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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Messdatenerfassungsvorrichtungen
für Prüfstände zur
Erfassung von physikalischen Größen, Speziell
betrifft die Erfindung das Gebiet der Messdatenerfassungsvorrichtungen
für Prüfstände im Fahrzeugsicherheitsbereich,
insbesondere für
Fahrzeugaufprallanlagen.
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Die
Messdatenerfassung für
Prüfstände im Fahrzeugsicherheitsbereich
erfolgt bisher durch mehrere Sensoren, von denen jeder einzeln mittels einer
Signalleitung mit einem Speicherbaustein verbunden ist. Die von
den Sensoren erfassten Daten werden dabei über die jeweilige Signalleitung
an den Speicherbaustein geführt
und von letzterem gespeichert, Mach der durchgeführten Messung werden die gespeicherten
Messdaten aus dem Speicherbaustein ausgelesen.
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Die
bisherige Datenerfassung hat den Nachteil, dass bei einer großen Zahl
von Sensoren die Funktionsfähigkeit
jedes einzelnen Sensors nur schwer überprüfbar ist. Aber selbst wenn
erkannt wird, dass die Funktionsfähigkeit eines Sensors nicht gegeben
ist, gestaltet sich die Fehlersuche in der Praxis auf Grund der
Vielzahl von Signalleitungen und Sensoren äußerst schwierig, Entsprechendes gilt
auch für
die Erkennung von Fehlverbindungen, bei der ein Sensor mit dem falschen
Speicherelement des Speicherbausteins verbunden ist.
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Aus
der
DE 36 22 800 C2 ist
eine Messanordnung mit einer Vielzahl von Messeinheiten bekannt.
Die Messeinheiten der bekannten Messanordnung sind dabei durch eine
einzelne Messleitung mit einer Zentrale verbunden. Da die Messleitung
nur von einer einzigen Ader gebildet wird, auf der nicht mehrere
Messsignale gleichzeitig zur Zentrale übertragen werden können, werden
die Messeinheiten zum Auslesen einzeln angesteuert.
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Aus
der
DE 199 44 223
A1 ist eine Vorrichtung zum Überprüfen von Wirkungen eines Kraftfahrzeugunfalls
bekannt. Dabei ist ein Messwerterfassungs- und Steuersystem vorgesehen,
das als Modulsystem mit mehreren beabstandet voneinander sowie in
variabler Anzahl anordenbaren und miteinander verbindbaren Komponenten
ausgebildet ist. Diese Komponenten sind über einen Bus mit einem Computer
verbunden, der Messdaten aufnimmt und abspeichert sowie entsprechende
Steuersignale über
den Bus an die jeweiligen Komponenten überträgt.
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Darstellung
der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Messdatenerfassungsvorrichtung zu schaffen,
bei der eine verbesserte Messdatenerfassung möglich ist und bei der insbesondere
das Erfassen und Auslesen einer Vielzahl von Messdaten mit hoher
Auflösung
ermöglicht
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Messdatenerfassungsvorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Messdatenerfassungsvorrichtung
hat den Vorteil, dass eine Vielzahl von Messdatenerfassungseinrichtungen
mittels einer Signalleitung mit der zentralen Steuereinrichtung
verbunden werden kann, Dabei können
auch zwei und mehr Signalleitungen vorgesehen sein, an denen jeweils
eine Vielzahl von Messdatenerfassungseinrichtungen angeschlossen
ist. Auf diese Weise lässt
sich die Anzahl der Signalleitungen der Messdatenerfassungsvorrichtung
erheblich reduzieren. Dies wirkt sich auch in einer deutlich geringeren
gesamten trägen
Masse der Messdatenerfassungsvorrichtung aus. Beim Einsatz der Messdatenerfassungsvorrichtung
für bewegte
Prüfkörper, die
auf ein Hindernis treffen, ergibt sich dadurch eine verringerte
Beeinflussung des Aufprallprozesses. Dies gilt auch für zunächst ruhende
Prüfkörper, die
während
des Aufpralls beschleunigt werden.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen der oben genannten erfindungsgemäßen Messdatenerfassungsvorrichtung
möglich.
