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Verfahren und Vorrichtung zur
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Fernübertragung von digitalen Meßwerten, insbesonire in der Wiegetechnik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fernübertragung von
digitalen Meßwerten, insbesondere zur Ubertragung von durch eine Analog-Digitalwandlung
ermittelten Meß-und
Betriebskennwerten, wobei der unbekannte analoge
Meßwert vorzugsweise durch einen Wiegevorgang entstanden ist.
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Die Umwandlung analoger, unbekannter Eingangsmeßwerte in eine digitale
Zahl ist häufig erforderlich und es sind eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen
bekannt, die eine solche Umwandlung durchführen können. Üblicherweise erfolgt eine
Analog-Digitalwandlung in der Weise, daß die unbekannte Meßeingangsspannung mit
einer linear oder treppenförmig ansteigenden Referenzspannung verglichen und bei
Meßbeginn gleichzeitig ein digitale Impulse zählendes Element, etwa ein elektronischer
Zähler, angeworfen wird, der bei Gleichheit von sich ändernden Referenzspannung
ausgelesen wird, wobei üblicherweise eine Vergleichs schaltung vorgesehen ist, der
Meßspannung und Referenzspannung zugeführt sind. Ein bekanntes Beispiel für eine
Analog-Digitalwandlung ist beispielsweise ein Digitalvoltmeter, bei dem der digitale
Ausgangswert unmittelbar angezeigt wird. Nicht selten ergibt sich jedoch die Notwendigkeit,
das digitale Endergebnis an eine zum Meßort entfernte Stelle zu übermitteln, wobei
dann gleichzeitig auch das Vorzeichen der Eingangsmeßspannung übertragen werden
muß, zusammen mit sonstigen Betriebskennwerten, die für eine einwandfreie Auswertung
unbedingt erforderlich sind. So besteht beispielsweise bei Analog-Digitalwandlern
die Gefahr, daß der seine Zählimpulse von einem Taktgenerator erhaltende Zähler
und der die Sägezahnspannung erzeugende Integrator nicht immer absolut synchron
laufen, was zu erheblichen Fehlmessungen führen kann. Daher ist die regelmäßige,
vorzugsweise periodische Überprüfung des Eichzustandes und der Genauigkeit des Analogdigitalwandlers
erforderlich; auch die Ergebnisse einer solchen Überprüfung müssen der zentralen
Erfassungsstelle zugeführt werden. Dies ist auf jeden Fall dann erforderlich, wenn
die Analog-Digitalwandlung lediglich als Zwischenschritt eines Wiegevorgangs aufzufassen
ist, bei dem ein
unbekanntes Gewicht in eine digitale Zahl umgewandelt
und diese mit weiteren Betriebskenndaten des Analog-Digitalwandlers einer zentralen
Meßwarte zugeführt wird. Die Umwandlung einer Druckeinwirkung in eine analoge, hierzu
proportionale unbekannte Meßspannung kann beispielsweise mit IIilfe einer Brückenschaltung
erfolgen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hauptsächlich bei einer
solchen Analog-Digitalwandlung eine störungsfreie und schnelle, möglichst einfache
Datenübertragung sicherzustellen, bei der neben dem digitalen Zählerstand auch Vorzeichen,
Überlast, Eichzustand und ähnliche Betriebskennwerte des Analog-Digitalwandlers
übertragen werden müssen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs
genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, daß zeitlich vor oder nach
den Zählimpulsen ein Kennimpuls auf die Übertragsleitung gegeben wird, dessen Länge
ein Maß für das Vorzeichen des Meßergebnisses und/oder weiterer Betriebskenndaten
ist.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß dem am Umwandlungsort angeordneten Analog-Digitalwandler
eine Sendeschaltung zugeordnet ist. zur seriellen Übermittlung der Meß- und Betriebsdaten
über eine Übertragungsstrecke (einadrig abgeschirmte Leitung oder drahtlos) und
daß am zentralen Empfangsort (Meßwarte) ein Empfänger angeordnet ist, der aus einem
die digitalen, dem.unbekannten Eingangsmeßwert entsprechenden Zählimpulse zählendem
Schaltungsteil und aus einem Schaltungsteil besteht, der mittels eines zyklischen
Zeitsteuerorgans und zugeordneten Verknüpfungsschaltungen aus der Dauer des Kennimpulses
Vorzeichen und/oder sonstige Betriebsdaten ermittelt und daß der Senderteil ebenfalls
ein mit dem Empfängerteil nicht synchronisiertes
zyklisches Zeitsteuerorgan
aufweist, welches über logische Verknüpfungsschaltungen derart dem Analog-Digitalwandlerteil
zugeordnet ist, daß durch entsprechende, vom Zeitsteuerorgan aufeinanderfolgend
angesteuerte Verknüpfungsschaltungen und unter Abtastung der Schaltzustände des
Analog-Digitalwandlers der Kennimpuls gebildet wird.
