widerstandszweig 11 ein zusätzlicher Strom Ii, der sich verbunden. An der Sendestelle S ist ein Messwertsignalgeber 1 5 zu dem Grundstrom I0 auf der Zweidrahtleitung A, B addiert, angeordnet, der bei dem dargestellten Beispiel einen Messwert- Somit werden dem Grundstrom I0 Stromimpulse überlagert, aufnehmer 2 und einen Messwertwandler 3 enthält. Der Mess- die nach Dauer, Folgefrequenz und zeitlicher Lage genau mit wertaufnehmer 2 spricht auf die zu messende physikalische den Ausgangsimpulsen des Messwertwandlers 3 übereinstim-Grösse an (Temperatur, Druck, füllstandsabhängige Kapazität men. Jeder dieser überlagerten Stromimpulse ruft in der Emp-oder dergl.) und liefert zu dem Messwertwandler 3 ein eiektri- 10 fangsstelle E eine Änderung des Spannungsabfalls am Wider-sches Signal, das den jeweiligen Augenblickswert der zu mes- stand 9 hervor, und die Auswerteschaltung 8 kann aus diesen senden physikalischen Grösse ausdrückt. Der Messwertwand- Spannungsänderungen die übertragenen Impulse und damit 1er 3 enthält elektronische Schaltungen, welche das vom Mess- den übertragenen Messwert ableiten. voltage for the transmission of measured value signals from a transmitting supply direct current, which is continuously recorded from the measured value wall point S to a receiving point E. The transmitting point S and the 1's 3. If, on the other hand, the switch 13 for the receiving point E is closed at any distance from one another, the duration of a pulse flows through the control arrangement and through a two-wire line A, B with each other branch arm 1, an additional current Ii that connects. At the transmitting point S, a measured value signal generator 15 is added to the basic current I0 on the two-wire line A, B, which in the example shown contains a measured value. Thus, current pulses are superimposed on the basic current I0, sensors 2 and a measured value converter 3. The measurement, which is based on duration, repetition frequency and position in time with sensor 2, responds to the physical size to be measured which corresponds to the output pulses of the transducer 3 (temperature, pressure, level-dependent capacitance). Each of these superimposed current pulses calls in the emp or the like .) and supplies to the measured value converter 3 an electrical input point E, a change in the voltage drop at the counter signal, which indicates the respective instantaneous value of the measured value 9, and the evaluation circuit 8 can express these physical quantities. The measured value wall voltage changes the transmitted impulses and therefore 1er 3 contains electronic circuits which derive the measured value transmitted from the measured.
wertaufnehmer 2 gelieferte elektrische Signal in elektrische Infolge der Übertragung der überlagerten Stromimpulse Impulse umwandeln, die in geeigneter Weise so moduliert sind, '5 erhöht sich der von der Spannungsquelle 7 abgegebene Gleich-dass sie den Messwert wiedergeben. Der Messwert kann bei- ström um den Gleichstrommittelwert ÀI der übertragenen spielsweise durch die Folgefrequenz, die Dauer, die zeitliche Stromimpulse. Diese zusätzliche Stromlieferung ist bei der übli-Lage oder auch durch das Vorhandensein und Fehlen von chen Grössenordnung der vorkommenden Ströme in der Pra-Impulsen (Pulscodemodulation) ausgedrückt sein. Diese xis bedeutungslos ; im übrigen kann der zusätzliche Gleichimpulse werden an einem Ausgang 4 des Messwertwandlers 3 20 Strommittelwert AI dadurch klein gehalten werden, dass das abgegeben. Diese Messwertimpulse sollen zu der Empfangs- Tastverhältnis der Impulse, d. h. das Verhältnis der Impulsdauer stelle E übertragen werden, die so ausgebildet ist, dass sie aus zum Impulsabstand, klein gehalten wird. convert transducer 2 supplied electrical signal into electrical As a result of the transmission of the superimposed current pulses, which are suitably modulated in such a way, 5 increases the DC output from the voltage source 7 that they reflect the measured value. The measured value can flow around the average DC value ÀI of the transmitted, for example, through the repetition frequency, the duration, and the temporal current pulses. This additional current supply can be expressed in the usual position or also by the presence and absence of the order of magnitude of the occurring currents in the Pra impulses (pulse code modulation). This xis meaningless; Otherwise, the additional DC pulses can be kept small at an output 4 of the measured value converter 3 20 current average value AI in that the output. These measured value pulses are said to correspond to the received pulse duty factor, ie. H. the ratio of the pulse duration point E are transmitted, which is designed so that it is kept small to the pulse spacing.
den empfangenen Impulsen den Messwert gewinnt und in ge- Dagegen besteht ein wesentlicher Vorteil der dargestellten eigneter Weise verwertet, beispielsweise durch Anzeige, Auslö- Schältung darin, dass der zum Messwertwandler 3 gelieferte sung von Schaltvorgängen usw. 25 versorgungsgleichstrom völlig unabhängig von den überlager- the received pulse gains the measured value and, in contrast, there is a significant advantage of the suitably illustrated manner, for example by display, triggering circuitry, in that the solution of switching operations etc. supplied to the measured value converter 3 is completely independent of the superimposed supply current.
