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| Schaltungsanordnung zur Umsetzung eines Meßvrertes |
| in einen ihm analogen elektrischen Ausgangsmeßwert, |
| insbesondere für Fernmelü2anlagen. |
| _,...------------------ --___--__- ......@....»@,.@.....@.,...,@@._.._@@_ |
| Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung |
| zur Umsetzung ein.ea in Form eines Zeitintervalls vor- |
liegenden Meßwertes in einen bei Belastung nicht auf den Meßwert
rücln7irkenden ihm analogen Ausgangswert.
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Anordnungen der genannten Art vierden beispielsweise für solche Verfahren
der Fernmessung bzw. Fernzählung verwendet, bei denen die Jeweilige Größe eines
Meßwerte s durch Impulse, in die der Meßwert im allgemeinen durch mechanische Mittel
umgewandelt wird, bestimmt wird. An einer den Meßwert in dieser Form empfangenden
Stelle wird er in einen ihm analogen Ausgangswert zurückverwandelt, zrobei das Ergebnis
dieser Rückverwandlung entsprechend der nachfolgend beabsichtigten Auswertung in
einem dem Meßwert äquivalenten Zeigerausschlag eines Meßinstrumentes oder in einem
dem Meßwert analogen, für weitere Schaltvorgänge verfügbaren Ausgangsspannungswert
besteht. Im letzteren Fall geschieht diene Umwandlung'mit der Maßnahme, auch bei
nicht belastungsfreier weiterer Au"wertung die Größe des auf diese Weise erzielten
Ausgangswertes nicht zu verändern, bzw. eine Rückwirkung auf den ursprünglichen
Meßwert-zu verhindern. Bei den bereits bekannten Anordnungen wird speziell die im
Rahmen der Erfindung allein interessierende
Urwandlung eines in
Form eines Impulses vorliegenden Meßwertes in einen ihm analogen Spannungswert unterschiedlich
gelöst. -Es ist bekannt, die Umwandlung eines Einzelimpulses, dessen zeitliche Dauer
der jeweiligen Meßgröße proportional ist, in einen, die voranstehend erläuterten
Bedingungen erfüllenden Ausgangsspannungsvrert dadurch zu erzielen, daß die Ladespannung
eines während der Dauer des Impulses über entsprechend betätigte Kontakte einer
vorgeordneten Relaisschaltung aufgeladenen Kondensators dazu dient, einen Servomotor
in eine bestimmte Zahl, von Umdrehungen zu versetzen. Dieser wiederum stellt einen
regelbaren Widerstand ein, so daß letztlich die Größe des wirksamen Widerstandsanteils
der hqeßgröße proportional ist und diese Meßgröße damit durch die Stellung des regelbaren
Widerstandes dauerhaft fixiert ist. Es findet hier also eine mit einem großen Aufwand
verbundene Rückvertrandlung eines durch die Dauer eineu Impulses festgelegten Meßcvertes
durch mechanische Einstellglieder statt. Da der ursprüngliche Impuls nach der erfolgten
Einstellung des Regelwiderstandes über den Servomotor nicht mehr zur Verfügung steht,
entfällt jede Möglichkeit hinsichtlich eines Kontrollvergleiches zwischen dem eingestellten
Widerstandswert
und dem diese Einstellung verursachenden ursprünglichen
hießwert.
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Weiterhin ist es bekannt, einen Meßwert durch einen an der Meßstelle
befindlichen Impulsgeber derart umzuformen, daß die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit
ein Maß für den jeweiligen Meßwert darstellt. Es werden hierbei ständig Impulse
über die Übertragungsleitung zu einer Empfangsstelle gegeben, deren Impulsfrequenz
bei Änderung des Meßwertes mittels des dadurch beeinflußten Impulsgebers ebenfalls
geändert wird. Durch die Anordnung des variablen Impulsgebers an der Meßstelle ist
die Übertragungsleitung auch dann ständig durch die Übertragung der einem Meßwert
zugeordneten Impulse bestimmter Impulsfrequenz belegt, wenn sich dieser Meßwert
nicht ändert. Aus diesem Grunde ist die Anwendung dieses Verfahrens auf die kontinuierliche
Auswertung der Meßwerte einer festen Meßstelle mit einem ihr zugeordneten Ubertragungswer
@,zu einer Empfangseinrichtung beschränkt.
