DE19907950C2

DE19907950C2 - measuring device

Info

Publication number: DE19907950C2
Application number: DE1999107950
Authority: DE
Inventors: Hellmut Freudenberg; Christian Hoffmann; Martin Hecker; Benno Larisch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2002-01-10
Anticipated expiration: 2019-02-25
Also published as: FR2790083B1; DE19907950A1; FR2790083A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung mit zwei benach bart zueinander angeordneten Sensoren.The invention relates to a measuring device with two cont beard sensors arranged to each other.

Meßvorrichtungen mit zwei benachbart angeordneten Sensoren werden in vielen Bereichen benötigt. Beispielsweise bei Com mon-Rail-Systemen von Dieselmotoren ist es wünschenswert ne ben dem Kraftstoffdruck auch die Kraftstofftemperatur zu be stimmen. Beide Größen sollten dabei möglichst am selben Ort bestimmt werden. Bei den knappen Einbauverhältnissen ist al lerdings ein zusätzlicher Anschluß für die weitere Meßgröße nicht zu realisieren. Desweiteren würde ein weiterer An schlußstift die Vibrationsfestigkeit der gesamten Meßvorrich tung beeinträchtigen.Measuring devices with two adjacent sensors are needed in many areas. For example at Com mon-rail systems of diesel engines it is desirable ne ben the fuel pressure also the fuel temperature voices. Both sizes should be in the same place if possible be determined. In the tight installation conditions, al However, an additional connection for the further measured variable not realizable. Another would final pin the vibration resistance of the entire measuring device affect.

Aus DE 37 01 082 C2 ist eine Einrichtung zur Fernmessung ei ner Temperatur bekannt, bei der zwei Sensoren benachbart zu einander angeordnet sind. Die von den zwei Sensoren erfasste physikalische Größe wird in ein elektrisches Signal umgewan delt und einer Sendeeinrichtung zugeführt, die mit beiden Sensoren verbunden ist. Am Ausgang der Sendeeinrichtung wird ein Signal bereitgestellt, das durch Pulsweitenmodulation aus dem Signal des einen Sensors und durch Pulsamplitudenmodula tion aus dem Signal des anderen Sensors hervorgeht. Weiterhin ist eine Empfangseinrichtung vorgesehen, die eingangsseitig über eine Leitungsverbindung mit der Sendeeinrichtung gekop pelt ist. Die Empfangseinrichtung erzeugt durch Pulsweitende modulation und Pulsamplitudendemodulation ausgangsseitig Sig nale, die den an den beiden Sensoren auftretenden physikali schen Größen entsprechen.DE 37 01 082 C2 describes a device for remote measurement ner temperature known at which two sensors are adjacent are arranged one another. The one detected by the two sensors physical quantity is converted into an electrical signal delt and a transmitting device supplied with both Sensors is connected. At the exit of the transmitter a signal provided by pulse width modulation the signal from one sensor and pulse amplitude modules tion emerges from the signal of the other sensor. Farther a receiving device is provided on the input side Kopop over a line connection with the transmitter pelt is. The receiving device generates by pulse width end modulation and pulse amplitude demodulation on the output side Sig nale, the the physical occurring at the two sensors sizes.

Aus DE 43 09 989 A1 ist eine Vorrichtung zur Fernmessung ei ner Temperatur bekannt, die eine Auswerteeinheit mit einer von mehreren angeschlossenen Fühleinheiten am jeweiligen Me ßort aufweist. Die Fühleinheiten werden von der Auswerteein heit mittels eines Synchronsignals in Form eines Stromimpul ses angesteuert. Mittels unterschiedlich eingestellter Pha senmodulatoren werden daraufhin nacheinander aus den Fühlein heiten dem jeweiligen Meßwert entsprechende abstandsmodulier te Intervalle zwischen einem Start-Strom- und einem Stop- Strom-Impuls der Auswerteeinheit zugeführt.DE 43 09 989 A1 describes a device for remote measurement ner temperature known, which an evaluation unit with a of several connected sensing units on the respective me ßort has. The sensing units are determined by the evaluation unit by means of a synchronizing signal in the form of a current pulse controlled. Using different Pha Sen-modulators are then successively out of the sensor distance modulation corresponding to the respective measured value te intervals between a start current and a stop Current pulse supplied to the evaluation unit.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung der ein gangs genannten Art anzugeben, bei der trotz der Erfassung einer zusätzlichen Meßgröße keine weiteren Anschlüsse und Leitungen benötigt werden.The object of the invention is to provide a measuring device Specify the type mentioned above, in spite of the registration an additional measured variable no further connections and Lines are needed.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Meßvorrichtung gemäß Pa tentanspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Er findungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.The problem is solved by a measuring device according to Pa claim 1. Refinements and developments of the Er inventive idea are the subject of subclaims.

