DE3213602A1

DE3213602A1 - Elektronisches geraet

Info

Publication number: DE3213602A1
Application number: DE19823213602
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 6840 Lampertheim Schaller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Bopp & Reuther Wasserzaehler 68623 Lamperthe GmbH
Priority date: 1982-04-13
Filing date: 1982-04-13
Publication date: 1983-10-20
Also published as: DE3213602C2

Description

Elektronisches Gerät
Die Erfindung bezieht ih auf ein elektronisches Gerät zur Zustandserfassung mit einer Aufnahmeeinheit und einer Auswerteschaltung.
Bei bekannten Geräten der obengenannten Art wird zur Zustandserfassung eine Rückkopplungsschaltung mit von außen zur Stbrung der Rtlckkopplungsbedingungen bedämpfbarem Schwingkreis benutzt, dessen Schwingungsänderung mehr oder weniger analog infolge äußerer Beeinflussung in einer Auswerteschaltung erfaßt wird und zu einem Signal verarbeitet wird. Derartige Geräte haben sich in der Praxis an sich recht gut bewährt, es ist 3edoch bei der Bauelementeauswahl eine besondere Sorgfalt erforderlich, da nur mit geringen Toleranzen gearbeitet werden kann, weil die Toleranzen und die Temperaturkoeffizienten, sowie die Langzeitdrift der an der RUckkopplungsschaltung beteiligten Bauelemente in das Schwingungsverhalten des Oszillators eingehen. Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der obengenannten Art dahingehend zu verbessern, daß mit einer geringen Anzahl von Bauelementen und geringen Aufwand, insbesondere in bezug auf Einhaltung von Toleranzen bei einfachem Aufbau ausgekommen werden kann.
Diese Aufgabe wird auf einfache Weise bei einem Gerät der obengenannten Art dadurch gelöst, daß eine Impulsabgabeeinheit mit der Aufnahmeeinheit derart verbunden iat, daß die zu erwartende Schwingungsabklingzeit mit der durch äußere Einflüsse veränderten in der Auswerteschaltung vergleichbar ist. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Schaltung wird die Bauelemente zahl auf die Oszillatorinduktivität und -kapazität beschränkt, die insbesondere in ihrem Temperatur- und Langzeitwerhalten als passive Bauelemente leicht zu stabilisieren sind. Die Ankopplung der Auswerteschaltung an dem Oszillator kann praktisch rückwirkungsfrei erfolgen. Ein IC zur Auswertung kann besonders leicht ausgeführt werden, da bis auf Comperator, alles digitale Schaltung ist.
Um mit handelsüblichen Mitteln d.n Aufbau des erz in dungsgemäßen Gerätes zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Impulsabgabeeinheit ein Rechteckgenerator und die Aufnahmeeinheit ein durch äußere Einflüsse bedämpfbarer LC-Schwingkreis ist. Weiterhin kann ohne speziell zu konzipierende Mittel ausgekommen werden, wenn die Auswerteschaltung einen Schwellwertsohalter (Comperator) enthält, der die Amplitude der abklingenden Spannung erfaßt und einen Zähler, der die Anzahl der Schwingungen bis ZUM Durchlaufen des Schwellwertes zählt, sowie eine Vergleichsschaltung, die sollistwertabhängig ein Ausgangesignal abgibt. Das erfindungsgemäße Gerät ist nicht nur bei beruhrungslosen Oszillatoren als Sensoren anwendbar, es ist auch mit Vorteil zur Überwachung von Strömungen eines Mediums verwendbar, wie beispielsweise aus der DE-AS 14 73 190 als bekannt zu entnehmen. Hierzu ist es vorteilhaft,*wenn die Impulsabgabeeinheit eine einen Meßwiderstand impulsartig aufheizende Einrichtung ist und die Aufnahieeinheit ein durch äußere Einflüsse kühlbare Widerstand ist. Das hierfür verwendbare Gerät wird mit Vorteil derart weitergebildet, daß die Auswerteschaltung ein die Schwellenteaperatur des Widerstandes in Abhängigkeit von der Iipulsfolge (Zeit) erfußendes Gerät enthält, Anhand der Zeichnung werden Ausftihrungsbeispiele gemäß der Erfindung und die Grundidee näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Diagramm des Schwingungskonzepts Spannung Uber Zeit, Fig. 2 die an einen Schwellwertschalter entsprechend dem Diagramm cUuii Fig. 1 anstehenden Impulse, Fig. 3 eine prinzipielle Schaltungadarstellung unter Verwendung eines Schwingkreises als Aufnahmeeinheit, Fig. 4 eine mögliche Schaltungsform unter Verwendung eines Widerstandes als Aufnahmeeinheit.
Eg.1 zeigt den Abklingvorgang eines impulsartig erregten Schwingkreises Spannung über der Zeit; die in diesem Vorgang dargestellte Kurve ist mit 1 bezeichnet. Die diesen Abklingvorgang einhüllende Einhüllkurve 2 ändert sich je nach Bedämpfung des Schwingkreises. Die gestriche lot dargestellte Schwingkurve für einen bedämpften Schwingkreis ist mit 3 und die diesen zugehörige, ebenfalls gestrichelt dargestellte EinhUllkurve mit 4 bezeichnet. Weiterhin ist diesem Diagramm eine waagrechte Linie 5 zu entnehmen, die die Schaltschwelle eines nachgeschalteten Comparators darstellt.
Wird nun durch einen Impuls eine Schwingung angeregt, so zeigt diese Schwingung 1 Schnittpunkte 6, 7 und 8 mit der Linie 5, d.h. bei Erreichen dieser Schnittpunkte spricht der Schwellwertschalter an. Nach dem Schwellwertschalter ergibt sich praktisch die aus Fig. 2 ersichtliche Impulstolge. Im vorliegenden Fall werden drei Impulse weitergegeben, die entsprechend gezählt werden können. Wird nun der Schwingkreis, der in derselben Art und Weise angeregt wird, durch äußere Einflüsse zusätzlich gedämpft, so ergibt sich die gestrichelte Kurve.
Als Schnittpunkt mit der Schwellwertlinie 5 ergeben sich lediglich die Schnittpunkte 9, d.h., wie aus Fig.
2 gestrichelt zu entnehmen ist, es ist lediglich ein Impuls vom Schwellwertschalter erfaßt worden. Eine nachgeschaltete Zähleinrichtung stellt somit ohne Schwierigkeiten durch Vergleich den Unterschied fest, so daß das Gerät ein Signal abgeben kann. Im vorliegenden Beispiel wäre somit der Sollwert drei Impulse, während der Istwert lediglich ein Impuls ist.
Zur Erzeugung dieser den Schwingkreis anregenden Einzelimpulse kann, wie aus der Prinzipschaltung Fig. 3 zu ersehen ist, ein Rechteckimpulsgenerator 10 dienen. Die Impulse werden auf den Schwingkreis 11 gegeben. Die vom Schwingkreis 11 erzeugten Schwingungsamplituden, in der aus Fig. 1 ersichtlichen Folge, werden einem Impedanzwandler 12 weitergegeben, der mit dem eigentlichen Schwellwertschalter 13 elektrisch leitend verbunden ist.
Die Schwelle des Schwellwertschalters 13 ist über eine Widerstandskombination einstellbar. Ein zweiter Rechteckgenerator 15 gibt die Vergleichsimpulse ab, die über eine Vergleichsschaltung 16 dem eigentlichen Zähler 17 zugeführt werden. Der Zähler 17 gibt bei nicht erreichter vorgegebener Impulszahl ein Ausgangssignal auf beispielsweise das elektromagnetische Schaltgerät 18, das die Schalt- oder Anzeigefunktion übernimmt.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 gibt der Rechteckgenerator 10 Impulse auf einen als Fühler dienenden Widerstand 19, dessen Temperatur von einem Temperaturgeber 20 über den Impedanzwandler 12 weitergegeben wird.
Der hier abgegebene Temperaturwert fällt ebenfalls wie die Schwingung, entsprechend einer E-Funktion ab, so daß eine Abweichung von dem normalen Abfall der Wärme, beispielsweise bei Fremdlüftung durch Strömung, was angedeutet ist durch die Pfeile 21, über den Impedanzwandler 12 durch eine nicht näher dargestellte Auswerteschaltung feststellbar ist.
Die erfindungsgemäße Geräteaus£ührung kommt zusätzlich zu den oben geschilderten Vorteilen mit einem geringen Energiebedarf aus.
5 PatentansprUche 4 Figuren Leerseite

