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Vorrichtung zum Aufnehmen von Daten
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Daten,mit
einem Zähler zum Zählen elektrischer Datenimpulse während aufeinanderfolgender Zählperioden
vorbestimmter Dauer.
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Die Erfindung bezieht sich also auf eine Vorrichtung zum Aufnehmen
digitaler Daten, insbesondere an einem Datensammelort, an dem der Wert eines Parameters
zu überwachen ist. Der Datensammelort kann beispielsweise ein Ort in einem Labor
oder
im Freien sein, wo ein Meßinstrument, wie ein Licht-oder Temperaturfühler,
installiert ist, das ein elektrisches Ausgangssignal liefert, welches kennzeichnend
für den Wert des Parameters ist.
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Eine bekannte Aufnahme-Vorrichtung dieser Art weist eine kombinierte
Zähl- und Druckeinheit auf, die ein nicht-gepulstes elektrisches Ausgangssignal
vom Meßinstrument erhält und von diesem elektrische Impulse ableitet, die eine Frequenz
besitzen,welche zur Größe des nicht-gepulsten Ausgangssignal in Beziehung steht.
Ein Zähler in der Einheit zählt die so abgeleiteten Impulse während aufeinanderfolgender
Zählperioden vorbestimmter Dauer. Am Ende jeder Zählperiode wird die durch den Zähler
erhaltene Zählung durch Steuermittel einem Drucker der Einheit zugeführt, der eine
Aufzeichnung der Zählung als Maß für den Wert des Parameters während der gerade
beendenden Zählperiode ausdruckt. Der Zähler wird dann für die nächste Zählperiode
zurückgestellt.
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Wo Daten an einer Vielzahl von Datensammelorten aufgenommen werden
sollen, sieht die bekannte Vorrichtung eine kombinierte Zähl- und Druckeinheit für
jeden Datensammelort vor. Insbesondere im Fall batteriegespeister Aufnahmevorrichtungen
zur Verwendung im Freien ist es nachteilig, daß jede Einheit einen Drucker aufweist,
da der Drucker die teuerste Komponente in der Einheit ist und den meisten Batteriestrom
verbraucht, wobei er außerdem die Einheit übermäßig sperrig macht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung
zum Aufnehmen digitaler Daten an Datensammelorten unter Vermeidung der obengenannten
Nachteile zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Speicher mit
einer Vielzahl von Speicherplätzen zum elektrischen Speichern
der
Zählungen, die der Zähler während einer bestimmten aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden
Zählperioden erhalten hat; und durch Steuereinrichtungen zum Übertragen der Zählungen
des Zählers auf den entsprechenden Speicherplatz des Speichers am Ende jeder Zählperiode
sowie zum Zurückstellen des Zählers für die nächste Zählperiode.
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Die elektrisch im Speicher einer Aufnahmeeinheit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gespeicherten Daten können durch eine kombinierte Abfrage-und Druckeinheit
periodisch ausgelesen und ausgedruckt werden, wobei die Druckeinheit dazu eingerichtet
ist, lösbar bzw. abnehmbar mit der Aufnahmeeinheit zur Übertragung der Daten am
Aufnahmeplatz verbunden zu werden.
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Auf diese Weise Kann eine einzige Abfrage- und Druckeinheit dazu verwendet
werden, periodisch die gespeicherten Daten von einer Vielzahl von Aufnahmeeinheiten
auszudrucken. Da der Speicher jeder Aufnahmeeinheit relativ preiswert und leicht
ist, können beträchtliche Einsparungen in den Kosten und im Gewicht der Aufnahmeeinheiten
als Ergebnis des Weglassens eines einzelnen Druckers erreicht werden, der bislang
in jeder Aufnahmeeinheit der bekannten Vorrichtung mit eingebaut war.
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Darüber hinaus kann die Lebensdauer der Batterien einer Aufnahmeeinheit
vergrößert werden, da der Speicher der erfindungsgemäßen Aufnahmeeinheit im Vergleich
zum Drucker der bekannten Vorrichtung nur wenig Energie verbraucht.
