DD261253A1 - Mikroprozessorgesteuerte schaltungsanordnung zur messung von serienimpulsreihen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mikroprozessorgesteuerte Schaltungsanordnung zur Messung von Serienimpulsreihen. Das Wesen der Erfindung liegt darin, dass eine Eingangstorschaltung (1) enthalten ist, deren einer Eingang (12) dem Ausgang des zentralen RESET-Stromkreises des Mikroprozessors, der andere Eingang (13) dem vierten Ausgang (22) eines Schieberegisters (2) angeschlossen sind, der dritte Eingang (14) mit dem Ausgang eines Multiplexerstromkreises verbunden ist und dessen Ausgang (10) am Eingang (24) des Schieberegisters (2) und dem einen Eingang (30) eines Synchronstromkreises (3) angeschlossen ist, der zweite Eingang (23) des Schieberegisters (2) dem Ausgang (33) des Synchronstromkreises (3) zugeschaltet ist, waehrend der erste Ausgang (25) mit dem Eingang (46, 56, 66) programmierbaren Zaehlketten (4, 5, 6), der zweite Ausgang (20) mit dem zweiten Eingang (45) der programmierbaren Zaehlkette (4), der dritte Ausgang (21) mit dem zweiten Eingang (55) der programmierbaren Zaehlkette (5) und der vierte Ausgang (22) mit dem zweiten Eingang (65) der programmierbaren Zaehlkette (6) verbunden sind, des weiteren mit dem zweiten Eingang (32) des Synchronstromkreises (3) und dem ersten, die Unterbrechung steuernden Eingang des Mikroprozessors verbunden ist, der eine Ausgang (33) des Synchronstromkreises an den zweiten Eingang (23) des Schieberegisters (2) geschaltet und ein weiterer Ausgang (31) dessen mit dem Eingang (71) des die einfache Buchstabenzeit gebenden Stromkreises (7) verbunden ist, wobei der Ausgang (73) des die einfache Buchstabenzeit gebenden Stromkreises (7) mit dem zweiten, die Unterbrechung steuernden Eingang des Mikroprozessors verbunden ist. Fig. 2

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine mikroprozessorgesteuerte Schaltungsanordnung zur Messung von Serienimpulsreihen, insbesondere zur Messung des Brennstoffniveaus in Behältern.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei mehreren Behältern kann es zu Schwierigkeiten führen, wenn das Niveau täglich mehrmals, wiederholt zu messen ist. Die Ursachen der Schwierigkeiten können die folgenden sein:

a) der subjektive Charakter der mit Meßstab vorgenommenen Messung

b) die Ungenauigkeit des Meßstabes, als Meßmittel

c) Evidenzhaltung der gemessenen Niveauwerte, Festlegung im Protokoll

d) die Möglichkeit der Weiterleitung der dokumentierten Niveauwerte zu einem Datenverarbeitungssystem, d.h. die Datenvorbereitung (auf Lochband, Magnetband, Magnetplatte).

Um die erwähnten Schwierigkeiten — ohne den Anspruch auf Vollständigkeit — beseitigen zu können, ist die Schaffung einer prinzipiell und qualitativ vollkommen abweichenden Meßmethode erforderlich, die die Lieferung der

— objektiven

— genauen

— stets reproduzierbaren

— stets dokumentierbaren

— für das Datenverarbeitungssystem vorbereiteten und sich automatisch wiederholenden Meßergebnisse ermöglicht.

In Kenntnis dieses Forderungskataloges kann festgestellt werden, daß eine Fühlermechanik und eine Schaltungsanordnung erforderlich sind, die ein dem Niveau irgendwelcher Behälter proportionales Signal erzeugen kann. Wenn nun das elektrische Signal in die mikroprozessorgesteuerte Schaltungsanordnung gelangt, befindet es sich in einem verarbeitbaren Zustand. Jetzt

können alle spezifischen elektrischen Parameter mit höchster Genauigkeit gemessen werden. Die Meßergebnisse können in digitaler numerischer Form erzeugt, in Pufferspeichern gespeichert und für die Datenübertragung kodiert werden. Die bishörigen Lösungen, die eine kontinuierliche Niveaumessung ermöglichen, erzeugen keine solche elektrische Parameter, die eine mikroprozessorgesteuerte Mehrkanal-Abtastung (mit Multiplexer) zulassen. Bei den mechanisch aufgebauten Fühlereinheiten ergibt sich dieser Mangel direkt aus dem Aufbau, während bei den elektrischen Ausführungen das dem zu messenden Niveauwert proportionale elektrische Signal alsParallel-Signalreihefz. B. BCD) erzeugt wird. Für die elektronische Datenverarbeitung erfordert die Parällel-Signalreihe eine wesentlich höhere Anzahl von Verbindungsleitungen und akzessorisch sich wiederholende Stromkreise, wodurch die zu dem gegebenen Zwecke dienende Vorrichtung überflüssig teuer wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Genauigkeit des zu messenden Niveauwertes zu erhöhen und den Hardwareaufbau der Meßeinrichtung zu vereinfachen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mikroprozessorgesteuerte Schaltungsanordnung zur Messung von Serienimpulsreihen, insbesondere zur kontinuierlichen Niveaumessung in Behältern zu schaffen, die solche elektrische Parameter erzeugt, die eine mikroprozessorgesteuerte Mehrkanalabtastung mit Multiplexer zulassen.