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Bei der Erfindung ist vorteilhaft, daß die an den einzelnen Wiegeorten
ermittelten Werte fehlerfrei einer zentralen Meßwarte zugeführt werden können, wobei
wegen der Digitalisierung mit höchster Genauigkeit gearbeitet wird; dennoch ist
lediglich für die Meßwert- und Betriebsdatenübermittlung eine einzige, abgeschirmte
Leitung erforderlich, auf der die Daten insgesamt seriell übertragen werden. Man
benötigt daher nur eine geringe Anzahl von Anschlüssen auch bei einer größeren Anzahl
von einzelnen Wiegestellen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche und in diesen niedergelegt bzw.
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lassen sich mit weiteren Vorteilen der nachfolgenden Beschreibung
entnehmen, in welcher anhand der Zeichnung Aufbau und Wirkungsweise des erfindungsgemäßen
Systems im einzelnen erläutert ist.
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Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung den Schaltungsaufbau
eines Analog-Digitalwandlers mit zugeordnetem Sender-und Empfängerteil für die Meßwert-
und Betriebsdatenübertragung.
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Die Betriebsdatenübermittlung kann schließlich auch drahtlos mit üblichen
Sende- und Empfangsangaben durchgeführt werden.
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Bevor auf die Erfindung genauer eingegangen wird, ist es zwecke mäßig,
zunächst in kurzen Grundzügen zum besseren Verständnis das im wesentlichen bekannte
System eines Analog-Digitalwandlers zu erläutern, der Bestandteil der erfindungsgemäßen
Schaltung ist und durch die Erfindung entsprechende Verbesserungen erfährt; insbesondere
eröffnet die Erfindung solchen Analog-Digitalwandlerschaltungen ein wesentlich größeres
Anwendungsgebiet.
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Zeichnung Die in der / gezeigte Schaltungsanordnung umfaßt einen
Senderteil
la und einen Empfängerteil 2a; im Senderteil 1 stellen
die Schaltungskomponenten 1 bis 7 in etwa den Digital-Analogwandlers dar, der im
folgenden als erstes besprochen wird.
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Die unbekannte Meßspannung U wird dem Analogwandler an der Klemme
8 zugeführt; sie gelangt zusammen mit einer ihr entgegengeschalteten,von einem Sägezahngenerator
1 erzeugten Rampenspannung oder Säyezahnspannung auf den Schaltungspunkt P1 und
damit zum Eingang einer Vergleichsschaltung oder eines Komparators. Des weiteren
umfaßt der Analog-Digitalwandler noch eine analoge Speicherschaltung 2, die dem
Sägezahngenerator 1 zugeordnet ist, ein vom Komparator 3 gesteuertes Steuerwerk
4 und einen diesem Steuerwerk nachgeschalteten Taktgenerator 5 sowie einen Vorwärts-
Rückwärtszähler 6 und gegebenenfalls einen dem Zähler 6 nachgeschalteten Speicher
7.
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Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist so, daß der gesamte jeweils
einem Meßzyklus zugeordneten Zeitbereich unterteilt ist in eine Meßphase und in
eine Eichphase. Zu Beginn der Meßphase steht der Zähler 6 auf seinem Maximalwert
nmax; ebenso befindet sich die Ausgangsspannung des Sägezahngenarators 1 an ihrem
oberen Anschlagwert. Es wird dann zunächst die Referenzspannung durch Schließen
des Schalters 10 aufgeschaltet (ein entsprechender die unbekannte Meßspannung auf
den Schaltungspunkt P1 gebender Schalter 11 ist zu diesem Zeitpunkt geöffnet) und
der Sägezahngenerator 1 wird dazu veranlaßt, die ihm von der analogen Speicherschaltung
2 zugeführte Spannung abwärts oder auch aufwärts, je nach Vorzeichen und grundsätzlicher
Funktion der dem System zugeführten Spannungen, zu integrieren. Sobald die Ausgangsspannung
des Sägezahngenerators 1 entgegengesetzt gleich der Referenzspannung ist, wird der
Schalter 10 geöffnet, der Schalter 11 geschlossen und die unbekannte Meßspannung
aufgegeben, gleichzeitig bewirkt das Steuerwerk 4, veranlaßt durch die sich zu
diesem
Zeitpunkt ändernde Ausgangs spannung des Komparators den Beginn des Abwärtszählvorgangs
des Vorwärts-Rückwärtszählers 6.
