DE3544095C2

DE3544095C2 -

Info

Publication number: DE3544095C2
Application number: DE3544095A
Authority: DE
Inventors: Horst Ruge; Lothar 6103 Griesheim De Heger
Original assignee: Hydrotechnik GmbH
Current assignee: Hydrotechnik GmbH
Priority date: 1985-12-13
Filing date: 1985-12-13
Publication date: 1987-10-15
Also published as: DE3544095A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren von analogen Echtzeitsignalen mit Hilfe einer Einrichtung zur mikroprozessorgesteu erten Erfassung, Verarbeitung, Anzeige, Speicherung und Ausgabe von analogen und/oder digitalen Meßwerten mehrerer Meßstellen oder Senso ren, mit einem Prozeßrechner in Verbindung mit einem sequentiell ab tastenden Meßstellenumschalter, einem Analog-Digital- und Digital-Ana log-Wandler, mehreren Analogverstärkern und Analog- und Digital-Spei chern sowie einer Dateneingabevorrichtung und Steckkontakten für einen aufsteckbaren Adapterteil.The invention relates to a device for calibrating analog Real-time signals with the help of a device for microprocessor control acquisition, processing, display, storage and output of analog and / or digital measured values from several measuring points or Senso ren, with a process computer in connection with a sequentially groping measuring point switch, an analog-digital and digital-Ana log converter, several analog amplifiers and analog and digital memory chern and a data input device and plug contacts for one clip-on adapter part.

Zur Erfassung, Verarbeitung, Anzeige, Speicherung und Ausgabe von analogen und/oder digitalen Meßwerten, insbesondere für einen mobilen Einsatz, ist man bestrebt, tragbare Geräte einzusetzen und hier vor zugsweise Geräte im Taschenformat, ähnlich einem Taschenrechner.For the acquisition, processing, display, storage and output of analog and / or digital measured values, especially for a mobile Use, one strives to use portable devices and here before preferably pocket-sized devices, similar to a calculator.

Zur Aufnahme physikalischer Werte, wie Drucke, Temperaturen oder anderer Meßwerte stehen entsprechende Sensoren zur Verfügung, welche sowohl digitale als auch analoge Signale abgeben. Zur Verbesserung der Ermittlung von Zustandgrößen oder Eigenschaften eines Systems, beispielsweise einer hydraulischen Anlage, ist es in vielen Fällen erforderlich oder wünschenswert, gleichzeitig Meßwerte von mehreren Sensoren aufzunehmen, unmittelbar zu verarbeiten und die Ergebnisse anzuzeigen oder zur Speisung eines Schreibers oder Druckers abzugeben.For recording physical values such as pressures, temperatures or other measured values, corresponding sensors are available, which deliver both digital and analog signals. To improve the Determination of state variables or properties of a system, for example a hydraulic system, it is in many cases required or desirable, measured values of several at the same time Record sensors, process immediately and the results display or to supply a pen or printer.

Jeder Sensor weist eine Eigencharakteristik auf, welche beim Anschluß an ein Meß- und Auswertegerät zu berücksichtigen ist. Hierzu zählt insbesondere seine Nullpunktlage und sein vom Hersteller angegebener Endwert bzw. Meßbereich.Each sensor has its own characteristic, which when connecting on a measuring and evaluation device. This counts in particular its zero point position and that specified by the manufacturer Full scale or measuring range.

Beim Einsatz mehrerer Sensoren besteht daher das Problem, diese dem Meß- und Auswertegerät anzupassen. Es sind zwar bereits Sensoren bekannt, welche mit einer eigenen Kompensationsschaltung ausgerüstet sind, um diese ausreichend kompatibel zu gestalten, jedoch sind solche Sensoren sehr aufwendig und benötigen eine eigene Energieversorgung.When using multiple sensors, there is therefore the problem that this Adapt measuring and evaluation device. They are already sensors known, which is equipped with its own compensation circuit are to make them sufficiently compatible, but they are Sensors are very complex and require their own energy supply.

Mit der Kompensationsschaltung wird beispielsweise der Temperatureffekt ausgeglichen, jedoch nicht ein vorhandener Nullpunkt-Fehler, da sich dieser im Betrieb, durch Alterung, kurzfristige Überlastung oder dergleichen ändert.With the compensation circuit, for example, the temperature effect balanced, but not an existing zero point error, because this in operation, due to aging, short-term overload or the like changes.

Bei Analogmeßgeräten ist es bekannt, für jeden verwendeten Sensor beim Anschluß an das Meßgerät dort einen Abgleich durchzuführen, wobei durch Verstellung von Hand jeweils eines Potentiometers der Nullpunkt und der Endwert, d.h. sein Meßbereich eingestellt werden. Das Analogausgangs signal eines solchen Meßgerätes kann zur Beaufschlagung eines Schrei bers verwendet werden.In analog measuring devices, it is known for each sensor used Connection to the measuring device there to carry out an adjustment, whereby by Manual adjustment of a potentiometer, the zero point and the Final value, i.e. its measuring range can be set. The analog output Signal of such a measuring device can be applied to a scream be used.

