CH690202A5 - Messanordnung, Messfühlerr für dieselbe und Verfahren zur Herstellung der- bzw. desselben. - Google Patents

Description

  
 



  Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messanordnung mit mindestens einem Sensor und einer Auswertelektronik zur Auswertung des elektrischen Messsignals des Sensors. Solche Anordnungen mit Sensoren verschiedenster Art sind auf praktisch allen Gebieten der Wissenschaft und Technik im Einsatz. Die Anforderungen an die Genauigkeit der Sensoren bzw. der Messung sind unterschiedlich. Bei höheren Anforderungen an die Messgenauigkeit ergeben sich Probleme, weil sich bei der Massenproduktion von Sensoren Streuungen in deren Charakteristik ergeben. Diese Streuungen müssen berücksichtigt werden, wenn eine genaue Messung von Absolutwerten erforderlich ist. Diesen Schwierigkeiten wurde bisher auf zwei Arten begegnet. 



  Entweder werden die Sensoren fest mit der Auswertelektronik verbunden und mit dieser zusammen abgeglichen. Der Abgleichvorgang verursacht erhebliche Kosten. Bei einem Austausch von Sensoren muss neu abgeglichen werden. Sind mit der Elektronik verschiedene Sensoren verbunden, müssen mehrere separat abgleichbare Messkreise vorhanden sein. 



  Für Differenzmessungen werden die Sensoren paarweise ausgesucht. Abgesehen davon, dass dieses Verfahren sehr aufwendig ist, wird in den meisten Fällen trotzdem ein Abgleichvorgang sowohl bei der ersten Installation der Anordnung, als auch beim nachträglichen paarweisen Austauschen von Sensoren erforderlich. 



  Ziel vorliegender Erfindung ist es, eine Messanordnung mit Sensoren derart zu gestalten, dass weder bei der Inbetriebnahme noch beim Austausch von Sensoren ein neuer Abgleich erforderlich wird, wobei ausserdem ein einheitlicher Rechner in der  Auswertelektronik im  Multiplex-Verfahren für mehrere Sensoren eingesetzt werden kann. Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass dem  Sensor ein durch die Auswertelektronik auslesbarer, unverlierbarer Speicher zugeordnet ist, in welchem Kenndaten des Sensors abgelegt sind. Damit wird es nun möglich, dass die Auswertelektronik bei jedem Messvorgang nicht nur einen Messwert sondern auch Daten über die Charakteristik des Sensors empfängt und gestützt auf diese Daten den Messwert auswertet.

   Handelt es sich um einen Sensor mit einer genügend linearen Charakteristik, kann es genügen, ein Kenndatum einzugeben, während bei nichtlinearen Sensoren und hohen Ansprüchen an die Messgenauigkeit eine Anzahl von Kenndaten zur Verfügung gestellt werden muss, welche die Charakteristik des Sensors im gewünschten Messbereich genügend genau wiedergeben. Entsprechend mehr oder weniger komplex fällt natürlich der Rechner der Auswertelektronik aus, aber für eine bestimmte Art von Sensoren muss dieser Rechner nur einmal zur Verfügung stehen, um nacheinander Messwerte eines oder mehrerer Sensoren auszuwerten. 



  Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und eines Anwendungsbeispiels der erfindungsgemässen Messanordnung näher erläutert. 
 
   Fig. 1 zeigt ein Schaltschema der Messanordnung, und 
   Fig. 2 zeigt eine praktische Messanordnung als Anwendungsbeispiel. 
 