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Dies kann beispielsweise durch entsprechende Aufschaltung des Taktgenerators
5 auf den Zähler 6 geschehen oder durch Freigabe einer die Zählimpulse des Taktgenerators
5 auf den Zähler~6 leitenden Gatterschaltung.
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Sobald der unbekannte Meßwert durch Schließen des Schalters 11 auf
den Schaltungspunkt Pl aufgeschaltet ist, tastet der Komparator 3 an seinem Eingang
eine sich allmählich verändernde Spannung ab, da die der Meßspannung entgegengeschaltete
Sägezahnspannung von ihrem einen Extremwert (beispielsweise positiver Maximalspannung)
rückwärts gegen Null läuft; desgleichen läuft der Zähler 6 rückwärts von seinem
maximalen Zählerstand gegen Null und daher ist der Zählerstand zu jedem Augenblick
ein i4aß für die Spannung am Integrator. Je nach Vorzeichen der zugeführten unbekannten
Meßspannung Ux (wenn diese beispielsweise bei diesem Ausführungsbeispiel negativ
ist) wird die Spannung am Schaltungspunkt P1 und damit die Eingangsspannung des
Komparators 3 zu Null und die Identität zwischen Eingangsmeßspannung und dem jeweiligen
Momentanwert der sich ändernden Sägezahnspannung wird noch vor Erreichen der Null-Linie
von Sägezahnspannung und Zähler 6 festgestellt. Ist die Eingangsspannung positiv,
dann durchlaufen Sägezahngenerator 1 und Zähler 6 ihre Null-Linien und der Zähler
zählt nach Erreichen seines die Null-Linie markierenden Zählerstands Null wieder
aufwärts, während die Ausgangsspannung des Sägezahngenerators 1 zunehmend negativ
wird. Der Komparator 3 erfaßt auf jeden Fall die Gleichheit von Sägezahnspannung
und unbekannter Meßspannung U und veranlaßt durch eine entsprechende Änderung seiner
Ausgangs spannung das Steuerwerk 4,den zu diesem Zeitpunkt vorliegenden momentanen
Zählerstand, der digital der unbekannten analogen Meßspannung entspricht, durch
Übernahme in den dem Zähler 6 nachgeschalteten Speicher 7 festzuhalten.
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Zur anschließenden erneuten Eichung und Uberprüfung der Genauigkeit
des Analog-Digitalwandlers läuft der Zähler 6 weiter bis zu seinem maximalen Zählerstand
und behält diesen bei, so daß die weiter vorn erwähnte Ausgangsposiition des Zählers
wieder hergestellt ist. Sobald der Zähler 6 diesen maximalen Zählerstand wieder
erreicht hat (auch der Sägezahngenerator 1 hat seine Ausgangsspannung kontinuierlich
weiter abwärts integriert) wird erneut zur Fixierung des unteren Anschlagspunkts
des Sägezahngenerators und zur erforderlichen Synchronisation zwischen Zähler und
Sägezahngenerator erneut die Referenzspannung, nun mit entgegengesetzten Vorzeichen
aufgeschaltet und der Komparator 3 überprüft die Ubereinstimmung zwischen der bei
maximalem Zählerstand erreichten Sägezahnspannung und der Referenzspannung. Abweichungen
werden durch entsprechende Beaufschlagung des Analogspeichers 2, dessen Eingang
über die Leitung 12 mit dem Ausgang des Komparators 3 verbunden ist, in der Weise
ausgeglichen, daß die im Analogspeicher 2 gespeicherte Ausgangs spannung geändert
wird. Da der Sägezahngenerator 1 die ihm vom Analogspeicher 2 bereitgestellte Ausgangsspannung
integriert, läßt sich durch entsprechende Änderung von der Speicherschaltung 2 für
den Sägezahngenerator 1 bereitgehaltenen Ausgangs spannung die Steilheit der Sägezahnspannung
selbst ändern und auf diese Weise die Synchronisation zwischen Zähler,bzw. genauer
gesagt der Frequenz des Taktgenerators 5'und der Steilheit des Sägezahngenerators
1 erzwingen.