Verglichen mit den bekannten Lösungen verfügt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung über eine viel günstigere Lösung in Hinsicht auf die Systemtechnik, es ist eine wesentliche Neuerung enthalten, wobei das gestellte Ziel ausgezeichnet erfüllt werden kann.

Der Fühlerstromkreis — der mit der ausgestalteten Mechanik die Zylinderkapazität repräsentiert, führt die C/t Umwandlung aus (wobei „C" die zu messende Kapazität und „t" die der Kapazität proportionale Zeit bezeichnen). Damit steht für die Datenverarbeitungseinheit eine in der Impulsbreite modulierte Information über die zu messende Kapazität bzw. das zu messende Niveau zur Verfugung. Um die Genauigkeit des zu messenden Niveauwertes erhöhen zu können, werden weitere zwei akzessorische Fühlereinheiten eingebaut. Der sogenannte untere Referenzwertfühler der die sich aus der Änderung des zu messenden Mediums ( der relativen dielektrischen Konstante) ergebenden Fehler kompensiert, und der obere Referenzwertfühler, der die Aufgabe hat bei der Messung von flüchtigen Medien (z. B. Benzin) den sich aus der Kapazitätänderung des Luftraumes ergebenden Fehler zu kompensieren. Die Neuartigkeit der Erfindung wird noch dadurch erhöht, daß die beiden akzessorischen Kompensierungen nicht über einen Stromkreis erfolgen, sondern nach einem in das Mikroprogramm eines mit der Einheit eng verbundenen Mikroprozessors eingeschriebenen Algorithmus, wodurch der Hardwareaufbau des Meßgerätes wesentlich vereinfacht wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung empfängt von der einen Seite die von den Fühlerstromkreisen gelieferten elektrischen Signale, während sie von der anderen Seite die binäre Information für den Mikroprozessor liefert, der den entsprechenden Rechnung^- und Steueralgorithmus durchführt. .

Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß eine Eingangstorschaltung enthalten ist, deren einer Eingang dem Ausgang des zentralen RESET-Stromkreises des Mikroprozessors, der andere Eingang dem vierten Ausgang eines Schieberegisters angeschlossen sind, der dritte Eingang mit dem Ausgang eines Multiplexerstromkreises verbunden ist und dessen Ausgang an den Eingang des Schieberegisters und an den einen Eingang eines Synchronstromkreises geschaltet ist, der zweite Eingang des Schieberegisters dem Ausgang des Synchronstromkreises zugeführt ist, während der erste Ausgang mit dem Eingang programmierbaren Zählketten, der zweite Ausgang mit dem zweiten Eingang der programmierbaren Zählkette, der dritte Ausgang mit dem zweiten Eingang der programmierbaren Zählkette und der vierte Ausgang mit dem zweiten Eingang der programmierbaren Zählkette verbunden sind, des weiteren mit dem zweiten Eingang des Synchronstromkreises und dem ersten, die Unterbrechung steuernden Eingang des Mikroprozessors verbunden ist, der eine Ausgang des Synchronstromkreises an den zweiten Eingang des Schieberegisters angeschlossen und ein weiterer Ausgang mit dem Eingang des die einfache Buchstabenzeit gebenden Stromkreises verbunden ist, wobei der Ausgang des die einfache Buchstabenzeit gebenden Stromkreises mit dem zweiten, die Unterbrechung steuernden Eingang des Mikroprozessors verbunden ist. Die Erfindung zeichnet sich weiter dadurch aus, daß ein die doppelte Buchstabenzeit gebender Stromkreis vorgesehen ist, dessen einer Eingang mit dem einen Steuerausgang des Mikroprozessors verbunden ist und der Ausgang am dritten, die Unterbrechung steuernden Eingang des Mikroprozessors angeschlossen ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist in der Schaltungsanordnung ein anderer, die Anzeigezeit gebender Stomkreis enthalten, dessen Eingang mit dem zweiten Steuerausgang des Mikroprozessors verbunden ist. Sein Ausgang ist dabei am vierten, die Unterbrechung steuernden Eingang angeschlossen. Der Eingang des Multiplexer-Steuerstromkreises ist an den dritten Steuerausgang des Mikroprozessors geschaltet und die Datenschiene mit der Datenschiene mit der Datenschiene des Mikroprozessors verbunden, während die Ausgänge am Multiplexer angeschlossen sind.

Ausführungsbeispiele

Die erfindungsgemäße Schaltunganordnung wird anhand einiger vorteilhafter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Zeitfunktion des Eingangssignals der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bzw. die von je einem Fühler abgegebene Signalform

Fig. 2: das Schaltbild (Blockschema) der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Fig.3: eine detaillierte Darstellung der Eingangstorschaltung 1

Fig.4: die ausführlichere Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Schieberegisters 2

Fig. 5: ein Ausführungsbeispiel des Synchronstromkreises 3

Fig. 6: eine Ausführung der programmierbaren Zählkette 4, 5 oder 6

Fig.7: eine Ausführungsform des die einfache Buchstabenzeit einstellenden Stromkreises 7

Fig.8: ein Ausführungsbeispiel des die doppelte Buchstabenzeit einstellenden Stromkreises 8

Fig.9: eine mögliche Ausführung des Steuerstromkreises 10a des Multiplexers

Fig. 10: den die Anzeigezeit gebenden Stromkreis 9.

