DE112007000089B4

DE112007000089B4 - Verfahren und Anordnung zum digitalen Übermitteln eines analogen Messsignals

Info

Publication number: DE112007000089B4
Application number: DE112007000089.9T
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Winkler; Jasmin Simon; Dr. Greif Andreas
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2027-02-23
Also published as: EP1997089A1; WO2007110017A1; US20090231177A1; US7746263B2; DE112007000089A5; DE102006013000A1

Abstract

Verfahren zum digitalen Übermitteln eines analogen Messsignals (M), aufweisend die Schritte:
- Vergleichen von Momentanwerten eines Dreieckssignals (D) mit einem Wert des Messsignals (M) zum Erzeugen eines binären Messpulses (P_M),
- Vergleichen von Momentanwerten des Dreieckssignals (D) mit einer vorgebbaren ersten Referenzgröße (R₁) zum Erzeugen eines binären, mit dem Messpuls (P_M)korrespondierenden Referenzpulses (P_R) und
- Übermitteln von Messpuls (P_M)und Referenzpuls (P_R) mit konstanter Phase;
- wobei zum Erzeugen des Messpulses (P_M)und zum Erzeugen des Referenzpulses (P_R) Momentanwerte des Dreieckssignals (D) mit einer vorgebbaren, konstanten zweiten Referenzgröße (R₂) verglichen werden;
- wobei beim Vergleichen der Momentanwerte des Dreieckssignals (D) mit der ersten Referenzgröße (R₁) ein erster binärer Zwischenreferenzpuls (Z_R1) erzeugt wird; und
- beim Vergleichen der Momentanwerte des Dreieckssignals (D) mit der zweiten Referenzgröße (R₂) ein zweiter binärer Zwischenreferenzpuls (Z_R2) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des Referenzpulses (P_R) ein erster Zwischenreferenzpuls (Z_R1) mit dem zweiten Zwischenreferenzpuls (Z_R2) exklusiv-oder-verknüpft wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum digitalen Übermitteln eines analogen Messsignals.
In vielen elektronischen Anwendungen ist es notwendig, analoge Messsignale zur weiteren Verarbeitung in Form von digitalen Größen zu übermitteln, beispielsweise an Logikbausteine oder Mikrocontroller. Zum Übertragen auf ein anderes Potential wird die digitale Größe dabei üblicherweise über eine galvanische Trennung hinweg übermittelt, beispielsweise mittels eines Optokopplers. Nach der Übermittlung soll in bestimmten Fällen die digitale Größe in analoger Form ausgegeben werden, beispielsweise mittels eines Digital/Analog-Wandlers.
Beim Übermitteln einer digitalen oder analogen Größe, etwa wie bei der Regelung des in der Druckschrift US 6,920,054 B2 genannten pulsweitenmodulierten Spannungswandlers, unterliegt die Genauigkeit der Übermittlung verschiedenen Einflüssen, verursacht beispielsweise durch Fertigungstoleranzen von Widerständen, Kondensatoren oder integrierten Schaltkreisen oder durch Temperatur- und/oder Druckschwankungen.
Außerdem wird bei einer Digitalisierung wegen des diskreten Wertebereichs grundsätzlich ein Quantisierungsfehler erzeugt, so dass die digitale Größe mit einem Quantisierungsrauschen beaufschlagt wird. Die digitale Größe ist somit in mehrfacher Hinsicht fehlerbehaftet. Eine anschließende Digital/Analog-Wandlung erzeugt daher ein Analogsignal, das einen Genauigkeits- beziehungsweise Informationsverlust aufweist. Herkömmliche Analog/Digital-Wandler sind zudem komplex aufgebaut. Die Druckschrift US 6,346,907 B1 beschreibt die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum digitalen Übermitteln eines analogen Messsignals anzugeben, welche eine Übertragung mit geringem Aufwand und geringem Informationsverlust durch Bauteiltoleranzen, Frequenzänderungen etc. ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, sowie durch eine Anordnung, welche die in Anspruch 7 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Als Dreieckssignal wird im Sinne der Erfindung jedes periodische Signal angesehen, das einen streng monoton steigenden Abschnitt (im Folgenden als positive Flanke bezeichnet) und einen sich unmittelbar anschließenden, streng monoton fallenden Abschnitt (im Folgenden als negative Flanke bezeichnet) aufweist. Dazu gehören beispielsweise Sägezahnsignale.
Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem Momentanwerte eines Dreieckssignals mit einem Wert des Messsignals zum Erzeugen eines binären Messpulses verglichen werden und Momentanwerte des Dreieckssignals mit einer vorgebbaren ersten Referenzgröße zum Erzeugen eines binären, mit dem Messpuls korrespondierenden Referenzpulses verglichen werden. Beispielsweise werden der Wert des Messsignals und die Referenzgröße als Schwellwerte für ein Triggern von positiven und negativen Flanken von Rechteckpulsen überwacht. Die Breiten der erzeugten Pulse korrelieren dadurch mit dem Wert des Messsignals beziehungsweise der Referenzgröße. Der Messpuls und der Referenzpuls werden anschließend mit konstanter Phase übermittelt. Nach der Übermittlung kann aus den Pulsbreiten der Wert des analogen Messsignals entweder analog oder digital rekonstruiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Transformation des analogen Messsignals in zwei pulsbreitenmodulierte Digitalsignale, die im Sinne der Erfindung als Messpuls beziehungsweise als Referenzpuls bezeichnet werden. Durch das Verfahren wird der Wert des Messsignals zunächst mit geringem Aufwand und geringem Informationsverlust in einen Frequenzraum transformiert. Ein aufwendiger Analog/DigitalWandler wird dazu nicht benötigt. Die erste Referenzgröße kann beispielsweise mit einer Referenz-Spannungsquelle exakt erzeugt werden. Aus den Pulsbreiten kann der Wert des analogen Messsignals nach der Übermittlung mit geringem Aufwand und geringem Informationsverlust rekonstruiert werden.
Das Messsignal sollte während einer Periode des Dreieckssignals nur eine vernachlässigbare Änderung aufweisen. Anderenfalls sind zweckmäßigerweise die ermittelten Mess- und Referenzpulse zu verwerfen und das Verfahren zu wiederholen.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden zum Erzeugen des Messpulses und zum Erzeugen des Referenzpulses Momentanwerte des Dreieckssignals mit einer vorgebbaren, konstanten zweiten Referenzgröße verglichen. Mit einer zweiten Referenzgröße kann die Genauigkeit des Verfahrens deutlich verbessert werden. Die zweite Referenzgröße kann beispielsweise mit einer Referenz-Spannungsquelle exakt erzeugt werden.
Dabei werden vorteilhafterweise der Messpuls und der Referenzpuls so erzeugt, ein Verhältnis einer Breite des Messpulses zu einer Breite des Referenzpulses einem Verhältnis des Werts des Messsignals abzüglich der zweiten Referenzgröße zu der ersten Referenzgröße abzüglich der zweiten Referenzgröße entspricht: $\frac{M - R_{2}}{R_{1} - R_{2}} = \frac{P_{M}}{P_{R}}$

mit M = Messsignal, R₁ , R₂ = erste, zweite Referenzgröße, P_M = Messpulsbreite, P_R = Referenzpulsbreite.
Daraus kann die Messgröße rekonstruiert werden gemäß: $M = (R_{1} - R_{2}) \times \frac{P_{M}}{P_{R}} + R_{2}$
Da beide Pulse - Referenzpuls und Messpuls - in gleichem Maße von der Frequenz des Dreieckssignals abhängen, heben sich die Frequenzterme bei der Division auf. Eine beliebige Frequenzveränderung wird so kompensiert. In dieser Ausgestaltung ist die Rekonstruktion jedoch genauer als mit nur einer Referenzgröße, da die zweite Referenzgröße mit höherer Genauigkeit vorgebbar ist als der Maximalwert des Dreieckssignals.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass beim Vergleichen der Momentanwerte des Dreieckssignals mit der ersten Referenzgröße ein erster binärer Zwischenreferenzpuls erzeugt wird. Mit Hilfe dieses Zwischenreferenzpulses kann mit geringem Aufwand ein Plusbreitenverhältnis gemäß Gleichung [3] erzeugt werden.