Der Messwertwandler 3 benötigt für seinen Betrieb einen ten Stromimpulsen ist. Der Versorgungsgleichstrom fliesst Versorgungsgleichstrom an seinen Klemmen 5 und 6. Dieser stets über die Zweidrahtleitung A, B, unabhängig davon, ob Versorgungsgleichstrom wird von einer Spannungsquelle 7 Messwertimpulse übertragen werden oder nicht, und welche geliefert, die sich in der Empfangsstelle E befindet. Dieser Ver- Dauer, Folgeperiode und zeitliche Lage diese Messwertim-sorgungsgleichstrom wird über die Zweidrahtleutung A, B ' 30 pulse haben. Dadurch besteht eine sehr grosse Freiheit hinübertragen, welche die Klemmen a, b der Empfangsstelle E mit sichtlich der Art und der Kenngrössen der übertragenen Mess-den Klemmen c, d der Sendestelle S verbindet. wertimpulse. Es ist beispielsweise ohne weiteres möglich, spo-Um zu vermeiden, dass für die Übertragung der Messwert- radische Messwertimpulse in unregelmässigen Zeitabständen impulse von der Sendestelle S zur Empfangsstelle E eine zu übertragen, die auch sehr gross werden können. Ferner gibt zusätzliche Leitung benötigt wird, ist die Schaltung von Fig. 1 35 es keine Einschränkung hinsichtlich der Wahl der für die Über-so ausgebildet, dass die Messwertimpulse dem Versorgungs- tragung der Information gewählten Pulsmodulation. Die Messgleichstrom auf der Zweidrahtleitung A, B überlagert werden. Wertinformation kann durch Pulsfrequenzmodulation, Pulsdau-Die Empfangsstelle enthält eine Auswerteschaltung 8, die so ermodulation oder auch Pulscodemodulation dargestellt wer-ausgebildet ist, dass sie auf solche dem Versorgungsgleich- den; es ist sogar möglich, mit einer Pulsamplitudenmodulation ström überlagerte Stromimpulse anspricht. Als Beispiel ist der -»o zu arbeiten, wenn der steuerbare Widerstandszweig 11 so auseinfachste Fall dargestellt, bei welchem zu diesem Zweck in der gebildet ist, dass nicht ein einfacher fester Widerstandswert Empfangsstelle E ein Widerstand 9 in Reihe mit der Spannungs- ein- und ausgeschaltet wird, sondern verschiedene Widerquelle 7 geschaltet ist; die Empfangsstelle 8 ist mit den Klem- standswerte einstellbar sind. The transducer 3 requires a current pulse to operate. The supply direct current flows at its terminals 5 and 6. This always via the two-wire line A, B, regardless of whether supply direct current is transmitted from a voltage source 7 measured value pulses or not, and which is supplied, which is located in the receiving point E. This duration, subsequent period and temporal position of this measured value supply direct current will have 30 pulses via the two-wire circuit A, B '. As a result, there is a very great freedom to transmit, which connects the terminals a, b of the receiving point E to the type and characteristics of the transmitted measuring terminals c, d of the transmitting point S. value impulses. It is easily possible, for example, to avoid spo-um that for the transmission of the measurement value-radical measurement value pulses at irregular time intervals from the transmission point S to the reception point E, which can also be very large. Furthermore, if additional line is needed, the circuit of FIG. 1 35 has no restriction with regard to the selection of the pulse modulation chosen for the over-such that the measured value pulses are used to carry the information. The measurement direct current on the two-wire line A, B are superimposed. The receiving point contains an evaluation circuit 8 which is designed in such a way that it modulates or also pulse code modulates such that it matches the supply equivalents; it is even possible to address current impulses superimposed on the current with a pulse amplitude modulation. As an example, the - »o is to be worked when the controllable resistance branch 11 is shown in the simplest case, in which for this purpose it is formed that not a simple fixed resistance value receiving point E a resistor 9 in series with the voltage input and is switched off, but different counter source 7 is switched; the receiving point 8 can be set with the terminal values.
