DE19946396A1

DE19946396A1 - Sensor resistance measurement unit has wireless connection to digital potentiometer gives local simulation of remote sensor value.

Info

Publication number: DE19946396A1
Application number: DE1999146396
Authority: DE
Inventors: Elmar Seidenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2001-03-29

Abstract

The sensor resistance measurement unit (EE) digitises the resistance value (EW1) and transmits (SEN) it by radio to a receiver (EMPF) and readout unit (WE) which set a digital potentiometer (EW2) to the measured value as input to processing electronics.

Description

Die Erfindung betrifft ein drahtloses Datenübertragungsgerät mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a wireless data transmission device with the in the preamble of Features specified claim 1.

Es ist bekannt, digitale und analoge Daten drahtlos zu übertragen. Für die drahtlose Übertragung werden zum Beispiel Funkwellen oder die Infrarottechnik eingesetzt. Weiterhin ist bekannt, analoge Spannungen zuerst zu digitalisieren und diese Werte dann ebenfalls drahtlos zu übertragen. Die empfangenen Daten werden dann direkt mit einem Mikrocontroller weiterverarbeitet oder mit einem DA-Umsetzer wieder in analoge Spannungen umgesetzt.It is known to transmit digital and analog data wirelessly. For the wireless For example, radio waves or infrared technology are used for transmission. Farther It is known to digitize analog voltages first and then to digitize these values as well to transmit wirelessly. The received data is then sent directly to a Microcontroller further processed or back to analog with a DA converter Tensions implemented.

Oft sind aber von physikalischen Größen abhängige elektrische Widerstände als Messfühler im Einsatz. Diese sind dann drahtgebunden mit einer Auswerteelektronik verbunden. Das bedeutet, die Auswerteelektronik ist vom Hersteller auf sich verändernde Widerstandswerte ausgelegt. Das Verlegen eines Drahtes ist oft sehr arbeitsintensiv und damit mit hohen Kosten verbunden. Zudem müssen Durchbrüche im Mauerwerk vorgenommen werden.However, electrical resistances that are dependent on physical quantities are often used as measuring sensors in use. These are then wired to an electronic evaluation system. The means that the evaluation electronics are from the manufacturer for changing resistance values designed. Laying a wire is often very labor-intensive and therefore involves a lot of work Associated costs. Breakthroughs must also be made in the masonry.

Ferner führt der Eigenwiderstand des Drahtes dazu, dass eine bestimmte Kabellänge nicht überschritten werden darf.Furthermore, the inherent resistance of the wire means that a certain cable length does not may be exceeded.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Gerät zur drahtlosen Datenübertragung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu gestalten, dass die drahtlose Übertragung von elektrischen Widerstandswerten ermöglicht.The object of the invention is now a device for wireless data transmission to design according to the preamble of claim 1 that the wireless transmission of electrical resistance values.

Gelöst wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.The object is achieved by the features specified in claim 1.

Das erfindungsgemäße Datenübertragungsgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ohne eine jegliche Änderung der Auswerteelektronik ein für diese Auswertelektronik vorgesehener Messfühler, der physikalische Größen in elektrische Widerstände umsetzt, drahtlos angeschlossen werden kann. So müssen z. B. alle Heizungsanlagen mit einem Außentemperaturfühler ausgestattet werden. Dieser besteht bei vielen Herstellern aus einem temperaturabhängigen Widerstand. Durch die Erfindung kann hierbei auf die Verlegung eines Kabels und die damit verbundenen Durchbrüche bis zur Außenwand verzichtet werden.The data transmission device according to the invention with the characterizing features of Claim 1 has the advantage that without any change in the evaluation electronics Sensor provided for this evaluation electronics, the physical quantities in converts electrical resistors, can be connected wirelessly. So z. B. all Heating systems can be equipped with an outside temperature sensor. This exists at many manufacturers from a temperature-dependent resistor. The invention can here on the laying of a cable and the associated breakthroughs up to Outside wall can be dispensed with.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous developments of the invention result from the subclaims.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment, which in the Drawing is shown. It shows:

Fig. 1 das Blockschaltbild des Gerätes und Fig. 1 shows the block diagram of the device and

Fig. 2 die Widerstandserfassung mit einem Analog-Digital-Umsetzer Fig. 2 shows the resistance detection with an analog-to-digital converter

Fig. 3 die Widerstandserfassung mit einem digitalen Potentiometer Fig. 3 shows the resistance detection with a digital potentiometer

Fig. 4 eine Wiedergabeeinheit, die potentialfrei an eine Auswerteelektronik angeschlossen wird Fig. 4 shows a playback unit, which is connected potential-free to evaluation electronics

Fig. 5 eine Wiedergabeeinheit, die über eine gemeinsame Masseleitung an die Auswerteelektronik angeschlossen wird Fig. 5 shows a playback unit which is connected to the evaluation electronics via a common ground line

Fig. 6 ein Beispiel für eine Look-Up-Tabelle (LUT) Fig. 6 shows an example for a look-up table (LUT)

Fig. 7 eine Reihenschaltung von Widerständen zum Beispiel aus Fig. 6. FIG. 7 shows a series connection of resistors, for example from FIG. 6.

