DE2158636C3 - Verfahren zur MeBwertubertragung von bewegten Maschinenteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Meßwertübertragung von einem Sender, der in einem bewegten Maschinenteil, beispielsweise in einem Kolben oder in einem Turbinenrad eingebaut ist, zu einem stationären Empfänger, wobei die Übertragung nur während solchen Zeitspannen zu dem Empfänger erfolgt, in denen auftretende elektrische Störungen gering sind.

Es sind mehrere Verfahren bekannt, um Meßwerte von sich bewegenden Teilen auf eine stationäre Anordnung zu übertragen. So wendet man vielfach Schleppkabel oder — bei rotierenden Maschinenteilen — Schleifringe an. Bei der Meßwertübertragung mittels Schleppkabel ist das eine Ende des Kabels an dem sich bewegenden Teil (z.B. dem Kolben) befestigt und das andere Ende an einer Durchführung am starren Teil (z. B. dem Kurbelgehäuse). Das Kabel muß nun durch eine geeignete Konstruktion so geführt werden, daß es einerseits der Bewegung des Kolbens folgen kann, sich andererseits aber nicht verklemmt. Darüber hinaus müssen die Kabelbefestigungen so ausgebildet sein, daß die auftretenden hohen Beschleunigungen keine Beschädigung des Kabels hervorrufen. Die Realisierung dieser Forderungen bedeutet einen erheblichen Eingriff in den Aufbau des Prüflings (z. B. ein Versuchsmotor) und führt zu Einschränkungen im Versuchsablauf. Ebenso aufwendig erscheint auch die Übertragung der Meßwerte mittels Schleifringen. Hierbei ist an jedem Drehgelenkt ein gegen öl gekapselter Schleifringsatz notwendig. Darüber hinaus ist jede Übertragung über einen solchen Schleifringsatz mit einem zusätzlichen Übergangswiderstand verbunden, dessen Größe nicht bekannt ist und der somit das Meßergebnis stark verfälschen kann.

Um die Schwierigkeiten bei den eben kurz geschilderten Verfahren zu umgehen, wurden drahtlos arbeitende Verfahren entwickelt. Diese verwenden zur Überlra gung des Meßwerts eine induktive oder kapazitive Übertragungsstrecke oder eine Funkübertragung von einem am bewegten Teil befindlichen Sender zu einer im starren Gehäuse untergebrachten Empfangsantenne. Bei diesen Übertragungsmethoden könnte man wohl die mechanischen Schwierigkeiten, die mit einer Verlegung von Meßkabeln verbunden sind, umgehen. Es zeigt sich jedoch, daß hierbei in noch weitgehenderem Maße als bei der Meßwertübertragung über Kabel Störungen, wie z. B. durch den Zündvorgang im Motor, auftreten, und daß die zu diesem Zeitpunkt übertragenen Meßwerte sehr stark fehlerbehaftet sind.

Es ist ferner bekannt, Meßwerte, Nachrichten, Meldungen und Signale zu übertragen, und zwar zu Zeiten, in welchen die Störungen gering sind (DE-PS 5 38 211; US-PS 3195 048). Darüberhinaus ist bereits bei Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungsanlagen sinter Ausnutzung der Streureflektion in der Troposphäre ein Raumdiversityempfang ermöglicht worden, ohne daß auf der Sende- oder Empfangsseite mehr als eine Antenne erforderlich ist (DE-AS 12 26 667). All diese Verfahren und Anordnungen wurden jedoch speziell für

ίο Übertragungen im Bereich des Weitverkehrs geschaffen und können vom Bauraum und dem erforderlichen Aufwand nicht in einem mechanischen Maschinensystem eingebaut werden.

Es wurde nun gefunden, daß die beschriebenen Nachteile der bekannten Methoden durch ein Verfahren der eingangs genannten Art beseitigt werden können, wenn erfindungsgemäß die Meßwerte vor der Übertragung in einem digita'en Datenspeicher, der in dem bewegten Maschinenteil angeordnet ist, gesammelt

werden und wenn die Übertragung durch äußere Abfragesignale, die selbsttätig bei niedrigem Störpegel in der Übertragungsstrecke ausgelöst werden, gesteuert wird.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebautes Meßwertübertragungssystem ist unabhängig von Kabelverbindungen, wobei dennoch die durch äußere Umstände entstehenden Störungen weitgehend ohne Einfluß bleiben.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es während der Bewegung eines Maschinenteils, z. B. während einer Motorumdrehung oder während eines Kolbenhubs, Zeitspannen gibt, in denen die auftretenden elektrischen Störungen ein Minimum aufweisen und somit die Wahrscheinlichkeit sehr groß ist, daß die anfallenden Meßwerte störungsfrei drahtlos übertragen werden können. Die einzelnen Maßwertaufnehmer in dem bewegten Maschinenteil sind dagegen mit dem Datenspeicher über Leitungen verbunden, so daß hier eine relativ geringe Störanfälligkeit besteht.