Für die Verarbeitung von digitalen Eingangssignalen und die Anwendung von Mikroprozessoren zur Erhöhung der Leistungsdichte ist der Einsatz von digitalen Meßgeräten notwendig.For processing digital input signals and application is the use of microprocessors to increase the power density of digital measuring devices necessary.

Aus der Zeitschrift Messen und Prüfen/Automatik, Heft 7/8, 1982, Seiten 475-481 ist ein frei programmierbares mikroprozessorgesteuertes Daten system für die Erfassung, Übertragung, Speicherung und Auswertung von Meßwerten bekannt. Hierbei werden mehrere Meßsignale sequentiell abge tastet, wodurch bereits Pausenzeiten zwischen den einzelnen Signalen vorliegen, welche ein Vielfaches der Zeitdauer des einzelnen Signals entsprechen. Das digitalisierte Signal wird sodann wortseriell zum Speicher oder zur Übertragungseinheit übertragen, wird nochmals zur Ausgabeeinheit übertragen und dort gewandelt. Die hierbei auftretenden und sich addierenden Zeiten sind so groß, daß man nicht mehr von der Abgabe eines Echtzeitsignals sprechen kann. Auch ist der verwendete Prozessor Z-80 wegen seiner geringen Geschwindigkeit nicht geeignet, das aufgeworfene Problem zu lösen.From the magazine Measure and Check / Automatic, issue 7/8, 1982, pages 475-481 is a freely programmable microprocessor controlled data system for the acquisition, transmission, storage and evaluation of Measured values known. Here, several measurement signals are sequentially abge gropes, which already pauses between the individual signals which are a multiple of the duration of the individual signal correspond. The digitized signal then becomes word series Memory or transferred to the transmission unit, is again to Transfer output unit and converted there. The occurring here and times that add up are so big that you can no longer count on the Can speak a real-time signal. Also is the one used Processor Z-80 not suitable because of its low speed, to solve the problem posed.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzu geben und Mittel vorzuschlagen, um die Anpassung eines digitalen Meßgerätes an eine Vielzahl von Sensoren zu erleichtern und zu automatisieren, und ein digitales Meßgerät derart auszugestalten, daß mindestens ein Kanal vorhanden ist, von dem echtzeitfähige Ausgangs signale abgegeben werden.The present invention has for its object to take measures give and propose means to adapt a digital Measuring device to facilitate and to a variety of sensors automate, and design a digital measuring device such that there is at least one channel from the real-time capable output signals are given.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der eingangs aufgeführten Vorrichtung im aufsteckbaren Adapterteil ein Schalter vorhanden, dessen Eingang einerseits mit dem Ausgang des prozeßgesteuerten Digital-Analog-Wand lers mit Analogverstärker und andererseits mit dem Ausgang eines Analogverstärkers verbunden ist und dessen Ausgang einem abgleichbaren Ausgangsverstärker zugeführt ist, wobei der Ausgang des Ausgangs verstärkers mit dem Meßstellenumschalter verbunden ist.To solve this problem is in the device listed above In the plug-in adapter part there is a switch, its input on the one hand with the output of the process-controlled digital-analog wall lers with analog amplifier and on the other hand with the output of a Analog amplifier is connected and its output is an adjustable Output amplifier is supplied, the output of the output amplifier is connected to the measuring point switch.

Nach der Erfindung können relativ langsame und damit preiswerte Prozessoren verwendet werden, weil der Zugriff für die Durchführung der Kalibrierung auf bereits gespeicherte Werte erfolgt.According to the invention can be relatively slow and therefore inexpensive Processors are used because of access to carry out the Calibration to values already stored is carried out.

In Weiterbildung der Erfindung ist der genannte Schalter elektrisch betätigbar und vom Prozeßrechner ansteuerbar. Der Ausgangsverstärker im Adapterteil weist in vorteilhafter Weise abgleichbare Widerstände auf.In a further development of the invention, the switch mentioned is electrical can be operated and controlled by the process computer. The output amplifier in The adapter part advantageously has adjustable resistors.

