DE2733689C3

DE2733689C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Impulsen mit einer physikalischen Meßgröße im wesentlichen direkt proportionaler Impulsfolgefrequenz

Info

Publication number: DE2733689C3
Application number: DE19772733689
Authority: DE
Inventors: Tor Lennart Bernt Taeby Griverus (Schweden)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-28
Filing date: 1977-07-26
Publication date: 1980-10-09
Also published as: FR2360214A2; CH615542A5; DE2733689B2; DE2733689A1; FR2360214B2; JPS5328452A; GB1589884A; JPS59176891A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahrcii nach dein Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 5.

Bei Meßimpulsgebern, die Meßimpulse mit einer von der Meßgröße im wesentlichen linear abhängigen Inipulsfolgefrequenz liefern, verläuft die den Zusammenhang zwischen Meßgröße und Impulsfolgefrequenz angebende und als Gerade vorliegende Mcßkennlinie aufgrund von Reibungs- und sonstigen physikalischen Einflüssen häufig nicht durch den Nullpunkt des von der Meßgröße und der impulsfolgefrequenz aufgespannten Koordinatensystems. Dadurch ergeben sich Schwierigkeiten, insbesondere wenn die Meßimpulse aufaddiert und registriert werden sollen.

Aus DE-OS 2453 136 ist es nun bereits bekannt, den von einem Meßimpulsgeber gelieferten Meßimpulsen Korrekturimpulse derart zu überlagern, daß die die Meßgröße in Abhängigkeit von der lmpulsfolgcfrequenz der aus der Überlagerung resultierenden

Impulsfolge darstellenden Funktion im wesentlichen eine Gerade ist, die durch den Ursprung des zwischen der Meßgröße und der Impulsfolgefrequenz aufgespannten Koordinatensystems verläuft. Die Korrekturimpulsewerden mit einer vorgegebenen Impulsfolgefrequenz erzeugt und an eine Torschaltung angelegt, die von den Meßimpulsen jeweils während einer bestimmten Zeitspanne geöffnet wird. Die von der Torschaltung durchgelassenen Korrekturimpulse werden mit den Meßimpulsen in einer Überlagerungsschaltung zu einer resultierenden Impulsfolge zusammengefaßt, deren Impulsfolgefrequenz mit der Meßgröße durch einen konstanten Faktor verknüpft ist. Damit auch zeitlich nahe beieinanderliegende oder zusammenfallende Meß- und Korrekturimpulse erfaßt werden können, wird in der Überlagerungsschaltung mit Hilfe von aufwendigen Schaltungsmaßnahmen für eine Verzögerung und Einreihung der Impulse in eine Warteschlange gesorgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der in einfacher Weise sichergestellt isr, daß keine Überlappung von Meß- und Korrekxurimpulsen auf'ntt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 5 angegebenen Merkmale.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung tritt das Problem der Trennung von sich zeitlich überlappenden Impulsen überhaupt nicht auf, da die einander überlagerten Impulse vom gleichen Oszillator erzeugt werden und damit zwangsläufig zeitlich gegeneinander versetzt sind.

Die Erfindung wird nun näher anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein typisches Beispiel einer Meßkennlini·!,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung zur Erläuterung der Korrektur der Meßkennlinie,

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Überlagerung von Meßimpulsen und Korrekturimpulsen,

Fig. 4 ein einfaches Blockschaltbild einer Korrekturschaltung zur Durchführung dos bekannten Verfahrens nach der DE-OS 2453 136,

Fig. 5 und 6 Diagramme zur Erläuterung der Überlagerung von Meßimpulsen und Korrekturimpulsen gemäß zwei alternativen Arbeitsweisen der Schaltung nach F'ig. 4, und

Fig. 7 ein detailliertes Blockschaltbild einer erfindungsgemäß ausgestalteten Ausführungsform.

Anhand von Fig. I werden zunächst die bei den bisher angewendeten Meßverfahren auftretenden Schwierigkeiten, die in der Einleitung bereits angedeutet worden sind, kurz erläutert. Fig. 1 zeigt die Kennlinie eines Meßinstrumentes, bei dem der Meßgrößenumformer eine Impulsfolge liefert, wobei die Frequenz der Impulse linear proportional der Meßgröße ist.

