DE19725455C1 - Signalverarbeitungsschaltung und Signalverarbeitungsverfahren zur Verarbeitung eines Meßsignals von einem Aufnehmer einer Waage - Google Patents
Signalverarbeitungsschaltung und Signalverarbeitungsverfahren zur Verarbeitung eines Meßsignals von einem Aufnehmer einer WaageInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Signalverarbei
tungsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf ein
Verfahren zur Verarbeitung eines Meßsignals von einem Aufnehmer
einer Waage.
Eine Signalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung eines Meßsi
gnals von einem Aufnehmer einer Waage nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 ist aus der DE 22 60 439 C2 oder aus der
DE 22 60 441 C3 bekannt. Es ist bekannt, daß analoge Signal ei
nes Meßwertaufnehmers in ein Digitalsignal umzusetzen bzw. um
zuwandeln und anschließend zu verarbeiten. Die Umwandlung ge
schieht üblicherweise mit einem Analog-Digital-Wandler. Ein
solcher Analog-Digital-Wandler erlaubt die Wandlung eines Ana
logsignals, das innerhalb eines bestimmten Schwankungsbereiches
variiert, in ein Digitalsignal mit einer vorbestimmten digita
len Auflösung. Dieser erlaubte Schwankungsbereich für das ana
loge Eingangssignal des Analog-Digital-Wandlers wird Wandlerbe
reich genannt. Zur Erzielung einer möglichst hohen Auflösung
des erhaltenen Digitalsignals sollte das umzuwandelnde Ana
logsignal möglichst vollständig den Wandlerbereich ausnutzen.
Bei üblichen Digitalwaagen wird üblicherweise das Totlastsignal
entweder auf mechanische oder auf elektrische Art derart kom
pensiert, daß das dem Meßbereich entsprechende Meßsignal den
Wandlerbereich möglichst vollständig ausnutzen kann. Das Tot
lastsignal ist dabei das Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers
der Waage, das bei einer unbelasteten Waage als Analogsignal
zur Analog-Digital-Wandlung kommt. Je nach Meßwertaufnehmer
können dafür verschiedenartige mechanische Vorrichtungen zum
Ausgleich der Totlast verwendet werden, so daß der Masse/Kraft-
Aufnehmer (Meßwertaufnehmer) von dieser nicht oder nur in ge
ringem Maße belastet wird und so kein oder nur ein sehr gerin
ges Ausgangssignal liefert. Eine elektrische Kompensation wird
üblicherweise so vorgenommen, daß über eine einstellbare
Strom/Spannungsquelle dem Totlastsignal entgegengewirkt wird.
Die Nachteile dieser üblichen Vorgehensweise liegen in der Not
wendigkeit eines Eingriffs durch den Bediener und dem damit
verbundenen Aufwand zur Bewirkung der Kompensation oder zu ei
ner Korrektur der Kompensation.
Aus den beiden den Oberbegriff bildenden Patentschriften und
außerdem aus der DE 32 02 686 A1 ist jeweils eine Meßbrücke be
kannt, bei der durch einen Widerstand, der über ein pulsbrei
tenmoduliertes Signal geschaltet wird, die Meßbrücke so ver
stimmt wird, daß der Brückenausgang zu Null wird. Das Tastver
hältnis (Verhältnis der Pulsbreite des Pulses mit hohem Pegel
zu der Pulsbreite des Pulses mit niedrigem Pegel) des pulsbrei
tenmodulierten Signals dient dabei zur eigentlichen Messung der
Brückenverstimmung und damit zur Bestimmung des Meßwertes.
Bei den üblichen Digitalwaagen besteht ein weiteres Problem
darin, daß das Ausgangssignal eines Meßwertaufnehmers nicht nur
von der Masse/Kraft-Einwirkung, sondern auch von anderen Um
weltbedingungen wie Temperatur, Druck, Luftfeuchigkeit, elek
tromagnetischen Feldern, elektrostatischen Ladungen o. ä. ab
hängt, die je nach Art des Meßwertaufnehmers und den momentan
herrschenden Bedingungen zu mehr oder minder gravierenden Fehl
messungen führen können.