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Vorteilhaft
ist es, dass die Messdatenerfassungseinrichtung der Messdatenerfassungsvorrichtung
zumindestens einen Sensor, der zum Erfassen einer physikalischen
Größe dient
und in Abhängigkeit von
dem momentan erfassten Wert der physikalischen Größe einen
Messwert ausgibt, sowie ein Speicherelement aufweist, das zum Speichern
eines Teils der von dem Sensor ausgegebenen Messwerte dient, Die
Messdatenerfassungseinrichtung kann dabei als integrierte Baugruppe
ausgebildet sein, so dass der Sensor und das Speicherelement innerhalb eines
gemeinsamen Gehäuses angeordnet
sind und diese insbesondere auf einer gemeinsamen Halbleiterplatine
vorgesehen sind. Durch das Speicherelement kann die Speicherung
der Messwerte in unmittelbarer Nähe
des Sensors erfolgen, wodurch der Einfluss von äußeren Störungen auf den Aufzeichnungsprozess
verhindert ist.
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Vorteilhaft
ist es ferner, dass die Messdatenerfassungseinrichtung die während einer
vorgegebenen Versuchsdauer von dem Messdatenerfassungsmittel erfassten
Messwerte in dem Speicherelement speichert. Das Auslesen der Messdaten,
die die erfassten Messwerte umfassen, kann dann mittels der zentralen
Steuereinrichtung nach der Versuchsdurchführung erfolgen.
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In
vorteilhafter Weise liest die Steuereinrichtung die in dem Speicherelement
nach Ablauf der Versuchsdauer gespeicherten Messwerte über die Signalleitung
aus.
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In
vorteilhafter Weise ist eine zentrale Energieversorgung vorgesehen,
ist die Signalleitung ausgestaltet zum Übertragen von Daten und Energie
und sind die Messdatenerfassungseinrichtungen über die Signalleitung mit der
zentralen Energieversorgung verbunden. Durch die Ausgestaltung der
Signalleitung zum Übertragen
von Daten und Energie ist ein Datenbus gegeben, der zugleich die
Funktion der Energiezuleitung übernimmt.
Für die
Messdatenerfassungsvorrichtung ergibt sich dadurch ein äußerst kompakter
Aufbau, der sich außerdem
durch die Verringerung der erforderlichen Anschlussstellen in kurzer
Zeit zuverlässig
montieren und demontieren lässt.
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In
vorteilhafter Weise sind die Messdatenerfassungseinrichtungen in
Reihe angeordnet. Dabei ist es ferner vorteilhaft, dass zumindest
eine Messdatenerfassungseinrichtung ein Schaltelement aufweist,
das im geöffneten
Zustand die Signalleitung von der zentralen Steuereinrichtung zu
einer nachgeordneten Messdatenerfassungseinrichtung unterbricht
und im geschlossenen Zustand die Signalleitung von der zentralen Steuereinrichtung
zu einer nachgeordneten Messdatenerfassungseinrichtung herstellt,
dass in einem Ausgangszustand der Messdatenerfassungseinrichtung
das Schaltelement geöffnet
ist, dass die zentrale Steuereinrichtung ein Initialisierungssignal über die
Signalleitung ausgibt und dass die Messdatenerfassungseinrichtung
das Initialisierungssignal mit einem Bestätigungssignal bestätigt und
das Schaltelement betätigt,
so dass das Schaltelement geschlossen ist. Dabei können eine, mehrere
oder alle Messdatenerfassungseinrichtungen ein solches Schaltelement
aufweisen. Durch das Initialisierungssignal wird die erste Messdatenerfassungseinrichtung
der in Reihe angeordneten Messdatenerfassungseinrichtungen initialisiert.
Da das noch geöffnete
Schaltelement die Signalleitung zu den nachgeordneten Messdatenerfassungseinrichtungen
unterbricht, erhalten die nachgeordneten Messdatenerfassungseinrichtungen
kein Initialisierungssignal. Die Messdatenerfassungseinrichtung kann
auf Grund des Initialisierungssignals eine Reihe von Operationen
zur Inbetriebnahme und Überprüfung durchführen. Außerdem wird
das Schaltelement betätigt,
so dass das Schaltelement geschlossen ist. Die Betätigung des
Schaltelementes erfolgt dabei vorzugsweise mit oder vor der Ausgabe
des Bestätigungssignals.