Demnach stellt die Figur 1 die Zeitfunktion der elektrischen Signale der Fühlereinheiten dar, wobei der Impuls mit der Zeitdauer T das Synchronsignal ist, dem mit einer von der Kapazität abhängigen Zeiverschiebung drei T/2 Impulse folgen, wobei die vom Beginn des Impulses T bis zum Erscheinen des ersten Impulses T/2 ablaufende Zeitspanne t_crf der Kapazität des oberen Gliedes der Fühleranordnung proportional ist und die Zeitspanne T_cra der Kapazität des unteren Fühlers und T_crm der Kapazität der Meßfühler proportional sind. So sind die Signale—der Reihe nach von je einem Fühler kommend—dem einen Eingang der den Eingang der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bildenden Eingangstorschaltung 1 angeschlossen, wie das aus dem Blockschema in Figur 1 ersichtlich ist.

Figur 2 stellt das Blockschema eines Ausführungsbeispiels der mit Mikroprozessor versehenen, erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dar, wobei auch der sich über den Mikroprozessor der Schaltungsanordnung anschließende Steuerstromkreis 10a des Multiplexers und der die Anzeigezeit gebende Stromkreis 9 dargestellt sind.

Der Eingang des in Figur 2 dargestellten Blockschemas, zu dem die Signalfolge gemäß Figur 1 geleitet wird, wird durch den einen Eingang der Eingangstorschaltung 1 gebildet, wobei die Eingangstorschaltung 1 einerseits über die Eingänge 11,13 mit dem Mikroprozessor verbunden ist. Andererseits ist der Eingang 12 am Ausgang 22 des Schieberegisters 2 und der Ausgang 10 am Eingang 30 des Synchronstromkreises 3 angeschlossen. Damit ist eine weitere Einheit der Anpassungseinheit mit dem Schieberegister 2 verbunden, das mit seinem Eingang 24 an dem Ausgang 10 der Eingangstorschaltung 1 angeschlossen ist, während der Eingang 23 des Schieberegisters 2 dem Ausgang 33 des Synchronstromkreises 3 angeschlossen ist. Die Ausgänge 45,55 und 65 je einer programmierbaren Zählkette 4, 5 und 6 angeschlossen, während die Toreingänge 46,56 und 66 der Zählketten 4,5,6 mit dem Ausgang 25 des Schieberegisters 2 verbunden sind. Außerdem sind die Zählketten 4,5,6 über je einen Kanal mit den Adressenschienen, Datenschienen und einer Steuersignalschiene des Mikroprozessors verbunden. Auf die oben bereits geschilderte Weise ist der Synchronstromkreis 3 der Eingangstorschaltung 1 und das Schieberegister 2 angeschlossen, die Eingänge 32,34 des Synchronstromkreises 3 sind mit dem Mikroprozessor verbunden, während der Ausgang 31 an dem einen Eingang 71 des die einfache Buchstabenzeit gebenden Stromkreises 7 angeschlossen ist, wobei die Eingänge 62,73 und der Ausgang 70 mit dem Mikroprozessor in Verbindung steht. Der die doppelte Buchstabenzeit gebende Stromkreis 8 ist ebenfalls mit dem Miikroprozessor verbunden.

Figur 2 stellt die Eingänge bzw. Ausgänge des Multiplexer-Steuerstromkreises 10 dar, dessen Eingangskanal die entsprechenden Signale von den Fühlereinheiten erhält, während der Eingang 101 von dem Mikroprozessor her gesteuert wird; die entsprechenden Kombinationen der Ausgänge 103-106 schalten den zu dem entsprechenden Kanal gehörenden Fühler. Eine weitere ergänzende Einheit der erfindungsgemäßen Niveaumeßvorrichtung wird durch den die Anzeigezeit gebenden Stromkreis 9 gebildet, der vom Mikroprozessor gesteuert die Meßergebnisse in beliebiger Form anzeigt. Figur 3 veranschaulicht das Blockschema eines Ausführungsbeispiels der Eingangstorschaltung 1, deren Eingang 14 das dem gemessenden Niveau proportionale Signal gemäß Fig. 1 erhält, während an dem Eingang 11 das Ausgangssignal des die doppelte Buchstabenzeit gebenden Stromkreises 8 ankommt. Bei einem der Ausführungsbeispiele beträgt die doppelte Buchstabenzeit 80 msec. Der Eingang 11 ist über den Inverter 18 mit dem Eingang CK eines Speichers 17, zweckmäßig eines D-flipflop Stromkreises verbunden, während der Speicher 17 zweckmäßig am Ausgang einer UND-Torschaltung 16 angeschlossen ist, wobei die Torschaltung 16 einerseits an den in die zentrale Grundstellung stellenden Ausgang des Mikroprozessors über den Eingang 13 geschaltet und andererseits über Eingangs 12 mit dem Ausgang 22 des Schieberegisters 2 verbunden ist. Der Ausgang der Eingangstorschaltung 1 wird zweckmäßig durch den Ausgang der mit dem Ausgang Q des Speichers 17 und über den Inverter mit dem Eingang 14 verbundenen Torschaltung 19, zweckmäßig eines UND-Tors gebildet. Dieses Signal wird je einem Eingang 24 bzw. 30 des Schieberegisters 2 gemäß Figur 4 und das Blockschema eines Schieberegisters 2 dar. Der Schieberegister 2 enthält vier identisch aufgebaute Speicher 26,27,28 und 29 des Schieberegisters 2 bilden und die mit dem Ausgang der Eingangstorschaltung 1 verbunden sind. Des weiteren ist je ein weiterer Ausgang miteinander verbunden, während der Steuersignaleingang — der Eingang 23 ist — mit dem Ausgang 33 des Synchronstromkreises verbunden ist. Das Meßsignal läßt das Schieberegister 2 forgeschreiten, während die Ausgänge mit Hilfe der in Figur 1 dargestellten Signale fortschreiten. Der Ausgang 25 des Schieberegisters 2 schließt sich den Toreingängen 46, 56, 66 der Zählketten 4, 5 und 6 an, die wiederum an den Ausgängen 20,21 und 22 angeschlossen sind. Die Zählketten 4, 5 und 6 — die zweckmäßig den gleichen Aufbau aufweisen — sind auch mit dem Mikroprozessor verbunden. Eine als Beispiel dienende Ausführung ist in Figur 6 dargestellt, in der auch die Zählkette 4 veranschaulicht ist. Der Toreingang 45 der Zählkette 4 wird zu dem Eingang Gl einer programmierbaren Zählkette 48 geleitet, während der Steuersignaleingang 45 über die Torschaltung 47, zweckmäßig UND-Tor an dem Eingang C11 der Zählkette 48 angeschlossen ist. Der andere Eingang 57 der Torschaltung 47 ist mit dem Mikroprozessor verbunden.