Außerdem wird erfindungsgemäß beim Vergleichen der Momentanwerte des Dreieckssignals mit der zweiten Referenzgröße ein zweiter binärer Zwischenreferenzpuls erzeugt. Mit Hilfe dieses Zwischenreferenzpulses kann mit geringem Aufwand ein Plusbreitenverhältnis gemäß Gleichung [3] erzeugt werden.
Vorzugsweise wird zum Erzeugen des Referenzpulses der erste Zwischenreferenzpuls mit dem zweiten Zwischenmesspuls exklusiv-oder-verknüpft. Dies erzeugt den Referenzpuls unmittelbar mit geringem Aufwand und hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit.
Zweckmäßigerweise wird beim Vergleichen der Momentanwerte des Dreieckssignals mit dem Wert des Messsignals ein binärer Zwischenmesspuls erzeugt. Mit Hilfe dieses Zwischenmesspulses kann mit geringem Aufwand ein Plusbreitenverhältnis gemäß Gleichung [3] erzeugt werden.
Vorzugsweise wird zum Erzeugen des Messpulses ein zweiter Zwischenreferenzpuls mit dem Zwischenmesspuls exklusiv-oder-verknüpft. Dies erzeugt den Messpuls unmittelbar mit geringem Aufwand und hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit.
Vorteilhafterweise werden der Messpuls und der Referenzpuls über eine galvanische Trennung hinweg übermittelt. Dadurch kann ein Übergang auf ein anderes Potential erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung werden durch wiederholte Vergleiche eine Sequenz von Messpulsen und eine Sequenz von Referenzpulsen erzeugt und übermittelt. Dadurch können auch zeitlich veränderliche Messsignale übermittelt werden. Die Sequenzen weisen dabei dieselbe Frequenz auf wie das Dreieckssignal.
Die erfindungsgemäße Anordnung zum digitalen Übermitteln eines analogen Messsignals weist erste Mittel zum Vergleichen von Momentanwerten eines Dreieckssignals mit einem Wert des Messsignals zum Erzeugen eines binären Messpulses, zweite Mittel zum Vergleichen von Momentanwerten des Dreieckssignals mit mindestens einer vorgebbaren Referenzgröße zum Erzeugen eines binären Referenzpulses und dritte Mittel zum Übermitteln des Messpulses und des Referenzpulses mit konstanter Phase auf. Diese Anordnung realisiert das erfindungsgemäße Verfahren.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die ersten Mittel einen ersten Komparator auf, welcher die Momentanwerte des Dreieckssignals und den Wert des Messsignals vergleicht und einen binären Zwischenmesspuls abgibt. Ein Komparator erzeugt den Zwischenmesspuls mit geringem Aufwand.
Bevorzugt wird außerdem eine Ausführungsform, bei welcher die zweiten Mittel einen zweiten Komparator aufweisen, welcher die Momentanwerte des Dreieckssignals und die erste Referenzgröße vergleicht und einen ersten binären Zwischenreferenzpuls abgibt. Ein Komparator erzeugt den ersten Zwischenreferenzpuls mit geringem Aufwand.
Erfindungsgemäß ist ein dritter Komparator vorgesehen, welcher Momentanwerte des Dreieckssignals und eine zweite Referenzgröße vergleicht und einen zweiten binären Zwischenreferenzpuls abgibt. Ein Komparator erzeugt den zweiten Zwischenreferenzpuls mit geringem Aufwand.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch Mittel zur Exklusiv-Oder-Verknüpfung eines Zwischenmesspulses mit dem zweiten Zwischenreferenzpuls zur Erzeugung des Messpulses. Dies erlaubt die unmittelbare Erzeugung des Messpulses mit geringem Aufwand und hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch Mittel zur Exklusiv-Oder-Verknüpfung eines ersten Zwischenreferenzpulses mit dem zweiten Zwischenreferenzpuls zur Erzeugung des Referenzpulses. Dies erlaubt die unmittelbare, mit dem Messpuls phasengleiche Erzeugung des Referenzpulses mit geringem Aufwand und hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit.
Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die dritten Mittel eine galvanische Trennung aufweisen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Momentanwert eines Messsignals mit geringem Aufwand und verlustarm übermittelt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

1 ein Blockschaltbild einer Übermittlungsanordnung,
2 schematische Signalverläufe in der Anordnung bei einem idealen Sägezahnsignal und zwei Referenzspannungen,
3 schematische Signalverläufe in der Anordnung bei einem realen Dreieckssignal und zwei Referenzspannungen,
4 ein Blockschaltbild einer weiteren Übermittlungsanordnung und
5 schematische Signalverläufe in dieser Anordnung bei einem idealen Sägezahnsignal und einer Referenzspannung.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in 1 als Blockschaltbild abgebildete Anordnung 1 weist drei Komparatoren 2, 3, 4 auf, deren Ausgänge paarweise mit den Eingängen zweier XOR-Gattern 5, 6 verbunden sind. Die Ausgänge der XOR-Gatter 5 und 6 werden mittels eines digitalen Datenkopplers 7 galvanisch getrennt an einen nicht dargestellten Mikrocontroller übermittelt. Der Datenkoppler 7 ist hierzu beispielsweise als Optokoppler ausgebildet.
Nicht abgebildet ist zudem ein Generator für ein Dreieckssignal D, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang jedes Komparators 2, 3, 4 verbunden ist. Der Generator erzeugt ein Dreieckssignal D, beispielsweise ein ideales Sägezahnsignal mit einer Frequenz von 10 KHz und einem Wertebereich von -5 V bis +12 V. Das Dreieckssignal D weist beispielsweise während des Betriebs in Abhängigkeit von Umgebungsparametern wie Temperatur und Druck sowie in Abhängigkeit von Bauteiltoleranzen geringe Frequenzschwankungen auf.
Die gezeigte Anordnung 1 wird beispielsweise in einem Hybridfahrzeug für eine Zwischenkreis-Spannungsmessung in einem Hochspannungsbereich und für die Übermittlung der analogen Spannungsmesswerte an den in einem Niederspannungsbereich angeordneten Mikrocontroller eingesetzt.
Ein zu übermittelndes analoges Messsignal M, das die Spannungsmesswerte repräsentiert, liegt an dem zweiten Eingang des ersten Komparators 2 an. Das Messsignal M ist im gegebenen Fall zumindest für die Dauer einer Periode des Dreieckssignals D konstant, es weise beispielhaft einen dauerhaft konstanten Wert von 8 V auf.
An den zweiten Eingang des zweiten Komparators 3 wird eine erste Referenzgröße R₁ in Form einer Spannung von beispielhaft 5 V angelegt, die beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Referenz-Spannungsquelle exakt vorgegeben wird. In derselben Weise wird an den zweiten Eingang des dritten Komparators 4 eine niedrigere, zweite Referenzgröße R₂ in Form einer Spannung von beispielhaft 2 V angelegt, die beispielsweise mittels einer weiteren nicht dargestellten Referenz-Spannungsquelle exakt vorgegeben wird.
Der erste Komparator 2 vergleicht die Momentanwerte des Dreiecksignals D mit dem Wert des Messsignals M und generiert an seinem Ausgang entsprechend einen binären Zwischenmesspuls Z_M . Der Zwischenmesspuls Z_M wird auf den Zustand „1“ gesetzt, sobald das Dreieckssignal D den Wert des Messsignals M übersteigt, und wird auf Zustand „0“ gesetzt, sobald das Dreieckssignal D den Wert des Messsignals M unterschreitet.
In entsprechender Weise vergleicht der zweite Komparator 3 die Momentanwerte des Dreiecksignals D mit der ersten Referenzgröße R₁ und generiert an seinem Ausgang einen ersten binären Zwischenreferenzpuls Z_R1 in Abhängigkeit vom jeweiligen Vergleich. Der dritte Komparator 4 vergleicht die Momentanwerte des Dreiecksignals D mit der zweiten Referenzgröße R₂ und generiert an seinem Ausgang entsprechend einen zweiten binären Zwischenreferenzpuls Z_R2 in Abhängigkeit vom jeweiligen Vergleich.