men des Widerstandes 9 verbunden und spricht auf den Span- Die bisher beschriebene Schaltung arbeitet einwandfrei, men of the resistor 9 connected and speaks on the Span- The circuit described so far works fine,
nungsabfall an diesem Widerstand an. Damit die Gleichspan- 45 wenn angenommen wird, dass auf der Zweidrahtleitung A, B voltage drop across this resistor. So that the DC 45 if it is assumed that on the two-wire line A, B
nung an den Klemmen a, b der Empfangsstelle unabhängig von durch die überlagerten Stromimpulse kein störender Span- voltage at the terminals a, b of the receiving point, regardless of no disturbing voltage caused by the superimposed current pulses
dem sich ändernden Spannungsabfall am Widerstand 9 kon- nungsabfall entsteht oder wenn der Messwertwandler 3 für stant gehalten wird, kann in der Empfangsstelle E zusätzlich ein einen solchen Spannungsabfall unempfindlich ist. If the voltage drop across the resistor 9 changes, or if the transducer 3 is deemed to be constant, such a drop in voltage may also be insensitive in the receiving point E.
Spannungsregler 10 vorgesehen sein. Wenn dagegen der von den überlagerten Messwertimpul- Voltage regulator 10 may be provided. If, on the other hand, the
Um die Messwertimpulse dem Versorgungsgleichstrom auf so sen auf der Zweidrahtleitung A, B verursachte Spannungsabfall der Zweidrahtleitung A, B in Form von Stromimpulsen zu über- vom Messwertwandler 3 ferngehalten werden muss, kann lagern, ist an der Sendestelle S ein steuerbarer Widerstands- gemäss Fig. 1 zwischen den steuerbaren Widerstandszweig 11 To be able to store the measured value pulses to the supply direct current on voltage drop of the two-wire line A, B caused in the form of current pulses on the two-wire line A, B, the transmitter S has a controllable resistance according to FIG. 1 between the controllable resistance branch 11
zweig 11 im Nebenschluss zu dem Messwertsignalgeber 1 an und den Messwertsignalgeber 1 eine zusätzliche Trennschal- branch 11 in shunt to the measured value signal generator 1 and the measured value signal generator 1 an additional isolating switch
die Zweidrahtleitung A, B angeschlossen. Bei dem in Fig. 1 dar- tung 14 eingefügt werden. Die Trennschaltung 14 ist an den gestellten einfachsten Ausführungsbeispiel enthält dieser 55 Schaltungspunkten e, f mit dem Widerstandszweig 11 und an steuerbare Widerstandszweig 11 einen Festwiderstand 12 in den Schaltungspunkten g, h mit dem Messwertsignalgeber 1 the two-wire line A, B connected. 1 in FIG. 1. In the simplest exemplary embodiment, the isolating circuit 14 contains 55 circuit points e, f with the resistance branch 11 and a controllable resistance branch 11 with a fixed resistor 12 in the circuit points g, h with the measured value signal transmitter 1
Reihe mit einem Schalter 13, der durch die am Ausgang 4 des verbunden. Bei dem in Fig. 1 dargestellten einfachsten Ausfüh- Row with a switch 13, which is connected to the output 4 of the. In the simplest embodiment shown in FIG.
Messwertwandlers 3 abgegebenen Impulse so gesteuert wird, rungsbeispiel ist diese Trennschaltung 14 ein einfaches Sieb- Measured value transducer 3 output pulses is controlled, for example, this isolating circuit 14 is a simple sieve
dass er normalerweise offen ist und jeweils für die Dauer eines glied mit einem parallel zum Messwertwandler 3 an die Zwei- that it is normally open and, for the duration of a link with a parallel to the transducer 3, to the two
Impulses geschlossen wird. t>o drahtieitung angeschlossenen Kondensator 15 und einem in Impulse is closed. t> o wire 15 connected capacitor 15 and one in
Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist aus den Diagram- Serie in die Ader A eingefügten Widerstand 16. Dieses Sieb- The mode of operation of this arrangement is from the diagram series inserted into the wire A resistor 16. This sieve
men von Fig. 2 ersichtlich. Das obere Diagramm a) von Fig. 2 glied glättet die von den überlagerten Stromimpulsen verur- men of Fig. 2 can be seen. The upper diagram a) of FIG. 2 smoothes the components caused by the superimposed current pulses.
zeigt als Funktion der Zeit t die am Ausgang 4 des Messwert- sachten Spannungsschwankungen, so dass an den Klemmen 5, shows as a function of time t the voltage fluctuations at output 4 of the measured value, so that at terminals 5,
wandlers 3 abgegebenen Impulse, die den Messwert ausdrük- 6 des Messwertwandlers 3 eine im wesentlichen konstante ken. Im unteren Diagramm b) ist der Strom I dargestellt, der ts Spannung zur Verfügung steht. Transducer 3 emitted pulses that express the measured value 6 of the measured value converter 3 an essentially constant ken. In the lower diagram b) the current I is shown, which ts voltage is available.