Die zentrale Steuereinrichtung gibt auf Grund des erhaltenen Bestätigungssignals
erneut ein Initialisierungssignal aus, wobei die bereits initialisierte
Messdatenerfassungseinrichtung das Initialisierungssignal ohne eigene
Antwort zu der nächsten Messdatenerfassungseinrichtung
weiterleitet. Die nächste
Messdatenerfassungseinrichtung führt
wiederum die oben genannten Betriebsfunktionen aus. Durch aufeinanderfolgendes
Ausgeben des Initialisierungssignals kann dadurch die gesamte Reihe
der Messdatenerfassungseinrichtungen initialisiert werden. Außerdem kann
am Ende der Reihe der Messdatenerfassungseinrichtungen eine als
Endglied ausgebildete Messdatenerfassungseinrichtung angeschlossen
sein, die ein besonderes Bestätigungssignal
an die zentrale Steuereinrichtung zurückgibt, so dass diese das Ende
der in Reihe angeordneten Messdatenerfassungseinrichtungen erkennt.
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Außerdem ist
auch eine ringförmige
Anordnung der Messdatenerfassungseinrichtungen möglich, bei der die letzte Messdatenerfassungseinrichtung
endseitig mit der zentralen Steuereinrichtung verbunden ist.
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Vorzugsweise
weist die Messdatenerfassungseinrichtung eine Betriebszustandsanzeigeeinrichtung
auf, die anzeigt, ob das Schaltelement im geöffneten Zustand oder im geschlossenen
Zustand ist. Diese Betriebszustandsanzeigeeinrichtung kann beispielsweise
mittels einer Licht emittierenden Halbleiterdiode ausgebildet werden.
Beim Auftreten eines Fehlers, bei dem die zentrale Steuereinrichtung
auf Grund eines Initialisierungssignal kein Bestätigungssignal erhält, kann
dadurch der auftretende Fehler schnell eingegrenzt werden. Insbesondere
kann ein fehlerhafter Anschluss einer Messdatenerfassungseinrichtung
an die Steuerleitung schnell erkannt werden beziehungsweise gezielt
der Austausch einer Messdatenerfassungseinrichtung erfolgen. Die
Zuverlässigkeit
der Messdatenerfassungsvorrichtung wird auf diese Weise weiter erhöht und die Überprüfbarkeit
eines fehlerfreien Betriebs und die Behebung von Fehlern weiter
verbessert.
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Vorteilhaft
ist es, dass die Messdatenerfassungseinrichtung eine Identifikationseinrichtung
aufweist, die zum Ausgeben eines Identifikationskennzeichens dient,
und dass die Messdatenerfassungseinrichtung ein Initialisierungssignal
der Steuereinrichtung mit einem auf Basis von dem Identifikationskennzeichen
erzeugten Bestätigungssignal
bestätigt. In
Abhängigkeit
von dem Identifikationskennzeichen kann dabei auch eine gewisse
Sendeverzögerung
für das
ausgegebene Initialisierungssignal vorgegeben werden. Auf diese
Weise kann die zentrale Steuereinrichtung außerdem erfassen, ob auf ein
Initialisierungssignal von nur einem oder von mehreren Messdatenerfassungseinrichtungen
ein Bestätigungssignal
ausgegeben wird. Dadurch kann beispielsweise eine Fehlfunktion des
Schaltelements erkannt werden. Außerdem ist dadurch die Initialisierung
von mehreren Zweigen von in Reihe geschalteten Messdatenerfassungseinrichtungen
möglich.
Die Identifikationseinrichtung kann das Identifikationskennzeichen
als ein zufällig
erzeugtes Kennzeichen ausgeben, so dass die Messdatenerfassungseinrichtungen aus
identischen Bauteilen aufgebaut sind, wodurch die Produktion erleichtert
wird. Allerdings können
die Identifikationseinrichtungen auch individuelle Identifikationskennzeichen
ausgeben, wodurch eine eindeutige Erkennung der Messdatenerfassungseinrichtungen
ermöglicht
wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
einer Messdatenerfassungsvorrichtung der Erfindung;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
einer Messdatenerfassungseinrichtung der in 1 gezeigten Messdatenerfassungsvorrichtung
und
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3 ein
Ausführungsbeispiel
eines Anschlusselementes der in 2 gezeigten
Messdatenerfassungseinrichtung.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Messdatenerfassungsvorrichtung 1.
Die Messdatenerfassungsvorrichtung 1 dient zum Erfassen
von Messwerten, insbesondere Messwertreihen, an einer Vielzahl von
Messstellen. Insbesondere kann auf einem Prüfstand für den Fahrzeugssicherheitsbereich
an einem Prüfkörper an mehreren
Stellen jeweils die Kraft, die Beschleunigung, das Moment, der Druck,
eine Spannung, die Temperatur oder eine andere physikalische Größe gemessen
werden, wobei an einer Stelle auch mehrere dieser Größen nebeneinander
erfasst werden können.