Als Beispiel ist ein Durchflußmengenmesser zum Messen des Durchflußvolumens (/ (mVs) gewählt, in dem als Meßgrößenuniformer ein Rotor oder eine Kugel vorgesehen ist, deren Drehzahl als Frequenz/Hz in bekannter Weise erfaßt wird. Als Kennlinie erhält man die in Fig. 1 mit der Bezugszahl A bezeichnete Gerade. Die Gerade /1 beginnt bei einem unteren Grenzwert /_m/l, welcher dem geringsten Diirchflußvohimcn r/_mi i'ntspricht, bei dem der Meßgrößenumfonner anspricht und das daher in der Praxis noch erfaßt werden kann. Die untere Grenze des Arbeitsbereiches wird also durch den Wert q_mn festgelegt. Die gestrichelt eingezeichnete Verliin-

Ί gerung der Geraden A verläuft nicht durch den KoordinatennuHpunkt, sondern schneidet aufgrund von verschiedenen Störfaktoren, insbesondere hydraulischen Verlusten, die Ordinate im Punkt P unterhalb des Koordinatennullpunktes.

i" Es gibt natürlich auch Fälle, in denen in der durch die Gerade Λ' angedeuteten Weise der Schnittpunkt P' der Kennlinie mit der Ordinate oberhalb des Koordinatennullpunktes liegt. So weisen nach dem hydrodynamischen Oszillatorprinzip arbeitende

i"> Durchflußmesser, beispielsweise Wirbelkammer-Durchflußmesser, die keine beweglichen Teile besitzen, eine die Ordinate oberhalb des Koordinatennullpunktes schneidende Kennlinie auf. Für die vorliegende Erfindung ist es ohne Bedeutung, ob der

-'» Schnittpunkt oberhalb oder unterhalb des Koordinatennullpunktes liegt.

Zur Erfassung der Impulse wird nc -maierWeise ein Addierglied zum Aufsummieren der Impulse verwendet, das bei jedem Impuls jeweils um eine Einheit wei-

r> tergeschaltet wird. Die Frequenz / ist nun nicht direkt proportional dem Durchflußvolumen q, da die die Kennlinie darstellende Gerade A nicht durch den Koordinatennullpunkt verläuft. Das Addiergiied oder der Zähler weist andererseits eine von Null ausgehende Kennlinie auf, da sein Inhalt direkt propoitional den zugeführten Impulsen ist. Zur Kompensation dieser Proportionalitätsabweichung wird der Addierer normalerweise so eingestellt, daß er die in Fig. 1 strichpunktiert dargestellte Kennlinie B aufweist, de-

ji ren Steigung α so bemessen ist, daß sie die Kennlinie A des Meßgrößenumformers ungefähr in der Mitte q_med des gewünschten Arbeitsbereiches α, schneidet. Man erreicht diese Anpassung dadurch, daß man dem Addierer einen Proportionalitttsfaktor

4(i K = tan α gibt. Dabei treten nun offensichtlich zu den Grenzen des Arbeitsbereiches hin zunehmende Meßfehler auf. Da in vielen Fällen nur geringe Meßfehler toleriert werden können, muß man zur Vermeidung von allzu großen Meßfehlern den Arbeitsbereich sehr

■r> stark einengen, was natürlich bei der praktischen Anwendung große Schwierigkeiten bereitet.

Im vorliegenden Fall soll eine vollständige Korrektur der vom Meßgrößenumformer gelieferten Meßsignale erreicht werden, so daß die Meßsignale nicht

-.ο nur proportional, sondern vielmehr direkt proportional der Meßgröße sind, ohne daß dabei eine Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit in Kauf genommen zu werden braucht. Mit dieser Korrektur wird also bezweckt, daß die Verlängerung der Kennlinie den Koordinatennullpunkt schneidet. Erreicht wird diese Korrektur in einfacher Weise dadurch, daß der Meßgrößenumformerfrequenz eine bestimmte, jedoch einstellbare Korrekturfrequenz überlagert wird, so daß die Kennlinie nach oben verschoben wird und in

Mi ihrer Verlängerung den Koordin^tennullpunkt schneidet, Dies ist näher in Fig. 2 dargestellt, in dei die nichtkorrigierte Frequenz des Meßgröß^numformers durch die Gerade f (entsprechend der Geraden A in Fig. I) dargestellt ist, während die korri-

h·, gierte Frequenz durch die Gerade f_%koTt dargestellt ist. Die zur Frequenz des Meßgrößenumformers addierte konstante Frequenz is! mit f_k bezeichnet, und es gilt:

Innerhalb des in Fig. 2 mit« bezeichneten Arbeitsbereiches, der sich vom unteren Grenzwert f_nm bis zu einem gewünschten oberen Grenzwert / erstreckt, ist also die korrigierte Frequenz f _kmt direkt proportional zu q. Aus den vorstehenden Erläuterungen ist ersichtlich, daß es ohne Bedeutung ist, ob die nichtkorrigierte Kennlinie die Ordinate unterhalb oderoberhalbdes Koordinatennullpunktes schneidet. F;ills die Kennlinie den Koordinatennullpunkt oberhalb der Kennlinie schneidet, muß die erforderliche Korrekturfrequenz lediglich von der Frequenz des Meßgrößenumformers subtrahiert werden. Die Korrekturfrequenz wird also jeweils der Frequenz des Meßgrößenumformers mit entsprechendem Vorzeichen überlagert.