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Einem solchen Analog-Digitalwandler sind noch einige weitere Schaltungen
zugeordnet, zunächst eine Schaltung, die so ausgebildet ist, daß sie das Vorzeichen
der unbekannten Meßspannung erfassen kann, was sich dadurch bestimmen läßt, daß
festgestellt wird, ob Zähler und/oder Sägezahngenerator bei ihrem gemeinsamen Durchlauf
ihre jeweiligen Null-Linien überschritten haben. Des weiteren ist eine Schaltung
vorgesehen, die den Zustand über last" feststellt, der dann eintritt, wenn die aufgeschaltete
Eingangsmeßspannung
den Spannungsmeßbereich des Systems überschreitet. Schließlich sind noch Schaltungen
vorgesehen, die so ausgebildet sind, daß sie den Verlauf des Eichvorgangs in der
sich an die Meßphase anschließenden Eichphase und das Ergebnis des Eichvorgangs
erfassen und feststellen, ob sich der Analog-Digitalwandler überhaupt in einem Betriebszustand
befunden hat, der den gestellten Genauigkeitsanforderungen entspricht und eine Abweichung
nur innerhalh eines vorgegebenen Toleranzbandes gestattet. Eine solche Schaltung
zur Genauigkeitsüberprüfung ist Gegenstand einer parallelen Anmeldung A 41738 vom
gleichen Tage und braucht daher in diesem Zusammenhang nicht weiter erläutert zu
werden, da sie nicht zu vorliegender Erfindung gehört. Es sei lediglich festgestellt,
daß die Betriebszustände "überlast" und/oder "Fehleichung" erfaßt und beispielsweise
durch den Schaltzustand eines bistabilen Kippelementes 15 ausgedrückt werden können,
hierauf wird insgesamt weiter unten noch genauer eingegangen.
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Ein solcher Analog-Digitalwandler eignet sich insbesondere auch zur
Anwendung in der Wiegetechnik, wobei die unbekannte Eingangsmeßspannang beispielsweise
dadurch erzeugt wird, daß sie die Ausgangsspannung einer Brückenschaltung ist, die
in einem oder mehrerer ihrer Zweige druckempfindliche Sensoren aufweist.
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Bei einem entsprechenden Proportionalverhalten der die Druckeinwirkung
in eine Ausgangsspannung umwandelnden Brücke läßt sich das unbekannte Gewicht mit
hilfe einer solchen Analog-Digitalwandlerschaltung unmittelbar und mit praktisch
jeder gewünschten Genauigkeit in Form einer digitalen Zahl darstellen.
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Bei der Anwendung in der Wiege technik ist es nicht selten erwünscht
und erforderlich, daß die so ermittelten Daten einer zentralen Datenerfassungsstelle
mit möglichst geringem Aufwand zugeführt werden, an die eine Vielzahl einzelner,
so ausgebildeter
Wiegeeinrichtungen angeschlossen sein können.
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Die Erfindung beschäftigt sich im wesentlichen mit einem Datenübermittlungssystem
bei einem solchen Analog-Digitalwandler, welches in der Lage ist, neben dem Ergebnis
des Wiegevorgangs das Vorzeichen und die sonstigen, weiter vorn schon erwähnten
Betriebszustände, Überlast, außerhalb des erlaubten Toleranzbandes auftretende Fehler
in der Synchronisation zwischen Zähler und Sägezahngenerator u.dergl. zu übermitteln.
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Daher ist der dem soweit geschilderten Analog-Digitalwandler zugeordnete
Sendeteil so ausgebildet, daß das während jeder Meßphase ermittelte Meßergebnis
über eine Fernübertragungsleitung gesendet werden kann, wobei als Verbindungsiement
zwischen Sender teil und Empfänger teil lediglich eine abgeschirmte Leitung erforderlich
ist, was bedeutet daß der gesamte Meßinhalt die übertraqung kann ater auch drahtlos
erfolgen.
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seriell über diese Leitung übertragen wird;/Die Übertragung auf der
einen abgeschirmten Verbindungsleitung 16 erfolgt so, daß aufeinanderfolgend ein
Kennimpuls 17, der durch seine Länge den Betriebszustand des Analog-Digitalwandlers
sowie das Vorzeichen des Meßwertes angibt, und die Zählimpulse 18 zugeführt werden,
wobei der Kennimpuls für die jeweils ihm zugeordneten Zählimpulse vor oder hinter
dem Zählimpuls auf die Leitung 16 gegeben wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
läuft der Kennimpuls 17 nach den Zählimpulsen 18 über die Leitung. Dies geschieht
während der Eichphase des Geräts, die beispielsweise mit Hilfe einer Dekodierschaltung
20 festgestellt werden kann, da der Zahler während der Eichphase seinen maximalen
Zählerstand grundsätzlich aufweist und dieser ohne größere Schwierigkeiten von der
Dekodierschaltung ausgelesen und in einen Ausgangs impuls umgewandelt werden kann,
der ein nachgeschaltetes bistabiles Flipflop 21 in einen solchen Schaltungszustand
kippt, daß an
dessen mit einem nachgeschalteten Taktgenerator 22
verbundenen Ausgang/aas Ende der Meßphase anzeigender Impuls ME erscheint, der den
Taktgenerator zur Abgabe von beispielsweise 10 Zähltakten veranlaßt. Diese Zähltakte
gelangen auf einen nachgeschalteten entschlüsselten Dekadenzähler 23, der so ausgebildet
ist, daß mit jedem Zähltakt ein anderer seiner Ausgänge "hoch" liegt. Ein solcher
Dekadenzähler läßt sich in vorteilhafter Weise zum Schalten zeitlich zueinander
im Abstand liegender Betriebsabläufe verwenden. Der entschlüsselte Dekadenzähler
23, der auch als "Johnson"-Zähler bekannt ist, arbeitet zusammen mit einem weiteren
bistabilen Flipflop 24, welches durch seine Schaltposition das Vorzeichen angibt
und über einige Gatterschaltungen auf ein Flipflop 25, das den Kennimpuls 17 erzeugt.