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Die maximale Betriebsdauer einer erfindungsgemäßen Aufnahmeeinheit
zwischen aufeinanderfolgenden Ausdruckvorgängen über die Abfrage- und Ausdruckeinheit
ist gleich dem Produkt aus Zählperioden und der Zahl der Speicherplätze, die im
Speicher vorgesehen sind. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich aus durch
Schalteinrichtungen zum Variieren der Zählperioden in vorbestimmten Grenzen.
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Eine andere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Aufnehmen von Daten in Verbindung mit einem Meßinstrument, das nicht-gepulste
elektrische Ausgangssignale liefert, ist gekennzeichnet durch einen Umformer zum
Aufnehmen des Ausgangssignals und Versorgen des Zählers mit elektrischen Impulsen
, deren Frequenz zur Größe des nicht-gepulsten elektrischen Ausgangs des Meßinstrumentes
in Beziehung steht.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß der Umformer
einen Verstärker zum Aufnehmen des nichtgepulsten elektrischen Ausgangs und einen
spannungsgesteuerten Oszillator aufweist, der in Abhängigkeit von der Größe des
Ausganges des Verstärkers gesteuert ist.
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Gemäß einer äußerst bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß
der Verstärker eine Betriebsart zum Aufnehmen nichtgepulster Ausgangsspannungen
und eine Betriebsart zum Aufnehmen nicht-gepulster Ausgangsströme hat.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
daß der Verstärker drei Betriebsarten zum Aufnehmen entsprechender Ausgangsspannungen
und Ausgangsströme in unteren und oberen Bereichen hat.
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Schließlich ist bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen,
daß die drei Betriebsarten des Verstärkers durch erste und zweite Schalter wählbar
sind, die jeweils mit einem nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers verbunden
sind, und in einer Rücklaufschleife zwischen einem Ausgang und einem invertierenden
Eingang des Verstärkers liegen; daß der erste Schalter den Widerstand zwischen dem
nicht-invertierenden Eingang und Erde in Abhängigkeit von der Betriebsart bestimmt;
und daß der zweite Schalter den Widerstand in der Rücklaufschleife in Abhängigkeit
von der Betriebsart bestimmt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf die Zeichnung weiter erläutert ist. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockdiagramm eines
Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung; Fig. 2 ein detailliertes
Schaltbild eines Integriergliedes der Aufnahmeeinheit von Fig. 1; und Fig. 3 ein
detailliertes Schaltbild der Aufnahmeeinheit unter Weglassung des Integriergliedes.
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Gemäß Fig. 1 besitzt die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung eine
Aufnahmeeinheit 1 zum elektrischen Speichern digitaler Daten an einem Datensammelort
und eine Druckeinheit 2, die dazu eingerichtet ist, lösbar mit der Aufnahmeeinheit
1 verbunden zu werden, um zeitweise die gespeicherten Daten auszulesen.
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Die Aufnahmeeinheit 1 ist mit einem Meßinstrument 3 am Datensammelort
verbunden. Das Meßinstrument 3 liefert ein nicht-gepulstes elektrisches Signal,
das den Wert eines Parameters, wie der Lichtintensität oder der Temperatur, angibt,
der überwacht werden soll. Das Ausgangssignal des Meßinstrumentes 3 läuft zuerst
zu einem Eingangsverstärker 4 und dann zu einem spannungsgesteuerten Oszillator
6 eines Integriergliedes 5, wo das nicht-gepulste Signal in -Impulse umgewandelt
wird, die eine Frequenz haben, welche zur Größe des Eingangssignals in Beziehung
steht.