Erfindungsgemäß ist eine Sendeeinrichtung mit den beiden Sen soren verbunden und stellt an ihrem Ausgang ein Signal be reit, das durch Pulsweitenmodulation aus dem Signal des einen Sensors und durch Pulsamplitudenmodulation aus dem Signal des anderen Sensors hervorgeht. Über eine nachgeschaltete Lei tungsverbindung wird das Ausgangssignal der Sendeeinrichtung einer Empfangseinrichtung zugeführt, die einseitig mit der Leitungsverbindung gekoppelt ist und die durch Pulsweitende modulation und Pulsamplitudendemodulation ausgangsseitig Signale erzeugt, die den an den beiden Sensoren auftretenden physikalischen Größen entsprechen.According to the invention, a transmission device with the two sen sensors connected and places a signal at its output riding that by pulse width modulation from the signal of one Sensor and by pulse amplitude modulation from the signal of the other sensor emerges. Via a downstream lei connection becomes the output signal of the transmitter a receiving device supplied on one side with the Line connection is coupled and through the pulse widening modulation and pulse amplitude demodulation on the output side signals generated that occurs at the two sensors correspond to physical quantities.

Die Erfindung ermöglicht es also eine weitere Meßgröße ohne größeren zusätzlichen Aufwand miteinzubeziehen. Darüber hin aus wird die Genauigkeit der einzelnen Messungen erhöht und der nutzbare Signalbereich vergrößert, da die Diagnoseschwel len, die einen gewissen Abstand zu den Grenzen der Betriebs spannung einhalten müssen, entfallen können.The invention thus enables a further measured variable without involve greater additional effort. Beyond that the accuracy of the individual measurements is increased and the usable signal range increases because the diagnostic threshold len a certain distance from the limits of the operation must maintain voltage, can be omitted.

Zum Zwecke der Pulsweitenmodulation kann vorgesehen werden, daß die Impulsdauer oder der Abstand zwischen zwei Impulsen oder das Verhältnis von Impulsdauer und Impulsabstand bei gleicher Impulsfolgefrequenz oder die Impulsfolgefrequenz bei gleichem Tastverhältnis in Abhängigkeit von einem der beiden Sensorsignale veränderbar ist. Desweiteren kann vorgesehen werden, daß eine der beiden physikalischen Größen nur auf An forderung durch die Empfangsvorrichtung erfaßt wird und die Empfangsvorrichtung dazu ein Signal an die Sendeeinrichtung sendet. So kann beispielsweise die Empfangseinrichtung die Leitungsverbindung kurzschließen, was von der Sendeeinrich tung detektiert wird und beispielsweise die Bereitstellung entsprechender Signale durch die Sendeeinrichtung bewirkt. Bevorzugt werden dabei die Sensoren sowie die Sendeeinrich tung in ein einziges Gehäuse eingebracht, wobei die Anzahl der externen Anschlußstifte gegenüber nur einem Sensor nicht erhöht wird.For the purpose of pulse width modulation, it can be provided that that the pulse duration or the distance between two pulses or the ratio of pulse duration and pulse interval same pulse repetition frequency or the pulse repetition frequency at same duty cycle depending on one of the two Sensor signals can be changed. Furthermore, can be provided be that one of the two physical quantities only on An requirement is detected by the receiving device and the To this end, the receiving device sends a signal to the transmitting device sends. For example, the receiving device can Short-circuit the line connection, which is from the transmitter device is detected and, for example, the provision corresponding signals caused by the transmitter. The sensors and the transmitting device are preferred device introduced into a single housing, the number of the external connection pins compared to only one sensor is increased.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung eignet sich insbesondere für Sensoren, die zur Ermittlung einer bestimmten physikali schen Größe eine andere physikalische Größe zusätzlich ermit teln müssen und diese Information beispielsweise durch nach folgende Einheiten benötigt wird. So kann beispielsweise bei Hochdruckmessungen, bei Luftmassenmessungen und bei Messungen der Ansaugluft von Brennkraftmotoren die dabei ohnehin not wendigerweise zu bestimmende Temperatur an die nachfolgenden Einheiten übertragen werden.The measuring device according to the invention is particularly suitable for sensors that are used to determine a specific physi another physical size must and this information, for example, by following units is required. For example, at High pressure measurements, air mass measurements and measurements the intake air of internal combustion engines which are already necessary to the subsequent temperature Units are transferred.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:The invention is based on the in the figures of the Drawing illustrated embodiments explained in more detail. It shows:

Fig. 1 ein erstes allgemeines Ausführungsbeispiel einer er findungsgemäßen Meßvorrichtung, Fig. 1 shows a first general embodiment of he inventive measuring device,

Fig. 2 verschiedene Arten der Pulsweitenmodulation bei einer Meßvorrichtung nach Fig. 1, Fig. 2 different types of pulse width modulation at a measuring apparatus according to Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite detaillierte Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Meßvorrichtung, Figure 3 is a second detailed embodiment. OF INVENTION a to the invention the measuring device,

Fig. 4 den Signalverlauf der Meßvorrichtung nach Fig. 3, Fig. 4 shows the waveform of the measuring device according to Fig. 3,

Fig. 5 eine dritte detaillierte Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Meßvorrichtung, Fig. 5 shows a third detailed embodiment of a measuring device OF INVENTION to the invention,

Fig. 6 den Signalverlauf der Meßvorrichtung nach Fig. 5, Fig. 6 shows the waveform of the measuring device according to Fig. 5,

Fig. 7 eine vierte, detaillierte Ausführungsform einer er findungsgemäßen Meßvorrichtung und Fig. 7 shows a fourth, detailed embodiment of an inventive measuring device and

Fig. 8 den Signalverlauf der Meßvorrichtung nach Fig. 7. Fig. 8 shows the waveform of the measuring device according to Fig. 7.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind ein Sensor zum Erfassen des Kraftstoffdruckes p, im folgenden Drucksensor 1 genannt, und ein Sensor zum Erfassen der Kraftstofftemperatur T, im folgenden Temperatursensor 2 genannt, zur Ansteuerung einer Sensoreinrichtung 3 vorgesehen. Der Drucksensor 1, der Temperatursensor 2 sowie die Sendeeinrichtung 3 sind dabei in ein gemeinsames Gehäuse 4 integriert. Die Sendeeinrichtung 3 erzeugt aus einem vom Drucksensor 1 gelieferten Signal PWM und einem vom Temperatursensor 2 gelieferten Signal PAM ein Sendesignal S, das über eine Leitungsverbindung 5 an eine Empfangseinrichtung 6 gesendet wird. Das Sendesignal S der Sendeeinrichtung 3 geht dabei durch Pulsweitenmodulation aus dem vom Drucksensor 1 erzeugten Signal PWM und durch Pulsam plitudenmodulation aus dem Signal PAM des Temperatursensors 2 hervor. Die Empfangseinrichtung 6 erzeugt durch entsprechende Pulsweitendemodulation bzw. Pulsamplitudendemodulation aus dem Sendesignal S eine dem Druck p am Drucksensor 1 entspre chendes Ausgangssignal E_p und durch Pulsamplitudendemodulation ein der Temperatur T am Temperatursensor 2 entsprechendes Ausgangssignal E_T.In the embodiment according to FIG. 1, a sensor are p for detecting the fuel pressure, hereinafter referred to pressure sensor 1, and a sensor for detecting the fuel temperature T, hereinafter referred to as the temperature sensor 2 for driving a sensor device 3. The pressure sensor 1 , the temperature sensor 2 and the transmitter 3 are integrated in a common housing 4 . The transmission device 3 generates a transmission signal S from a signal PWM supplied by the pressure sensor 1 and a signal PAM supplied by the temperature sensor 2 , which is sent via a line connection 5 to a reception device 6 . The transmission signal S of the transmission device 3 is obtained by pulse width modulation from the signal PWM generated by the pressure sensor 1 and by pulse amplitude modulation from the signal PAM of the temperature sensor 2 . The receiving device 6 generates an output signal E _p corresponding to the pressure p at the pressure sensor 1 by corresponding pulse width demodulation or pulse amplitude demodulation from the transmission signal S and an output signal E _T corresponding to the temperature T at the temperature sensor 2 by pulse amplitude demodulation.