Der Zwischenmesspuls Z_M und der zweite Zwischenreferenzpuls Z_R2 werden dem ersten XOR-Gatter 5 zugeführt. In entsprechender Weise werden die beiden Zwischenreferenzpulse Z_R1 , Z_R2 dem zweiten XOR-Gatter 6 zugeführt. Beide XOR-Gatter 5, 6 wirken innerhalb der Pulsbreite des zweiten Zwischenreferenzpulses Z_R2 als Inverter. Das erste XOR-Gatter 5 invertiert innerhalb dieser Pulsbreite den Zwischenmesspuls Z_M und gibt als Ergebnis den Messpuls P_M ab. Das zweite XOR-Gatter 6 invertiert innerhalb dieser Pulsbreite den ersten Zwischenreferenzpuls Z_R2 und gibt den Referenzpuls P_R ab. Beide Pulse P_M , P_R werden schließlich mittels des Datenkopplers 7 galvanisch getrennt übermittelt.
In 2 sind die in der Anordnung 1 auftretenden Signale und Signalverläufe dargestellt. Es ist erkennbar, wie die ansteigende Flanke des Sägezahnsignals über die Komparatoren 2, 3, 4 die Zwischenpulse Z_M , Z_R1 und Z_R2 triggert. Sodann ist erkennbar, wie die XOR-Gatter 5, 6 den Zwischenmesspuls Z_M und den ersten Zwischenreferenzpuls Z_R1 innerhalb der Pulsbreite des zweiten Zwischenreferenzpulses Z_R2 invertieren. Durch die Invertierung treten die positiven Flanken von Messpuls P_M und Referenzpuls P_R simultan auf. Für das Verhältnis der Pulsbreiten, der Einfachheit halber hier ebenfalls mit P_M beziehungsweise P_R bezeichnet, ergibt sich aus einfachen geometrischen Betrachtungen („Strahlensatz“) die oben genannte Gleichung [1] wie folgt: $\frac{M - R}{R_{1} - R_{2}} = \frac{P_{M}}{P_{R}}$
Anhand dieser Beziehung kann aus den Pulsbreiten P_M , P_R mit den exakt bekannten Referenzgrößen R₁ , R₂ der Wert des Messsignals M mit hoher Genauigkeit rekonstruiert werden gemäß der oben genannten Gleichung [4]: $M = (R_{1} - R_{2}) \times \frac{P_{M}}{P_{R}} + R_{2}$
Wegen der endlichen Periodendauer des Dreieckssignals D wird das Messsignal M in der Anordnung 1 wertkontinuierlich, aber zeitdiskret abgetastet. Es gelten damit alle Einschränkungen für zeitdiskretes Abtasten, insbesondere für Fälle von hochfrequenten Änderungen des Messsignals M, beispielsweise das Shannon-Nyquist-Theorem. Durch den kontinuierlichen und im Prinzip unbegrenzten Wertebereich kann jedoch während der Übermittlung eine höhere Genauigkeit und damit ein niedrigerer Informationsverlust erreicht werden als bei Verwendung eines herkömmlichen, ebenfalls zeitdiskreten Analog/Digital-Wandlers in Verbindung mit einer bitweisen, also außerdem wertdiskreten Übermittlung mit herkömmlichen, konstanten Pulsbreiten.
Bei konstantem Messsignal M beziehungsweise niedriger Änderungsrate kann eine exakte analoge Rekonstruktion aus den Pulsbreiten von Messpuls P_M und Referenzpuls P_R mit Hilfe von analogen Schaltungen erfolgen.
Soll die Rekonstruktion digital erfolgen, so müssen zunächst in einer diskreten Zeitmessung die Pulsbreiten von Messpuls P_M und Referenzpuls P_R ermittelt werden, beispielsweise mittels eines Mikrocontrollers mit Hilfe von Interrupts. Zwar weist auch eine solche Zeitmessung Quantisierungsfehler in Form eines Rauschens auf. Eine solche digitale Zeitmessung kann jedoch bei gleicher Auflösung mit geringerem Aufwand durchgeführt werden als eine herkömmliche Analog/Digital-Wandlung.