Claims

PatentansprUche 1. Elektronisches Gerät zur Zustandserfassung mit einer Aufnahmeeinheit und einer Auswerteschaltung, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Impulsabgabeeinheit (10) mit der Aufnahmeeinheit derart verbunden ist, daß die zu erwartende Schwingungsabklingzeit mit der durch äußere Einflüsse veränderten in der Auswerteschaltung (13, 16, 17) vergleichbar ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Impulrabgabeeinheit ein Rechteckgenerator (10) und die Aufnahieeinheit ein durch äußere Einflüsse bedäipfbarer Lc-Schwingkreis (11) ist.
3. Gerät nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Auswerteschaltung einen Schwellwertschalter (13) enthält, der die Amplitude der abklingenden Spannung erfaßt und einen Zähler (17) der die Anzahl der Schwingungen biß zum Durchlaufen des Schwellwertes zählt, sowie eine Vergleichsschaltung (16), die soll/istwertabhängig ein Ausgangssignal (18) zu 8 ) abgibt.
4. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Impulsabgabeeinheit (10) eine einen Meßwiderstand (19) impulsartig aufheizende Einrichtung ist und die Aufnahmeeinheit ein durch äußere Einflüsse kühlbare Widerstand (20) ist.
5. Gerät nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Auswerteschaltung ein die Schwellentemperatur des Widerstandes (20) in Abhängigkeit von der Impulsfolge (Zeit) erfaßendes Gerät enthält.