In Fig. 2 sind vier verschiedene Arten der Pulsweitenmodula tion jeweils als Amplitudenverlauf A über der Zeit t gezeigt. In Fig. 2a) ist eine Impulsfolge dargestellt, bei der die Zeitdauer t₁, t₃, t₄, t₅, t₆ jeweils eines Impulses mit einer Amplitude < 0 von einem Modulationssignal, nämlich dem Sensor signal PWM, abhängt. Die Zeitdauer zwischen den Impulsen, d. h. die Zeitdauer zwischen einer fallenden Flanke eines Im pulses und der steigenden Flanke des nächsten Impulses, ist dabei jeweils konstant gleich t₂. Demgegenüber ist in Fig. 2 b) die Zeitdauer jedes Impulses konstant gleich t₇, während die Zeitdauer zwischen den Impulsen, d. h. zwischen der fal lenden Flanke eines Impulses und der steigenden Flanke des nachfolgenden Impulses, abhängig von dem Modulationssignal PWM. In Fig. 2c) wird die Impulsfolgefrequenz konstant ge halten, d. h. die Zeitdauer zwischen der steigenden Flanke ei nes Impulses und der steigenden Flanke eines nachfolgenden Impulses, ist konstant gleich t₁₃. Dabei wird abhängig von dem Modulationssignal PWM die Dauer der Impulse eingestellt. Mit zunehmender Impulsbreite verringert sich demnach der Zeitraum zwischen zwei Impulsen, d. h. die Zeitdauer zwischen der fallenden Flanke eines Impulses und der steigenden Flanke des nächsten Impulses. In Fig. 2d) wird schließlich die Frequenz der Impulsfolge in Abhängigkeit vom Modulations signal PWM verändert, wobei das Tastverhältnis konstant ge halten wird. Das bedeutet, daß beispielsweise bei einem Tastverhältnis von 50 : 50 die Dauer eines Impulses gleich der Dauer bis zum nächsten Impuls, also die Zeitdauer zwischen der fallenden Flanke eines Impulses die Zeitdauer zwischen der steigenden und der fallenden Flanke eines Impulses gleich der steigenden Flanke des nachfolgenden Impulses, gleich t₁₉, t₂₀, t₂₁, t₂₂ bzw. t₂₃ ist. Zur Übertragung des Signals PAM des Temoeratursensors 2 können nun die Amplituden A der einzelnen Impulse entsprechend moduliert werden. Dies wird insbesondere in den nachfolgende Ausführungsbeispielen näher erläutert. In Fig. 2, four different types of pulse width modulation are shown in each case as an amplitude curve A over time t. In Fig. 2a) a pulse sequence is shown, in which the time duration t ₁ , t ₃ , t ₄ , t ₅ , t ₆ each of a pulse with an amplitude <0 depends on a modulation signal, namely the sensor signal PWM. The time between the pulses, ie the time between a falling edge of one pulse and the rising edge of the next pulse, is always constant t ₂ . In contrast, in Fig. 2 b) the duration of each pulse is constantly equal to t ₇ , while the time between the pulses, ie between the falling edge of a pulse and the rising edge of the subsequent pulse, depending on the modulation signal PWM. In Fig. 2c) the pulse repetition rate is kept constant, ie the time between the rising edge of a pulse and the rising edge of a subsequent pulse is constantly equal to t ₁₃ . The duration of the pulses is set depending on the modulation signal PWM. As the pulse width increases, the period between two pulses, ie the time between the falling edge of one pulse and the rising edge of the next pulse, decreases. In Fig. 2d) the frequency of the pulse train is finally changed as a function of the modulation signal PWM, the pulse duty factor being kept constant. This means that, for example, with a duty cycle of 50:50, the duration of a pulse is equal to the duration until the next pulse, i.e. the time between the falling edge of a pulse and the time between the rising and falling edge of a pulse equal to the rising edge of the following Impulse, is equal to t ₁₉ , t ₂₀ , t ₂₁ , t ₂₂ and t ₂₃ , respectively. For the transmission of the signal PAM of the temperature sensor 2 , the amplitudes A of the individual pulses can now be modulated accordingly. This is explained in more detail in the following exemplary embodiments.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung gezeigt, bei der ein Signal PAM eines nicht näher dargestellten Sensors über eine Diode 7 an einen Puf ferverstärker 8 angelegt ist. Dem Ausgang des Pufferverstär kers 8 ist eine Kapazität 9 parallel geschaltet, zu der wie derum ein steuerbarer Schalter 10 parallel liegt. Die Span nung über der Kapazität 9 wird an einen Analog-Digital- Umsetzer 11 angelegt, der aus der analogen Spannung über der Kapazität 9 einen digitalen Wert erzeugt und diesem einen Mi kroprozessor 12 zuführt. Der Mikroprozessor 12 gewinnt aus der digitalisierten Spannung über der Kapazität 9 und deren zeitlichem Verlauf digitale Werte, die dem Signal PAM und dem Signal PWM eines nicht näher dargestellten weiteren Sensors entspricht. Das Signal PWM wird dabei derart übertragen, daß es einem Pulsweitenmodulator 13 zugeführt wird, der den steu erbaren Schalter 10 steuert. Optional kann das Signal am Aus gang des Pulsweitenmodulators 13 auch dem Mikroprozessor 12 direkt zugeführt werden. Der Pulsweitenmodulator 13 kann da bei eine der in Fig. 2 gezeigten Modulationsarten verwenden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird beispielsweise ei ne dem Fall c) aus Fig. 2 entsprechende Modulationsart ge wählt.In Fig. 3 an embodiment of a measuring device according to the invention is shown, in which a signal PAM of a sensor, not shown, is applied via a diode 7 to a buffer amplifier 8 . The output of the buffer amplifier 8 has a capacitance 9 connected in parallel, to which a controllable switch 10 is in parallel. The voltage across the capacitance 9 is applied to an analog-to-digital converter 11 , which generates a digital value from the analog voltage across the capacitance 9 and supplies this to a microprocessor 12 . The microprocessor 12 obtains digital values from the digitized voltage across the capacitance 9 and its time profile, which corresponds to the signal PAM and the signal PWM of a further sensor, not shown. The signal PWM is transmitted in such a way that it is fed to a pulse width modulator 13 which controls the switch 10 which can be controlled. Optionally, the signal at the output of the pulse width modulator 13 can also be fed directly to the microprocessor 12 . The pulse width modulator 13 can use one of the modulation types shown in FIG. 2. In the present exemplary embodiment, a modulation type corresponding to the case c) from FIG. 2 is selected, for example.