Ist nur ein Datenspeicher vorhanden, sollte die Übertragungszeitspanne möglichst kurz sein, da während der drahtlosen Meßwertübertragung zu dem stationären Empfänger keine neuen Meßwerte in den Speicher eingelesen werden können. Sind mehrere Datenspeicher vorhanden, braucht die Messung während der Übertragung nicht unterbrochen zu werden. Die für die Übertragung erforderliche Zeitspanne ist im wesentlichen abhängig von der Übertragungsfrequenz sowie von der Art und Anzahl der gespeicherten Meßwerte.

Eine weitere Sicherheit gegenüber Störeinflüssen während der Meßwertübertragung ist dadurch gegeben, daß erfindungsgemäß die Meßwerte in digitaler Form gespeichert und übertragen werden. Dadurch besteht - 55 auch die Möglichkeit, durch Verwendung von redundanten Codes einen Fehler in der Übertragung zu erkennen und unter bestimmten Voraussetzungen eine selbsttätige Fehlerkorrektur durchzuführen.
Zur näheren Erläterung der Erfindung ist in der Fig. 1 der Zeitablauf der Meßwertübertragung bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. In F i g. 2 ist das Blockschaltbild der Sendeeinheit eines Übertragungssystems wiedergegeben, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

Im folgenden soll nun der Senderteil eines Übertragungssystems, das sich an einem bewegten Maschinenteil, z. B. an einen Hubkolben befindet, näher beschrie-

ben werden. Das vom Meßwertaufnehmer ankommende Signal LZ₁ wird mit einer Taktfrequenz /i abgetastet Sie bestimmt somit die Anzahl der pro Motorumdrehung anfallenden Meßdaten. Sie wird in erster Linie von der zur Verfügung stehenden Speicherkapazi tat und der zugelassenen Lesefrequenz h bestimmt Die abgetasteten Meßwerte werden in einem Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) digitaiisisert und in einen Datenspeicher eingelesen. Im Einlesewerk des Speichers werden die digitalen Meßwerte für die Übertragung aufbereitet, d. h. sie werden in einen geeigneten Code umgesetzt und mit den entsprechenden Prüf- und Korrekturmöglichkeiten versehen.

Sobald der Zeitpunkt für die Übernahme bzw. Abfrage der Meßwerte gekommen ist, wird von der Empfangseinheit über die Übertragungsstrecke ein entsprechend codierter Befehl an die Sendeeinheit übermittelt. Dieser Befehl bewirkt nun, daß die MeDwerte mit einer Taktfrequenz /2 aus dem Datenspeicher ausgelesen und über einen Sendervers.ärker zur Empfangseinheit übertragen werden. Für die Erzeugung der beiden Taktfrequenzen ist ein gemeinsamer Oszillator vorgesehen. In der Empfangseinheit werden die ankommenden Meßwerte zunächst gespeichert Um eine Zuordnung der Meßwerte zur Stellung des sich bewegenden Maschinenteils zu erhalten, muß die jeweilige Stellung mit der gleichen Taktfrequenz /1 abgefragt werden. Hierzu ist in der Empfangseinheit ein Oszillator vorzusehen, der vom Oszillator der Sendeeinheit synchronisiert wird. Dies kann durch eine geeignete Impulsfolge während der Übertragungszeit der Meßwerte geschehen.

Um das hier beschriebene Übertragungssystem realisieren zu können, ist es notwendig, die elektronischen Baugruppen auf der Senderseite, wie Abtasteinheit Analog-Digital-Wandler, Speicher, Oszillator und Sendeverstärker und Spannungsversorgung, soweit zu miniaturisieren, daß es möglich ist diese Einheit im bewegten Maschinenteil unterzubringen, ohne dessen Betriebsverhalten zu stören.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, bei einem rotierenden Maschinenteil pro Umdrehung bei einem Fehler von l%o etwa 100 bis 200 Meßwerte zu übertragen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Meßwertübertragung von einem Sender, der in einem bewegten Maschinenteil eingebaut ist, zu einem stationären Empfänger, wobei die Übertragung nur während solchen Zeitspannen zu dem Empfänger erfolgt, in denen auftretende elektrische Störungen relativ klein sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte vor der Übertragung in einem digitalen Datenspeicher, der in dem bewegten Maschinenteil angeordnet ist, gesammelt werden und daß die Übertragung durch äußere Abfragesignale, die selbsttätig bei niedrigem Störpegel in der Übertragungsstrecke ausgelöst werden, gesteuert wird.