Zur Erzielung der gewünschten Parallelverschie-

Impulsgenerator vorgesehen, der Impulse mit der gewünschten Korrekturfrequcnz liefert und der mit dem Ausgang des Meßgrößenumformers in Verbindung sieht. Damit zur Erzielung der gewünschten Parallclverschiebung der Kennlinie des Meßgrößenumformers eine fehlerfreie Frequenzüberlagerung erfolgt, müssen bestimmte Bedingungen eingehalten werden, wobei nachstehend die drei wichtigsten Bedingungen erläutert werden. Erstens dürfen keine Korrekturimpulse gesendet werden, wenn der Meßgrößenumformer keine Impulse liefert, d. h. Korrekturimpulsc dürfen erst dann gesendet werden, wenn der MeßgrößeiHimformer einen Impuls geliefert hat. Zweitens dürfen vom Meßgröüenumformer gelieferte Impulse nicht mit Korrekturimpulsen zusammenfallen, da dann der Addierer nur einen einzigen Impuls registrieren würde. Es müssen also eventuell vollständig oder teilweise zusammenfallende Impulse so voneinander getrennt werden, daß der Addierer beide Impulse erfassen kann. Drittens dürfen KorrekHirimpulse dann nicht mehr gesendet werden, wenn der Meßgrößenumformer anhält oder, falls die Frequenz des Meßgrößenumformers die untere Grenzfrequenz /,„.„ des Arbeitsbereiches unterschreitet. muU die dann jedem Meßimpuls überlagerte Anzahl von Korrekturimpulsen auf einen Maximalwert begrenzt werden. Die Bedingungen werden nun anhand von Fig. 3 näher erläutert. In Fig. 3 sind die Meßimpulse entlang der Zeitachse a. die Korrekturimpulse entlang der Zeitachse b und die einander überlagerten Impulse entlang der Zeitachse c dargestellt. Fig. 3 zeigt den Fall, bei dem sinn die Frequenz des Meßumformers dem unteren Grenzwert nähert, wobei g, der vorletzte Impuls und g, der letzte Impuls ist, der mit der Frequenz/_min gesendet worden ist. Mit g, ist ein gegebenenfalls später außerhalb des Arbeitsbereiches gesendeter Impuls bezeichnet. Die Korrekturimpulse k_v k, usw. werden regelmäßig nach einem entsprechend gewählten Zeitintervall gesendet. Entsprechend der vorstehend erläuterten dritten Bedingung muß die Korrek Uirimpulsfolge nach dem letzten Meßimpuls g, abgebrochen werden, wobei dieser Abbruch nicht gleichzeitig mit dem Auftreten des Meßimpulses g_?. sondern erst dann erfolgt, nachdem eine bestimmte Anzahl η Korrekturimpulse entsprechend dem Zeitintervall zwischen den Meßimpulsen g, und g₂ gesendet worden sind. Falls die geringste Meßimpulsfrequenz /_m,„ ist. beträgt das maximale Zeitintervall zvvischen'den Meßimpulsen in diesem Fall ί_ΜΓ. d. h.

an der unteren Grenze des Arbeitsbereiches gilt die Beziehung /_r,_Mi = 1 </„„„. Hat die Korrekturfrequenz den Wert/j, dann ist die Anzahl η der Korrekturimpulse während dieses Zcitintervalls gleich /_m0I ■ f_k oder fk'fmm· 'ⁿ F'8 ·^ '^{st c}'^llri;h ^c''^e unterbrochene senkrechte Linie S angedeutet, daß nach dem letzten Meßimpuls g, nur noch η Korrekturimpulse gesendet werden. In Fig. 3 ist entlang der Zeitachse c die unmittelbar vor dem Anhalten des Meßgrößenumforniers vorliegende korrigierte Impulsfolge dargestellt. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen. daß/„_mi im allgemeinen den untersten Punkt des geradlinigen Teils der Kennlinie des Meßgrößenumformers darstellt. Wie schon angedeutet, werden in Wirklichkeit in bestimmten Fällen Meßimpulse auch noch mit einer niedrigeren Frequenz als/_mm gesendet, die dann aber in einem außerhalb des Arbeitsbereiches liegenden nichtlinearen Bereich auftreten. Insbesondere kann bei Durchflußmengenmcssern für Medien mit hoher Viskosität bei Verringerung des Durchflusses der Meßgrößenumformer Impulse abgeben, welche von der linearen Kennlinie abweichen und auf dem in Fig. 2 zum Endpunkt f'_mn führenden Kennlinienteil liegen. Im piaktischcn Betrieb wird jcdoch f_mm immer so festgelegt, daß dieser Punkt am Ende des geradlinigen Teils der Kennlinie liegt. An diesem Prinzip ändert sich auch nichts, wenn eine Frequenzrrultiplikation erfolgt, d. h. wenn das Ausgangssignal des Meßgrößenumformers mit einem Faktor u multipliziert wird. Dabei muß auch die Korrekturfrequenz /j mit dem Faktor u multipliziert werden, so daß das Verhältnis "=A/„„„ unverändert bleibt.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer elektronisehen Schaltung zur Durchführung des bekannten Verfahrens. Der mit der Bezugszahl 1 bezeichnete Meßgrößenumformer liefert eine Meßimpulsfolge, deren Frequenz proportional der Meßgröße ist, beispielsweise proportional dem pro Zeiteinheit durch einen Strömungsmesser fließenden Volumen. Der Ausgang des Meßgrößenumformers 1 ist mit dem Eingang einer Korrektureinheit 2 und mit dem Steuereingang eines Gauers 3 verbunden. An ucn /.ncilin Eingang des Gatters 3 ist ein Impulsgenerator 4 zum Erzeugen von Korrekturimpulsen angeschlossen. Die vier Schaltungskomponenten sind aus Gründen der Vereinfachung als getrennte Einheiten dargestellt, können jedoch in verschiedener Weise miteinander vereinigt werden, beispielsweise in Form einer einzii gen integrierten Schaltung.