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Es ist bekannt, diese Empfangseinrichtung, die einen der Meßgröße
protortionalen Ausgangswert liefern soll, in Form eine;,
dem durch Kontakte eines, die Impulse aufnehmenden Empfangsremis wirksam geschaltete
Ladekondensatoren vorgeschaltet sind. In diesem Falle findet eine rein elektrische
Rückverwandlung
des an der Meßstelle in eine Impulsfolge bestimmter Impulsfrequenz umgesetzten Meßwertes
statt.
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Ausgehend von der zuletzt genannten Anordnung betrifft die Erfindung
ebenfalls eine Schaltungsanordnung zur Umsetzung eines Meßwertes unter Vervtendung
eines durch den Meßwert gesteuerten Impulsgebers, der auf ein Inte$rierplied,das
den Ausgangswert liefert, einwirkt. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Meßwert
der in Form eines Zeitinter%tallo, das beispielsweise durch die Zeitdauer eines
einzelnen Impulses gegeben ist, vorliegt, so auszuwerten, daß die auf rein elektrischem
Wege ohne Vexvrendung mechanischer Glieder erfolgte Umwandlung in einen ihm proportionalen
Au gangsspannungsvrert auch für längere Zeit eine Belastung zuläßt, ohne den ursprünglichen
Meßwert zu verändern. Dieses wird dadurch erreicht, daß ein Impulsgeber unabhängig
vom jeweiligen Meßwert .eine Impulsfolge konstanter Impulsfolgezeit liefert ünd
daß lediglich dass Impuls-Pausenverhältnis dieser Impulsfolge in Abhängigkeit vom
jeweiligen Elhgangsmeßvtert verändert wird.
Es wird also im Gegensatz
zu der bekannten Anordnung bei Änderung des Meßwertes nicht die Impulafrequenz der
von der Meastelle als Kriterium für einen Meßwert ständig ausgesendeten Impulsfolge
geändert, sondern es erfolgt lediglich eine Änderung des Impuls-Pausenverhältnises
der Impulsfolge eines ortsunabhängigen Impulsgebers mit konstanter Impulsfolgefrequenz.
Tri vorteilhafter 'leise befindet sich der Impulsgeber an der die weitere Auswertung
des Meßvierteo bewirkenden Empfangsstelle, so daß der Übertragungsweg frei bleibt,
solange keine Änderung des Meßwertes an der Meßstelle erfolgt. Außerdem wird der
Aufwand für die Regelung der Impulsfrequenz in Abhängigkeit vom jeweiligen Meßwert
vermieden. Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert
werden.
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Fig. 1 zeigt im Blockschaltbild die erfindungsgemäße Anordnung. Fig.
2 zeigt das dazugehörige Zeitdiagramm für die einzelnen Funktionsabläufe.
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In dem Blockschaltbild nach Fig. 1 sind mit K1 und K2 zwei im Abstand
des Zeitintervalls nacheinander geschaltete bintabile Kippstufen bezeichnet, wobei
die jeweiligen Steueroingänge zum Punkt E und die jeweiligen Rückstelleingünge zum
Punkt R geführt sind.
Jede bistabile Kippstufe liegt mit einem Impulsgeber
G1 bzw. G2, der jevreils durch die wirksam geschaltete Kippstufe angelassen wird,
in Reihe. Die Ausgänge beider Impulsgeber, die bezüglich ihrer Impulsfolgefrequenz
gleichartig ausgebildet sind und Impulse gleicher Impulsdauer liefern, oind mit
einer weiteren bistabilen Kippstufe K3 verbunden. Dieser ist das lit,egrieijLied
I, dessen Ausgang mit A bezeichnet ist, nachgeschaltet. Den in der Fig. 2 in Zeitdiagramm
dargestellten
die gleichen Bezugszeichen wie im Blockschaltbild nach der Fig. 1 zugeordnet, so
daß damit die Zugehörigkeit eines jeden Zeitdiagramms zu einer bestimmten Baueinheit
des Blockschaltbildes eindeutig 'festgelegt ist.
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Im folgendem soll nun die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1
unter Einbeziehung der in der Fig. 2 dargestellten Zeitdiagramme erläutert werden.
Es werde angenommen, daß durch einen, vom auszuwertenden Meßwert abgeleiteten Rückstellimpuls
die beiden bistabilen Kippstufen K1 und K2 sich in einer definierten Grundstellung
befinden. Dem Steuereingang E wird der Meßwert in Form eines Zeitintervalls* zugeführt.