Fig. 4 erläutert dabei anhand von beispielhaften Signalver läufen die Funktionsweise der Meßvorrichtung nach Fig. 3. Das Diagramm a) aus Fig. 4 zeigt dabei den Verlauf der Span nung über der Kapazität 9. Die zeitliche Struktur, d. h. der Verlauf der Amplitude A über der Zeit t, ist vor allem durch Pulsweitenmodulation geprägt derart, daß die steigende Flanke eines Impulses immer den gleichen zeitlichen Abstand zu der steigenden Flanke des vorausgehenden bzw. des nachfolgenden Impulses hat. Die Dauer des Impulses, also der Abstand zwi schen steigender und fallender Flanke eines Impulses, ist je doch von dem Signal PWM abhängig. Um gleiche Abstände der steigenden Flanken zu erreichen, verringert sich demnach mit zunehmender Impulsdauer der zeitliche Abstand zwischen den Impulsen, d. h. der Abstand zwischen fallender Flanke eines Impulses und der steigenden Flanke des nachfolgenden Impulses verringert sich entsprechend. Die Amplitude A der einzelnen Impulse hingegen hängt von dem Signal PAM ab. Durch Verwen dung eines Spitzenwertdetektors bestehend aus der Diode 7, dem Pufferverstärker 8 und der Kapazität 9 wird innerhalb ei nes Impulses der in diesem Zeitraum auftretende maximale Wert festgehalten. Mit dem Auftreten der fallenden Flanke des je weiligen Impulses wird der steuerbare Schalter 10 durchge schaltet und damit die Kapazität 9 kurzgeschlossen und entla den. Mit Auftreten der steigenden Flanke des nachfolgenden Impulses wird der Schalter 10 für die Dauer des Impulses wie derum geöffnet und der durch den Spitzenwertdetektor ermit telte Wert an den Analog-Digital-Umsetzer 11 übermittelt. Zur besseren Erkennung der Impulsflanken kann beispielsweise zu dem auch das Steuersignal für den steuerbaren Schalter 10 an den Mikroprozessor 12 übertragen werden. Dies ist insbesonde re dann von Vorteil, wenn bereits eine Steuerleitung in Rich tung des Mikroprozessors 12 vorhanden ist. Fig. 4 illustrates this in terms of exemplary Signalver runs, the operation of the measuring device of FIG. 3. The diagram a) of FIG. 4 shows the profile of the clamping voltage on the capacitor 9. The temporal structure, ie the course of the amplitude A over the time t, is primarily characterized by pulse width modulation in such a way that the rising edge of a pulse always has the same time interval from the rising edge of the preceding or the following pulse. The duration of the pulse, i.e. the distance between the rising and falling edges of a pulse, is dependent on the PWM signal. In order to achieve equal distances between the rising edges, the interval between the pulses decreases with increasing pulse duration, ie the distance between the falling edge of a pulse and the rising edge of the subsequent pulse decreases accordingly. The amplitude A of the individual pulses, however, depends on the signal PAM. By using a peak value detector consisting of the diode 7 , the buffer amplifier 8 and the capacitance 9 , the maximum value occurring in this period is recorded within one pulse. With the occurrence of the falling edge of the respective pulse, the controllable switch 10 is switched through and thus the capacitance 9 is short-circuited and discharged. When the rising edge of the subsequent pulse occurs, the switch 10 is opened again for the duration of the pulse and the value determined by the peak value detector is transmitted to the analog-to-digital converter 11 . For better detection of the pulse edges, the control signal for the controllable switch 10 can also be transmitted to the microprocessor 12 , for example. This is particularly advantageous if a control line in the direction of the microprocessor 12 is already present.

