DD281101A7 - METHOD OF MEASUREMENT OF VALUE BY PULSE WIDTH MODULATION - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren zur Meszwertgewinnung mittels Pulsbreitenmodulation bezieht sich auf die kabelherstellende Industrie, insbesondere auf Extruderanlagen, Verseilmaschinen und Umwickeleinrichtungen zur qualitaetsbestimmenden Messung und Regelung der Zugkraft im kontinuierlichen Fertigungsprozesz und damit zur gezielten Senkung der Ausschuszproduktion von zugempfindlichem Meszgut unter Betriebsbedingungen. Erfindungsgemaesz wird dieses Verfahren dadurch realisiert, indem es sich dabei der meszwertabhaengigen Differenzierung von Rechteckimpulsen fester Frequenzen bedient. Ein nachfolgender Trigger wandelt die positiv differenzierten Impulse derart, dasz bei einem Meszwert gleich Null ein schmaler Rechteckimpuls und bei einem maximalen Meszwert ein breiter Impuls erzeugt wird. Diese Impulse werden uebertragen, weiterverarbeitet und angezeigt. Das Verfahren beinhaltet die Einleitung vorzeichenbehafteter Meszwerte in kapazitive und/oder Widerstandswandler zur weiteren Verarbeitung zwecks Anzeige auch derart, dasz jedes Wandlerteil einen internen Differenzierungsanteil bewirkt und somit einen eigenen Beitrag zur Ausgangsimpulsbreite liefert. Fig. 1{Meszwertgewinnung; Pulsbreitenmodulation; Extruderanlagen; Verseilmaschinen; Messung; Regelung; Zugkraft; Differenzierung; Rechteckimpulse; kapazitive Widerstandswandler; Anzeige; Ausgangsimpulsbreite}Pulse width modulation method refers to the cable manufacturing industry, especially to extruder lines, stranding machines and rewinding devices for quality determining measurement and control of the tensile force in the continuous manufacturing process and thus for targeted reduction of the production of comminuted material under operating conditions. According to the invention, this method is realized by making use of the meszwertabhaengigen differentiation of rectangular pulses of fixed frequencies. A subsequent trigger converts the positively differentiated pulses such that a narrow square pulse is generated at a zero mz value and a broad pulse at a maximum mz value. These pulses are transmitted, processed and displayed. The method involves introducing signed sample values into capacitive and / or resistance transducers for further processing for display purposes, such that each transducer portion effects an internal differentiation component and thus provides its own contribution to the output pulse width. Fig. 1 {Meszwertgewinnung; Pulse width modulation; Extrusion lines; stranding; Measurement; Regulation; Traction; Differentiation; Rectangular pulses; capacitive resistance converters; Display; Output pulse width}
Description
Hierzu 3 Seiten ZeichnungerFor this 3 pages drawing
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung findet in der Meßtechnik zur Gewinnung von Meßgrößen überall dort Anwendung, wo sich eine Meßgröße in eine Kapazitätsgröße umwandeln läßt, insbesondere in der kabelherstellenden Industrie, bei Extruderanlagon und Verseilmaschinen zur qualitätsbestimmenden Messung und Regelung der Zugkraft im kontinuierlichen Fertigungsprozeß und damit zur gezielten Senkung von Ausschußproduktion von zugempfindlichem Material, beispielsweise von Lichtwellenleitern.The invention finds in the measurement technique for obtaining measured variables everywhere where a measured variable can be converted into a capacity size, especially in the cable manufacturing industry, Extruderanlagon and stranding machines for quality-determining measurement and control of the tensile force in the continuous manufacturing process and thus for the targeted reduction of Committee production of sensible material, such as optical fibers.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Entsprechend einem Verfahren, beschrieben von Seidel, H. H.: Mikrocomputerkompatibles kapazitives Sensorsystem - In: Wiss.Z. der Technischen Hochschule Karl-Marx-Stadt 27 (1985) H4. - S.553 zur Meßwertgewinnung mittels Pulsbreitenmodulation arbeitet nach dem Prinzip dos Impulsladeverfahrens, wobei ein Kondensator, der meist als kapazitiver Wandler ausgeführt ist, über eine Referenzquelle aufgeladen wird und über eine elektronische Schalteinheit periodisch entladen wird. Die Pulsbreite wird durch einen nachgeschalteten Trigger generiert. Die internen Umladevorgänge laufen dabei im Frequenzbereich bis zu einigen MHz ab.According to a method described by Seidel, H. H .: Microcomputer Compatible Capacitive Sensor System - In: Wiss.Z. the Technical University Karl Marx City 27 (1985) H4. - S.553 for data acquisition by means of pulse width modulation operates on the principle of the pulse loading method, wherein a capacitor, which is usually designed as a capacitive transducer is charged via a reference source and is discharged periodically via an electronic switching unit. The pulse width is generated by a downstream trigger. The internal transfer processes take place in the frequency range up to a few MHz.