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Ein Zähler 7 der Aufnahmeeinheit 1 zählt die durch den Oszillator
6 gelieferten Impulse während aufeinanderfolgender Zählperioden vorbestimmter, einstellbarer
Dauer, die durch einen Steuerkreis 8 steuerbar ist. Am Ende jeder Zählperiode wird
das durch den Zähler 7 erhaltene Zählergebnis einem Speicher 9 zugeführt, der 256
Speicherplätze 10 aufweist, die in Fig. 1 mit 0 - 255 bezeichnet sind. Jeder Speicherplatz
10 speichert elektrisch die durch den Zähler 7 erhaltenen Zählergebnisse während
jeweils einer von 256 aufeinanderfolgenden Zählperioden, so daß die gesamte Arbeitszeit
der Aufnahmeeinheit 1 256mal die vorbestimmte Dauer der Zählperiode dauert, um den
Speicher 9 zu füllen. Nach der Übertragung jedes Zählergebnisses zum Speicher 9
wird der Zähler 7 für die nächste Zählperiode zurückgestellt.Ein Adressenspeicher
11 bestimmt die Adresse jedes Speicherplatzes, auf dem das jeweilige Zählerergebnis
gespeichert ist. Die Adresse wird nach jeder Zählung weitergesetzt, so daß der Speicher
9 nacheinander gefüllt wird.
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Die Aufnahmeeinheit 1 weist einen Taktgeber 12 auf, der elektrische
Impulse einer festen Frequenz liefert, um die Tätigkeit der Aufnahmeeinheit 1 zeitlich
einzuteilen.
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Der Taktgeber 12 wird durch eine wiederaufladbare Batterie oder einen
Akkumulator 13 versorgt.
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Die Druckeinheit 2, die einer Vielzahl von Aufnahmeeinheiten 1 dienen
kann, ist so eingerichtet, daß sie durch ein einzelnes Kabel und einen Mehrfachstecker
lösbar mit der Aufnahmeeinheit 1 verbunden werden kann. Auf diese Weise wird eine
Verbindung zwischen dem Speicher 9 und einem Reihen in Parallelen umwandelnden mformer
14 der Druckeinheit 2 ,zwischen dem Steuerkreis 8 und
dem Steuerkreis
15 der Druckeinheit 2 und zwischen der Batterie 13 und einem Batterielade-Steuerkreis
16 der Druckeinheit 2 hergestellt.
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In Tätigkeit läßt der Steuerkreis 15 in der Druckeinheit 2 die im
Speicher 9 gespeicherten Daten zum Umformer 14 auslesen, von wo sie über eine Zwischenphase
17 zu einem Drucker 18 laufen, der die gespeicherten Zählungen auf einem Papierband
als Liste von Datenworten zusammen mit einer Zahl ausdruckt, die den speziellen
Datensammelort und das spezielle Datenwort kennzeichnet.
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Die Verbindung der Batterie 13 und des Steuerkreises 16 ermöglichen
es, die relativ kleine Batterie 13 der Aufnahmeeinheit 1 von einer größeren Batterie
20 der Druckeinheit 2 aufzuladen, während die Daten aus der Druckeinheit 1 ausgedruckt
werden.
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Erforderlichenfalls können die Einheiten 1 und 2 noch für eine kurze
Zeit nach dem Beendigen des Ausdruckens zusammengelassen werden, um ein angemessenes
Wiederaufladen sicherzustellen.
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Bei Verwendung der beschriebenen Vorrichtung werden die Aufnahmeeinheit
1 an einem Datensammelort aufgestellt und die gewünschte Zählperiode eingegeben.
Die Aufnahmeeinheit 1 kann dann bis zu 256 mal der eingegebenen Zählperiode unbeaufsichtigt
gelassen werden, bevor die Daten unter Verwendung der Druckeinheit 2 ausgelesen
werden.
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Fig. 2 zeigt das detaillierte Schaltbild des Integriergliedes 5 der
Aufnahmeeinheit 1. Das Meßinstrument 3 möqe als Ausgang eine elektrische Spannung
(in Millivolt) oder einen Strom (in Mikroampere) liefern, der die zu überwachenden
Parameter repräsentiert. Der Eingangsverstärker 4 des Integriergliedes 5 ist daher
im voraus so einstellbar, daß er mit Spannungen in einem vorbestimmten Millivoltbereich
oder mit
Strömen in vorbestimmten oberen und unteren Mikroampere-Bereichen
erteilt.
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Der Eingangsverstärker 4 beruht auf einem integrierten Schaltkreis
21, der einen nicht-invertierenden Eingang 50, einen invertierenden Eingang 51 und
einen Ausgang 52 hat. Ein Spannungsausgang vom Meßinstrument 3 wird am Eingang 50
angelegt , ein Stromausgang vom Meßinstrument 3 am Eingang 51.