Wird nun nach Bearbeitung des übertragenen Signales durch den Mikroprozessor 12 ein Digital-Analog-Umsetzer 14 dem Mikro prozessor 12 nachgeschaltet, so können dort Signale PAD und Signale PWD erhalten werden, die im wesentlichen den Signalen PAM bzw. PWM entsprechen. Das Diagramm b) in Fig. 4 zeigt dabei den Verlauf des Signales PAD bzw. PAM und das Diagramm c) den Verlauf des Signals PWD bzw. PWM. Anstelle einer Rück wandlung der digitalen Signale in analoge Signale kann auch in gleicher Weise eine Weiterverarbeitung der digitalen Si gnale auf digitalen Wege erfolgen.If now, after processing of the transmitted signal, a digital-to-analog converter 14 connected downstream by the microprocessor 12 to the micro-processor 12, so there PAD signals and signals PWD can be obtained, which essentially correspond to the signals PAM or PWM. Diagram b) in FIG. 4 shows the course of the signal PAD or PAM and diagram c) the course of the signal PWD or PWM. Instead of converting the digital signals back into analog signals, digital signals can also be further processed in the same way.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform entspricht gemäß Fig. 4 die Amplitude A der einzelnen Impulse jeweils dem Ma ximalwertverlauf innerhalb eines Impulses und das Pulsweiten verhältnis, also das Verhältnis der Zeitdauern, während der steuerbare Zeitschalter 10 ein- und ausgeschaltet ist, dem Verlauf des Signals PWM, wobei die Frequenz aufgrund der konstanten Abstände zwischen den steigenden Flanken aufeinander folgender Impulse konstant ist.In the embodiment shown in Fig. 3 embodiment, the amplitude A corresponding to FIG. 4 of the individual pulses in each case the Ma ximalwertverlauf within a pulse and the pulse-width ratio, ie the ratio of the time periods during the controllable timer switch 10 and is turned off, the history of the PWM signal, the frequency being constant due to the constant spacing between the rising edges of successive pulses.

Fig. 5 zeigt den sensorseitigen Teil einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung mit zwei Sensoren 15, 16, die beide mit einem Mikrocontroller 17 verbunden sind und die dem Mikrocontroller 17 Signale PAM und PWM zuführen. Der Mikrocontroller 17 ent hält dabei einen Analog-Digital-Umsetzer 18 zur Umsetzung des analogen Signals PAM in ein entsprechendes digitales Signal sowie einen Timer 19 zum Erzeugen von Impulsen mit kurzer, konstanter Dauer und mit einer Amplitude gleich Null. Die Zeitdauer t_a dieser kurzen Impulse ist konstant, während der Abstand t_b zwischen zwei Impulsen von dem Signal PWM abhängt. Für die Zeitdauer t_a dieser kurzen Impulse wird durch den Mi krocontroller 17 der Wert am Ausgang des Analog-Digital- Umsetzers 18 gleich Null gesetzt. Ingesamt ergibt sich eine Periodendauer von t_c = t_a + t_b. Die Periodendauer t_c verändert sich also mit Variation des Abstandes t_b entsprechend. Fig. 5 shows the sensor-side part of a measuring device according to the invention with two sensors 15, 16, both of which are connected to a microcontroller 17 and 17 perform signals PAM and PWM the microcontroller. The microcontroller 17 contains an analog-digital converter 18 for converting the analog signal PAM into a corresponding digital signal and a timer 19 for generating pulses with a short, constant duration and with an amplitude equal to zero. The duration t _{a of} these short pulses is constant, while the distance t _b between two pulses depends on the signal PWM. For the duration t _{a of} these short pulses, the value at the output of the analog-digital converter 18 is set to zero by the microcontroller 17 . Overall, there is a period of t _c = t _a + t _b . The period t _c changes accordingly with variation of the distance t _b .