Dieses Zeitintervall ist beispielstreise@gemäß Zeile 1 der Zeitdiagramme mit dem
Bezugszeichen E, durch die Anstiegsflanken
zweier Nadelimpulse
unterschiedlicher Polarität, die durch Differentiation eines dem Maßwert äquivalenten
Einzelimpulses mit der Impulsdauer t Z(1 von diesem Einzelimpula abgeleitet wurden,
definiert. Durch. diese Nadelitüpülse werden die beiden bistabilen Kippstufen KI
und K2 jeweils im Abstand des Zeitintervalls nacheinander in den ihrer Grundstellung
entgegengesetzten Schaltzustand gebracht. Erfolgt diese Änderung des Schaltzustandes
beispielsweise für die bistabile Kippstufe K1 durch den Nadelimpuls negativer Polarität,
der durch entsprechende in der Figur nicht dargestellte Entkopplungsglieder keinen
Einflug auf die bistabile Kippstufe K2 hat, so dient diese Änderung des Schaltzustandes
dazu, den mit ihr in Reihe liegenden Impulsgeber G1 anzulassen. Dieser liefert somit
eine Impulsfolge bestimmter Impulsfolgezeit T, entsprechend der Zeile 4 des Zeitdiagramms.
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Der den Ablauf des Zeitintervalls
bestimmende Nadelimpuls positiver Polarität hat keinen Einflug auf die bereits geschaltete
bistabile Kippstufe K1, sondern bringt die bistabile Kippstufe K2 in den ihrer Grundstellung
entgegengesetzten Schaltzustand. Dadurch wird der mit ihr in Reihe liegende
Impulsgeber
G2 in der gleichen leise wie der Impulsgeber G1 veranlasst,
eine Impulsfolge zu liefern, deren Impulsfolgezeit T der des Impulsgebers G1 entspricht.
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Die Ausgänge beider Impulsgeber sind nun derart mit einer weiteren
nachgeschalteten bistabilen Kippstufe verbunden., daß beispielsweise jeder Impuls
der Impulsfolge des Impulsgebers G1' die bistabile Kippstufe K3 einschaltet und
jeder Impuls der Imfpulsfolge des Impulsgebers G2 diene wieder in ihre Grundstellung
bringt..
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Am Ausgang der bistabilen Kippstufe K3 entsteht somit,. ausgelöst
durch die als Kriterium für das einem Meßwe-rt äquivalente Zeitintervall
dienenden Nadelimpulse eine den Zeitintervall zugeordnete Impulsfolge mit konstanter
Impulsfolgezeit, wobei die Zeitdauer Jedes Impulses der auf diese Weise erzeugten
Ausgangsimpulsfolge dem ursprünglichen Zeitintervall bzvi. Meßwerte der also durch
die Schaltungsanordnung ständig reproduziert wird, entspricht.
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Liegt eine neue Meßwertinformation in Form eines veränderten Zeitintervalls
am Eingang E vor, so resultiert daraus eine in gleicher Weise erfolgende Änderung
der Impulsdauer, d.h. das Impulo-Pausenverhältnis der Impulse der us ;angsimpulafolge
der bistabilen Kippstufe K3 wird bei konntant bleibender Impulofolgezeit geändert.
Das
Zeitdiagramm nach Fig. 2 zeigt in anschaulicher `reise die geschilderten Punktionsabläufe.
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Vor der Auswertung eines neuen geänderten Meßwertes ist es lediglich
erfordehlich, die Impulsgeber G1 und G2 über die vorgeschalteten Kippstufen unwirksam
zu schalten. Dies kann nach Ablauf einer bestimmten Zeit automatisch erfolgen, etwa
dann, wenn die Auswertung abgeschlossen ist oder durch einen vom nachfolgenden geänderten
hießwert abgeleiteten Steuerimpuls,, wobei die 'erneute Wirksamschaltung der beiden
Eingangskippstufen derart verzögert erfolgt, daßeine vorherige Rückkehr in die Grundstellung
sichergestellt ist. Die am Ausgang der bistabilen Kippstufe K3 abzunehm-ende Impulsfolge
wird einer Intregationsschaltung I zugeführt,- an deren Ausgang A eine belastbare
Ausgangsspannung zur Verfügung steht, die dem ursprünglichen in Form eines Zeitintervalls
vorliegenden Meßwert proportional ist.
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Wie aus der geschilderten Funktionsweise der Schaltungsanordnung hervorgeht,
muß der mögliche Änderungsbereich den Zeitintervalls und die Periodendauer T der
Impulogeber G1 bzvr. G2 so aufeinander abgestimmt sein, daß das Zeitintervall ti,
kleiner als die Periodendauer T ist.