Die erfindungsgemäße Messdatenerfassungsvorrichtung 1 ist
jedoch auch für
andere Anwendungsfälle
geeignet.
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Die
Messdatenerfassungsvorrichtung 1 umfasst eine zentrale
Steuereinrichtung 2, die durch eine Leitung 3 mit
einer Verteilereinrichtung 4 verbunden ist. Die Verteilereinrichtung 4 weist
in diesem Ausführungsbeispiel
Anschlusskontakte 5, 6, 7, 8 auf.
An dem Anschlusskontakt 5 ist über eine Leitung 9A eine
Messdatenerfassungseinrichtung 10A angeschlossen. Die Messdatenerfassungseinrichtung 10A ist über eine
Leitung 9B mit einer Messdatenerfassungseinrichtung 10B verbunden.
Die Messdatenerfassungseinrichtung 10B ist über eine
Leitung 9C mit einer Messdatenerfassungseinrichtung 10C verbunden,
die über
eine Leitung 9D mit einer Messdatenerfassungseinrichtung 10D verbunden
ist. Die Messdatenerfassungseinrichtung 10D ist dabei als Endglied
ausgebildet und weist im Unterschied zu den Messdatenerfassungseinrichtungen 10A, 10B und 10C nur
einen einzelnen Anschluss 11 auf. Die Messdatenerfassungseinrichtungen 10A, 10B, 10C weisen
jeweils zwei Anschlüsse
auf, wobei in der 1 nur die Anschlüsse 12, 13 der
Messdatenerfassungseinrichtung 10A gekennzeichnet sind.
Auf die beschriebene Weise ist an dem Anschlusskontakt 5 der
Verteilereinrichtung 4 eine Reihe von Messdatenerfassungseinrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D angeschlossen.
Die Leitung 3 und die Leitungen 9A, 9B, 9C, 9D bilden
dabei eine Signalleitung von der zentralen Steuereinrichtung 2 zu
den Messdatenerfassungseinrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D.
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An
dem Anschlusskontakt 6 der Verteilereinrichtung 4 sind über Leitungen 14A, 14B, 14C Messdatenerfassungseinrichtungen 15A, 15B, 15C angeschlossen.
Dabei bilden die Leitungen 14A, 14B, 14C zusammen
mit der Leitung 3 eine weitere Signalleitung zwischen der
zentralen Steuereinrichtung 2 und den Messdatenerfassungseinrichtungen 15A, 15B, 15C.
Entsprechend der Messdatenerfassungseinrichtung 10D ist
in dieser Reihe von Messdatenerfassungseinrichtungen 15A, 15B, 15C die
Messdatenerfassungseinrichtung 15C als Endglied ausgebildet.
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Zur
Vereinfachung der Darstellung weist in der 1 jeder
der dargestellten Zweige von Messdatenerfassungseinrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D beziehungsweise 15A, 15B, 15C vier
beziehungsweise drei Messdatenerfassungseinrichtungen auf. Es kann
jedoch auch eine größere Anzahl
an Messdatenerfassungseinrichtungen vorgesehen sein, insbesondere
kann in jedem Zweig eine Anzahl von 32 Messdatenerfassungseinrichtungen
vorgesehen sein.
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Die
Messdatenerfassungseinrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D sind
zwar in Reihe angeordnet, stromtechnisch ergibt sich aber eine Parallelschaltung,
wie es anhand der 3 näher beschrieben ist. Bei einem
Stromfluss von 50 bis 100 mA je Messdatenerfassungseinrichtung ergibt
sich dadurch bei einer Anzahl von 32 Messdatenerfassungseinrichtungen
je Zweig ein Strombedarf von bis zu 3 A je Zweig.
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Die
Anschlusskontakte 7, 8 dienen zum Anschließen weiterer
Zweige von Messdatenerfassungseinrichtungen.
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Außerdem weist
die Verteilereinrichtung 4 einen Anschlusskontakt 16 auf,
der zum Anschließen einer
der Verteilereinrichtung 4 entsprechenden (nicht dargestellten)
weiteren Verteilereinrichtung dient. Dabei können die weitere Verteilereinrichtung und
die Verteilereinrichtung 4 auch über eine geeignete (nicht dargestellte)
Leitung miteinander verbunden werden.