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Der nicht-invertierende Eingang 50 ist über einen Widerstand 53 mit
Erde verbunden. Ein erster Schalter 54 ist parallel zum Widerstand 53 zwischen Eingang
50 und Erde angeordnet.
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In einer ersten Stellung V des Schalters 54 für das Arbeiten mit Spannungen
wird keine Verbindung durch den Schalter 54 zur Erde hergestellt. In zweiten und
dritten Stellungen I und i des Schalters 54 zum Arbeiten in oberen und unteren Strombereichen
sind Widerst nde 55 und 66 kleineren Wert als der Widerstand 53 zueinander parallel
mit dem Widerstand 53 verbunden. Der Widerstand 55 besitzt einen größeren Wert als
der Widerstand 56. Eine Rücklaufschleife zwischen dem Ausgang 52 und dem invertierenden
Eingang 51 des Verstärkers 4 hat einen Kondensator 57 parallel mit einem ersten
Widerstandszweig, der ein Potentiometer 58 in Serie mit einem Widerstand 59 aufweist,
mit einem zweiten Widerstands zweig, der einen Widerstand 60 und ein Potentiometer
61 aufweist, und mit einem dritten Widerstands zweig, der einen Widerstand 62 und
ein Potentiometer 63 aufweist. Der Widerstand 59 hat einen größeren Wert als der
Widerstand 60, der wiederum einen größeren Wert als der Widerstand 62 hat. Die Potentiometer
58 und 61 haben den gleichen Maximalwert, der oberhalb des Maximalwertes des Potentiometers
63 liegt.
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Der Widerstand der Rücklaufschleife des Vorverstärkers 4 wird
durch
einen zweiten Schalter 64 gewählt, der mit dem ersten Schalter 54 gekoppelt ist.
In einer ersten Stellung V zum Arbeiten mit Spannung verbindet der zweite Schalter
64 den Kondensator und den ersten Widerstands zweig in der Rücklaufsch-leife. In
der zweiten und dritten Stellung I und i zum Arbeiten mit Strom verbindet der Schalter
64 in der Rücklaufschleife jeweils den zweiten und dritten Widerstandszweig ohne
den Kondensator 57.
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Fig. 2 zeigt auch den spannungsgesteuerten Oszillator 6 des Integriergliedes
5. Der Oszillator 6 hat einen integrierenden integrierten Schaltkreis 22, einen
schaltenden integrierten Schaltkreis 23 und einen steuernden integrierten Schaltkreis
24. Die Eingangsspannung vom Eingangsverstärker 4 wird an einem Eingang 25 aufgenommen
und durch den Schaltkreis 22 integriert. Danach wird sie in Impulse, die bei 26
auftauchen, umgeformt, deren Frequenz vom Ausgang des Schaltkreises 22 abhängig
ist. Die erhaltenen Impulse werden durch einen dividierenden integrierten Schaltkreis
27 dividiert, wobei das Teilungsverhältnis bei 28 durch den Benutzer zur Anpassung
an die Arbeitsbedingungen wählbar ist Beispielsweise kann das Teilungsverhältnis
abgesenkt werden, um eine vernünftige Zahl von Impulsen pro Zeitperiode zu erhalten,
wenn das Ausgangssignal des Meßinstrumentes 3 sehr flach ist. Die dividierten Impulse
bilden die durch den Zähler 7 zu zählenden Impulse und werden nach 29 am Ausgang
der Treiberstufe 30 des Integriergliedes ~ 1 o Wie in Fig. 3 gezeigt ist, werden
die zu zählenden Impulse über eine Pufferstufe 31 einem Digitalzähler 7 zugeführt.
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Der Zeitgeber 12 der Fig. 1 weist einen Schwingquarz 32 und Frequenzteiler
33 und 34 auf. Die integrierten Schaltkreise 35 und 36 sind durch entsprechende
Daumenrad-Schalter 37
und 38 so einstellbar, daß die Einstellung
der Zählperiode innerhalb des Bereiches von 1 bis 99 in Einheiten einer Stunde,
einer halben Stunde oder einer viertel Stunde gewährleistet ist.
