DE2626682C2

DE2626682C2 - Registriergerät

Info

Publication number: DE2626682C2
Application number: DE2626682A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Brandt; Hans Joachim Dipl.-Ing. Dr. 6071 Götzenhain Erb; Peter Ing.(grad.) 6368 Bad Vilbel Kirschbaum
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1976-06-15
Filing date: 1976-06-15
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DE2626682A1; US4131900A; FR2355295B3; CH616752A5; GB1551870A; FR2355295A1; NL7706489A; ATA418277A

Description

Die Erfindung betrifft ein Registriergerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei Linienschreiber!!, Störungsschreibern und Zeitschreibern, die zur Registrierung Metallpapier benutzen, werden die aufzuzeichnenden Meßgrößen auf ein Meßwerk gegeben, dessen Zeiger als Elektrode ausgebildet ist. Die Elektrode berührt hierbei das Metallpapier. Legt man zwischen der Elektrode und dem Metallpapier eine elektrische Spannung an, dann brennt die Elektrodenspitze dem Wert der Meßgröße folgend eine schmale Schreibspur in das Papier. Zur Aufzeichnung von Ereignisgrößen bei Störungs- und Zeitschreibern werden speziell ausgeführte Relais verwendet, an deren Anker ein Zeiger να; {einer Elektrode angebracht ist. Bei Eintritt einer Störung wird das entsprechende Relais erregt und die Elektrode um einige Millimeter ausgelenkt. In der praktischen Anwendung werden Störungsschreiber mit verschiedenen Varianten im Hinblick auf die Anzahl, die Schreibbreite und die Verteilung der Meßstellen auf dem Registrierpapier gefordert; bei Zeit- und Störungsschreibern fordert man außer einer Vielzahl von Schreibstellen auch deren flexiblere Verteilung auf die einzelnen Eingangskanäle. Da die einzelnen Schreibervarianten im mechanischen Aufbau verschieden voneinander sind, müssen die Registriergeräte je nach Anwendungsfall zusammengestellt werden. Eine einfache Umrüstung auf eine andere Variante ist meist nicht möglich.

Durch die Verwendung eines feststehenden Schreibsystems, welches beispielsweise aus 256 kammartig angeordneten Elektroden für eine Gesamtschreibbreite von 120 mm und einem Zuordner zur Auswahl der einem Meßwert zugeordneten Elektrode besteht, lassen sich die mechanisch aufwendigen Schreibwerke und Spezialrelais ersetzen, wenn es gelingt, die den Linien-, Störungs- und Zeitschreibern angebotenen Meßgrößen so aufzubereiten, daß einzelne Elektroden des feststehenden Schreibsystems durch den Zuordner ansteuerbar sind. Dann bietet sich die Möglichkeit, alle geforderten Schreibvarianten durch einen einheitlichen mechanischen Aufbau zu verwirklichen.

In der deutschen Offenlegungsschrift 1798058, GOlD, 15/06 ist ein Registriergerät mit wenigstens

zwei Eingacgskanälen beschrieben, an die aufzuzeichnende Eingangssignale angelegt werden. Jedem Eingangssignal ist ein A/DUmsetzer zugeordnet, der das anliegende Analogsignal in ein Binärsignal umwandelt Ferner ist ein Multiplexer vorgesehen, der die Binärda- s ten von den Eingangskanälen an einen Zuordner (Dekodiermatrix) liefert. Dieser dekodiert die Binärdaten und erregt selektiv auf Zeitteilungsbasis eine Elektrode einer Reihe vco Schreibelektroden, die sich quer über einen eiektrographischen Aufzeichnungsstreifen erstrecken, um nacheinander die Signale aufzuzeichnen. Der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Schreibimpulsen beträgt nur Bruchteile einer Sekunde, so daß alle Eingangswerte bis auf einen vemachlässigbar kleinen zeitlichen Abstand praktisch gleichzeitig in Form einer Punktreihe aufgezeichnet werden. Nachteilig hierbei ist, daß fur jeden Meßkanal ein gesonderter A/D-Umsetzer erforderlich ist Da bei diesem Schreiber jedes Signal nahezu über die gesamte Schreibbreite aufgezeichnet wird, wird in der praktischen Anwendung die ZaM der gleichzeitig zu registrierenden Signale zu begrenzen sein, wenn die Übersichtlichkeit ies Schriebes erhalten bleiben soll.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Registriergerät mit feststehenden Schreibelektroden für verschiedenartige Meßgrößen verfügbar zu machen, die bei herkömmlichen Linien-, Störungs- und Zeitschreibern nur mit preisaufwendigen Meßwerken oder Spezialrelais aufgezeichnet werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zur Erläuterung der Erfindung die Zeichnung, die ein im Blockschaltbild dargestelltes Schaltschema eines Registriergerätes zeigt.