Ergänzend soll erwähnt werden, daß bei der hier als Beispiel dienenden Ausführung ein Mikroprozessor des Typs INTEL 8085 eingesetzt wurde. Die einzelnen Speicher können z. B. integrierte Stromkreise des Typs 7474 sein, während die Stromkreise 8253 die Zählketten bilden.

Figur 5 stellt ein Ausführungsbeispiel des Synchronstromkreises 3 dar, bei dem der der Eingangtorschaltung 1 anschließende Eingang 30 mit dem Eingang einer programmierbaren Zählkette 35, einer Torschaltung 37 und eines Inverters 38 verbunden ist. Der Eingang 34 ist mit dem Mikroprozessor verbunden und an dem Taktsignaleingang der Zählkette 35 angeschlossen. Der Eingang 32 erhält das Steuersignal ebenfalls von dem Mikroprozessor und ist dem Taktsignaleingang eines Speichers 49 zugeordnet. Der Ausgang der Zählkette 35 bildet über eine Torschaltung 37 den Ausgang 31 des Synchronstromkreises 3, der auch mit dem Eingang Cl des Speichers 49 verbunden ist. Dabei ist der Eingang 34 über die Torschaltung 40 mit dem Eingang CI der Speicher 41,42 und 43 und unmittelbar mit dem Taktsignaleingang der Speicher 41,42 verbunden. Der andere Eingang der Torschaltung 40 ist an dem Ausgang Q des ersten Speichers 41 angeschlossen. Der Eingang 34 ist desweiteren mit dem Eingang einer weiteren Torschaltung 44 verbunden, wobei der andere Eingang der Torschaltung 40 mit dem Ausgang Q des Speichers 42 verbunden ist und der Ausgang der Torschaltung 44 den Ausgang 33 des Symchronstromkreises bildet.

Figur 7 gibt eine ausführliche Darstellung des die einfache Buchstabenzeit gebenden Stromkreises 7. Die einfache Buchstabenzeit beträgt zweckdienlich 40 msec. Der Stromkreis 7 erhält das Steuereingangssignal an seinem Eingang 71 von dem Synchronstromkreis 3. Seine weiteren Eingänge 70,72,74 und Ausgang 73 sind am Mikroprozessor angeschlossen. Der Eingang 71 ist mit dem Taktsignaleingang eines Speichers 75 verbunden und der Eingang Cl des Speichers 75 über die Torschaltung 76 einerseits an dem Eingang 72, andererseits über die Zählkette 77 und die Inverter 78,79 an dem Eingang 70 angeschlossen. Der Ausgang des Inverters 78 ist auf den Taktsignaleingang eines weiteren Speichers 81 geschaltet, wobei der Eingang Cl.des Speichers 81 ebenfalls mit den Eingängen 72 und 74 verbunden ist. Der Ausgang 73 des Speichers 81 bildet den einen Ausgang des Stromkreises 7.

Figur 8 gibt ein Beispiel für den die doppelte Buchstabenzeit gebenden Stromkreis 8, bei dem sowohl die Eingänge, als auch die Ausgänge mit dem Mikroprozessor verbunden sind. Der Eingang 84 ist über die programmierbare Zählkette 89,90 und dem Inverter 91 mit dem Taktsignaleingang der Speicher 87 und 88 verbunden, während die gemeinsamen Klemmen G der Zählketten 89,90 mit den Klemmen Q und D des Speichers 87 verbunden sind. Der Eingang 85 des Stromkreises 8 ist einerseits am Taktsignaleingang des Speichers 87, andererseits über die Torschaltung 86 an dem Eingang Cl des anderen Speichers 88 angeschlossen.