  Fig. 1 zeigt schematisch Messfühler 1 und 2, die mit einer Auswertelektronik 3 verbunden sind. Die Messfühler 1 und 2 weisen je einen Festspeicher 4, beispielsweise ein PROM oder EEPROM auf. Die Sensoren 1 min , 2 min  der Messfühler 1, 2 sind je über eine separate  Leitung 5 mit einem Analogeingang der Auswertelektronik bzw. gemäss Fig. 1 mit je einem Analog/Digital-Wandler A/D1 bzw. A/D2 verbunden. Die Sensoren 1 min , 2 min , die Speicher 4 und die Auswertelektronik 3 sind ferner durch einen gemeinsamen Massenleiter 6 verbunden, dessen Eingänge bzw. Ausgänge mit GND bezeichnet sind.

   Aus der Auswertelektronik 3 bzw. deren Mikroprozessor 7 werden die Sensoren 1 min , 2 min  mit Gleichstrom versorgt, wenn es sich um passive Sensoren handelt, oder aber die Signale aktiver Sensoren, beispielsweise Piezoelementen, photoelektrischen Wandlern oder dergleichen werden an die Auswertelektronik übertragen. Die Speicher 4 und der Mikroprozessor 7 der Auswertelektronik weisen weitere gemeinsame Eingänge bzw. Ausgänge auf, nämlich Adresseingänge bzw. -ausgänge ADR, Takteingänge bzw. -ausgänge CLK, Dateneingänge bzw. -ausgänge DATA und eine Stromversorgung Vcc. 



  Wie bereits erläutert, gelangen die Analogsignale der Sensoren 1 min  und 2 min  an die entsprechenden Eingänge des Mikroprozessors 7 und werden dort durch die Analog/Digital-Wandler digitalisiert und dem Rechner des Mikroprozessors zugeführt. Der Mikroprozessor 7 ist nun so programmiert, dass er nacheinander je einen der Speicher 4 bzw. der Messfühler 1 oder 2 bzw. weitere nicht dargestellte aber eventuell vorhanden Messfühler adressiert und dabei über die Datenleitung im adressierten Speicher 4 abgelegte Daten über die Charakteristik des zugeordneten Sensors auslesen kann. Diese Daten werden dann dem Rechner des Mikroprozessors zugeführt und der Auswertung des vom betreffenden Sensor empfangenen Messsignals zugrundegelegt.

   Wie erwähnt, kann es sich im einfachsten Falle um ein einziges Kenndatum handeln, im Allgemeinen werden aber mehrere Daten zur Verfügung stehen, welche die Charakteristik des betreffenden Sensors so genau wiedergeben, wie es die Messgenauigkeit erfordert. 



  Der Mikroprozessor 7 kann zusätzliche Funktionen übernehmen. So kann er beispielsweise jeweils die Plausibilität entweder des empfangenen Messsignals oder aber der aus dem Speicher 4 entnommenen Daten überprüfen und im Falle einer aussergewöhnlichen Abweichung anzeigen, dass ein bestimmter Messfühler wahrscheinlich defekt ist. Muss ein defekter Messfühler ersetzt werden, wird er selbstverständlich mitsamt dem eingebauten Speicher 4 ersetzt. Bei den nach dem Ersatz erfolgenden Messungen liest der Mikroprozessor 7 jeweils die Kenndaten aus dem Speicher 4 des neu eingesetzten Messfühlers aus und legt dieselben der Auswertung des Sensorsignals zugrunde.

   Die Auswechslung von Messfühlern bietet somit überhaupt keine Probleme, und im eingangs erwähnten Fall der paarweisen Zuordnung von zwei Messfühlern, beispielsweise beim Erfassen des Wärmeverbrauchs einer Heizung, braucht nur der defekte Messfühler ausgewechselt zu werden und nicht das ganze Fühlerpaar. 