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Die
Messdatenerfassungsvorrichtung 1 weist außerdem eine
zentrale Energieversorgung 20 auf, die über eine Leitung 21 mit
der zentralen Steuereinrichtung 2 verbunden ist. Die Energieversorgung 20 dient
einerseits zum Bereitstellen von Energie für die zentrale Steuereinrichtung 2.
Zum anderen koppelt die zentrale Steuereinrichtung 2 einen
Teil der von der Energieversorgung 20 bereitgestellten Energie
in die Leitung 3 ein, um die Messdatenerfassungseinrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D, 15A, 15B, 15C mit
Energie zu versorgen, wobei die Übertragung
der Energie und der Daten vorzugsweise über die gleiche Signalleitung 3, 9A, 9B, 9C, 9D beziehungsweise 3, 14A, 14B, 14C erfolgt.
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Die
Messdatenerfassungsvorrichtung 1 weist außerdem eine
Messdatenverarbeitungseinrichtung 22 auf. Auf der Messdatenverarbeitungseinrichtung 22,
die beispielsweise Teil eines elektronischen Rechners ist, können die
von den Messdatenerfassungseinrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D, 15A, 15B, 15C erfassten
Messwerte beispielsweise mittels eines Computerprogramms verarbeitet
werden.
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2 zeigt
die Messdatenerfassungseinrichtung 10A der Messdatenerfassungsvorrichtung 1 des
Ausführungsbeispiels
der Erfindung in einer schematischen Darstellung. Dabei sind in
dieser und in allen anderen Figuren sich entsprechende Elemente
mit übereinstimmenden
Bezugszeichen versehen, wodurch sich eine wiederholende Beschreibung
erübrigt.
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Die
Messdatenerfassungseinrichtung 10A weist eine Anschlusseinheit 25 auf,
wobei die Anschlusseinheit 25 über eine Leitung 26 mit
dem Anschluss 12 verbunden ist und über eine Leitung 27 mit
dem Anschluss 13 verbunden ist. Die Anschlusseinheit 25 ist
angepasst zum Empfangen eines Signals über die Leitung 26 und
Ausgeben dieses Signals über
die Leitung 27, wobei ein Teil des Signals ausgekoppelt
werden kann und die Weiterleitung an die Leitung 27 unterbrochen
werden kann. Entsprechend ist die Anschlusseinheit 25 auch
zum Empfangen eines Signals über
die Leitung 27 und Ausgeben dieses Signals über die
Leitung 26 ausgebildet. Die Anschlusseinheit 25 kann
sowohl eine Versorgungsspannung als auch ein Hochfrequenzsignal,
das über die
Leitung 26 beziehungsweise die Leitung 27 erhalten
wird, auskoppeln. Der Aufbau der Anschlusseinheit 25 ist
unten anhand der 3 im Detail beschrieben.
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Die
Anschlusseinheit 25 ist über eine Leitung 28 mit
einer Steuereinheit 29 verbunden. Wenn die Anschlusseinheit 25 über die
Leitung 26 einen Initialisierungsbefehl von der zentralen
Steuereinrichtung 2 (1) erhält, gibt
sie diesen über
die Leitung 28 an die Steuereinheit 29 weiter.
Daraufhin übermittelt die
Steuereinheit 29 über
die Leitung 30 Befehle zum Ausführen von Initialisierungsvorgängen an
eine Messdatenerfassungseinheit 31. Nach Durchführung dieser
Initialisierungsvorgänge
gibt die Steuereinheit 29 über eine Leitung 32 eine
Anfrage zum Erhalten eines Identifikationskennzeichens an eine Identifikationseinrichtung 33 aus,
und die Identifikationseinrichtung 33 gibt in Antwort auf
diese Anfrage über
die Leitung 32 eine Identifikationskennzeichen an die Steuereinheit 29 zurück. Die
Identifikationseinrichtung 33 kann das Identifikationskennzeichen
als zufällig
erzeugtes Kennzeichen ausgeben. Die Identifikationseinrichtung 33 kann
das Identifikationskennzeichen aber auch als ein für die jeweilige
Messdatenerfassungseinrichtung 10A individuelles Identifikationskennzeichen
ausgeben. Die Steuereinheit 29 erzeugt basierend auf dem
Identifikationskennzeichen ein Bestätigungssignal und gibt dieses
Bestätigungssignal über die
Leitung 28 an die Anschlusseinheit 25 aus, die
das Bestätigungssignal
in die Signalleitung einkoppelt und über die Leitung 26 an
die zentrale Steuereinrichtung 2 (1) zurückgibt.