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Zur Ermittlung des Vorzeichens wird so vorgegangen, daß die Dekodierschaltung
20 bei Durchlaufen der Nullmarke, d.h. des Zählerstands null des Vorwärts-Rückwärtszählers
6 über die Leitung 26 dem Vorzeichenflipflop 24 einen Impuls zuführt, der beispielsweise
so ausgebildet sein kann, daß dieser Impuls im ersten Teil des Meßvorgangs, wenn
der Zähler 6 von seinem maximalen Endwert gegen null zählt, den Zustand log 1 aufweist
und dann aufweist, den Zustand log 0 / wenn der Zähler von null aufwärtszählt. Hat
der Komparator 3 im ersten Teil des Meßvorgangs (Zähler zwischen maximalen Zählerstand
und Zählerstand null) die Identität zwischen Eingangsspannung und Sägezahnspannung
festgestellt, dann ergibt sich am Ausgang des Komparators 3 ein Umschaltimpuls,
da dieser nunmehr beispielsweise von negativen Potentialen auf positives Potential
geht. Dieser Impuls gelangt über die Leitung 27 auf den Eingang des Vorzeichenflipflops
24 und bewirkt dieUbernahme des an dem mit dem Dekodierer verbundenen Eingang anstehenden
Signals. Ist dieses Signal beispielsweise wie erwähnt im ersten Meßphasenteil im
Zustand log 1, dann schaltet das Flipflop 24 um, im zweiten Meßphasenteil ändert
das Flipflop 24 wegen Eingangssignal log 0 bei Auftreten
des Komparatorausgangssignals
seinen Zustand nicht mehr. Das bedeutet, daß der Schaltzustand des Vorzeichen-Flipflops
24 nach jeder Meßphase eine eindeutige Zuordnung zum Vorzeichen der Meßspannung
Ux aufweist. Die Ausgänge VZ und VZ sind dann mit den einen Eingängen nachgeschalteter
Gatter 28 und 29 verbunden. Es ist erforderlich, den an den Gattern 28 und 29 anliegenden
Schaltzustand in eine zeitliche Impulsdauer des Kennimpulses 17 zu setzen; daher
sind entsprechend bewertete und in zeitlicher Abfolge in der Eichphase hochgehende
Ausgangsanschlüsse 30, 31 des Dekadenzählers 23 mit den anderen Eingängen der Gatter
28 und 29 verbunden. Die Ausgänge der Gatter 28 und 29 sind mit den Eingängen eines
nachgeschalteten Gatters 33 verbunden, dessen drittem Eingang über eine Leitung
34 noch weitere Betriebszustandssignale, nämlich hier im besonderen Fall ein Überlastsignal
vom Flipflop 15 zugeführt werden / auf dessen Erzeugung gleich eingegangen wird.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ausgang des Gatters
33 mit dem Rücksetzeingang R des Kennimpuls-Flipflops 25 verbunden, dessen Setzeingang
S mit einem relativ früh hochgehenden Ausgangsanschluß 36 des Dekadenzählers 23
verbunden ist. Dem Kennimpuls-Flipflop 25 ist schließlich noch ein Gatter 37 nachgeschaltet,
dem neben dem über die Leitung 38 zugeführten Kennimpuls über die Leitung 39 die
Zählimpulse vom Zähler 6 zugeführt werden, und zwar zweckmäßigerweise gleich während
ihres Entstehens in der Meßphase. Das Gatter 37 arbeitet ausgangsmäßig auf eine
Leitungstreiberschaltung aus zwei Transistoren 40 und 41, die von unterschiedlichen
Leitungstypen sind und deren zusammengeführte Emitteranschlüsse mit der Leitung
16 verbunden sind. Der Kollektor des einen Transistors 41 liegt an Masse, der Kollektor
des anderen Transistors 40 ist mit positiver Versorgungsspannung verbunden.