Das in der Zeichnung dargestellte Registriergerät weist insgesamt sechs Eingangskanäle e\... es und Ei ... Ej auf. Den Eingangskanälen E\ bis Ej werden analoge Mußsignale (Analogsignale) zugeführt, während die Eingangskanäle e\ bis es für impulsförmige Signale (Impulssignale) vorgesehen sind. Über einen Meßwertwandler 3, der die Analogsignale auf einen Einheitsmeßbereich von z. B. 0 bis 1 Volt normiert, und einem Pegelumsetzer 6, der die Impulssignale auf eine einheitliche Signalamplitude festlegt, gelangen die Analogsignale auf einen Analogabtaster 4 und getrennt davon die Impulssignale auf einen Digitalabtaster 7. Die Abfrage des gewünschten Eingangskanals wird durch einen Adressierbefehl Bl ausgelöst, den die Ablauf- so steuerung 2 über die Adressenleitung 22 an die Abtaster 4 und 7 liefert. Das Eingangssignal gelangt dann über den betreffenden Abtaster an die Signalverarbeitungseinrichtung 1, nachstehend mit SVE abgekürzt.

Die SVE 1 besteht aus einer Schreibbreiteneinrichtung 8, einer Auswahlschaltung 9 und einem Addierer 10. Sie hat die Aufgabe, jedem Eingangssignal eine vorgegebene Schreibbreite und einen Anfangswert auf dem Aufzeichnungsträger 13 zuzuordnen. Hierzu werden die Analogsignale vor der Eingabe in die SVE in Digitalwerte umgesetzt. Die Umsetzung erfolgt in einem A/D-Umsetzer 5, dessen Eingang durch die Sammelleitung 20 mit dem Abtaster 4 verbunden ist. Der Umsetzungsvorgang eines Analogsignales in den entsprechenden Digitalwert wird durch den Arbeitstakt Al eingeleitet, den die Ablaufsteuerung 2 über die Arbeitstaktleitung 25 an den Umsetzer 5 liefert. Die Ausgangsdaten des Umsetzers, es handelt sich vorzugsweise um binär kodierte Digitalwerte, werden auf mehradrigen Leitungen 28 der SVE zugeführt Für die impulsförmigen Eingangssignale ist dagegen keine Umsetzung in Binärdaten erforderlich, da diese nach der Normierung auf eine einheitliche Impulsamplitude, die zweckmäßigerweise die der Binärdaten entsprechend angepaßt wird, als einzelne Bitinformation vorliegen und unmittelbar von der SVE verarbeitet werden können.

Datenleitungen, über die Binärdaten geführt werden, bestehen aus mehradrigen Leitungen, die in der Zeichnung zur Unterscheidung von anderen Signalleitungen mit zwei Querstrichen // versehen sind.

Über einen Zuordner 8 zur Festlegung der Schreibbreite, der nachfolgend noch beschrieben wird, gelangt der digitalisierte Meßwert auf eine Auswahlschaltung 9, die zur Abfrage der vorgesetzten Abtaster für analoge und impulsförmige Signale 4 und 7 dient Die Abfrage des gewünschten Abtasters wird durch den Adressierungsbefehl Bl bewirkt, der von der Ablaufsteuerung 2 über die Adressenleitung 23 an dv; Auswahlschaltung gelangt. Der ■ abgefragte Meßwert wird durch den Arbeitstakt Al in einen nicht dargestellten Zwischenspeicher übernommen, der dem Ausgang der Auswahlschaltung 9 nachgeschaltet ist. Der Arbeitstakt AZ wird in der Ablaufsteuerung 2 erzeugt und gelangt über die Arbeitstaktleitung 26 zur Auswahlschaltung 9. Die Fixierung des durchgeschalteten Eingangskanales auf dem Registrierpapier erfolgt in der Weise, daß in einem Addierer 10 zu dem digitalisierten Meßwert ein vorgegebener konstanter digitaler Anfangswert hinzuaddiert wird. Der Anfangswert wird der Ablaufsteuerung entnommen als Befehl B3, der über die Adressenleitung 24 dem Addierer zugeführt wird. Im Ausgang des Addierers 10 steht somit ein Digitalwort an, das die Information über die Höhe des Meßwertes sot vie die Schreibbreite und Anfangswert enthält.