Es hat in der Vergangenheit verschiedene Ansätze gegeben, die
Meßwertaufnehmer möglichst unabhängig von Störgrößen zu machen,
indem der Einfluß der Störgrößen auf ein Mindestmaß reduziert
werden sollte. Eine entsprechende Materialauswahl und kompli
zierte Kompensationselemente/-schaltungen sind dabei übliche
Vorgehensweisen. Nachteilhaft an diesen Ansätzen ist unter an
derem die Unmöglichkeit, unterschiedliche und von dem Typ der
Meßwertaufnehmer abhängende Eigenschaften individuell zu kom
pensieren. Außerdem verursacht der vergleichsweise hohe techni
sche Aufwand für die Störgrößenkompensation sowohl hohe Kosten
als auch Platzprobleme.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Signalverarbei
tungsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein
Verfahren zur Verarbeitung eines Meßsignals von einem Aufnehmer
einer Waage anzugeben, mit denen jeweils in einfacher Weise ei
ne gute Ausnutzung des Wandlerbereichs eines Analog-Digital-
Wandlers ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Signalverarbeitungsschal
tung nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 12.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange
geben.
Die Ausgestaltung der Signalverarbeitungsschaltung nach An
spruch 5 bzw. die Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 13
ermöglichen in einfacher Weise, zusätzlich zur Erzielung einer
guten Ausnutzung des Wandlerbereiches in einfacher Weise eine
zusätzliche Nullpunktskorrektur vorzunehmen.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten von Ausführungsbeispielen
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zei
gen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Signalverarbei
tungsschaltung nach einer Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 2 eine Wägezelle mit einer Signalverarbei
tungsschaltung nach einer Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 3 ein Ersatzschaltbild einer Kompensations
schaltung nach einer Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 4 Signalformen der Kompensationsschaltung aus
Fig. 3; und
Fig. 5 ein Ersatzschaltbild einer Kurzschlußstufe
nach einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungs
schaltung 2 nach einer Ausführungsform der Erfindung und die
Verbindungen mit einem Meßwertaufnehmer 1, Stromversorgungslei
tungen 3 und einem Datenbus 4. Eine Spannungserzeugerschaltung
31 ist mit den Stromversorgungsleitungen 3 verbunden und er
zeugt zwei Spannungen +V, -V auf unterschiedlichem Pegel. Die
beiden von der Spannungserzeugerschaltung 31 erzeugten Spannun
gen werden einer Kompensationsschaltung 30 und einem Meß
wertaufnehmer 1 zugeführt. Der Meßwertaufnehmer 1 weist einen
Aufnehmer 10 zur Lieferung eines Wägesignals VM+, VM-, welches
ein Differenzsignal mit zwei Signalbestandteilen auf unter
schiedlichem Spannungspegel ist, und einen Aufnehmer 11 zur
Lieferung eines Signals, das eine Einflußgröße anzeigt, die das
von dem Aufnehmer 10 gelieferte Meßsignal beeinflußt, auf. Das
von dem Aufnehmer 10 gelieferte Meßsignal liegt an einem ersten
Eingang, der jeweils einen Anschluß 12a, 12b für die beiden Si
gnalbestandteile auf unterschiedlichem Spannungspegel aufweist,
an. Die beiden Anschlüsse 12a, 12b sind über je eine
Leitung mit zwei Eingängen eines Differenzverstärkers (Verstär
kerschaltung) 21 verbunden. Die
beiden Leitungen können über eine Kurzschlußschaltung 20 (siehe
Fig. 5) mittels eines ansteuerbaren Leistungs-MOSFETs kurzge
schlossen werden. Eine der beiden Signalleitungen ist zusätz
lich mit einem Ausgang der Kompensationsschaltung 30 verbunden.
Der Ausgang des Differenzverstärkers 21 ist mit einem Eingang
einer Tiefpaßfilterschaltung (Tiefpaß) 22 und einem Eingang ei
ner Abtast-Halte-Schaltung (Sample-Hold-Schaltung) 24 verbun
den. Der Ausgang der Abtast-Halte-Schaltung 24 ist mit dem Ein
gang einer invertierenden Tiefpaßfilterschaltung 25 verbunden.