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Der Steuerkreis 8 der Fig. 1 weist einen Übertragungsanschlag 39 auf,
der das Ende einer Zählperiode erfühlt und den Zähler 7 über die Leitung 37A dahinqehend
instruiert, daß das erhaltene Zählerergebnis zu vier Speicherelementen 40 bis 43
über Leitungen 7A zu übertragen ist. Jedes Speicherelement 40 bis 43 speichert jeweils
eine Ziffer der Zählung, was eine Speicherung für eine maximale Zählung von 9.999
ergibt.
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Der integrierte Schaltkreis 44 in Fig. 3 ist ein Zählteiler, der ein
Teil des Steuerkreises 8 bildet, der am Auslesen aus den Speicherelementen 40 bis
43 durch die Druckeinheit 2 auf Erhalt eines Steuersignals über die Leitung 44A
teilnimmt Der Ausgang der Speicherelemente 40 bis 43 wird auf eine Leitung 43A gegeben.
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Der Teiler 33 liefert die Taktimpulse entsprechender Frequenzen über
Leitungen 33A und 33B zur Pufferstufe 31 und zum Zähler 7, um die Tätigkeit dieser
Komponenten zeitlich einzuteilen. Der Zähler 7 liefert aufeinanderfolgende Steuerimpulse
zu den Speicherelementen 40 bis 43 über Leitungen 7B bis 7E, um die Ziffern der
Zählungen des Zählers 7 zu den jeweiligen Speicherelementen 40 bis 43 zu übertragen.
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Beim Auslesen werden die Daten nacheinander von den Speicherelementen
40 bis 43 zur Druckeinheit 2 gesandt, wobei jedes Speicherelement 40 bis 43 die
gespeicherten Ziffern in einem vorbestimmten Reihenmuster unter der Steuerung des
Steuerkreises 8 ausgibt.
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Der Umformer 14 de#r Druckeinheit 2 zur Umwandlung der Reihen in parallele
Anordnungen liefert einen Ausgang in paralleler Anordnung, die der binärcodierten
Dezimalinformation entspricht, welche in den Speicherelementen 40 bis 43 der Speichereinheit
1 gespeichert ist. Diese parallele Information wird durch den Zwischenphasen-Schaltkreis
17 aufgenommen und in Anweisungen für den Drucker 18 umgewandelt, der einen Satz
von Figuren ausdrucktselche der gespeicherten Zählung und der zugeordneten Kennung
entspricht. Wenn der Drucker 18 einen Satz von Figuren ausgedruckt hat, zeigt er
dem Steuerkreis 15 an, daß er bereit ist, die nächste Zählung zu drucken. Der nächste
Speicherplatz 10 wird dann abgefragt und die entsprechende gespeicherte# Zählung
gedruckt. Das Drucken wird mit einer Geschwindigkeit von drei Zählungen pro Sekunde
ausgeführt.
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Die Aufnahmeeinheit 1, die in einem wetterbeständigen Gehäuse zur
Verwendung im Freien eingebaut sein kann, kann eine Instrumententafel aufweisen,
die mit einem mechanischen Zeitfolge-Zähler versehen ist, um die Zeit anzuzeigen,
die verflossen ist, seitdem die Aufnahmeeinheit 1 zuletzt durch die Druckereinheit
2 abgefragt wurde. Auch die beiden Daumenrad-Schalter 37 und 38 sind zum Setzen
der Zählperioden zugänglich. Ein weiterer Daumenrad-Schalter kann vorhanden sein,
der beispielsweise von 1 bis 10 gesetzt werden kann, wodurch die Qrtskennung der
jeweiligen Aufnahmeeinheit 1 repräsentiert sind, wenn zehn Aufnahmeeinheiten 1 mit
einer einzelnen Druckeinheit 2 verwendet werden. Wenn gespeicherte Daten in der
Aufnahmeeinheit 1 aufeinanderfolgend durch die Drucke in heit 2 ausgedruckt werden,
wird die Ortskennungszahl als erste Zahl jedes Datenworts mitgedruckt, worauf eine
von 0 bis 255 reichende Zahl folgt, die den Speicherplatz und so die Zeit der ausgedruckten
Zählung identifiziert.