Über die Datenleitung 29 gelangt dieses Datenwort in einen 1-aus-n-Dekoder, wobei η die Anzahl der Schreibelektroden an dem Elektrodenkamm 12 ist. Der Dekoder oder Zuordner besteht z. B. aus einer Schaltm:;irix aus UND-Schaltkreisen, die zu jedem eingegebenen Datenwort, das einer bestimmten Eingangsbitkombination entspricht, ein Ausgangssignal an eine Schreibelektrode liefern. Diese einzige, dem Datenwort zugeordnete Elektrode wird für die zur Aufzeichnung erforderliche Schreibzeit, etwa 50 Mikrosekunden bei Aluminium-Metallpapier als Aufzeichnungsträger, über einen Arbeitstakt A3 zum »Drucken« freigegeben. Die druckende Elektrode erhält den erforderlichen Schreibstrom aus der Spannungsquelle 12, die einpolig mit dem elektrisch leitenden Aufzeichnungsträger 13 verbunden ist. Den den Druckvorgang auslösenden Arbeitstakt A3 liefert die Ablaufsteuerung 2 über die Arbeitstaktleitung 27. Ist der Druckvorgang beendet, so leitet ein neuer Befehl Bl der Ablaufsteuerung 2 die Auswahl des nächsten Eingangskanales ein, der über den Abtaster 4 bzw. 7 auf die SVE1 durchgeschaltet und auf die gleiche Weise wie beschrieben verarbeitet wird.

Jeder einzelne Registriervorgang verläuft taktsynchron mit den Arbeitstaktimpulsen Al, Al und A3, die in der Ablaufsteuerung 2 generiert werden. Ferner wird die Anzahl der Eingangskanäle und deren Verteilung auf dem Aufzeichnungsträger durch die Befehle Bl, Bl und A3 der Ablaufsteuerung festgelegt; ihre Funktionsweise wird nachfolgend beschrieben.

Die Ablaufsteuerung 2 besteht aus den Funktionseinheiten Taktgenerator 14, Arbeitszähli?r 15, Befehlszähler 16 und Festwertspeicher 17 iüf die Befehle B.

Der Taktgenerator 14, dessen Taktfrequenz fest und entsprechend der gewünschten Punkthäuflgkeit eingestellt ist, steuert den Arbeitszähler 15. Dieser liefert an seinen insgesamt vier Zählausgängen die drei für eine taktsynchrone Verarbeitung und Aufzeichnung erfor- s derlichen Arbeitstaktimpulse Al, Al und A3 sowie einen Arbeitstakt A4, der nach jedem Druckvorgang den Zählwert des Befehlszählers 16 um eins erhöht. Der Zählereingang des Befehlszählers ist durch eine Arbeitstaktleitung 30 mit dem Zählausgang für den Taktimpuls A4 des Arbeitszählers verbunden. Die Anzahl der benötigten Zählstellen für den Befehlszähler ergibt sich aus der Summe der maximal vorhandenen Eingangskanäle. Am Ende jedes Programmablaufes, also nach der Abfrage aller Eingangskanäle E\... £j bzw. ei... ο und Registrierung der Meßwerte, wird der Befehlszähler 16 durch eine logische Verknüpfung 18 auf Null zurückgesetzt.

&^WI UUlVK UIW UVIVUIV "*, *"* UIIU *»·* IVJi{VlV£(V 1 ItS-

grammablauf ist in dem Festwertspeicher 17 einprogrammiert. Das Eingangssignal des Festwertspeichers stellt der jeweilige Zählstand des Befehlszählers 16 dar, dessen Zählerausgänge über die Datenleitung 31 mit den Speichereingängen verbunden sind. Zu jedem Zählwert des Befehlszählers 16 werden frei wählbar der Adressierungsbefehl Bl für die Nummer des Eingangskanales, der Befehl Bl für die Auswahlschaltung 9 zur Abfrage der zugeordneten Sammelleitung und der Befehl 53 für den Anfangswert zur Festlegung der Lage des Eingangskanals auf dem Schreibstreifen einprogrammiert. Die nachstehende Tabelle gibt ein Beispiel für die Adressierungsbefehle B, wenn man ein Registriergerät mit sechs Eingangskanälen entsprechend dem Ausführungsbeispiel und einen Elektrodenkamm mit η = 512 = 2⁹ Einzelelektroden vorsieht.