Dabei kann die Steuereinheit 29, beispielsweise auf Grundlage
eines aus dem Identifikationskennzeichen durch einen Hash-Algorithmus
berechneten Wertes, eine für
die Messdatenerfassungseinrichtung 10A individuelle Verzögerung für die Ausgabe
des Bestätigungssignals
bestimmen, so dass beim Auftreten einer Fehlfunktion, insbesondere
eines Kurzschlusses, die von zwei oder mehr Messdatenerfassungseinrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D, 15A, 15B, 15D (1)
zurückgegebenen
Bestätigungssignale
innerhalb eines Bereichs von beispielsweise 0 bis 64 ms verzögert an
die zentrale Steuereinrichtung 2 zur Erleichterung der
Erfassung zurückgegeben
werden.
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Nach
der Ausgabe des Bestätigungssignals schaltet
die Steuereinheit 29 eine durch eine Licht emittierende
Halbleiterdiode gebildete Betriebszustandsanzeigeeinrichtung 34 ein.
Beim Auftreten eines Fehlers kann die Steuereinheit 29 die
Betriebszustandsanzeigeeinrichtung 34 ausgeschaltet lassen oder
periodisch ein- und ausschalten.
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Die
Messdatenerfassungseinrichtung 10A weist außerdem Sensorelemente 35, 36, 37 auf.
Die Sensorelemente 35, 36, 37 dienen
zum Erfassen von physikalischen Größen, insbesondere einer einwirkenden
Kraft, einer Beschleunigung, eines Dreh- oder Trägheitsmoments, eines Drucks,
einer Temperatur, von Spannungen, insbesondere Biegespannungen,
und von Längen,
insbesondere Längenänderungen.
Dabei können
gegebenenfalls verschiedene Richtungen getrennt erfasst werden,
zum Beispiel in X-, Y- und Z-Richtung. Der Sensor 35 gibt
in Abhängigkeit
von dem momentan erfassten Wert der physikalischen Größe über eine
Leitung 38 in regelmäßigen Abständen analoge
Messwerte an eine Umsetzungseinrichtung 39 aus. Die Umsetzungseinrichtung 39 kann
beispielsweise einen Verstärker,
einen Filter und einen Analog/Digital-Umsetzer aufweisen. Die Umsetzungseinrichtung 39 gibt
auf Grundlage des von dem Sensorelement 35 erhaltenen Messwertes
einen digital kodierten Messwert über die Leitung 42 an
die Messdatenerfassungseinrichtung 31 aus. Dieser digitale
Messwert kann beispielsweise mit einer Auflösung von 16 Bit kodiert und
mit einer Rate von 20 kHz an die Messdatenerfassungseinrichtung 31 ausgegeben
werden. Das Sensorelement 36 ist in entsprechender Weise
mittels einer Leitung 40, einer Umsetzungseinrichtung 41 und
einer Leitung 43 mit der Messdatenerfassungseinrichtung 31 verbunden
und ein Sensorelement 37 ist über eine Leitung 44,
eine Umsetzungseinrichtung 45 und eine Leitung 46 mit
der Messdatenerfassungseinrichtung 31 verbunden.
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Es
ist anzumerken, dass jedes der Sensorelemente 35, 36, 37 individuell
für einen
bestimmten Zweck eingerichtet sein kann, insbesondere können die
Sensorelemente 35, 36, 37 die gleichen
oder unterschiedlichen physikalischen Größen erfassen. Außerdem ist
es auch möglich,
dass eines oder mehrere der Sensorelemente 35, 36, 37 durch
ein aktives Element ausgetauscht sind. Beispielsweise kann anstelle
des Sensorelementes 36 und der Umsetzungseinrichtung 41 ein
Positionsmittel vorgesehen sein, das durch einen Halbleiterlaser
gebildet ist, um die Justierung und Ausrichtung der Messdatenerfassungseinrichtung 10A in
Bezug auf eine vorgegebene Raumrichtung zu ermöglichen.