Der Widerstandswert des von physikalischen Größen abhängigen elektrischen Widerstandes EW1 wird durch die Erfassungseinrichtung EE erfasst (Fig. 1) und in ein digitales Signal umgewandelt, das dann durch den Sender SEN gesendet wird. Das abgesendete Signal wird von dem Empfänger EMPF empfangen und durch die Wiedergabeeinheit WE in einen elektrischen Widerstand EW2 umgewandelt.The resistance value of the electrical resistance EW1, which is dependent on physical quantities, is detected by the detection device EE ( FIG. 1) and converted into a digital signal, which is then transmitted by the transmitter SEN. The transmitted signal is received by the receiver EMPF and converted into an electrical resistor EW2 by the playback unit WE.

Der Widerstandswert von EW1 in Fig. 2 wird mit Hilfe eines Vorwiderstandes VW in eine elektrische Spannung umgesetzt und mit dem Analog-Digital-Umsetzer ADU in ein digitales Signal umgesetzt. Die Daten werden vorteilhaft von einem Mikrocontroller MC1 eingelesen und entsprechend der Baudrate des Senders SEN an diesen abgegeben. Der Anschluss des ADU an den Mikrocontroller ist herstellerabhängig.The resistance value of EW1 in FIG. 2 is converted into an electrical voltage with the help of a series resistor VW and converted into a digital signal with the analog-digital converter ADU. The data are advantageously read in by a microcontroller MC1 and output to the transmitter SEN in accordance with the baud rate. The connection of the ADU to the microcontroller depends on the manufacturer.

Fig. 3 zeigt die Erfassungseinrichtung EE mit einem Digitalen Potentiometer DPOT. Diese digitalen Potentiometer gibt es von verschiedenen Herstellern als fertig aufgebaute integrierte Schaltung. Ein Vergleicher VG vergleicht die Spannungen in den Zweigen zweier Spannungsteiler. Der erste Spannungsteiler besteht aus dem Widerstand EW1 und einem konstanten Vorwiderstand VW1. Der zweite Spannungsteiler besteht aus einem digitalen Potentiometer DPOT und ebenfalls aus einem konstanten Vorwiderstand VW2. Die Ansteuerung des digitalen Potentiometers DPOT ist herstellerabhängig. VW1 und VW2 haben denselben elektrischen Widerstandswert. Ein Mikrocontroller steuert nun das digitale Potentiometer solange an (schrittweises inkrementieren des Widerstandswertes), bis der Vergleicher VG, der mit einem Eingang des Mikrocontrollers MC2 verbunden ist, seinen Pegel ändert. Das geschieht dann, wenn der Widerstandswert des digitalen Potentiometers und der des Widerstandes EW1 identisch sind. Der digitale Wert, mit dem das DPOT zuletzt angesteuert wurde, entspricht nun dem Widerstandwert von EW1. Dieser digitale Wert wird über den Sender SEN gesendet. Fig. 3 shows the detecting means with a digital potentiometer EE DPOT. These digital potentiometers are available from various manufacturers as a fully assembled integrated circuit. A comparator VG compares the voltages in the branches of two voltage dividers. The first voltage divider consists of resistor EW1 and a constant series resistor VW1. The second voltage divider consists of a digital potentiometer DPOT and also a constant series resistor VW2. The control of the digital potentiometer DPOT depends on the manufacturer. VW1 and VW2 have the same electrical resistance. A microcontroller now controls the digital potentiometer (incrementing the resistance value step by step) until the comparator VG, which is connected to an input of the microcontroller MC2, changes its level. This happens when the resistance value of the digital potentiometer and that of the resistor EW1 are identical. The digital value with which the DPOT was last controlled now corresponds to the resistance value of EW1. This digital value is sent via the SEN transmitter.