In Fig. 6 zeigt Darstellung b) den Verlauf des Signals PAM und c) den Verlauf des Signals PWM, die beide zu dem in a) gezeigten Verlauf des Signals XS am Ausgang des Mikrocontrol lers 17 führen. Der Mikrocontroller 17 ist dabei ebenso wie die beiden Sensoren 15 und 16 in ein Gehäuse 20 integriert.In FIG. 6, illustration shows b) the course of the signal PAM and c) the waveform of the signal PWM, lead both to that shown in a) profile of the signal at the output of the micro-XS Control coupler 17th The microcontroller 17 , like the two sensors 15 and 16, is integrated in a housing 20 .

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist ein Halteglied in Form eines einen Widerstand 21 und eine Kapazität 22 auf weisenden Tiefpasses vorgesehen. Das Halteglied wird durch einen Meßverstärker 23 angesteuert. Der Meßverstärker 23 ist steuerbar und kann sowohl ein Temperatursignal M_T als auch ein Drucksignal M_p verarbeiten. Die Steuerung des Meßverstär kers 23 erfolgt durch eine Steuereinrichtung 24, die ein gangsseitig mit der über der Kapazität 22 abfallenden Span nung angesteuert wird. Die durch Meßverstärker 23, Tiefpaß (Widerstand 21 und Kapazität 22) sowie Steuereinrichtung 24 gebildete Sendeeinrichtung 25 sind dabei in einem Gehäuse un tergebracht. Die Spannung über der Kapazität 22 wird darüber hinaus über eine Leitung 26 zu einer Empfangseinrichtung 27 geführt, welche unter anderem einen Analog-Digital-Umsetzer 28, einen Mikroprozessor 29 sowie einen steuerbaren Schalter 30 aufweist. Der Schalter 30 ist dabei der senderseitigen Ka pazität 22 parallel geschaltet und wird durch den Mikropro zessor 29 gesteuert. Die Spannung über der Kapazität 22 wird an den Mikroprozessor 29 sowohl direkt als auch unter Zwi schenschaltung des Analog-Digital-Umsetzers 28 angelegt. Ein wesentliches Merkmal dieser Ausführungsform ist es, daß der Zeitpunkt des Impulssignals nicht senderseitig, sondern emp fangsseitig festgelegt wird.In the exemplary embodiment according to FIG. 7, a holding member in the form of a resistor 21 and a capacitor 22 with a low-pass filter is provided. The holding member is driven by a measuring amplifier 23 . The measuring amplifier 23 is controllable and can process both a temperature signal M _T and a pressure signal M _p . The control of the measuring amplifier 23 is carried out by a control device 24 , which is driven on the aisle side with the voltage falling over the capacitance 22 . The transmitter 25 formed by measuring amplifier 23 , low-pass filter (resistor 21 and capacitor 22 ) and control device 24 are housed in a housing un. The voltage across the capacitance 22 is also fed via a line 26 to a receiving device 27 , which has, among other things, an analog-to-digital converter 28 , a microprocessor 29 and a controllable switch 30 . The switch 30 is the transmitter-side capacitance 22 connected in parallel and is controlled by the microprocessor 29 . The voltage across the capacitor 22 is applied to the microprocessor 29 both directly and with the interposition of the analog-to-digital converter 28 . An essential feature of this embodiment is that the time of the pulse signal is determined not on the transmitter side but on the reception side.

Die Funktionsweise der in Fig. 7 gezeigten erfindungsgemäßen Meßvorrichtung beruht darauf, daß beispielsweise das Drucksi gnal 1% zeitdiskret in Abständen bestimmter Dauer (z. B. eine Millisekunde) abgetastet wird. Wird nun auch eine Temperatur messung benötigt, so wird der Ausgang des Senders 25 für eine bestimmte Zeit (z. B. 20 Mykrosekunden) kurzgeschlossen. Der Sender erkennt dies mittels der Steuerschaltung 24 und setzt den Ausgang selbständig auf Null. Nach einer dem Temperatur meßwert entsprechenden Zeit, bei der das Signal am Ausgang des Senders 25 gleich Null ist, wird das Drucksignal M_p wie der ausgegeben. Anhand der steigenden Flanke beim Übergang von Null auf den Augenblickswert des Drucksignals M_p erkennt der Mikroprozessor 29 das Umschalten vom Temperatursignal M_T auf das Drucksignal M_p.The functioning of the measuring device according to the invention shown in FIG. 7 is based on the fact that, for example, the pressure signal 1% is sampled in a time-discrete manner at intervals of a certain duration (e.g. one millisecond). If a temperature measurement is now also required, the output of the transmitter 25 is short-circuited for a certain time (e.g. 20 mycroseconds). The transmitter recognizes this by means of the control circuit 24 and automatically sets the output to zero. After a time corresponding to the measured temperature value, at which the signal at the output of the transmitter 25 is zero, the pressure signal M _{p is} output as that. Based on the rising edge at the transition from zero to the instantaneous value of the pressure signal _p M, the microprocessor 29 detects the switching from the temperature signal _T M to the pressure signal M _p.