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Die
Messdatenerfassungseinheit 31 erhält von den Sensorelementen 35, 36, 37 digitale
Messdaten und gibt diese über
eine Leitung 47 zur zumindest vorübergehenden Speicherung an
ein Speicherelement 48 aus. Das Speicherelement 48 ist
vorzugsweise als Ringspeicher ausgebildet, um eine laufende Aufzeichnung
der digitalen Messdaten zu ermöglichen,
wobei die jüngsten
Messdaten die ältesten Messdaten überschreiben.
Dabei kann aufgrund eines von der zentralen Steuereinrichtung 2 erhaltenen Stoppbefehls
die Messdatenerfassungseinheit 31 den Speicherprozess anhalten.
Alternativ ist es auch möglich,
dass die Messdatenerfassungseinheit 31 nach einem Startbefehl
einen vorgegebenen Zeitraum abwartet und nach diesem die laufende
Aufzeichnung anhält.
Dieser Zeitraum kann beispielsweise 10 s betragen.
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Nach
dem Anhalten der Aufzeichnung gibt die Messdatenerfassungseinrichtung 10A auf
Grund eines Auslesebefehls von der zentralen Steuereinrichtung 2,
der zur Adressierung der Messdatenerfassungseinrichtung 10A auf
das von der Identifikationseinrichtung 33 ausgegebene Identifikationskennzeichen
Bezug nimmt, die in dem Speicherelement 48 gespeicherten
digitalen Messdaten über
die Anschlusseinheit 25 und die Leitung 26 an
die zentrale Steuereinrichtung 2 (1) aus.
Dabei ist in den digitalen Messdaten neben der erfassten physikalischen
Größe in Abhängigkeit
von der Art des Sensorelements 35, 36, 37 auch
die physikalische Einheit kodiert. Da nach erfolgtem Versuchsablauf
beliebig viel Zeit für
das Auslesen der Messdatenerfassungseinrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D, 15A, 15B, 15C zur
Verfügung
steht, bereitet das aufeinanderfolgende Auslesen der Messdaten von
den verschiedenen Messdatenerfassungseinrichtungen 10A, 10B, 10C, 10D, 15A, 15B, 15C zusammen
mit weiteren Zusatzinformationen, wie der den Messwerten zugeordneten
physikalischen Größe und dem
Identifikationskennzeichen der jeweiligen Messdatenerfassungseinrichtung 10A, 10B, 10C, 10D, 15A, 15B, 15C,
in zeitlicher Hinsicht keine Schwierigkeiten, so dass sich die Zuverlässigkeit
der Messdatenerfassungsvorrichtung 1 weiter verbessert.
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Oben
ist anhand der 2 die Messdatenerfassungseinrichtung 10A im
Detail beschrieben worden. Die Messdatenerfassungseinrichtungen 10B, 10C, 10D, 15A, 15B, 15C sind
entsprechend der Messdatenerfassungseinrichtung 10A aufgebaut, wobei
die jeweiligen Sensorelemente 35, 36, 37 individuell
ausgestaltet sein können,
so dass jeder einzelne Sensor jeder einzelnen Messdatenerfassungseinrichtung 10A, 10B, 10C, 10D, 15A, 15B, 15C individuell
festgelegt werden kann, um die Kraft, Beschleunigung, das Moment,
den Druck, eine Rotationsgeschwindigkeit, insbesondere eine Drehrate, oder
eine andere physikalische Größe zu messen.
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3 zeigt
das Anschlusselement 25 der Messdatenerfassungseinrichtung 10A der
Messdatenerfassungsvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels
der Erfindung in einer detaillierten Darstellung. Entsprechend dem
Aufbau der Anschlusseinheit 25 sind auch die Anschlusseinheiten
der weiteren Messdatenerfassungseinrichtungen 10B, 10C, 10D, 15A, 15B, 15C aufgebaut,
wobei für
die hinsichtlich der als Endglieder ausgestalteten Messdatenerfassungseinrichtungen 10D, 15C ein
zusätzliches
Abschlusselement 50 vorgesehen ist, wie es unten im Detail
beschrieben ist.
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Die
Anschlusseinheit 25 weist einen Energieversorgungszweig 51 und
einen Signalzweig 52 auf.
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Der
Energieversorgungszweig 51 dient zur Auskoppelung eines
Niederfrequenzsignals oder Gleichspannung zur Gewährleistung der
Energieversorgung der Messdatenerfassungseinrichtung 10A (1, 2).