Die Wirkungsweise der Schaltungssanordnung gemäß Figur 2 ist wie folgt:

Das aus der Richtung der Fühlerstromkreise ankommende Signal (wie es Fig. 1 zeigt) gelangt zu dem Eingang 14 der Eingangstorschaltung 1. Falls der überwachende, die doppelte Buchstabenzeit gebende Stromkreise 8 des Mikroprozessors auch einen diesbezüglichen Genehmigungsbefehl an den Eingang 11 abgibt, gelangen die elektrischen Signale gemäß Figur 1 sowohl zu dem Synchronstromkreis 3, als auch zu dem Schieberegister 2. Dem Synchronstromkreis 3 wird die Aufgabe zugeteilt, innerhalb der doppelten Buchstabenzeit den Impuls der Länge T zu suchen und vom Beginn dieses Impulses an dem Schieberegister 2 den Schritt ausführen zu lassen. Die einzelnen Schrittphasen des Schieberegisters 2 steuern die von dem Mikroprozessor, mit Hilfe des Programms einschreibbaren/auslesbaren Zählketten 4, 5 und 6. In diesen Zählketten 4,5,6 ist die binäre Information aufzufinden, die mit dem Niveau des zu messenden Mediums proportional ist. Die Zahlen werden vom Mikroprozessor abgelesen, der mit diesen arithmetischen Operationen durchführt, diese kodiert, speichert und anzeigt. Der die Buchstabenzeit gebenden Stromkreis 7 überwacht, daß innerhalb dieser Zeitspanne jedes spezifische Meßsignal ankommt.

Wenn die Signale angekommen sind, gibt der Ausgang 43a dem Mikroprozessor einen Befehl zur Durchführung der arithmetischen usw. Operationen. Falls nicht alle spezifischen Signale eintreffen, wird um einen Kanal weitergeschritten, d.h. die elektrischen Signale der Fühlereinheiten eines anderen Behälters überprüft. Selbstverständlich besteht in diesem Fall die Aufgabe des Mikroprozessors darin, eine sich auf den fehlerhaften Kanal beziehende Information auszugeben. Unter anderen besteht die Aufgabe des die doppelte Buchstabenzeit gebenden Stromkreises 8 darin, den Befehl an den Mikroprozessor abzugeben und durch diesen der Eingangstorschaltung die Anweisung zum Empfan der elektrischen Signale des neuen Kanals zu geben. Auf diese Weise erfolgt die Überprüfung des Füllstandes eines weiteren Behälters. Dem die Anzeigezeit gebebenden Stromkreis 9 wird die Aufgabe zugeteilt, die Anzeigezeit der dem Mikroprozessor angeschlossenen Anzeigeeinheit zu steuern.

Die Dauer der Anzeige des Füllstandes eines Behälters hängt von der programmierten Dauer des die Anzeigezeit gebenden Stromkreises 9 ab. Der Multiplexer-Steuerstromkreis 10a erhält den Befehl von dem Mikroprozessor und läßt innerhalb der doppelten Buchstabenzeit die elektrischen Signale des Fühlerstromkreises eines bestimmten Kanals (eines Behälters) zu dem Eingang der Eingangstorschaltung 1 gelangen.

Figur 3 zeigt die Eingangstorschaltung 1 nach Figur 2 in Einzelheiten.

Die Einheit hat die Aufgabe, die in Serien ankommenden elektrischen Signale zu empfangen und in eine für die CPU-Einheit des Mikroprozessors verarbeitbare Form umzuwandeln. Der zeitliche Ablauf der ankommenden elektrischen Signale ist in Figur 1 dargestellt. Die Deutung der Impulsfolge gemäß Figur 1 erfolgt folgendermaßen:

Von jedem einzelnen richtig funktionierenden Sonderstromkreis kommen die elektrischen Signale gemäß Figur 1 an dem Eingang 14 der Eingangtorschaltung 1 an. Jede Signalfolge wird von einem Synchronimpuls der Breite 100/xs (T) eingeleitet. Die von der Vorderflanke dieses Impulses bis zum ersten Impuls der Breite 50 ßS (¹Ii) abgelaufenen Zeitspanne (T_CRf) ist der Größe der Kapazität der oberen Referenzmeßsonde proportional. Die bis zum zweiten Impuls abgelaufene Zeitspanne ist der Größe der unteren Referenzkapazität (TCRa) der Meßsonde proportional, während die bis zum dritten Impuls abgelaufene Zeitspanne der Größe der Kapazität der Meßelektrode der Meßsonde (T_CM) proportional ist.

Diese Signalfolge gelangt über die Eingangtorschaltung 1, die Torschaltung 16 und über den Eingang des UND-Torszu dem Taktsignaleingang Ck des Schieberegisters 2. Die Anordnung des Phasenregisters ist in Figur 4 veranschaulicht.

Die Voraussetzung der Funktion des Schieberegisters 2 besteht darin, daß am Eingang Clear (Cl), sowie Preset (Pr) ein hoher Spannungspegel vorhanden ist. Beim Start wird von der Annahme ausgegangen, daß im Grundzustand an den Ausgängen Q der Registerkette ein hoher Spannungspegel vorhanden ist. In diesem Fall, gleichzeitig mit dem Erscheinen der Vorderflanke des am Eingang 24 (Ck) ankommenden Synchronimpulses schaltet der Spannungspegel am Ausgang Q des Speichers 26 auf einen niedrigen Wert (LOW) um. Dem Synchronimpuls folgend — nach dem Ablauf der Zeit T_CRf— beim Erscheinen der Vorderflanke des nächsten Nadelimpulses schaltet der Ausgang Q des Speichers 27 der Registrierkette auf den niedrigen Spannungspegel

Nach dem Ablauf der Zeitspanne T_CR_a erhält man am Ausgang Q des Speichers 28, nach Ablauf der Zeitspanne T_Cm am Ausgang Q des Speichers 29 einen niedrigen Spannungspegel.