40

45

50

55

60

Eingangskana!	Befehls zähler	Fcsi-jycrtspciche- A usgangsdaten *B\ Bl Bi*	0	00 000 000
e\	000	000	0	OL 0OL LOL
ei	0OL	0OL	0	LO OLL OLO
ei	OLO	OLO	L	LL LOO LLL
Ει	OLL	OLL	L	LL LOL LLL
E₂	LOO	LOO	L	LL LLO LLL
E₃	LOL	LOL	0	00 000 000
Programmende/ Anfang bei e\	000	000

Im obigen Beispiel wird ein Festwertspeicher mit drei Eingängen und neun Ausgängen benötigt bei sechs Befehlsworten zu je neun BiL Da die Eingangswerte des Speichers hierbei identisch sind mit den Befehlen Bl, brauchen diese nicht eingespeichert zu werden. Die Kapazität des Festwertspeichers beträgt daher nur 6x9 Bit anstelle 6 x 12 Bit.

Der Zuordner 8 innerhalb der SVE ί dient zur Festlegung der Schreibbreite, die für den einzelnen Meßwert auf dem Aufzeichnungsträger zur Verfugung stehen soll. Übliche Schreibbreiten bei Mehrfachregistriergeräten mit einer Gesamtschreibbreite von zweihundertvierzig Millimeter sind zweihundertvierzig Millimeter, hundertzwanzig Millimeter, sechzig Millimeter und dreißig Millimeter. Diese standardisierten Schreibbreiten lassen sich bei dem vorliegenden Registriergerät sehr vorteilhaft durch eine Stellenverschiebung des digitalisierten Meßwertes verwirklichen, der am Ausgang des A/D-Umsetzers 5 zur Verfugung steht. Wird beispielsweise ein Zehn-Bit-A/D-Umsetzer mit 1024 möglichen Ausgangswerten und ein Schreibkamm mit 512 Elektroden verwendet, so erhält man die genannten Schreibbreiten wie folgt: für

240 mm: Division des zehnstelligen Binärwortes durch Zwei also durch eine Stellenverschiebung um eine Binärstelle nach rechts;

120 mm: Division des zehnstelligen Binärwortes durch Vier also durch eine Stellenverschiebung um zwei Binärstellen nach rechts usw.

Die Schreibbreiteneinstellung kann somit sehr vorteilhaft durch ein auf einer Leiterplatte untergebrachtes Verdrahtungsmuster realisiert werden, welches die Zuordnung zwischen den Ausgangswerten des A/D-Umsetzers 5 und den Eingängen der Auswahlschaltung 9 entsprechend der gewünschten Schreibbreite vornimmt.

Bei der Verwendung eines Registriergerätes als Störungsschreiber ist es erwünscht, die Störung zeitlich gedehnt aufzuzeichnen, um insbesondere auch den Beginn der Störung mit zu erfassen. Zu diesem Zweck kann man bei Eintritt der Störung den Papiervorschub erhöhen. Da dies aber nicht beliebig schnell erfolgen kann, werden die aufzuzeichnenden Störsignale in der Regel verzögert auf das Registriergerät gegeben. Hierzu sind gesonderte Vorsatzgeräte erforderlich, die den Nachteil aufweisen, daß sie verhältnismäßig aufwendig sind, da sie im jeweiligen Anwendungsfall an die Anzahl der Meßstellen angepaßt werden müssen.

Das erfindungsgemäße Registriergerät ist als Störungsschreiber besonders geeignet; getrennte Vorsatzgeräte sind nicht erforderlich, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die auf der Datenleitung 29 anliegenden digitalen Daten über einen digitalen Schieberegisterspeicher dem Dekoder 11 zugeführt werden.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel läßt sich zu diesem Zweck in der Weise ausgestalten, daß die Datenleitung 29 aufgetrennt und ein hochintegrierter Schieberegisterspeicher 33 zwischengeschaltet ist. Als Schiebetakt wird der Arbeitstakt Al des Arbeitszählers 15 mitverwendet

Für eine Datenwortlänge mit α Bit sind α Schieberegister SRI... SRa erforderlich, deren Speicherkapazität von der gewünschten Verzögerungszeit τ abhängt. Für einen Anwendungsfall.mit einer Punktfolge im zeitlichen Abstand von 100 με seien τ » 200 ms vorgesehen. Daraus ergibt sich eine Schieberegisterlänge von

200 ms 100

= 2000.

Bei einer Datenwortlänge von neun Bit sind demnach neun Schieberegister zu je 2048 Bit einzusetzen.