Nachteilig bei dieser Konzeptionen wirken sich parasitäre Meßeffekte aus, die zumeist nur durch spezielle Meßwandlerausführungen, die ihrerseits wieder einen höheren schaltungstechnischen Aufwand erfordern, zu eliminieren sind.Disadvantageous in these designs are parasitic measuring effects, which are usually only to be eliminated by special transducer designs, which in turn require a higher circuit complexity.
Als weitere kritische Systbmelemente sind die verwendeten elektronischen Schalter mit ihren Offsetgrößen bzw. deren Driftverhalten anzusehen. Neben der Drift von Bauelementeparametern ist die Temperaturdrift der verwendeten Betriebsspannungs- und Refurenzquellen in Rechnung zu stellen. Nicht zuletzt auch als Folge des relativ hohen Bauelementeaufwandes erscheint dieses Verfahren für betriebsmeßtochnische Belange als zu störgrößenanfällig.As a further critical Systbmelemente the electronic switches are to be regarded with their offset sizes and their drift behavior. In addition to the drift of component parameters, the temperature drift of the operating voltage and refurence sources used must be taken into account. Not least also as a result of the relatively high component cost, this process for betriebsmeßtochnische concerns appears to prone to interference.
7.IeI der Erfindung7.Ie of the invention
Es ist Ziel der Erfindung, mit einem kapazitiven Meßwandler durch ein einfaches Verfahren zur Meßwertgewinnung ein durch den Menschen oder einen Rechner auswertbares und mit hoher Auflösung behaftotes Meßergebnis zu erzielen.It is an object of the invention to achieve with a capacitive transducer by a simple method for obtaining a value measurable by the human or a computer and afflicted with high resolution measurement result.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels eines Verfahrens eine Möglichkeit zu schaffen, den Kapazitätswert eines kapazitiven Meßwandlers mit einer hohen Auflösung und guter Linearität in einen digitalen und/oder analogen Meßwert zu verwandeln. Das Verfahren soll einfach und unter Betriebsmeßbedingungen stabil arbeiten.The invention has for its object to provide a way by means of a method to transform the capacitance value of a capacitive transducer with a high resolution and good linearity in a digital and / or analog measurement. The method should work stably and easily under operating measurement conditions.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Meßgröße in bekannter Weise in einem kapazitiven Wandler in einen Kapazitätswert umgewandelt wird und der kapazitive Wandler mit einem Rechteckgenerator verbunden wird. Die Rechteckspannung dieses Generators wird durch die Kombination aus dem Kondensator des kapazitiven Wandlers mit dem Widerstand und dem nachgeschalteten Trigger in eine pulsbreitenmodulierte Form verwandelt. Die Pulsbreite bildet denAccording to the invention the object is achieved in that a measured variable is converted in a known manner in a capacitive transducer into a capacitance value and the capacitive transducer is connected to a square wave generator. The square-wave voltage of this generator is converted by the combination of the capacitor of the capacitive transducer with the resistor and the downstream trigger in a pulse width modulated form. The pulse width forms the
nur eine der zwei Platten mit der Zugkraft beaufschlagt wird.only one of the two plates is subjected to the tensile force.
verbunden, der im einfachsten Fall aus einem einzigen beschalteten Gatter besteht. Der feststehende Teil des kapazitivenconnected, which consists in the simplest case of a single wired gate. The fixed part of the capacitive
kapazitivem Wandler 2 und Widerstand 4 auf die Rechteckimpulse des Rechteckgenerators 3 derart differenzierend wirkt, daßmeßwertabhängige Differenzierungsgrade der Rechteckschwingungen am Eingang einer Schwellwertschaltung 5 wirksamwerden. Im einfachsten Fall ist diese Schwellwertschaltung 5 durch ein einziges Gattor mit Triggerverhalten realisierbar. Amcapacitive transducer 2 and resistor 4 acts on the rectangular pulses of the rectangular generator 3 so differentiating thatmeßwertabhängige differentiation levels of the square waves at the input of a threshold circuit 5 are effective. In the simplest case, this threshold value circuit 5 can be realized by a single gate with trigger behavior. At the
werden in einer Meßwertverarbeitung β mittels digitaler Zählverfahren weiterverarbeitet und auf einem Display 7 zur Anzeigegebracht. Es besteht außerdem die Möglichkeit, die pulsbreitenmodulierten Rechteckimpulse innerhalb derare further processed in a measured value processing β by means of digital counting methods and displayed on a display 7. There is also the possibility of the pulse width modulated square pulses within the
zusammenfassen lassen, so daß die elektronische Wandlung der Meßgröße 1, die gewandelte Zugkraft, unmittelbar an derenlet summarize, so that the electronic conversion of the measured variable 1, the converted tensile force, directly to the
regenerierbar sind.are regenerable.
Claims (5)
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Family Applications (1)
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