In Übereinstimmung mit den obigen Darlegungen werden die Meßimpulse vom Meßgrößenumformer 1 und die Korrekturimpulse vom Generator 4 in der Korrektureinheit 2 einander überlagert und gelangen

> dann zu einem nicht näher dargestellten Zähler oder Addierer. Es wird jedoch keine einfache Überlagerung der Impulse bewirkt, vielmehr sorgt die Korrektureinheit 2 zusammen mit der Gatterschaltung dafür, daß die oben angegebenen Bedingungen für die Überi lagerung eingehalten werden.

Es soll zunächst auf die »Trennbedingung« eingegangen werden, gemäß der dafür gesorgt werden muß. daß ein Meßimpuls und ein Korrekturimpuls, selbsl wenn beide gleichzeitig auftreten, nicht zu einem ein-

i zigen Impuls vereinigt dem nachgeschalteten Zählei oder Addierer zugeführt werden. Die Korrekturschaltung sorgt für eine Trennung der beiden gleichzeitig auftretenden Impulse und enthält zu dieserr

/weck einen Speicher, in dem gleichzeitig auftretende Impulse gespeichert und nacheinander ausgegeben werden. Winl gerade ein Impuls ausgegeben, wenn ein anderer Impuls zur Korrektureinheit fließt, dann wird der neue Impuls im Speicher in eine Warteschlange eingereiht. Dieser neue Impuls wird erst dann ausgegeben, wenn nach Ausgabe des vorausgehen.,ΐ-.·η Impulses ein bestimmtes Zeitintervall verstrichen ist. wodurch eine ausreichende Trennung der Impulse erreicht wird und das Addierwerk mit Sicherheit beide Impulse erfassen kann.

Das Gatter 3 sorgt für die Einhaltung der beiden vei bleibenden Bedingungen, da es die beiden Iinpulslolgcn so koordiniert, daß Korrekturimpulse nur dann lortlaufcnd übertragen werden, wenn vorher ein Meßimpuls aufgetreten ist. und andererseits die Anzahl der Korrekturimpulse dann begrenzt wird, wenn tier Abstand zwischen ilen Meßimpulsen auf einen

VV. Tl !!nnoct! .. itl ,l..r >,.. 1, >, I, · > IK .l,.r ,!,.tor..,.

Grenze des Meßbereiches liegt. Einerseils läßt nun das (iatter nur dann Korrekturimpulse durch, wenn es vorher von einem Meßimpuls angesteuert worden ist. Andererseits unterbricht das (iatter die Korreklurimpulsfolge dann, wenn ein Meßimpuls fehlt, beispielsweise wenn gemäß Fig. 3 auf den Meßimpuls f·. nicht ein Meßimpuls e, folgt. Sollte jedoch einer oder mehrere verspätete Meßimpulse folgen, dann läßt das Gatter für jeden solchen später folgenden Meßimpuls nur eine vorgegebene maximale Anzahl an Korrekturimpulsen durch. Die Steuerung des Gatter kann entweder auf der Basis einer Zeitmessung oder auf der Basis einer Impulszählung erfolgen.