3 zeigt Signale und Signalverläufe der Anordnung 1, wenn diese mit einem realen Dreieckssignal D gespeist wird. Die negative Flanke des Dreieckssignals D hat dabei eine endliche Steigung. Als Konsequenz entsteht durch die Invertierung in den XOR-Gattern 5 und 6 aus einem Zwischenpuls Z_M beziehungsweise Z_R1 jeweils ein zusätzlicher Zustand „1“ am Ende des durch die Pulsbreite des zweiten Zwischenreferenzpulses Z_R2 vorgegebenen Intervalls. Diese zusätzlichen Zustände „1“ können die Rekonstruktion verfälschen. Sie werden daher zweckmäßigerweise vor der Übermittlung aus dem Messpuls P_M beziehungsweise dem Referenzpuls P_R herausgefiltert oder bei einer digitalen Rekonstruktion übergangen. Die zusätzlichen Zustände „1“ können dazu von einem empfangenden Mikrocontroller beispielsweise unter Verwendung einer sequentiellen Logik identifiziert und ignoriert werden, da ihre Abfolge in allen Perioden identisch ist.
In 4 ist eine vereinfachte Anordnung 1 gezeigt, die neben einem digitalen Datenkoppler 7 lediglich zwei Komparatoren 2, 3 aufweist. XOR-Gatter sind nicht erforderlich. An den ersten Eingängen beider Komparatoren 2 und 3 liegt ein ideales Sägezahnsignal als Dreieckssignal D mit einem Wertebereich von 0 V bis zu einem Maximalwert D_Max von 10 V an. Der zweite Eingang des ersten Komparators 2 ist mit dem zu übermittelnden analogen Messsignal M verbunden. Der zweite Eingang des ersten Komparators 2 ist mit einer konstanten vorgegebenen Referenzgröße R₁ in Form einer Spannung von 5 V verbunden. Eine zweite Referenzgröße ist nicht erforderlich. Zwischenpulse werden nicht erzeugt. Der erste Komparator 2 erzeugt unmittelbar den Messpuls P_M . Der zweite Komparator 3 erzeugt unmittelbar den Referenzpuls P_R .
5 zeigt die Signale und Signalverläufe der Anordnung 1 aus 4. Die Pulsbreiten stehen gemäß der geometrischen Beziehungen („Strahlensatz“) im Verhältnis der oben genannten Gleichung [1]: $\frac{M - R_{1}}{D_{Max} - R_{1}} = \frac{P_{M}}{P_{R}}$
Nach der Übermittlung über den Datenkoppler 7 kann das Messsignal M rekonstruiert werden gemäß der oben genannten Gleichung [2]: $M = (D_{Max} - R_{1}) \times \frac{P_{M}}{P_{R}} + R_{1}$
Allgemein kann in nicht abgebildeten Anordnungen die Übermittlung und galvanische Trennung beispielsweise mittels Funkübertragung erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
2: Erster Komparator
3: Zweiter Komparator
4: Dritter Komparator
5: Erstes XOR-Gatter
6: Zweites XOR-Gatter
7: Datenkoppler
D: Dreieckssignal
D_Max: Maximalwert
M: Messsignal
R₁: Erste Referenzgröße
R₂: Zweite Referenzgröße
Z_M: Zwischenmesspuls
Z_R1: Erster Zwischenreferenzpuls
Z_R2: Erster Zwischenreferenzpuls
P_M: Messpuls
P_R: Referenzpuls

Claims

Verfahren zum digitalen Übermitteln eines analogen Messsignals (M), aufweisend die Schritte: - Vergleichen von Momentanwerten eines Dreieckssignals (D) mit einem Wert des Messsignals (M) zum Erzeugen eines binären Messpulses (P_M), - Vergleichen von Momentanwerten des Dreieckssignals (D) mit einer vorgebbaren ersten Referenzgröße (R₁) zum Erzeugen eines binären, mit dem Messpuls (P_M)korrespondierenden Referenzpulses (P_R) und - Übermitteln von Messpuls (P_M)und Referenzpuls (P_R) mit konstanter Phase; - wobei zum Erzeugen des Messpulses (P_M)und zum Erzeugen des Referenzpulses (P_R) Momentanwerte des Dreieckssignals (D) mit einer