  Die Eichung der Messfühler, d.h. jedes Sensors und dem ihm zugeordneten Speicher erfolgt bei der Herstellung, wo die Kenndaten jedes einzelnen Sensors gemessen und die entsprechenden Kenndaten im zugeordneten Speicher 4 abgelegt werden. Ein erheblicher Vorteil dieses Vorgehens bzw. der erfindungsgemässen Anordnung liegt ebenfalls darin, dass auf die Einhaltung übereinstimmender Charakteristiken bei der Herstellung der Sensoren kein grosses Gewicht mehr gelegt werden muss, weil die Charakteristik des Sensors ohnehin überprüft und entsprechend gespeichert sowie dann bei der Messung berücksichtigt wird 



  Fig. 2 zeigt einen Durchflusszähler 8 mit Anschlussstutzen 9 wie er beispielsweise bei der Erfassung des Wärmeverbrauchs eingesetzt wird. Dabei erfasst der Durchflusszähler 8 die durchgeflossene Warmwassermenge. Mit  dem Durchflusszähler 8 ist ein Gehäuse 10 verbunden, in welchem sich die Speicher 4 von zwei Messfühlern befinden. Die zugeordneten Sensoren 11 sind über Kabel 12 mit den Speichern 4 bzw. den nicht dargestellten Anschlussklemmen zur Verbindung der Messeinheit gemäss Fig. 2 mit einem zentralen Prozessor verbunden, in welchem die Ergebnisse mehrerer Messstellen ausgewertet werden können. Die Messfühler 11 erfassen beispielweise die Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Heizwassers. Im Gehäuse 10 befindet sich ausserdem ein geeigneter Messfühler, welcher Zählimpulse des Durchflussmessers 8 erfasst.

   Der Durchflussmesser 8 weist beispielsweise ein Flügelrad auf, mit dem ein Magnet verbunden ist und ein diesem Magnet zugeordneter Messfühler im Gehäuse 10 überträgt bei jeder Umdrehung des Flügelrades einen Zählimpuls an die zentrale Auswertelektronik. Diese Elektronik kann weitere Wertungsdaten berücksichtigen, um eine individuelle Heizkostenabrechnung zu erstellen. 



  Die möglichen Verwendungen der Erfindung sind selbstverständlich nicht auf dieses Anwendungsbeispiel beschränkt, sondern kann irgendwo eingesetzt werden, wo Messwerte zu erfassen sind. 

Claims (9)

1. Messanordnung mit mindestens einem Sensor (1 min , 2 min ) und einer Auswertelektronik (3) zur Auswertung des elektrischen Messsignals des Sensors, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sensor (1 min , 2 min ) ein durch die Auswertelektronik auslesbarer Speicher (4) zugeordnet ist, in welchem Kenndaten des Sensors abgelegt sind.

2. Messfühler zur Verwendung in einer Messanordnung gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dem Sensor (1 min , 2 min ) zugeordneten Speicher (4), in welchem Kenndaten des Sensors (1 min , 2 min ) abgelegt sind.

3. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Festspeicher, z.B. ein PROM oder EEPROM zugeordnet ist.

4. Messanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren (1 min , 2 min ) durch ein Bussystem mit der Auswertelektronik (3) verbunden und einzeln adressierbar (ADR) sind.

5.

Messanordnung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertelektronik (3) ein Mikroprozessor (7) ist, der Mittel aufweist, um Kenndaten zu erfassen und der Auswertung des Messsignals zugrundezulegen.

6. Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (4) in einem auf eine bestehende Messvorrichtung, z.B. einen Durchflusszähler (8) aufgesetzten Gehäuse (10) untergebracht ist.

7. Messanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um ausser Messsignalen von Sensoren (1 min , 2 min ) auch andere Daten, z.B. Zählimpulse, zu erfassen und zu übertragen.

8. Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1 min , 2 min ) mit dem ihm zugeordneten Speicher (4) auswechselbar angeordnet ist.

9.

Verfahren zur Herstellung eines Messfühlers nach Anspruch 2, bzw. einer Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1 min , 2 min ) ausgemessen und seine Kenndaten in den Speicher (4) abgelegt werden, und dass der Speicher (4) dem Sensor (1 min , 2 min ) unverwechselbar zugeordnet, z.B. mechanisch und/oder elektrisch verbunden wird.