Bei einem auf Zeitbasis gesteuerten Gatter 3 bewirkt jeder Meßimpuls eine Öffnung des Gatters für ein bestimmtes maximales Zeitintervall /_miIi. das dem reziproken Wert der unteren Grcnz.frequenz f_mm entspricht. Bei einer über f_mm liegenden Meßimpulsfrequenz bleibt also das Gatter fortlaufend geöffnet.

Die vorstehend erläuterte Situation ist in Fig. 5 dargestellt, in der die Meßimpulse in der Zeile Tt und die Öffnungsintervalle t_max in der Zeile α dargestellt sind. Die Korrekturimpulse sind in der Zeile b dargestellt, wahrend die Ausgangsimpulse der Korrektureinheit in der Zeile <· dargestellt sind. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß der Meßimpuls g, das Gatter öffnet, so daß dieses einen nachfolgenden Korrekturimpuls k, durchläßt. Der nächste Meßimpuls g\ tritt nun beispielsweise aufgrund eines kurzzeitigen Stillstands des Meßgrößenumformers erst dann auf. nachdem das Gatter wieder gesperrt ist. Der Meßimpuls g\ öffnet nun das Gatter wieder, so daß -'.er folgende Korrekturimpuls A:, wieder durchgelassen wird. Der darauffolgende Korrekturimpuls k, wird jedoch nicht durchgelassen, da das Gatter bereits wieder gesperrt ist. Es sei angenommen, daß der Meßimpuls g, überhaupt nicht auftritt.

Fig. 6 zeigt die Arbeitsweise des auf der Basis von Impulszählung gesteuerten Gatters, das fortlaufend höchstens eine vorbestimmte Anzahl /i von KorrekturimpuI'-Ξη durchläßt, wobei n=fjf_mm ist und im vorliegenden Fall den Wert 3 hat. Wie in Fig. 5 sind die Meßimpulse in Zeile a, die Korrekturimpulse in Zeile b und die überlagerten Fmpulse in Zeile c dargestellt. Der Meßimpuls g, öffnet das Gatter, das daraufhin drei Korrekturimpulse durchläßt, worauf das Gatter gesperrt wird, wie durch die Linie 5 angedeutet ist, da keine weiteren Meßimpulse auftreten. Sollte jedoch später noch ein Meßimpuls g. auftreten. löst dieser wiederum drei Korrekturimpulse aus. wie dies in lig. (i rechts von der Linie S gestrichelt dargestellt ist. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß sowohl in I- ig. 3 als auch in lig. fi aus Gründen der Übersichtlichkeit und zum besseren Verständnis die Korrekturfrei|iienz viel höher als die Meßimpulsfrequenz gewählt worden ist. Tatsächlich liegen jedoch die beiden Frequenzen in der gleichen Größenordnung, d. h. n~ I. und in manchen Füllen ist sogar f_k kleiner als j .

Im zuletzt beschriebenen Fall erhält man eine Nähertingslösung. weil die vom Gatter durchgelassene Anzahl von Impulsen delinitionsgemäß gleich /ι = l_k I_111n ist und dieser Quotient zur nächsten positiven ganzen Zahl aufgerundet werden muß. Man kann jedoch ohne große Schwierigkeiten das Gatter so abändern, daß das Clatter im Durchschnitt eine dem Sollwert η entsprechende Anzahl von Impulsen durch-

f l:ltt<^lr ........

zugeordnet, der dafür sorgt, daß das Gatter einmal eine etwas größere als η und einmal eine etwas kleinere als η Anzahl V bzw. K von Impulsen durchläßt, so daß die durchschnittliche vom Gatter ilurchgelassene Anzahl an Impulsen nach // konvergiert.

Ein einfaches numerisches Beispiel veideutlich! dieses Prinzip. Angenommen der Quotient f_k f_mm, d. h. die gewünschte Anzahl // von Korrekturimpulsen ist 2.6. Der Wert 2.(i entspricht nun '' . oiler der ganzen Zahl 2 zuzüglich '.'<. Wenn also das (iatter so gesteuert wird, daß jeweils im Laufe von fünf aufeinanderfolgenden Öffnungsintervallen während drei Intervallen jeweils drei Korrekturimpulse und während zwei Intervallen jeweils nur zwei Korrekturimpulse hindurchgelassen werden, dann beträgt der Durchschnittswert für eine längere Folge von Meßimpulsen offensichtlich 2.d.

Anhand von Fig. 7 wird nun eine Schaltung erläutert, welche die drei oben angeführten L'berlagerungsbedingungen erfüllt. Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 7 unterscheidet sich von der Aibeitsweise der Schaltung nach F-"ig. 4. da die Schaltung nach Fig. 7 aus in integrierter Schaltung ausgcluhrten Standardkomponenten aufgebaut ist. Bei der Schaltung nach Fig. 7 werden die Meßimpulse nicht unmittelbar den Korrekturimpulsen überlagert, vielmehr werden durch die Meßimpulse sekundäre Meßimpulse ausgelöst, die von der gleichen Impulsquelle stammen, die auch die Korrekturimpulse liefert. Die sekundären Meßimpulse und die Korrekturimpulse werden addiert und in der nachstehend erläuterten Weise zu eilem korrigierten Ausgangssi'.nal verarbeitet.