Ein Ausgang der Tiefpaßfilterschaltung 22 ist mit einem Eingang
eines Addierers 23 verbunden. Der Ausgang der invertierenden
Tiefpaßfilterschaltung 25 ist mit einem anderen Eingang des Ad
dierers 23 verbunden. Der Ausgang des Addierers 23 ist mit ei
nem Eingang eines ersten Analog-Digital-Wandlers (A/D-Wandler)
26 verbunden. Der Ausgang des ersten A/D-Wandlers 26 ist mit
einem Eingang einer Steuereinheit 29 verbunden. Die Steuerein
heit 29 weist neben einer zentralen Prozessoreinheit (CPU) ei
nen zweiten A/D-Wandler 41, eine Erzeugerschaltung 42 zur Er
zeugung pulsbreitenmodulierter Signale, einen Eingangs/Aus
gangs-Baustein (I/O-Baustein) 43, zwei weitere Schnittstellen
44, 47, einen ROM 45 und einen RAM 46 auf.
Das Ausgangssignal des ersten A/D-Wandlers 26 wird der Steuer
einheit 29 über den I/O-Baustein 43 eingegeben. Der zweite A/D-
Wandler 41, der in der Steuereinheit 29 vorgesehen ist, erhält
als Eingangssignal über eine Meßschaltung 27 ein Signal, das zu
dem Ausgangssignal des Aufnehmers 11 für die Einflußgröße kor
relliert ist.
Die Schnittstelle 44 ist mit einem EEPROM 28 verbunden, in dem
ein Kennlinienfeld für den Aufnehmer 10 gespeichert ist, das
die Kennlinie des Aufnehmers 10 bezüglich einer oder mehrerer
Einflußgrößen darstellt. Die andere Schnittstelle 47 ist mit
dem Datenbus 4 verbunden. Die Steuereinheit gibt zwei pulsbrei
tenmodulierte Signale (Steuersignale) p+, p-, die von der Er
zeugerschaltung 42 erzeugt werden, an die Kompensationsschal
tung 30 aus. Die Kompensationsschaltung 30 erzeugt in Abhängig
keit von den puls
breitenmodulierten Signalen eine Kompensationsspannung (Kompen
sationsgleichspannung) VKomp. Die Kompensationsspannung VKomp ist
eine Gleichspannung, die von der Kompensationsschaltung an die
mit ihr verbundene Leitung von dem Anschluß 12a zu dem Diffe
renzverstärker 21 angelegt wird, so daß auf dieser Leitung ein
Signal anliegt, dessen Pegel durch die eine Signalkomponente
des Meßsignals und die Kompensationsspannung bestimmt wird.
Die Kompensationsschaltung 30 ist bei der in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsform so aufgebaut, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die
Kompensationsschaltung 30 weist zwei Eingangsanschlüsse auf,
die mit den beiden von der Erzeugerschaltung 31 erzeugten Span
nungen +V, -V beaufschlagt sind. Die Spannung +V kann über ei
nen steuerbaren Analogschalter 62 an einen Eingang eines Span
nungsteilers angelegt werden, der aus zwei in Reihe geschalte
ten Widerständen (Spannungsteiler) 60, 61 besteht. Die Spannung
-V kann über einen weiteren steuerbaren Analogschalter 63 an
den anderen Eingang des Spannungsteilers angelegt werden. Der
Verbindungsknoten der beiden Widerstände 60, 61 ist mit einer
Reihenschaltung aus einem Widerstand 64 und einem Kondensator
66 verbunden. Die nicht mit dem Widerstand 64 verbundene Kon
densatorplatte ist auf Masse gelegt. Mit dem Verbindungsknoten
des Widerstands 64 und des Kondensators 66 ist ein Ende eines
Widerstands 65 verbunden. An dem anderen Ende des Widerstands
65 wird die Kompensationsspannung VKomp ausgegeben. Der Analog
schalter 62 wird über das eine der beiden pulsbreitenmodulier
ten Signale p+ und der andere Analogschalter 63 über das andere
pulsbreitenmodulierte Signal p- angesteuert.
In Fig. 4 sind beispielhaft Signalformen der pulsbreitenmodu
lierten Signale p+, p-, die am Verbindungsknoten der beiden Wi
derstände 60, 61 anliegende Spannung VST und die nach Glättung
durch die Tiefpaßfilterschaltung (Tiefpaß) 64, 66 am Ausgang
des Widerstandes 65 anfallende Kompensationsspannung VKomp dar
gestellt.