Der Einsatz dieser Speicher, die als integrierte Standardschaltkreise auf dem Markt erhältlich sind, hat den entscheidenden Vorteil, daß keine zusätzlichen Meßfehler auftreten, die bei der Anwendung üblicher Vorsatzgeräte unvermeidlich sind. Ein weiterer Vorteil ist,

daß die Verzögerungszeit unabhängig ist von der Schieibervariante, da nur ein einziger Verzögerungskreis fur sämtliche Eingangskanäle benötigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnung

IO

20

JO

35

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Registriergerät mit mehreren Eingangskanälen, denen elektrische Meßsignale zugeführt wer- s den, mit einer Reihe η feststehender Schreibelektroden, die auf einem bewegten elektrisch leitenden Aufzeichnungsträger aufliegen und bei Stromübergang zwischen einer Schreibelektrode und dem Aufzeichnungsträger dessen Oberfläche sichtbar ver- ändern, sowie mit einem A/D-Umsetzer zur Kodierung der Meßsignale in Digitalwerte, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale nach analogen {Ei, Ei, Ej) und impulsförmigen (ei, ei, a) Signalen getrennt im Multiplex arbeitenden Abtastera (4, 7) zugeführt werden, die die Eingangskanäle durch eine Sammelleitung (20) für die analogen und durch eine Sammelleitung (19) für die impulsförmigen Signale mit einer SignalverarbeitungseinrictHung (1) verbinden, daß die analogen Signale {E\, Ei, Ei) vor der Eingabe in die Signaiverarbeitungseinrichtung (1) in binäre Digitalwerte kodiert werden, daß die Signalverarbeitungseinrichtung jedes ihr zugeführte kodierte Meßsignal in einem Zuordner (8) auf die gewünschte Schreibbreite umsetzt und additiv mi| einem binär kodierten Adressenwert, der jedem Eingangssignal einen Anfangswert auf dem Aufzeichnungsträger zuordnet, zu einem Kodewort verknüpft, dessen Dezimalwert kleiner oder gleich der Anzahl der Schreibelek- troden ist, uru' daß die Kodewörter in einem 1-aus-n-Dekoder (11) eingegeben werden, der die η Schreibelektroden (12) einzeln nach Maßgabe des jeweiligen Kodewortes mit einer ichrf ibstromquelle (21) verbindet.

2. Registriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung (1) eine Auswahlschaltung (9) enthält, die von einer Ablaufsteuerung (2) gesteuert die Sammelleitungen (19, 20) auswählt.

3. Registriergerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ablaufsteuerung (2) mi! einem von einem Taktgenerator (14) gesteuerten Arbeitszähler (15), der in zeitlicher Aufeinanderfolge Arbeitstaktimpulse {Al, Al, A3, A4) erzeugt, weiche die taktweise Weiterverarbeitung und Weiterleitung der Meßdaten von den Eingängen bis zu den Schreibstellen bestimmen und der nach Ablauf eines Registriervorganges den Zählstand eines Befehlszählers (16) um einen Zählwert erhöht und daß der Zählstand des Befehlszählers zur Adressierung eines Festwertspeichers (17) dient, in dem die Befehle für die Auswahlschaltung (9) und die Abtaster (4, 7) gespeichert sind.

4. Registriergerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswahlschaltung (9) ein Binäraddierer (10) nachgeschaltet ist, der zu jedem Eingangssignal einen dem jeweiligen Eingang zugeordneten Anfangswert addiert, wobei der hinzuaddierte Anfangswert die Lage des aufzuzeichnenden Eingangssignales auf dem Aufzeichnungsträger festlegt.

5. Registriergerät nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangswerte für den Binäraddierer (10) in dem Festwertspeicher(17) eingespeichert sind.

6. Registriergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Befehlszähler (16) nach Abfrage aller Eingänge durch eine logische Verknüpfung (18) auf den Zählerstand Null zurückgesetzt'wird.

7. Registriergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufsteuerung (2) und der Festwertspeicher (17) auf einer austauschbaren Schaltungsplatte untergebracht sind.

8. Registriergerät nach Anspruch 1, insbesondere zur Verwendung als Störungsschreiber, bei dem die aufzuzeichnenden Störsignale verzögert zur Aufzeichnung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem 1-aus-n-Dekoder (11) ein digitaler Schieberegisterspeicher (33) vorgeschaltet ist, der die von der Signalverarbeitungseinrichtung (1) ausgegebenen Kodewörter einspeichert und um die Schiebezeitdauer verzögert auf den Dekoder weiterleitet.

9. Registriergerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schiebetakt ein Arbeitstaktimpuls {Al) des Arbeitszählers (15) dient.