Der in Fig. 7 dargestellte Meßwcrtumformer 60. bei dem es sich beispielsweise um einen Durchflußmesser der obengenannten Art handelt, liefert ein Analogsigna!, das in geeigneter Weise verstärkt und in ein impulsförmiges Signal umgesetzt wild, das auf der Ausgangsleitung 62 auftritt. Mit dem auf der Ausgangsleitung 62 auftretenden Signal wird dann ein sogenannter Stoßgenerator 64 beaufschlagt, der die Eigenschaft hat. daß er nach Empfang eines Eingangsimpulses jeweils eine Impulsserie, beispielsweise zehn Impulse, liefert. Der Generator 64 erhält die Impulse für eine solche Impuisserie von einem Impulsgeber 66, der von einem Kristalloszillator 68 gespeist wird, weicher eine hohe Basisfrequenz von beispielsweise 1 MHz liefert. Der Impulsgeber 66 hat die Eigenschaft, daß er erstens die Frequenz der vom Oszillator

68 cnipfiingcncn Impulse tmlersetzt, beispielsweise um den Faktor K), und zweitens an eine Reihe von Ausgangsklemmen Impulsfolgen mit der verringerten PrCi]IiCiI/ liefert, wobei die Impulsfolge zeitlich zueinander versetzt sind. Von einer Ausgangskleninie des Inipulsgebers 66 wiril über die Leitung 70 eine Impulsfolge, die im vorliegenden Fall eine Frequenz von IOD kflz f·at. dem Stoßgenerator 64 zum Zerhakken zugeführ;. Der Stoßgenerator 64 liefert also jeweils beim Empfang eines Meßimpulses an die Ausgangsleitung 72 eine Impulssei ic, die im vorliegenden Heispiel ID Impulse umfaßt, wobei die Impulse innerhalb der Serie eine Frequenz von 100 kHz aufweisen. Die Impulsserie wird über die Ausgangsleitung 72 einem ODER-Glied 74 zugeführt.

Von einer anderen Ausgangsklenime des Impulsgebers 66 wird über die Leitung 76 eine andere Impulsfolge abgenommen, die ebenfalls eine Frequenz von IOD kHz aufweist, jedoch zeitlich gegenüber der über die Leitung 70 abgenommenen Impulsfolge versetzt ist. Die über die Leitung 76 abgenommene Impulsfolge wird zur Erzeugung der erforderliehen Korrektursignale verwendet. Zur Erzeugung der Korrektur.ignalc wurden oben anhand von Fig. 5 und fi zwei Ciatteranordnungen erläutert, von denen die eine auf Zeitbasis und die andere auf Zählbasis arbeitet. Hei der Ausführungsform nach Fig. 7 wird die über die Leitung 76 abgenommene Impulsfolge einem UND-Glied 78 zugeführt, das in Abhängigkeit von den auf der Leitung 62 auftretenden Meßimpulsen geöffnet wird, da die Meßimpulse nicht nur dem Stoßgenerator 64. sondern auch einem monostabilcn Flip-Flop 80 zugeführt werden, das nach jedem Meßimpuls das UND-Glied 78 für eine vorgegebene Zeitspanne zum Durchlaß der auf tier Leitung 76 anliegenden Impulsfolge öffnet. Das monostabile Flip-Flop 80 sorgt dafür, daß die erste und dritte der obenerwähnten drei bedingungen erfüllt wird, d. h. keine Korrekturimpulse erzeugt werden, bevor nicht ein Meßimpuls aufgetreten ist. und die Korrcktiirimpulsc nicht mehr weiter unbegrenzt auftreten können. nachum; keine Meßimpulse mehr erzeugt werden.

1>MC VlMII L'N |5-VIIICU tO Ulli LUgCIUSNCMC IMI|)UI>-

folge gelangt zu einem Frequenzteiler 82, der die Frequenz der Impulsfolge verringert, im vorliegenden Falle um den Faktor 100 untersetzt, so daß die auf der Leitung 84 auftretende Impulsfolge eine Frequenz von I kHz aufweist. Die Leitung 84 führt zum Eingang eines Multipliziergliedes 86, an dem in bekannter Weise mit Hilfe von dekadischen Zifierrädern ein die gewünschte Frequenz, gewährleistender Multiplikator eingestellt werden kann. Die auf der Ausgangsleitung 88 des Multipliziergliedes 84 auftretenden Impulse, deren Frequenz beispielsweise Ii) f_k beträgt, werden dem ODER-Glied 74 zugeführt und dort zu den in Abhängigkeit von den Meßimpulsen vom Stoßgencrator 64 erzeugten Impulsserien addiert.