Die Steuereinheit 29 ist so ausgebildet, daß sie beim Einschal
ten der Signalverarbeitungsschaltung und/oder auf ein entspre
chendes Anforderungssignal hin eine Kompensationsspannungsein
stellung wie folgt durchführt.
Das Ausgangssignal VAD des Addierers 23 entspricht dem Aus
gangssignal VV des Differenzverstärkers 21 ohne die durch den
Tiefpaß 22 herausgefilterten hochfrequenten Anteile. Falls die
Waage unbelastet ist, entspricht das von dem Aufnehmer 10 aus
gegebene Meßsignal dem sogenannten Totlastsignal. Daher ent
spricht in diesem Fall die an dem ersten A/D-Wandler 26 anlie
gende Spannung (Analogsignal) VAD diesem Totlastsignal. Die
Steuereinheit 29 variiert das Tastverhältnis der pulsbreitenmo
dulierten Signale p+, p- nun solange, bis das von dem Addierer
ausgegebene Analogsignal VAD in einen vorbestimmten Bereich des
Wandlerbereichs des ersten A/D-Wandlers 26 fällt. Die Erfüllung
dieser Bedingung erkennt die Steuereinheit 29 an dem von dem
A/D-Wandler ausgegebenen Signal. Der vorbestimmte Bereich wird
von der Steuereinheit 29 entweder aufgrund eines in dem ROM 45
gespeicherten Steuerprogramms oder, zum Beispiel durch die ex
terne Eingabe eines Bedieners, anderweitig ausgewählt.
Nachdem die Steuereinheit 29 anhand des Digitalsignals von dem
A/D-Wandler 26 festgestellt hat, daß das Analogsignal VAD im
gewünschten Bereich liegt, wird das Tastverhältnis der puls
breitenmodulierten Signale p+, p- in dem RAM 46 gespeichert.
In Fig. 4 ist beispielhaft dargestellt, wie durch die Einstel
lung des Verhältnisses der Pulsbreite des Pegels der beiden
pulsbreitenmodulierten Signale die Kompensationsspannung VKomp
erhalten wird, die durch den Tiefpaß 64, 66 als geglättete
Gleichspannung mit einer Restwelligkeit, die von der Güte des
Tiefpasses abhängt, ausgegeben wird. Die Frequenz der pulsbrei
tenmodulierten Signale wird so hoch gewählt, daß die Restwel
ligkeit des resultierenden Ausgangssignals des Differenzver
stärkers 21 von dem Tiefpaß 22 vollständig unter
drückt wird. Die Kompensationsspannung VKomp kann durch folgende
Formel dargestellt werden:
VKomp = (p+) . (+V) . (p-) . (-V)
wobei p+, p- jeweils das Tastverhältnis P = t/T der jeweiligen
pulsbreitenmodulierten Signale p+, p-, t die Zeitdauer des
Pulsanteils mit niedrigem Pegel einer Schwingung und T die
Zeitdauer einer Schwingung des entsprechenden pulsbreitenmodu
lierten Signals darstellen.
Die Signalverarbeitungsschaltung nach der vorliegenden Ausfüh
rungsform weist weiterhin eine gleichtaktbezogene Nullpunkts
korrekturschaltung auf. Diese besteht aus der gleichtaktbezoge
nen Kurzschlußschaltung 20, der Abtast-Halte-Schaltung 24 zur
analogen Nullpunktsspeicherung, dem invertierenden Tiefpaß 25
und dem Addierer 23, in dem das von dem Tiefpaß 22 geglättete
Ausgangssignal des Differenzverstärkers 21 von der momentanen,
gleichtaktbezogenen Nullpunktsabweichung bereinigt wird. Diese
Bereinigung geschieht dadurch, daß die Nullpunktsabweichung
durch den Tiefpaßfilter nicht nur geglättet bzw. von den hoch
frequenten Bestandteilen befreit, sondern außerdem invertiert
wird.