über die Zweidrahtleitung A, B von der Empfangsstelle E zur In Fig. 3 sind verschiedene andere Ausführungsbeispiele für Via the two-wire line A, B from the receiving point E to FIG. 3 are various other exemplary embodiments for
Sendestelle S fliesst. Wenn der Schalter 13 offen ist, fliesst über den steuerbaren Widerstandszweig 11 dargestellt. In Fig. 1 ist die Zweidrahtleitung A, B ein Grundstrom I0, der gleich dem der Schalter 14 symbolisch als mechanischer Schalter darge- Transmitting station S flows. When the switch 13 is open, flows through the controllable resistance branch 11 shown. 1, the two-wire line A, B is a basic current I0, which, like that of the switch 14, is symbolically shown as a mechanical switch.
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stellt, der beispielsweise ein Relaiskontakt sein könnte; vor- Widerstandszweig 11 fliesst, die Spannung zwischen den Schalzugsweise wird aber ein elektronischer Schalter verwendet, tungspunkten e, f infolge des zusätzlichen Spannungsabfalls auf beispielsweise in Form eines Transistors 17, wie in Fig. 3a der Zweidrahtleitung unter den Wert der Ladespannung des gezeigt ist, oder in Form eines Feldeffekttransistors 18 gemäss Kondensators 15 fällt, sperrt die Diode 20; der Messwertwand-Fig. 3b. Es ist auch möglich, den Festwiderstand 13 durch eine 5 1er 3 bezieht in dieser Zeit seinen Versorgungsgleichstrom aus Konstantstromquelle 19 zu ersetzen, die entweder direkt durch dem Kondensator 15. provides, which could be a relay contact, for example; Pre- resistance branch 11 flows, the voltage between the scarf but an electronic switch is preferably used, tungspunkt e, f due to the additional voltage drop, for example in the form of a transistor 17, as shown in Fig. 3a of the two-wire line below the value of the charging voltage, or falls in the form of a field effect transistor 18 according to capacitor 15, blocks diode 20; the measured value wall-Fig. 3b. It is also possible to replace the fixed resistor 13 with a 5 1 series 3 during this time, its supply direct current from constant current source 19, either directly through the capacitor 15.
die Ausgangsimpulse des Messwertwandlers 3 gesteuert wird, Eine besonders konstante Versorgungsspannung des Mess- the output pulses of the transducer 3 is controlled, a particularly constant supply voltage of the measuring
wie Fig. 3c zeigt, oder in Reihe mit einem durch diese Impulse wertwandlers 3 kann gemäss Fig. 4b dadurch erhalten werden, 3c shows, or in series with a value converter 3 through these pulses can be obtained according to FIG. 4b,
gesteuerten Schalter liegt. dass anstelle des Kondensators 15 ein Spannungskonstanthal- controlled switch lies. that instead of the capacitor 15, a voltage constant
Fig. 4 zeigt einige abgeänderte Ausführungsformen der 10 ter 21 angeschlossen wird, beispielsweise in Form einer Zener-Trennschaltung 14. Bei der Ausführungsform von Fig. 4a ist der diode. Der Vorwiderstand 16 kann in diesem Fall vorzugsweise Fig. 4 shows some modified embodiments of the 10 ter 21 is connected, for example in the form of a Zener isolation circuit 14. In the embodiment of Fig. 4a is the diode. The series resistor 16 can preferably in this case
Siebwiderstand 16 durch eine Diode 20 ersetzt, die normaler- durch einen Konstantstromgenerator 22 ersetzt werden, der weise den Fluss des Versorgungsgleichstroms I0 zum Mess- einen konstanten Strom liefert, der etwas grösser als der vom wertwandler 3 zulässt und den Kondensator 15 auf die volle Messwertwandler 3 benötigte Versorgungsgleichstrom ist. Der Sieve resistor 16 replaced by a diode 20, which is normally replaced by a constant current generator 22, which, as a result, supplies the flow of the supply direct current I0 to the measurement a constant current which is somewhat larger than that of the value converter 3 and the capacitor 15 to the full measurement converter 3 required supply direct current is. The
Versorgungsgleichspannung aufgeladen hält. Wenn während 15 überschüssige Strom wird über den Spannungskonstanthalter der Dauer eines Stromimpulses Ii, der über den steuerbaren 21 abgeleitet. DC supply voltage keeps charged. If during 15 excess current is derived via the voltage stabilizer the duration of a current pulse Ii, which is via the controllable 21.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PK | Correction |
Free format text: NACHTRAEGLICH WURDE EIN WEITERER ERFINDER GENANNT: VOLKER DREYER,(DE),HANS-JUERGEN FRANZ(DE) |
|
PL | Patent ceased |