vorgebbaren, konstanten zweiten Referenzgröße (R₂) verglichen werden; - wobei beim Vergleichen der Momentanwerte des Dreieckssignals (D) mit der ersten Referenzgröße (R₁) ein erster binärer Zwischenreferenzpuls (Z_R1) erzeugt wird; und - beim Vergleichen der Momentanwerte des Dreieckssignals (D) mit der zweiten Referenzgröße (R₂) ein zweiter binärer Zwischenreferenzpuls (Z_R2) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des Referenzpulses (P_R) ein erster Zwischenreferenzpuls (Z_R1) mit dem zweiten Zwischenreferenzpuls (Z_R2) exklusiv-oder-verknüpft wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vergleichen der Momentanwerte des Dreieckssignals (D) mit dem Wert des Messsignals (M) ein binärer Zwischenmesspuls (Z_M) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des Messpulses (P_M)ein zweiter Zwischenreferenzpuls (Z_R2) mit dem Zwischenmesspuls (Z_M) exklusiv-oder-verknüpft wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messpuls (P_M)und der Referenzpuls (P_R) so erzeugt werden, dass ein Verhältnis einer Breite des Messpulses (P_M)zu einer Breite des Referenzpulses (P_R) einem Verhältnis des Werts des Messsignals (M) abzüglich der zweiten Referenzgröße (R₂) zu der ersten Referenzgröße (R₁) abzüglich der zweiten Referenzgröße (R₂) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messpuls (P_M)und der Referenzpuls (P_R) galvanisch getrennt übermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch wiederholte Vergleiche eine Sequenz von Messpulsen (P_M)und eine Sequenz von Referenzpulsen (P_R) erzeugt und übermittelt werden.
Anordnung (1) zum digitalen Übermitteln eines analogen Messsignals (M), insbesondere mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit - ersten Mitteln zum Vergleichen von Momentanwerten eines Dreieckssignals (D) mit einem Wert des Messsignals (M) zum Erzeugen eines binären Messpulses (P_M), - zweiten Mitteln zum Vergleichen von Momentanwerten des Dreieckssignals (D) mit mindestens einer vorgebbaren Referenzgröße (R₁, R₂) zum Erzeugen eines binären Referenzpulses (P_R), und - dritten Mitteln zum Übermitteln des Messpulses (P_M)und des Referenzpulses (P_R) mit konstanter Phase; - wobei die zweiten Mittel einen zweiten Komparator (3) aufweisen, welcher die Momentanwerte des Dreieckssignals (D) und die erste Referenzgröße (R₁) vergleicht und einen ersten binären Zwischenreferenzpuls (Z_R1) abgibt; - wobei ein dritter Komparator (4) vorgesehen ist, welcher Momentanwerte des Dreieckssignals (D) und eine zweite Referenzgröße (R₂) vergleicht und einen zweiten binären Zwischenreferenzpuls (Z_R2) abgibt,gekennzeichnet durch Mittel zur Exklusiv-Oder-Verknüpfung eines ersten Zwischenreferenzpulses (Z_R1) mit dem zweiten Zwischenreferenzpuls (Z_R2) zur Erzeugung des Referenzpulses (P_R).
Anordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel einen ersten Komparator (2) aufweisen, welcher die Momentanwerte des Dreieckssignals (D) und den Wert des Messsignals (M) vergleicht und einen binären Zwischenmesspuls (Z_M) abgibt.
Anordnung (1) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zur Exklusiv-Oder-Verknüpfung eines Zwischenmesspulses (Z_M) mit dem zweiten Zwischenreferenzpuls (Z_R2) zur Erzeugung des Messpulses (P_M).
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die dritten Mittel eine galvanische Trennung aufweisen.