Bei den üblichen Differenzeingängen eines Meßverstärkers ent
stehen bei Störeinwirkungen auf das Meßsystem hauptsächlich
Gleichtaktspannungen. Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungs
form der Kurzschlußschaltung 20 sind die beiden Anschlüsse 12a,
12b über zwei Widerstände 70, 71 mit den beiden Eingängen des
Differenzverstärkers verbunden, die über den Leistungs-MOSFET
72, der einen geringen Einschaltwiderstand aufweist, kurzge
schlossen werden können. Beim Kurzschließen wird nicht, wie üb
lich, das Referenzpotential angelegt und die Verbindung zu den
Anschlüssen 12a, 12b wird ebenfalls nicht getrennt, so daß am
Ausgang des Differenzverstärkers 21 nach dem Durchschalten der
Kurzschlußschaltung eine Nullpunktsspannung auftritt, die so
wohl
auf eine momentane Gleichtaktspannung als auch auf die Offset-
Spannungen des Verstärkers zurückzuführen ist. Die diesem Aus
gangssignal entsprechende Spannung wird in der Abtast-Halte-
Schaltung analog gespeichert, über den invertierenden Tiefpaß
25 integriert und geglättet und in dem Addierer 23 beim Normal
betrieb von dem eigentlichen Meßsignal, das verstärkt und ge
glättet ist, aufgrund der Invertierung abgezogen. Die Phase des
Kurzschließens der beiden Eingänge dauert dabei nur so lange,
bis sich die Ausgangsspannung am Verstärkerausgang auf einen
stabilen Wert eingependelt hat und die Abtast-Halte-Schaltung
24 diese gespeichert hat. Im übrigen ist die Kurzschlußschal
tung 20 im Normalbetrieb offen, so daß das Eingangssignal nor
mal gemessen und in dem Addierer 23 um den zuletzt gespeicher
ten Nullpunktskorrekturbetrag korrigiert wird. Beispielsweise
wird alle 20 ms für 200 µs ein Kurzschließen ausgeführt.
Bei häufigen Korrekturzyklen kann somit schnell auf ein dem
Meßsignal überlagertes Gleichtaktstörsignal reagiert werden.
Gleichzeitig geht allerdings durch häufiges Nullstellen gering
fügig an Empfindlichkeit verloren. Ein Kompromiß ist dabei je
nach Anwendung zu finden.
Besonders wichtig für die Störfestigkeit des Meßwertaufnehmers
ist auch dessen Stromversorgung. Wenn der Meßwertaufnehmer über
lange Leitungen mit der Stromversorgung verbunden ist, kann
leicht eine Störkomponente im Meßsignal bewirkt werden. Bei der
vorliegenden Ausführungsform werden die Spannungen für die
Stromversorgung des Meßwertaufnehmers in der Spannungserzeuger
schaltung 31 erzeugt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine Wägezel
le mit dem Meßwertaufnehmer 10 auch mit der Signalverarbei
tungsschaltung vorgesehen, so daß die Stromversorgung für den
Meßwertaufnehmer sehr nahe beim Meßwertaufnehmer erzeugt wird.
Diese 'Insellösung' für die Stromversorgung des Meßwertaufneh
mers reduziert die Möglichkeit von Störeinflüssen auf die Zu
fuhrleitungen für die Stromversorgung des Meßwertaufnehmers 1
erheblich.
Die Signalverarbeitungsschaltung 2 für den Aufnehmer 1 befindet
sich, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, in dessen unmittelbarer Nä
he. Daher sind die Verbindungen vom Aufnehmer zur Signalverar
beitungsschaltung sehr kurz und können einfach geschirmt wer
den. Die Verbindung zu der nächsthöheren Ebene der Messungs/Regel/Steuer-Elektronik,
zum Beispiel einem Host-Rechner, er
folgt über den Datenbus 4, über den in digitaler Form ein Aus
tausch von Daten zwischen der Aufnehmerelektronik und der
nächsthöheren Steuerebene stattfinden kann. Das ist insbesonde
re dann vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl der Wägezellen verwen
det wird, wie zum Beispiel in sogenannten Kombinationswaagen.
Dabei können die Parameter, die zur Anpassung und Auswertung
der Meßsignale benötigt werden, von der nächsthöheren Steu
erebene an die Signalverarbeitungsschaltung jedes Aufnehmers
geschickt werden, entsprechende Daten abgefragt werden, oder
andere Funktionen der Steuereinheiten 29 der Signalverarbei
tungsschaltung ausgelöst bzw. angefordert werden.