Fig. 8 zeigt den Verlauf der Spannung am Ausgang des Senders 25 aus Fig. 7. Zunächst wird das Drucksignal analog übertra gen. Zu einem bestimmten Zeitpunkt fordert der Empfänger 27 durch Kurzschließen des Ausgangs der Sendeeinrichtung 25 für eine Zeitdauer t_d eine Temperaturmessung an. Dies wird von der Sendeeinrichtung 25 erkannt und für eine Zeitdauer t_e, welche die Zeitdauer t_d mit einschließt, wird der Ausgang des Sendeeinrichtung 25 durch den Sendeeinrichtung 25 selbst kurzgeschlossen. Die Zeitdauer t_e entspricht dabei in seiner Gesamtlänge der gemessenen Temperatur und charakterisiert gleichzeitig den Meßabschnitt für das Temperatursignal M_t. Nach Ablauf der Zeitdauer t_e kehrt das Signal am Ausgang der Sendeeinrichtung 25 wieder zurück auf den jeweils aktuellen Wert des Drucksignals M_p. Fig. 8 shows the course of the voltage at the output of the transmitter 25 of Fig. 7. First, the pressure signal analog übertra gene. At a certain time the receiver requests 27 by short-circuiting the output of the transmitting means 25 for a time period t _d a temperature measurement. This is detected by the transmission device 25 and for a time period _e, which is the time period t _d t encloses with the output of the transmitting device 25 through the transmitter 25 itself short-circuited. The total length of time t _e corresponds to the measured temperature and at the same time characterizes the measuring section for the temperature signal M _t . After the time period t _{e has} elapsed, the signal at the output of the transmitting device 25 returns to the current value of the pressure signal M _p .

Claims

1. Measuring device with
two sensors ( 1 , 2 , 15 , 16 ) which are arranged adjacent to one another and which each convert a physical variable (p, T) into an electrical signal (PAM, PWM),
a transmission device ( 3 , 25 ) which is connected to both sensors ( 1 , 2 , 15 , 16 ) and which provides at its output a signal (S) which is generated by pulse width modulation from the signal (PWM) of the one sensor ( 2 , 16 ) and by pulse amplitude modulation from the signal (PAM) of the other sensor ( 1 , 15 ),
a line connection ( 5 , 26 ) which is connected downstream of the transmission device ( 3 , 25 ), and
a receiving device ( 6 , 27 ), which is coupled on the input side to the line connection ( 5 , 26 ) and which generates signals on the output side by pulse width demodulation and pulse amplitude demodulation (E _p , E _T ), which is connected to the two sensors ( 1 , 2 , 15 , 16 ) correspond to physical quantities (p, T), the sum of the duration of the pulses and the subsequent time period until the occurrence of the next pulse being kept constant for pulse width modulation of a pulse train, but the ratio of the duration of the pulses is set to the subsequent period until the next pulse occurs depending on the signal of a sensor ( 2 ).

2. Measuring device according to claim 1, in which for pulse width modulation of a pulse sequence the duration of the pulses in dependence on the signal (PWM) of the one sensor ( 2 ) is set and the respective subsequent time period until the occurrence of the next pulse is kept constant.

3. Measuring device according to claim 1, in which, for pulse width modulation of a pulse sequence, the duration of the pulses is kept constant and the respectively subsequent time period until the occurrence of the next pulse is set as a function of the signal from one sensor ( 2 ).

4. Measuring device according to claim 1, in which for pulse width modulation of a pulse train the sum of the duration of the pulses and the subsequent time period until the occurrence of the next pulse depending on the signal of a sensor ( 2 ) is set, but the ratio is kept constant from the duration of the pulses to the subsequent time period until the next pulse occurs.

5. Measuring device according to one of the preceding claims, in which a measurement of one of the two physical quantities is carried out only on request by the receiving device ( 27 ) and for this purpose transmits a signal to the transmitting device ( 25 ).

6. Measuring device according to claim 5, in which for signal transmission the receiving device ( 27 ) short-circuits the line connection ( 26 ) and this is detected by the transmitting device ( 25 ).

7. Measuring device according to claim 1, in which the two sensors ( 1 , 2 , 15 , 16 ) and the transmitting device ( 3 , 25 ) are located in one housing.