In der verstehend erläuterten Weise erhält man also eine der Summe f_g + f_k entsprechende korrigierte Meßimpulsfrequenz^j,,,,, wobei/, so einzustellen ist, daß ^:n der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise die f_gknrr darstellende Gerade den Koordinatennullpunkt schneidet. Der dem jeweiligen Meßgerät angepaßte Wert von f_k wird am Multiplizierglied 86 unter Berücksichtigung der Tatsache eingestellt, daß die auf der Leitung 72 auftretenden Impulse den Wert 10 f repräsentieren. Die auf der Ausgangsleitung 30 des ODER-Gliedes 74 auftretende Signalkombination ist

Die zweite /i,r Korrektur der Meßimpulse erforderliche Bedingung, dsiß nämlich die Meßimpulse und die Korrekturiiiipulse immer so voneinander getrennt sein müssen, daß sie beim Addieren nicht zusammenfallen, wird bei der Schaltung nach Fig. 7 automatisch dadurch gewährleistet, daß die Meßimpulse oder vielmehr die von den Meßimpulsen abhängigen Impulse und die Korrekturiiiipulse von der gleichen Quelle stammen, nämlich vom Hochfrequenzoszillator 68. dessen Impulse in gleiche, jedoch zeitlich versetzte Impulsfolgen aufgeteilt werden, von denen jeweils zwei zur Erzeugung der sekundären Meßimpulse bzw. Korrekturimpulse verwendet werden.

Die am Ausgang 90 des ODER-Gliedes 74 auftretenden überlagerten Impulse werden einem weiteren Miiltiplizierglied 92 zugeführt, an dem zu Anpas-Mingszweckcn ein Dimensionsfaktor K als Multiplikator einstellbar ist, so daß die am Ausgang 94 lies Multipliz.iergliedes 92 auftretenden Impulse eine solche Frequenz K ■ IO(/, +Λ ) aufweisen, daß jeder zur Zählung vorgesehene Impuls genau der gewünschten Meßeinheit, beispielsweise einer Durehflußmenge von I 1 pro Minute entspricht. Da die Impulse nahe beieinanderliegen können (obwohl sie niemals zusammenfallen, weil der Mindestimpulsabstand stets eine Mikrosekunde im Hinblick auf die Frequenz der gemeinsamen Impulsquelle 11 MHz| ist), sind manche Zähler, insbesondere elektromechanische Zähler, zum Zählen der Impulse nicht geeignet, so daß die am Ausgang 94 des Multipliz.iergliedes 92 auftretenden Impulse einem Impulsformer 96 zugeführt werden, in dem einerseits das Zeitintervall zwischen ankommenden Impulsen und andererseits die Breite der Impulse selbst ohne Veränderung ihrer Gesamtzahl gestreckt werden kann. Ein derartiger Streckeffekt ist mit Hilfe eines Aufwärts-Abwärts-Zählverfahsens möglich und der Impulsformer 96 basiert daher auf einem bekannten Aufwärts-Abwärts-Zähler. Der Ausgang des Impulsformer 96 steht über eine Leitung 98 mit dem Eingang einer Zählertreiberstufe 100 in Verbindung. Die auf der Leitung 98 auftretenden mifniisc 'ocMizcii einen solchen Anstand sowie eine solche Dauer, daß sie ohne Schwierigkeiten von einem mechanischen Zähler 102 oder einem elektronischen Zähler 104 erfaßt werden können.

Bei der Schaltung nach Fig. 7 wird die Frequenz des Korrcktursignals in spezieller Weise modifiziert, beispielsweise durch den Impulsgeber 66 und durch den Frequenzteiler 82. und es ist weiterhin eine gemeinsame Impulsqucllc mit einer F'requenz von I MHz. vorgesehen.

Ein großer Vorteil der Schaltungsanordnung nach Fig. 7 besteht darin, daß die Korrekturimpulsfrequenz in einfacher Weise durch Kompensation der verschiedenen den Meßwert beeinflussenden Störgrößen modifiziert werden kann. Bei Durchflußmessern beispielsweise bewirken Temperaturschwankungen entsprechende Schwankungen der Viskosität des Strömungsmediums, und dadurch bedingte Meßfehler können korrigiert werden, indem die Frequenz der Korrekturimpulse in Abhängigkeit von der Temperatur geändert wird, was automatisch erfolgen kann. Weiterhin kann die Frequenz im Hinblick auf Herstellungstoleranzen zwischen verschiedenen Meßgrößenumformern so modifiziert werden, daß bei jedem einzelnen Instrument optimale Genauigkeit erreicht wird.

Flicrzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Erzeugen von Impulsen mit einer physikalischen Meßgröße im wesentlichen direkt proportionaler Impulsfolgefrequenz, bei dem

a) Meßimpulse einer von der Meßgröße im wesentlichen linear abhängigen Impulsfolgefrequenz erzeugt werden,

b) Korrekturimpulsc einer vorgegebenen Impulsfolgefrequenz erzeugt werden,

c) jeweils nach einem Meßimpuls auftretende ausgewählte Korrekturimpulse mit Impulsen einer von der Meßgröße im wesentlichen linear abhängigen Impulsfolgefrequenz derart überlagert werden, daß die resultierende Impulsfolge eine mit der Meßgröße über einen konstanten Faktor verknüpfte Impulsfolgcf/equenz hat, nach Patent 24 53 136, dadurch gekennzeichnet, daß

d) Basisimpulse vorgegebener Impulsfolgefrequenz erzeugt werden,

e) die Korrekturimpulse sowie zeitlich gegen diese versetzte Hilfsimpulse vorgegebener Impulsfolgefrequenz aus den Basisimpulsen abgeleitet werden,

f) die mit den Korrekturimpulsen überlagerten Impulse aus jeweils einer Zahl von jeweils nach einem Meßimpuls auftretenden Hilfsimpuken gebildet werden.

2. Verfahren nach Ansi-ruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Zahl der jeweils nach einem Meßimpuls zur überlagerung ausgewählten Korrekturimpulse auf die Anzahl der während des maximal zulässigen Meßimpulsabstandes erzeugten Korrekturimpulse beschränkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der nach einem Meßimpuls ausgewählten Korrekturimpulse in zufälliger Weise jeweils aus zwei möglichen Weiten derart ausgewählt wird, daß der Durchschnittswert der Zahl der pro Meßimpuls ausgewählten Korrekturimpulse konstant ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse der resultierenden Impulsfolge vor einer Addition bezüglich ihrer Dauer sowie ihres Abstandes gestreckt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit

a) einem Meßimpulsgeber zur Erzeugung von Meßimpulsen mit einer von der Meßgröße im wesentlichen linear abhängigen Impulsfolgefrequenz,

b) einem Korrekturimpulsgeber zur Erzeugung von Korrekturimpulen einer vorgegebenen Impulsfolgefrequenz,

c) einer von den Meßimpulsen jeweils während einer bestimmten Zeitspanne für die Korrekturimpulsc geöffneten Torschaltung,

d) einer Übcrlagcrungsschaltung zur Zusammenfassung der von der Torschaltung diirchgelassenen Korrekturimpulse sowie von hinsichtlich der Impulsfolgefrcquenz mit der Meßgröße im wesentlichen linear zusammenhängenden Impulsen zu einer resultierenden Impulsfolge, deren Impulsfolgefrequenz der mit einem konstanten Faktor multiplizierten Meßgröße gleich ist, nach ι Patent 24 53 136, dadurch gekennzeichnet,

daß

e) ein Basisoszillator (68) zur Erzeugung von Basisimpulsen vorgegebener Impulsfolgefrequenz vorgesehen ist,

in f) der Korrekturimpulsgeber eine von dem Ba

sisoszillator (68) gespeiste Impuisverarbeitungsschaltung (66) zur Erzeugung der Korrekturimpulse aus den Basisimpulsen aufweist,

r. g) die Impulsverarbeitungsschaltung (66)

außerdem zur Ableitung von zeitlich gegen die Korrekturimpulse versetzten Hilfsimpulsen vorgegebener Impulsfolgefrequenz aus den Basisimpulsen ausgebildet ist,

in h) ein von den Hilfsimpulsen beaufschlagter

Schaltkreis (64) zur Weiterleitung einer bestimmten Zahl von Hilfsimpulsen an die Überlagerungsschaltung (74) jeweils bei Auftreten eines Meßimpulses vorgesehen ist.

r>

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge

kennzeichnet, daß die Öffnungszeit der Torschaltung (80, 78) entsprechend dem maximal zulässigen Abstand der Meßimpulse bemessen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, daiii durch gekennzeichnet, daß die Torschaltung eine

von den Meßimpulsen beaufschlagte monostabile Kippschaltung (80) und ein einerseits an deren Ausgang sowie andererseits an die Impulsverarbeitungsschaltung (66) angeschlossenes UND-r> Glied (78) umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen UND-Glied (78) und Uberlagerungsschaltung (74) eine Frequenzumsetzerschaltung (82, 86) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Ansptrucb 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlagerungsschaltung (74) ein Multiplizierglied (92) und ein Impulsformer (96) nachgeschaltet sind.