Weiterhin kann in einfacher Weise eine individuelle Anpassung
an Umwelteinflüsse, die die Kennlinie des Aufnehmers beeinflus
sen, erfolgen. Eine Einflußgröße, wie zum Beispiel Temperatur,
Druck, ..., die die Kennlinie des Aufnehmers 10 beeinflußt,
wird über einen weiteren Aufnehmer 11, z. B. einen Thermistor
gemessen. Der Einfluß dieser gemessenen Einflußgröße auf das
eigentliche Meßsignal des Aufnehmers 10 kann dann von der Steu
ereinheit 29 in üblicher Weise unter Verwendung des Kennlinien
feldes, das in dem EEPROM 28 gespeichert ist, bei der Umrech
nung des Digitalsignals von dem ersten A/D-Wandler berücksich
tigt werden.
Beim Einschreiben des Kennlinienfeldes in den EEPROM 28 werden
zusätzlich Daten, mit denen eine Überprüfung des Kennlinienfel
des möglich ist, in Form einer oder mehrerer sogenannter Check
summen, mitgespeichert. Die Steuereinheit 29 überprüft anhand
der Checksummen, ob die der Checksumme entsprechenden Daten des
Kennlinienfeldes korrekt sind. Falls ein Speicherfehler auf
tritt, können die Daten des Kennlinienfeldes ohne Austausch der
Wägezelle von der Steuereinheit aus einem nicht-flüchtigen
Speicher wieder in den EEPROM geschrieben werden.
Claims (13)
1. Signalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung eines Meßsi
gnals von einem Meßwertaufnehmer (1) einer Waage mit einem er
sten Eingang (12a, 12b), an dem das Meßsignal (VM+, VM-) an
liegt,
einer Verstärkerschaltung (21), die ein an einem Verstärkerein gang anliegendes Eingangssignal ((VM+) + VKomp, VM-) verstärkt und als Ausgangssignal (VV) ausgibt,
einem Analog-Digital-Wandler (26), der einen bestimmten Wandler bereich aufweist und ein mit dem Ausgangssignal (VV) korrelier tes Analogsignal (VAD) empfängt und in ein Digitalsignal wan delt, und
einer Steuereinheit (29), die das Digitalsignal empfängt und den Signalverarbeitungsbetrieb steuert, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Kompensationsschaltung (30) vorgesehen ist, die ent sprechend einem von der Steuereinheit (29) gelieferten Steuersi gnal (p+, p-) eine Kompensationsgleichspannung (VKomp) erzeugt, die mit dem Meßsignal (VM+, VM-) das Eingangssignal bildet, und
daß die Steuereinheit (29) so ausgebildet ist, daß sie das Steu ersignal (p+, p-) bei einem Kompensationseinstellbetrieb solange variiert bis es einem Kompensationswert entspricht, bei dem das Analogsignal (VAD) in einem bestimmbaren Bereich des Wandlerbe reichs liegt, und das Steuersignal (p+, p-) bei Normalbetrieb mit diesem Kompensationswert ausgibt.
einer Verstärkerschaltung (21), die ein an einem Verstärkerein gang anliegendes Eingangssignal ((VM+) + VKomp, VM-) verstärkt und als Ausgangssignal (VV) ausgibt,
einem Analog-Digital-Wandler (26), der einen bestimmten Wandler bereich aufweist und ein mit dem Ausgangssignal (VV) korrelier tes Analogsignal (VAD) empfängt und in ein Digitalsignal wan delt, und
einer Steuereinheit (29), die das Digitalsignal empfängt und den Signalverarbeitungsbetrieb steuert, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Kompensationsschaltung (30) vorgesehen ist, die ent sprechend einem von der Steuereinheit (29) gelieferten Steuersi gnal (p+, p-) eine Kompensationsgleichspannung (VKomp) erzeugt, die mit dem Meßsignal (VM+, VM-) das Eingangssignal bildet, und
daß die Steuereinheit (29) so ausgebildet ist, daß sie das Steu ersignal (p+, p-) bei einem Kompensationseinstellbetrieb solange variiert bis es einem Kompensationswert entspricht, bei dem das Analogsignal (VAD) in einem bestimmbaren Bereich des Wandlerbe reichs liegt, und das Steuersignal (p+, p-) bei Normalbetrieb mit diesem Kompensationswert ausgibt.
2. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet,
daß das Steuersignal ein pulsbreitenmoduliertes Signal ist und
die Pulsbreite den Pegel der Kompensationsgleichspannung be
stimmt.
3. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet,
daß die Kompensationsschaltung (30) an zwei Spannungseingängen zwei Spannungen (+V, -V) auf unterschiedlichem Pegel empfängt und
einen Spannungsteiler (60, 61) mit zwei Eingängen und einem Aus gang,
zwei steuerbare Analogschalter (62, 63), von denen jeweils einer zwischen einen der Eingänge des Spannungsteilers und einen der Spannungseingänge geschaltet ist und die von dem Steuersignal gesteuert werden, und
einen Tiefpaß (64, 66), der mit dem Ausgang des Spannungsteilers verbunden ist und die Kompensationsgleichspannung (VKomp) aus gibt, aufweist.
daß die Kompensationsschaltung (30) an zwei Spannungseingängen zwei Spannungen (+V, -V) auf unterschiedlichem Pegel empfängt und
einen Spannungsteiler (60, 61) mit zwei Eingängen und einem Aus gang,
zwei steuerbare Analogschalter (62, 63), von denen jeweils einer zwischen einen der Eingänge des Spannungsteilers und einen der Spannungseingänge geschaltet ist und die von dem Steuersignal gesteuert werden, und
einen Tiefpaß (64, 66), der mit dem Ausgang des Spannungsteilers verbunden ist und die Kompensationsgleichspannung (VKomp) aus gibt, aufweist.
4. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennnzeichnet,
daß das Steuersignal (p+, p-) aus zwei pulsbreitenmodulierten
Signalen besteht, von denen jeweils eines einen der Analogschal
ter (62, 63) steuert.
5. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Nullpunktkorrekturschaltung (20, 24, 25, 23) vorgesehen
ist, die bei einem Nullpunktkorrekturbetrieb das Ausgangssignal
als Nullpunktkorrekturwert speichert und im Normalbetrieb den
gespeicherten Nullpunktkorrekturwert von dem Ausgangssignal ab
zieht und das so erhaltene Signal als das Analogsignal an den
Analog-Digital-Wandler (26) liefert.
6. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Meßsignal (VM+, VM-) ein Differenzsignal zweier Span nungspegel ist,
daß die Verstärkerschaltung (21) ein Differenzverstärker (21) ist, und
daß die Kompensationsgleichspannung (VKomp) einen der beiden Spannungspegel (VM+) des Meßsignals ändert.
daß das Meßsignal (VM+, VM-) ein Differenzsignal zweier Span nungspegel ist,
daß die Verstärkerschaltung (21) ein Differenzverstärker (21) ist, und
daß die Kompensationsgleichspannung (VKomp) einen der beiden Spannungspegel (VM+) des Meßsignals ändert.
7. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die Nullpunktkorrekturschaltung so ausgebildet ist, daß sie
zur Ermittlung des Nullpunktkorrekturwertes die beiden Eingänge
der Verstärkerschaltung (21) ohne Trennung vom ersten Eingang
(12a, 12b) kurzschließt.
8. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet,
daß ein zweiter Eingang, an dem ein Einflußgrößensignal anliegt, das eine den Meßwertaufnehmer beeinflußende Einflußgröße anzeigt und von dem Meßwertaufnehmer (1) geliefert wird, vorgesehen ist,
daß in der Steuereinheit (29) ein Kennlinienfeld des Meßwertauf nehmers, das die Abhängigkeit des Meßsignals von der Einflußgrö ße darstellt, gespeichert ist, und
daß die Steuereinheit (29) das Digitalsignal mit dem Kennlinien feld auswertet.
daß ein zweiter Eingang, an dem ein Einflußgrößensignal anliegt, das eine den Meßwertaufnehmer beeinflußende Einflußgröße anzeigt und von dem Meßwertaufnehmer (1) geliefert wird, vorgesehen ist,
daß in der Steuereinheit (29) ein Kennlinienfeld des Meßwertauf nehmers, das die Abhängigkeit des Meßsignals von der Einflußgrö ße darstellt, gespeichert ist, und
daß die Steuereinheit (29) das Digitalsignal mit dem Kennlinien feld auswertet.
9. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet,
daß das Kennlinienfeld zusammen mit einer oder mehreren Check-
Summen zur Überprüfung von Speicherfehlern des Kennlinienfeldes
gespeichert ist.
10. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Tiefpaß (22) zum Filtern der hochfrequenten Anteile des
Ausgangssignals (VV) vorgesehen ist.
11. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit (29) über einen Datenbus (4) mit einer
Steuereinheit einer höheren Ebene verbunden ist.
12. Verfahren zur Verarbeitung eines Meßsignals von einem Auf
nehmer (1, 10, 11) einer Waage mit den Schritten:
Ermitteln eines Eingangssignals durch Addieren einer Kompensa tionsgleichspannung (VKomp) zu dem Meßsignal (VM+, VM-), Verstärken des Eingangssignals und
Analog-Digital-Wandeln des verstärkten Eingangssignals mittels eines Analog-Digital-Wandlers (26), der einen bestimmten Wand lerbereich aufweist, wobei die Kompensationsgleichspannung (VKomp) in einem Kompensationsgleichspannungsermittlungsschritt ermittelt wird, in dem die Kompensationsgleichspannung (VKomp) solange variiert wird, bis das verstärkte Eingangssignal in ei nem bestimmbaren Bereich des Wandlerbereichs liegt, und
wobei die in dem Kompensationsgleichspannungsermittlungsschritt ermittelte Kompensationsgleichspannung bei der Ermittlung des Eingangssignals verwendet wird.
Ermitteln eines Eingangssignals durch Addieren einer Kompensa tionsgleichspannung (VKomp) zu dem Meßsignal (VM+, VM-), Verstärken des Eingangssignals und
Analog-Digital-Wandeln des verstärkten Eingangssignals mittels eines Analog-Digital-Wandlers (26), der einen bestimmten Wand lerbereich aufweist, wobei die Kompensationsgleichspannung (VKomp) in einem Kompensationsgleichspannungsermittlungsschritt ermittelt wird, in dem die Kompensationsgleichspannung (VKomp) solange variiert wird, bis das verstärkte Eingangssignal in ei nem bestimmbaren Bereich des Wandlerbereichs liegt, und
wobei die in dem Kompensationsgleichspannungsermittlungsschritt ermittelte Kompensationsgleichspannung bei der Ermittlung des Eingangssignals verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Nullpunktskorrekturwertermittlungsschritt das Aus gangssignal als ein Nullpunktskorrekturwert gespeichert wird, das dem Eingangssignal entspricht, das mit dem Meßsignal einer Nullpunktsmessung ermittelt wurde, und
daß im Normalbetrieb der Nullpunktskorrekturwert von dem ver stärkten Eingangssignal vor der Analog-Digital-Wandlung abgezo gen wird.
daß in einem Nullpunktskorrekturwertermittlungsschritt das Aus gangssignal als ein Nullpunktskorrekturwert gespeichert wird, das dem Eingangssignal entspricht, das mit dem Meßsignal einer Nullpunktsmessung ermittelt wurde, und
daß im Normalbetrieb der Nullpunktskorrekturwert von dem ver stärkten Eingangssignal vor der Analog-Digital-Wandlung abgezo gen wird.
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EP98109842A EP0886126A1 (de) | 1997-06-16 | 1998-05-29 | Signalverarbeitungsschaltung und Signalverarbeitungsverfahren zur Verarbeitung eines Messsignals von einem Aufnehmer einer Waage |
JP18150098A JPH1183611A (ja) | 1997-06-16 | 1998-06-12 | 計量装置のトランスデューサからの測定信号を処理するための処理方法及び信号処理回路 |
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- 1997-06-16 DE DE1997125455 patent/DE19725455C1/de not_active Expired - Fee Related
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- 1998-05-29 EP EP98109842A patent/EP0886126A1/de not_active Withdrawn
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DE102018110100B4 (de) | 2018-04-26 | 2020-06-18 | Minebea Intec GmbH | Galvanisch getrennte, symmetrische Sensorversorgung eines Analog-Digital-Wandlers für asymmetrische Versorgung |
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