DE102020105489A1

DE102020105489A1 - Verfahren zur Übertragung von Informationen durch ein Frequenzsignal mit Hilfe eines elektrischen Leiters

Info

Publication number: DE102020105489A1
Application number: DE102020105489.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Stahnke
Original assignee: SIKA Dr Siebert and Kuehn GmbH and Co KG
Current assignee: SIKA Dr Siebert and Kuehn GmbH and Co KG
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2021-09-02

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist Verfahren zur Übertragung von Informationen durch ein Frequenzsignal mit Hilfe eines elektrischen Leiters, wobei durch den elektrischen Leiter entsprechend unterschiedlich modulierte Frequenzsignale einander überlagert übertragen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Informationen durch ein Frequenzsignal mit Hilfe eines elektrischen Leiters.
Aus der Mess- und Regeltechnik sind Durchflussmesser in den verschiedensten Ausprägungen hinreichend bekannt, beispielsweise als Turbinendurchflussmesser oder als Vortex-Durchflussmesser. Diese Durchflussmesser generieren gemeinhin ein elektrisches Ausgangssignal. Ein weit verbreitetes Verfahren zur Übertragung der Strömungsgeschwindigkeit durch ein elektrisches Anschlusskabel besteht in der Umsetzung der Strömungsgeschwindigkeit in ein durchflussproportionales Frequenzsignal. Hierbei ist die Frequenzänderung oder die Periodendauer linear mit der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit verknüpft. Die Umsetzung der Strömungsgeschwindigkeit in ein durchflussproportionales Frequenzsignal erfolgt hierbei z.B. durch eine Puls-Frequenz-Modulation (PFM). Zur Umrechnung der Strömungsgeschwindigkeit in die Frequenz wird hierbei ein Proportionalitätsfaktor benötigt, der festzulegen ist. Dieser Faktor wird auch als Impulswertigkeit oder als Impulsrate bezeichnet.
Allerdings können neben dem Volumenstrom auch weitere Messgrößen für eine Übertragung interessant sein, wie z. B. die Temperatur. Will man nun parallel zur Übertragung der Strömungsgeschwindigkeit eine weitere Information, beispielsweise die Temperatur, als Messgröße übertragen, so ist nach dem Stand der Technik entweder eine zusätzliche Signalleitung notwendig, oder aber man muss auf eine digitale Datenübertragung wechseln.
Insofern liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem die Möglichkeit eröffnet wird, über einen einzigen elektrischen Leiter mehrere, insbesondere zwei Signale, zu übertragen.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass durch den elektrischen Leiter entsprechend unterschiedlich modulierte Frequenzsignale einander überlagert übertragen werden. Das heißt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Verdoppelung der Übertragung des Informationsgehaltes durch eine Mehrfachmodulation stattfindet. Im Einzelnen ist vorgesehen, dass durch eine Puls-Frequenz-Modulation (PFM) ein Frequenzsignal moduliert wird, das anders ausgebildet ist, als ein Frequenzsignal, das durch die Puls-Weiten-Modulation (PWM) erzeugt wird.
Im vorliegenden Fall wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verdoppelung des Informationsgehaltes durch die oben beschriebene Überlagerung eines PFM-Signals mit einem PWM-Signal erreicht. Jedes dieser Signale kann verändert werden, ohne dass das jeweils andere Signal tangiert wird. Beispielsweise kann die Periodendauer des einen Signals im Wege der Puls-Frequenz-Modulation verändert werden, ohne dass das Impuls-Pausen-Verhältnis, was durch Puls-Weitern-Modulation erzeugt wird, verändert wird. Oder anders ausgedrückt bedeutet dies, dass zur Übertragung des Ausgangssignales eines Durchflussmessers die Frequenzänderung linear mit der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit durch die Puls-Frequenz-Modulation (PFM) verknüpft ist, wobei zur Übertragung des Ausgangssignales des Temperaturmessers ein durch Puls-Weiten-Modulation (PWM) generiertes Signal dem PFM-Signal überlagert wird.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass die sogenannte Abwärtskompabilität des Ausgangssignales gegeben ist, das heißt, dass Systeme, die bisher nur das Durchflusssignal benötigen und diese Information aus einer Frequenzmessung erhalten, können ohne Änderungen angeschlossen werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass, wie bereits oben angeführt, eine zweite Signalleitung für die Übermittlung der zusätzlichen Messgröße entfallen kann.
Außer der Puls-Weiten-Modulation und Puls-Frequenz-Modulation ist auch eine Modulation über die Amplitude oder die Anstiegszeit von Impulsen möglich. Allerdings wäre in den meisten Fällen die Abwärtskompabilität nicht mehr gegeben.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.

1 zeigt eine Puls-Weiten-Modulation in einem Bild mit dem Impuls-Pausen-Verhältnis von 2 zu 8.
2 zeigt eine Darstellung gemäß 1, wobei die Periodendauer verändert wurde;
3 zeigt ein Blockschaltbild.

Die Periodendauer beläuft sich in 1 auf zehn Einheiten. Betrachtet man nunmehr 2, so hat sich die Periodendauer auf fünf Einheiten vermindert, wohingegen das Impuls-Pausen-Verhältnis, mithin die Puls-Weiten-Modulation wie auch in 1 dargestellt unverändert geblieben ist, Sie beträgt immer noch 1 zu 4 Einheiten. Hieraus wird ersichtlich, dass zwei unterschiedliche Signale zu einem durch die Puls-Weiten-Modulation und zum anderen durch Puls-Frequenz-Modulation einander überlagert durch ein elektrisches Kabel übertragen werden können.
Das Blockschaltbild für diese Mehrfachmodulation ergibt sich aus 3, wobei das erste Sensorelement, beispielsweise das Ausgangssignal eines Durchflussmessers erfasst und das zweite Sensorelement mit einem Messfühler zur Ermittlung der Temperatur in Verbindung steht. Sowohl dem Sensorelement 1 als auch dem Sensorelement 2 ist jeweils eine Messschaltung nachgeordnet, die das analoge Messsignal sowohl des Sensorelements 1 als auch des Sensorelements 2 im Wesentlichen verstärkt. Den Messschaltungen nachgeordnet ist ein Mikroprozessor, der die beiden Signale nach dem oben beschriebenen Verfahren miteinander verknüpft. Durch einen Ausgangstreiber wird dann das Signal durch die Übertragungsstrecke, ein elektrisches Kabel, zu einem Eingangsverstärker geleitet, der wiederum mit einem Mikroprozessor verbunden ist, der die beiden Signale (Informationen) wieder voneinander trennt. Das Ausgangssignal kann dann beispielsweise angezeigt werden oder jedweder weiteren Bearbeitung zugeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Sensorelement
2: Sensorelement

Claims

Verfahren zur Übertragung von Informationen durch ein Frequenzsignal mit Hilfe eines elektrischen Leiters, dadurch gekennzeichnet, dass durch den elektrischen Leiter entsprechend unterschiedlich modulierte Frequenzsignale einander überlagert übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Pulsfrequenzmodulation (PFM) unterschiedlich modulierte Frequenzsignale erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Pulsweitenmodulation (PWM) unterschiedlich modulierte Frequenzsignale erzeugt werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung des Ausgangssignales eines Durchflussmessers die Frequenzänderung linear mit der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit durch ein PFM-Signal verknüpft ist, wobei zur Übertragung des Ausgangssignales eines Temperaturmessers ein PWM-Signal dem PFM-Signal überlagert wird.