Sollte jedoch am Eingang 24 des Schieberegisters 2 nicht zuerst der Synchronimpuls ankommen, so wird das Entlangschreiten an der ganzen Zählkette durch den an den Eingängen Pr erscheinenden niedrigen Spannungspegel (LOW) verhindert.

Das am Ausgang 22 vorhandene Signal liefert neben der inneren Steuerung ein Trennsignal für die Einheit CPU des ' Mikroprozessors. Durch die Wirkung der Unterbrechung (INTERRUPT) liest die Einheit CPU u.a. den Inhalt der Zählerstromkreise aus und liefert ein Verbotsignal an den Eingang 11. Gemäß der Wirkung dieses Impulses schließt der Speicher 17 den Eingang der Torschaltung 18, damit quasi quittierend, daß die zur Prüfung dienende Seriensignalfolge vollständig ankommt.

Figur 10 stellt ein Ausführungsbeispiel des die Anzeigezeit gebenden Stromkreises 9 dar, dessen Ausgänge 94,95 und 93 mit dem Mikroprozessor verbunden sind, während der Ausgang 92 über den Mikroprozessor die Anzeigeeinheit steuert.

Figur 9 stellt den Multiplexer-Steuerstromkreis 10 dar, mit dessen Hilfe gewährleistet werden kann, daß das Signal eines bestimmten Meßkanals an der Eingangtorschaltung 1 ankommt. Den Eingang bildet die Datenschiene 102, die einem

Speicher 107 angeschlossen und mit dem Mikroprozessor verbunden ist. Der Steuereingang 101 des Speichers 107 ist ebenfalls an den Mikroprozessor geschaltet, während der Ausgang durch die Transistoren T1, T2, T3 und T4 enthaltenden Inverter mit offenen Kollektoren gebildet wird, wobei die Ausgänge 103 bis 106 dem Fühlermultiplexer angeschlossen sind. Das am Eingang 12 der Torschaltung 16 ankommende, die zentrale Grundstellung einstellende logische Signal bringt nach erfolgter Einschaltung den Speicher 17 in die Grundstellung. Das am Ausgang Q erscheinende Signal blockiert die am anderen Eingang der Torschaltung 15 ankommenden elektrischen Signale des Fühlerstromkreises nach Figur 1. Nach Ablauf der Tempierung des die doppelte Buchstabendauer tempierenden Stromkreises 8 gibt der Stromkreis dem Mikroprozessor den Befehl zur Abgabe eines Kippsignals an den Eingang 11. Auf diese Weise schaltet der Speicher 17 um und ermöglicht, daß das am Eingang 14 ankommende Signal über die Torschaltung 15 in das Schieberegister 2 gelangen kann. In Figur 4 ist das Schieberegister 2 dargestellt. Diesem Stromkreis wird die Aufgabe zuteil, die programmierbaren Zählketten 4,5 und 6 gemäß Figur 2 zu steuern. Das Steuersignal des Ausgangs 25 gelangt zu dem gemeinsamen Toreingang 46,56,66 der Zählketten 4,5,6, während die Ausgänge 20,21,22 die Gatterung des Taktsignals der voneinander unabhängigen Zählketten 4, 5,6 realisieren. Auf diese Weise verhindert das Steuersignal des Ausgangs 20 im Zeitpunkt T_cra, das Ausgangssignal des Ausgangs 21 im Zeitpunkt T_cra und das Steuersignal des Ausgangs 22 im Zeitpunkt T_cra + T_crm den Eingang des Taktsignals in die programmierbare Zählkette 4, 5 oder 6. Am Eingang 23 kommt das gemeinsame Löschsignal dann am Schieberegister 2 an, wenn das Schieberegister 2 nicht dem (T) Synchronimpuls entsprechend, sondern irgendwelchem Impuls Uh) entsprechend begann.

In Figur 5 ist der Synchronstromkreis 3 gemäß Figur 2 detailliert dargestellt. Das am Eingang 34 des Stromkreises ankommende durch einen Quarzoszillator erzeugte Taktsignal startet erst dann das Fortschreiten der programmierbaren Zählkette 35, wenn das am Eingang 30 vorhandene Signal einen hohen Spannungswert aufweist. Widrigenfalls wird das Fortschreiten der Zählkette 35 gestoppt, und sich aus dem Aufbau ergebend, startet der hohe Spannungswert am Eingang das Fortschreiten wiederholt. Der am Inverterausgang 36 erscheinende Impuls kann erst dann durch die Torschaltung 37 gehen, wenn am anderen Eingang der Torschaltung 37 das Eingangssignal des Eingangs noch immer einen hohen Spannungswert aufweist. Die Temperung der programmierbaren Zählkette 35 ist so bestimmt, daß der Ablauf innerhalb ²h der Zeit T gemäß Figur 1 erfolgt und so ein Impuls innerhalb dieser Zeit T mit völliger Sicherheit entsteht. Dieser Impuls, der während der Zeit T die Torschaltung 37 und den Speicher 49 passiert, stellt die Torschaltung 39 ab, so daß über diese Schaltung die als weitere falsche Synchronimpulse zu betrachtenden Signale keinesfalls weitergeleitet werden können. Bei einer unrichtigen Synchronisierung ist die Torschaltung 39 geöffnet und das Einschreiben in die Speicher 43,32,41 findet statt. Der Ausgang des Speichers 41 öffnet die Torschaltung 44 und durch Wirkung des nächsten Halbtaktsignals stellt das Signal des Ausgangs 33 das die Steuerung beginnende Schieberegister 2 in seine Grundstellung. Das am Ausgang der Torschaltung 40 erscheinende Halbtaktsignal stellt hingegen die Speicher 41,42,43 in die Grundstellung.