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Die Wirkungsweise dieser soeben geschilderten Schaltung ist so,
daß
jeweils in der Eichphase, die jeder Meßphase folgt, der erwähnte Kennimpuls 17 auf
die Leitung 16 gegeben wird, wofür der Schaltzustand des Kennimpuls-Flipflops 25
maßgebend ist. So wird beispielsweise der Flipflop 25 zu Beginn der Eichphase gesetzt,
also beispielsweise in einen solchen Schaltzustand gebracht, daß über die Leitung
38 und das Gatter 37 die Treiberschaltung 45 leitend gesteuert wird und das Ausgangspotential
auf der Übertragungsleitung 16 abfällt. Es versteht sich im übrigen, daß jeweils
auch der andere Schaltungszustand gewählt und entsprechend ausgewertet werden kann,
die Beschreibung der Wirkungsweise erläutert daher lediglich die Funktionsabläufe
bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Es hängt nun von dem Zeitpunkt ab, an welchem
das Kennimpuls-Flipflop 25 rückgesetzt wird, wann der Kennimpuls 17 auf der Übertragungsleitung
16 wieder hochgeht; die Länge dieses Kennimpulses enthält verschlüsselt, wie schon
erwähnt, die für eine einwandfreie Aus leitung des Zählimpulssignals noch erforderlichen
Betriebskennwerte.
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Beim Ausführungsbeispiel erfolgt der Setzvorgang des Kennimpuls-Flipflops
25 vom Ausgang 36 des Dekadenzählers, dem beispielsweise die entschlüsselte "2"
entsprechen kann. Zu einem späteren Zeitpunkt wird vom hochgehenden Ausgang 31 (beispielsweise
entsprechend der entschlüsselten "5") zunächst das Gatter 28 angesteuert, welches
bei geeignetem Schaltzustand des Vorzeichen-Flipflops 24 durchschaltet und einen
Rücksetzimpuls dem Kennimpuls-Flipflop 25 zuführt, so daß beispielsweise dann, wenn
das Vorzeichen negativ ist, die Dauer des "Setzzustands" und damit des Kennimpulses
17 relativ kurz war und beim Ausführungsbeispiel bei 2,4 msec liegt. Entsprechend
später steuert der hochgehende Ausgang 30 des Dekadenzählers 23 das Gatter 29 an;
ein positives Vorzeichen würde in diesem Falle den Rücksetzimpuls dem Flipflop 25
später zuführen und daher zu einem längeren Kennimpuls führen, dem im Ausführungsbeispiel
eine Impulslänge von 3,2 msec entspricht. Damit ist
das Vorzeichen
in eine entsprechende Impulslange umgewandelt; vereinbarungsgemäß ist die Impulslänge
des Kennimpulses 17 wesentlich größer als diese beiden möglichen Impulsdauern, wenn
Fehler, Toleranzabweichungen oder Überlastzustände beim Analog-Digitalwandler vorliegen.
Die Uberlasterkennung erfolgt in der Weise, daß beispielsweise am Ende jeder Eichphase
das Uberlast-Flipflop 15 in einen bestimmten Schaltungszustand gebracht wird; es
kann beispielsweise durch das Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 50 des Dekadenzählers
(entsprechend der entschlüsselten "9") gesetzt werden. i3ei Normalbetrieb meldet
der Meßkomparator 3 innerhalb der Meßphase Identität zwischen aufgeschalteter und
bekannter Meßspannung U und der Sägezahn-Verx gleichsspannung, während der Komparator
3 bei Über last außerhalb der Meßphase oder gar nicht schaltet. Wird der Setzzustand
des Uberlast-Flipflops 15 während der Meßphase vom hochgehenden Komparatorsignal
gelöscht, dann liegt keine überlast vor, erfolgt die Löschung jedoch nicht, dann
behält der Uberlast-Flipflop 15 seinen gesetzten Schaltungszustand und führt beispielsweise
&m Gatter 33 über die Leitung 34 den Schaltzustand log 1 zu. In diesem Fall
verhindert dieses Ausgangssignal die Zuführung der Vorzeichen-Rücksetzimpulse zum
Kennimpuls-Flipflop 25, da es sich bei diesem Gatter 33 und den sonstigen verwendeten
Gattern um NIelD-Gatter handelt. Der Kennimpuls-Flipflop 25 wird so gar nicht zurückgesetzt;
das Rücksetzen erfolgt beispielsweise erst durch das hochgehende Signal am Ausgang
50 entsprechend der entschlüsselten "9" am Ende der Eichphase über die Leitung 50a.