Hierfür
weist der Energieversorgungszweig 51 der Anschlusseinheit 25 einen
ersten Tiefpass 52 und einen zweiten Tiefpass 53 auf,
die als Lamda/4-Leitungen zum Durchlassen einer Gleichstrom- beziehungsweise
Niederfrequenzspannung und zur Sperrung eines Hochfrequenz-Signals ausgebildet
sind. Außerdem
weist die Anschlusseinheit 25 ein Schaltelement 54 auf.
Dabei ist der erste Tiefpass 52 einerseits mit der Leitung 26 und
andererseits über
eine Leitung 55 mit dem Schaltelement 54 verbunden.
Der zweite Tiefpass 53 ist einerseits mit der Leitung 27 und
andererseits über
eine Leitung 56 mit dem Schaltelement 54 verbunden.
Das Schaltelement 54 unterbricht im geöffneten Zustand die Verbindung
zwischen der Leitung 55 und der Leitung 56, so
dass die Signalleitung von der zentralen Steuereinrichtung 2 (1)
zu einer nachgeordneten Messdatenerfassungseinrichtung 10B, 10C, 10D (1)
unterbrochen ist. Im geschlossenen Zustand des Schaltelements 54 ist
die Leitung 55 mit der Leitung 56 verbunden, so
dass die Signalleitung von der zentralen Steuereinrichtung 2 über die
Messdatenerfassungseinrichtung 10A zu der nachgeordneten Messdatenerfassungseinrichtung 10B hergestellt
ist. Das Schaltelement 54 weist außerdem einen Ausgang 57 auf,
an dem die Betriebsspannung für
die Messdatenerfassungseinrichtung 10A ausgegeben wird.
Dabei besteht stets eine Verbindung zwischen der Leitung 55 und
dem Ausgang 57 und/oder der Leitung 56 und dem
Ausgang 57, wobei gegebenenfalls getrennte Leitungen an
dem Ausgang 57 zur Verfügung
stehen.
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Der
Signalzweig 52 weist ein Hochpassfilter 60 auf,
das einerseits mit der Leitung 26 und andererseits mit
der Leitung 27 verbunden ist, wodurch der Signalzweig 52 für Gleichstrom-
und Mittelfrequenzsignale gesperrt ist. Von der Leitung 26 zweigt
eine Leitung 61 ab, die mit einem Kopplungselement verbunden
ist, um eine schwache Kopplung an die Leitung 26 von beispielsweise
1 % zu erreichen. Das Kopplungselement 62 ist andererseits über eine
Leitung 63 mit einem Symmetrieübertrager 64 verbunden,
der eine symmetrische Übertragung
von dem Kopplungselement 62 zu einem Sende- /Empfangsteil 65 gewährleistet,
das über
eine Leitung 66 mit dem Symmetrieübertrager 64 verbunden
ist. Das Sende-/Empfangsteil 65 dient
zum Empfangen von analogen Signalen von dem Kopplungselement 62 und
zum Senden von analogen Signalen an das Kopplungselement 62 mittels
des Symmetrieübertragers 64.
Das Sende-/Empfangsteil 65 ist über eine Leitung 67 mit
einer digitalen Schnittstelle 68 verbunden, die einen Digital-/Analog-Umsetzer
und einen Analog-/Digital-Umsetzer aufweist. Über die digitale Schnittstelle 68 werden
digitale Daten von und zu einem Ausgang 69 der Anschlusseinheit 25 übertragen,
wobei der Ausgang 69 mit der Leitung 28 verbunden
ist.
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Die
als Endglied ausgebildeten Messdatenerfassungseinrichtungen 10D, 15C weisen
anstelle des Ausgangs 13 zum Anschließen einer Leitung ein Abschlusselement 50 auf,
das über
die unterbrochen dargestellte Leitung 70 mit dem Anschluss 13 verbunden
ist. Das Abschlusselement 50 kann beispielsweise als 50
Ohm-Abschlusswiderstand
ausgebildet sein, der die signalführende Leitung 27 mit Masse
verbindet.
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Es
ist zu beachten, dass zur Vereinfachung der Darstellung in den 1, 2 und 3 die entsprechenden
Leitungen vereinfacht dargestellt sind. Je nach der Art der zu übertragenden
Daten können
die Leitungen beispielsweise durch Koaxialleitungen oder durch serielle
beziehungsweise parallele Datenleitungen gebildet sein.
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.