Fig. 4 zeigt eine potentialfreie Wiedergabeeinheit, die ohne jeglichen Eingriff in eine vorhandene Auswerteelektronik angeschlossen werden kann. Die Wiedergabeeinheit wird vorteilhaft mit einem Mikrocontroller MC3 realisiert. Die gesendeten Daten werden von dem Empfänger EMPF empfangen und von dem Mikrocontroller MC3 eingelesen. Die Ausgänge des MC3 steuern eine Reihe von Relais REL, oder elektronischen Relais EREL, die jeweils einen Widerstand, einer aus mehreren Widerständen bestehenden Reihenschaltung RS, überbrücken. Je nachdem welche der Widerstände der Reihenschaltung überbrückt werden, ergeben sich am Ausgang von RS unterschiedliche Widerstandswerte. Je nach Genauigkeit und maximal erforderlichen Widerstandswert können eine beliebige Anzahl N von verschiedenen oder gleichen Widerständen als Reihenschaltung vorgesehen werden. In dem Mikrocontroller ist eine Look-Up-Tabelle LUT vorgesehen, die eine sehr einfache Anpassung der Widerstandwerte zwischen der Erfassungseinheit EE und der Reihenschaltung RS für unterschiedliche Genauigkeitsanforderungen erlaubt. Anstatt einer Reihenschaltung kann eine beliebige Kettenschaltung von Widerständen eingesetzt werden. Anstatt einzelne Widerstände zu überbrücken, können diese auch durch Relais zugeschaltet werden. FIG. 4 shows a potential-free display unit that can be connected to any existing evaluation electronics without any intervention. The playback unit is advantageously implemented with a MC3 microcontroller. The sent data are received by the receiver EMPF and read in by the microcontroller MC3. The outputs of the MC3 control a series of relays REL, or electronic relays EREL, each bridging a resistor, a series circuit RS consisting of several resistors. Depending on which of the resistors of the series connection are bridged, different resistance values result at the output of RS. Depending on the accuracy and the maximum required resistance value, any number N of different or the same resistors can be provided as a series connection. A look-up table LUT is provided in the microcontroller, which allows a very simple adaptation of the resistance values between the detection unit EE and the series circuit RS for different accuracy requirements. Instead of a series connection, any chain connection of resistors can be used. Instead of bridging individual resistors, these can also be switched on by relays.

Ist ein Anschluss an die Auswerteelektronik über eine gemeinsame Masse möglich, so kann die Wiedergabeeinheit vorteilhaft durch einen Mikrocontroller MC4 und ein digitales Potentiometer DPOT2 ausgebildet werden (Fig. 5). Werden für DPOT und DPOT2 digitale Potentiometer mit denselben Kennwerten eingesetzt, ist keine Look-Up-Tabelle LUT erforderlich. Der von MC2 ausgegebene Wert für die Einstellung von DPOT kann direkt an DPOT2 weitergegeben werden.If a connection to the evaluation electronics is possible via a common ground, the display unit can advantageously be formed by a microcontroller MC4 and a digital potentiometer DPOT2 ( FIG. 5). If digital potentiometers with the same characteristic values are used for DPOT and DPOT2, no look-up table LUT is required. The value for setting DPOT output by MC2 can be passed on directly to DPOT2.

Die Look-Up-Tabelle LUT ermöglicht die Abbildung von verschiedenen Eingangswiderstandsbereiche auf verschiedene Ausgangswiderstandsbereiche. Der Widerstandswert eines Temperaturfühlers mit negativem Temperaturkoeffizient ändert sich über einen Temperaturbereich von -40°C-+50°C erheblich. Reicht es für die Auswerteelektronik aus, zum Beispiel nur 4 Widerstandswerte nachzubilden, kann diese Abbildung sehr vorteilhaft mit einer LUT erzeugt werden. Die LUT kann in den schon vorhandenen Mikrocontroller implementiert werden. Die Tabelle in Fig. 6 zeigt ein Beispiel für 15 gemessene Eingangswiderstandwerte, die mit Hilfe einer LUT auf 4 Ausgangs widerstände abgebildet werden. Fig. 7 zeigt die dazugehörige Reihenschaltung der erforderlichen Widerstände.The look-up table LUT enables different input resistance ranges to be mapped to different output resistance ranges. The resistance value of a temperature sensor with a negative temperature coefficient changes considerably over a temperature range of -40 ° C- + 50 ° C. If it is sufficient for the evaluation electronics, for example, to reproduce only 4 resistance values, this mapping can be generated very advantageously with a LUT. The LUT can be implemented in the existing microcontroller. The table in FIG. 6 shows an example for 15 measured input resistance values, which are mapped to 4 output resistances with the aid of an LUT. Fig. 7 shows the associated series connection of the required resistors.

Claims

1. Wireless data transmission device, with a transmitter and a receiver, characterized in that the ohmic value of an electrical resistance is detected by a detection device (EE), transmitted and received by a receiver (EMPF), and in that an ohmic electrical resistance value by a playback unit (WE) is reproduced.

2. Data transmission device according to claim 1, characterized in that the Detection device (EE) with the help of an analog-to-digital converter (ADC) and one Microcontroller (MC1) is built.

3. Data transmission device according to claim 1, characterized in that the Detection device (EE) with a microcontroller (MC2), at its one input Comparator (VG) is connected, at the outputs of a digital potentiometer (DPOT) is connected, which is changed by the microcontroller (MC2) as long as until the comparator has identical resistance values of input resistance (EW1) and digital potentiometer (DPOT) signals, is set up.

4. Data transmission device according to claim 1, characterized in that the Playback unit (WE) by a chain circuit with several resistors, the individual resistors can be controlled by a microcontroller (MC3) Relay (REL) or electronic relay (EREL) can be bridged or switched on can, is built.

5. Data transmission device according to claim 1, characterized in that the Playback unit with the help of a controlled by a microcontroller (MC4) digital potentiometer (DPOT2).

6. Data transmission device according to claim 4 or 5, characterized in that the Microcontroller has a look-up table (LUT), so that any images of measured and reproduced electrical resistance are possible.