Die in Figur 6 dargestellte Schaltungsanordnung gibt ein Beispiel für die Anordnungder programmierbaren Zählketten 4, 5,6. Hinsichtlich des Aufbaus sind dabei alle drei Zählketten 4,5,6 identisch, so daß die Beschreibung für alle drei Zählketten gilt. Das am Eingang 57 anliegende Taktsignal schaltet die Zählketten 48 erst dann weiter, wenn das Steuersignal an den Eingängen 45,46 einen hohen Spannungspegel aufweist. Am Anfang des Eintreffens des vom Fühler her ankommenden elektrischen Signals (Fig. 4) weist der Eingang einen hohen Spannungspegel auf, während am Anfang der Zeitspanne T_crf gemäß Figur 1 am Eingang 20 ein niedriger Spannungspegel herrscht. Auf diese Weise steht mit der programmierbaren Zählkette 48 gemäß Figur 6 eine der Dauer T_crf proportionale binäre Zahl zur Verfügung. Der mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verbundene Mikroprozessor kann diesen Wert beim Erreichen des an dem Ausgang 22 vorhandenen Steuersignals (Figur 4) bereits ablesen, und den abgelesenen Wert nach dem entsprechenden Algorithmus verarbeiten.

In Figur 7 ist der die Buchstabenzeit gebende Stromkreis 7 gemäß Figur 2 veranschaulicht. Unter anderem besteht die Aufgabe des Stromkreises 7 darin, auf Grund der Wirkung.des von den Fühlerstromkreisen ankommenden Synchronimpulses die Tempierung zu beginnen und nach Ablauf einer bestimmten Buchstabenzeit in die Grundstellung rückzukehren. Während dieser Zeitspanne müssen aus den richtig arbeitenden Fühlereinheiten neben dem Synchronimpuls (T) auch alle drei Meßimpulse (^T/2> ankommen. Nach Ablauf des Zeitintervalls des die Buchstabenzeit gebenden Stromkreises 7 vollendet der Mikroprozessor eine Kontrolle und sendet bei einer unrichtigen Funktion einen Fehlerbefehl an die Anzeigeeinheit. An den Eingang 62 gelangt das zentrale RESET-Steuersignal und stellt die Speicher 75,81 in ihre Grundstellung um. Wenn nun das Steuersignal vom Ausgang 31 an den Eingang 71 ankommt, das auf das Vorhandensein des Synchronsignals hinweist, schaltet der Speicher 75 um, der das Genehmigungssignal der proprgrammierbaren Zählkette 77 liefert, worauf die Zählkette 77 am Eingang 70 ankommenden Taktsignal entsprechend zu zählen beginnt. Nachdem der eingestellte Zahlenwert erreicht worden ist, stellt das Ausgangssignal der Zählkette 77 über die Inverter 78,79 und die Torschaltung 76 den Speicher 75 in seine Grundstellung zurück, wodurch die Funktion der Zählkette 77 blockiert wird. Zugleich findet das Einschreiben in den Speicher 81 statt, worauf der Ausgang 73 ein Steuersignal an den Mikroprozessor abgibt. Nachdem der Mikroprozessor seine Aufgabe erfüllt hat, stellt er mit einem an den Eingang 74 abgegebenen Steuersignal den Speicher 81 in die Grundstellung zurück.

Unter anderen wird dem die doppelte Buchstabenzeit gebenden Stromkreis 8 die Aufgabe des Fortschreitens des Kanals zugeteilt. Der Stromkreis 8 ist in Figur 8 detailliert dargestellt. Die Speicher 87, 88 gelangen auf Grund der Wirkung des am Eingang 85 ankommenden zentralen RESET-Signals in eine Stellung, in der sie die Funktion der programmierbaren Zählketten 89,90 blockieren. Durch die Abgabe eines Steuersignals an den Eingang 82 setzt der Mikroprozessor die Tempierung in Gang. Der Speicher 87 schaltet um und löscht mit dem am Eingang D erscheinenden Signal die Blockade der Zählketten 89 und 90. Der Taktimpuls des an den Eingang 84 abgegebenen Taktsignals wird durch beide Zählketten 89,90 gemäß dem im voraus eingespeicherten Zahlenwert gezählt. Nach Ablauf der doppelten Buchstabenzeit, die zweckmäßig 80ms beträgt, sendet der Ausgang 0 des Zählers 90 ein Rückstellsignal über den Inverter 91 an den Speichern 87 und 88. Das am Ausgang 83 des Speichers 88 vorhandene Signal wird zum Mikroprozessor geleitet und gibt diesen Informationssignale über den Ablauf der Tempierung, der nun dem eingegebenen Mikroprogrammen entsprechend die Entscheidungsfunktionen ausübt, und am Ende mit dem an den Eingang 82 abgegebenen Steuersignal die Tempierung wiederholt in Gang setzt.