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Zusammengefaßt läßt sich feststellen, daß dem Empfängerteil 2a über
die Leitung 16 zunächst ein Kennimpuls zugeführt wird, der durch seine unterschiedliche
Länge Vor Vorzeichen,Uberlast und gegebenenfalls weitere Schaltzustände meldet,
da das bestehende Prinzip sich durchaus zu einer Pulslängenmodulation eignet, falls
noch weitere Informationen zu übertragen sind. Die Zählimpulse gelangen über die
Leitung 39 auf das Gatter 37, welches
beispielsweise als ODER-Gatter
ausgebildet sein kann. Es ist aber auch möglich, die Zählimpulse nach der Übermittlung
des Kennimpulses aus dem Inhalt des Speichers 7 seriell auszulesen und auf die Leitung
39 zu geben. Erfolgt die Übermittlung der Zählimpulse während der Meßphase unmittelbar,
dann ist das Steuerwerk 4 so ausgebildet, daß bei Koinzidenzanzeige durch den Komparator
3 die Zuführung der Zählimpulse zum Gatter 37 durch eine geeignete Gatterschaltung
unterbrochen wird.
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Der Empfängerteil 2a verfügt zunächst über einen beispielsweise filnfstelligen
Zähler 55, der die Zählimpulse zählt, jedoch so ausgebildet sein kann, daß er diese-nicht
unmittelbar zur Anzeige bringt, sondern zunächst speichert und das Einlaufen des
Kennimpulses 17 abwartet. Der Zähler ist so ausgebildet, daß er auf die längere
Dauer des Kennimpulses nicht anspricht, der über einen Inverter 56 der Entschlüsselungsschaltung
zugeführt wird.
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Diese besteht aus einem Zähler 57, der zweckmäßigereise wiederum ein
entschlüsselter Dekadenzähler ist und daher nach Aufbau und Funktion dem schon beschriebenen
Zähler 23 ähnelt, einem dem Zähler 57 zugeordneten Taktgenerator 58, der den Zähler
mit Zählimpulsen versorgt und einem Verriegelungs-Flipflop 59, welches sicherstellt,
daß der Dekadenzähler 57 mit Sicherheit einen vollen Zählzyklus durchführt, wenn
der Kennimpuls einläuft.
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Desweiteren sind noch zwei Entschlüssler-Flipflops 60 und 61 vorgesehen,
die die Dauer des Kennimpulses dekodieren und in entsprechende Ausgangssignale umsetzen.
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Mit dem Lösch- bzw. Rücksetzeingang R(reset) des Zählers 57 ist eine
Gatterschaltung 62 verbunden, die als NOR-Gatter ausgebil-Eingang des det ist und
mit ihrem Ausgang über eine Leitung 63 mit einem / Taktgenerators 58 verbunden ist
und diesen daher zu steuern vermag.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist so, daß der Taktgenerator 58,
wenn er vom Gatter 62 freigegeben ist, dem Takt- oder Clockeingang des Zählers 57
Zählimpulse zuführt. Der Taktgenerator kann beliebig aufgebaut sein; er besteht
beim Ausführungsbeispiel aus einem NOR-Gatter 64, dessen Ausgang mit dem Eingang
eines Inverters 65 verbunden ist, der ausgangsmäßig am Takteingang des Zählers 57
liegt und über einen Kondensator 66 und einem hiermit in Reihe geschalteten Widerstand
67 auf den einen Eingang des NOR-Gatters 64 rückgekoppelt ist. Der Verbindungspunkt
des Kondensators 66 mit dem Widerstand 67 liegt über einem weiteren einstellbaren
Widerstand 68 am Ausgang des NOR-Gatters 64 und damit am Eingang des inverters 65
zur Einstellung der Taktfrequenz. Der Inverter 56 kehrt die Polarität der eingehenden
Signale um, so daß der ursprünglich durch niedergehendes Potential für seine Dauer
gekennzeichnete Kennimpuls am Ausgang des Inverters 56 den Zustand log 1 aufweist,
desgleichen die Zählimpulse. Der Kennimpuls (und auch die Zählimpulse) gelangen
über die Verbindungsleitung 70 auf den einen Eingang des NOR-Gatters 62, dessen
Ausgang dadurch niedergeht und den Zustand log 0 annimmt. Es kommt zur Freigabe
des Taktgenerators 58 und zur Zuführung von Zählimpulsen zum Zähler 57, die jedoch
dann, wenn es sich um die sehr kurzen Zählimpulse 18 handelt, durch das seine Polarität
sofort wieder ändernde Eingang signal zum Ausgang log 1 des NOR-Gatters 62 und damit
zur Rückstellung des Zählers 57 führt, der somit auf die kurzen Zählimpulse nicht
anspricht.
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Anders ist dies bei Zuführung des Kennimpulses vorgegebener Dauer;
auch hier erfolgt die Freigabe des Taktgenerators 58 und der Beginn des zyklischen
Zählumlaufs des Zählers 57. Die kürzeste Dauer des Kennimpulses (wie vorher erwähnt
bei negativen Vorzeichen 2,4 msec) stellt jedoch sicher, daß der Zähler 57 im zyklischen
Durchlauf mit Sicherheit an seinem Ausgang 71
(entsprechend der
entschlüsselten "2") den Zustand log 1 aufweist, so daß ein von diesem Ausgangssignal
gesteuerter bistabiler Flipflop 59 aus zwei über Kreuz rückgekoppelten NOR-Gattern
72 und 73 in der Lage ist, durch ein entsprechendes, über die Leitung 74 dem NOR-Gatter
62 zugeführtes Ausgangssignal ein erneutes Rücksetzen des Zählers 57 zu verhindern,
so daß dieser stets bei Vorliegen des Kennimpulses einen vollständigen Zählzyklus
durchläuft. Ist der Zähler 57 dann an seinem Ausgang 75 (entsprechend der entschlüsselten
"9") angelangt und weist dort den Zustand log 1 auf, dann wird das Flipflop 59 zurückgestellt
und hierdurch auch die Rückstellung des Zählers 57 freigegeben. Das Flipflop 59
wirkt also als Verriegelungsschaltung und zwingt den Zähler 57 jedes Mal dann, wenn
ein Kennimpuls eintrifft, in Verbindung mit den anderen erwähnten Schaltungselementen
zur Durchführung eines vollen Zählzyklus.
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Für die Auswertung der Kennimpulslänge benötigt man die beiden schon
erwähnten Kippschaltungen 60 und 61, wobei die Kippschaltung 61 für die Vorzeichenerfassung
und die Kippschaltung 60 für die Angabe Oberlaststörung, Toleranzabweichung u.dergl.
eingesetzt wird. Bei den Kippschaltungen kann es sich beispielsweise um sogenannte
"D"-Flipflops oder um sogenannte "J-K"-Flipflops handeln, auf jeden Fall werden
den Übernahmeeingängen 80 und 81 der Kippschaltungen 60 und 61 vom Zähler 57 zeitlich
versetzte Signale zugeführt, die auf den zeitlichen Beginn des Kennimpulses 17 abgestimmt
sind und die daher in der Lage sind, einen sich aldernden Schaltzustand des Kennimpulses
nach beispielsweise 2,4 msec oder erst nach beispielsweise 6,4 msec zu erfassen.
Die gesonderte Verfassung etwa des 3,2 msec-Impulses für das positive Vorzeichen
ist nicht erforderlich, da das Vorzeichen entweder negativ oder positiv ist und
daher das Flipflop 61 auf jeden Fall eine definierte
Anzeige liefern
kann. Ist beispielsweise zum Zeitpunkt der Zuleitung der entschlüsselten "3" am
Ausgang 82 des Zählers 57 der Schaltzustand am anderen Eingang 83 des Vorzeichen-Flipflops
61 schon wieder log 0, dann handelte es sich um ein negatives Vorzeichen und das
Flipflop 61 behält beispielsweise seinen Schaltzustand; war das Vorzeichen positiv,
dann kippt das Flipflop 61 in seinen anderen Schaltzustand.
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In entsprechender Weise löst ein noch länger andauernder Kennimpuls
die Umschaltung des Überlastflipflops 60 aus, dem beispielsweise an seinem mit dem
Zähler 57 verbundenen Eingang die entschlüsselte "8" als Zustand log 1 zugeführt
sein kann.
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Den beiden Flipflops 60 und 61 sind als Transistoren ausgebildete
weiter verarbeitende Schaltungen 85 und 86 nachgeschaltet, die den jeweiligen Schaltzustand
der Flipflops auswerten und der zentralen Meßwarte übermitteln. Beispielsweise kann
bei Auftreten des Signals Über last die Anzeige des Zählers sowie das Vorzeichen
dunkelgesteuert werden. Dem Zähler 55 ist in üblicher Weise zur Anzeige noch eine
Anzeigeeinheit 87 zugeordnet.
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L e e r s e i t e