In Hinsicht auf den Aufbau und die Funktion ist der die Anzeigezeit gebende Stromkreis 9 mit jenen des Stromkreises gemäß Figur 8 identisch. Der Aufbau des Stromkreises ist in Figur 10 dargestellt, wobei der Unterschied im Mikroprogramm des sich der Schaltungsanordnung anschließenden Mikroprozessors besteht. In diesem Fall ist die Tempierung des Stromkreises viel langer — etwa4sec — als bei den die doppelte Buchstabenzeit gebenden Stromkreise. Unter anderen besteht die Aufgabe des

Stromkreises 9 darin, die Anzeigezeit der mit Mikroprozessor angeschlossenen Anzeigeeinheit zu steuern. Auf diese Weise kann der zu einem Behälter gehörende Niveauwert mehrere Sekunden lang an der Anzeigeeinheit abgelesen werden, obgleich die Messung selbst nur einen Bruchteil dieser Dauer beträgt.

Figur 9 zeigt die Einzelheiten des Steuerstromkreises 10 des Multiplexers. Dem Steuerstromkreis 10 wird die Aufgabe zuteil während der doppelten Buchstabenzeit die Steuersignale eines bestimmten Kanals in die Eingangstorschaltung 1 einzugeben. Unter Berücksichtigung, daß die Fühlerstromkreise aller Behälter identisch aufgebaut sind, wird der Steuerstromkreis 10 des Multiplexers entscheiden, um eben welchen Behälter es sich momentan handelt. Der Steuerstromkreis 10 erhält den Steuerbefehl vom Mikroprozessor über die Datenschiene 102, mit dem am Eingang 101 ankommenden Steuersignal. Dieser Steuerbefehl wird solange in den Speicherstromkreisen 107 gespeichert, bis ein neuer Befehl ankommt. Die die Transistor T1, T2;T3undT4mitdem geöffneten Kollektoren enthaltenden Inverter 103,104,105,106 leiten das Steuersignal zu den Multiplexem der Fühlerstromkreise weiter.

Claims (3)

1. Mikroprozessorgesteuerte Schaltungsanordnung zur Messung von Serienumpulsreihen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangstorschaltung (1) enthalten ist, deren einer Eingang (12) dem Ausgang des zentralen RESET-Stromkreises des Mikroprozessors, der andere Eingang (13) dem vierten Ausgang (22) eines Schieberegisters (2) angeschlossen sind, der dritte Eingang (14) mit dem Ausgang eines Multiplexerstromkreises verbunden ist und dessen Ausgang (10) am Eingang (24) des Schieberegisters (2) und dem einen Eingang (30) eines Synchronstromkreises (3) angeschlossen ist, der zweite Eingang (23) des Schieberegisters (2) dem Ausgang (33) des Synchronstromkreises (3) zugeschaltet ist, während der erste Ausgang (25) mit dem Eingang (46, 56,66) programmierbarer Zählketten (4,5,6), der zweite Ausgang (20) mit dem zweiten Eingang (45) der programmierbaren Zählkette (4), der dritte Ausgang (21) mit dem zweiten Eingang (55) der programmierbaren Zählkette (5) und der vierte Ausgang (22) mit dem zweiten Eingang (65) der programmierbaren Zählkette (6) verbunden sind, des weiteren mit dem zweiten Eingang (32) des Synchronstromkreises (3) und dem ersten, die Unterbrechung steuernden Eingang des Mikroprozessors verbunden ist, der einen Ausgang (33) des Synchronstromkreises an den zweiten Eingang (23) des Schieberegisters (2) geschaltet und ein weiterer Ausgang (31) mit dem Eingang (71) des die einfache Buchstabenzeit gebenden Stromkreises (7) verbunden ist, wobei der Ausgang (73) des die einfache Buchstabenzeit gebenden Stromkreises (7) mit dem zweiten, die Unterbrechung steuernden Eingang des Mikroprozessors verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die doppelte Buchstabenzeit gebender Stromkreis (8) enthalten ist, dessen einer Eingang (82) mit dem einen Steuerausgang des Mikroprozessors verbunden ist, der Ausgang (83) am dritten, die Unterbrechung steuernden Eingang des Mikroprozessors angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Anzeigezeit gebender Stromkreis (9) enthalten ist, dessen Eingang mit dem zweiten Steuerausgang des Mikroprozessors verbunden ist und der Ausgang am vierten, die Unterbrechung steuernden Eingang angeschlossen ist, der Eingang (101) des Multiplexer-Steuerstromkreises (10) am dritten Steuerausgang des Mikroprozessors angeschlossen ist, die Datenschiene (102) mit der Datenschiene des Mikroprozessors verbunden ist, während die Ausgänge am Multiplexer angeschlossen ist, die Datenschiene (102) mit der Datenschiene des Mikroprozessors verbunden ist, während die Ausgänge am Multiplexer angeschlossen sind.