ln einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Wider stände manuell abgleichbar ausgebildet, welche mit Hilfe im Digital speicher gespeicherter sensorabhängiger Nullpunkt-Fehlerwerte und Kalibrier-Endwerte die Bereitstellung einer normierten Ausgangsspannung ermöglichen.In an advantageous embodiment of the invention, the contradictions would be manually adjustable, which can be done with the help of digital memory of stored sensor-dependent zero point error values and Calibration end values the provision of a standardized output voltage enable.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Widerstände elektrisch abgleichbar ausgebildet und vom Prozeßrechner ansteuerbar, wodurch mit Hilfe im Digitalspeicher gespeicherter sensorabhängiger Nullpunkt-Fehlerwerte und Kalibrier-Endwerte ein vollautomatischer Abgleich auf kalibrierte Endwerte ermöglicht wird.In a further embodiment of the invention, the resistors are designed to be electrically adjustable and controllable by the process computer, whereby with the help of sensor-dependent stored in digital memory Zero point error values and calibration end values a fully automatic Adjustment to calibrated end values is made possible.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei zeigen: The invention is described in more detail with reference to the drawings. Here demonstrate:

Fig. I die Grundschaltung eines von Hand abgleichbaren Verstärkers eines rein analogen Meßgerätes, nach dem Stand der Technik; Figure I shows the basic circuit of a manually adjustable amplifier of a purely analog measuring device, according to the prior art.

Fig. II die Grundschaltung eines halbautomatisch abgleichbaren Aus gangsverstärkers mit Prozessor, für einen Kanal, nach der Erfindung; Fig. II, the basic circuit of a semi-automatically adjustable output amplifier with processor, for one channel, according to the invention;

Fig. III die Grundschaltung eines vollautomatisch abgleichbaren Aus gangsverstärkers mit Prozessor, für einen Kanal, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und Fig. III, the basic circuit of a fully matched automatically from gear amplifier with a processor, for one channel, according to a further embodiment of the invention, and

Fig. IV die schematische Gesamtschaltung des Grundgerätes mit Adapter teil. Fig. IV part of the schematic overall circuit of the basic device with adapter.

In der Fig. I ist als Stand der Technik die Grundschaltung eines von Hand abgleichbaren Verstärkers eines rein analogen Meßgerätes schematisch dargestellt. Der Meßeingang 1 liegt an dem abgleichbaren analogen Eingangsverstärker 28, dessen Ausgang zur Anzeigevorrichtung führt. Der Ausgang des Analogverstärkers weist einen Abgriff auf, der über einen Ausgangsverstärker 41 zu einem weiteren Auswertegerät, wie etwa einem nicht dargestellten Schreiber geleitet ist. Die Potentio meter 29 und 30 sind von Hand verstellbar ausgebildet, so daß für jeden verwendeten Sensor beim Anschluß an das Meßgerät ein Abgleich durchgeführt werden muß, indem durch VerstelIung von Hand jeweiIs eines Potentiometers der Nullpunkt und der Endwert, d.h. sein Meßbereich eingestellt werden.In Fig. I, the basic circuit of a manually adjustable amplifier of a purely analog measuring device is shown schematically as prior art. The measurement input 1 is connected to the adjustable analog input amplifier 28 , the output of which leads to the display device. The output of the analog amplifier has a tap which is passed via an output amplifier 41 to a further evaluation device, such as a recorder (not shown). The potentiometers 29 and 30 are designed to be adjustable by hand, so that an adjustment must be carried out for each sensor used when connecting to the measuring device by adjusting the zero point and the end value, ie its measuring range, by adjusting a potentiometer by hand.

Das Analogausgangssignal eines solchen Meßgerätes kann zur Beauf schlagung eines Schreibers direkt verwendet werden, wie bereits eingangs ausgeführt ist. Ein solcher Abgleich ist sehr zeitaufwendig.The analog output signal of such a measuring device can be used for Beauf hitting a writer can be used directly, as already is executed at the beginning. Such a comparison is very time consuming.

Die Fig. II zeigt die Grundschaltung eines halbautomatisch abgleich baren Ausgangsverstärkers mit Prozessor für einen Kanal eines digitalen Meßgerätes. Der analoge Meßeingang 1 führt über einen Eingangsver stärker 5 zu einem Analog-Digital-Wandler 10 und weiter über einen Prozessor 11 zu einem Digital-Analog-Wandler 14. Das hier vorliegende analoge Signal wird über einen Schalter 20 und Ausgangsverstärker 21 dem analogen Ausgang 23 zugeleitet. Die Widerstände 29 und 30 lassen sich von Hand abgleichen, wobei der Widerstand 29 für den Endabgleich oder die Kalibrierung bestimmt ist und der Widerstand 30 dem Null punktabgleich dient. Zur Erzielung eines echtzeitfähigen Signals bei einem digitalen Meßgerät ist der Ausgang 23 über die Leitung 35 mit dem Analog-Digital-Wandler 10 und der Ausgang des Eingangsverstärkers 5 über die Leitung 36 mit dem Schalter 20 verbunden. Anhand der Gesamt schaltung nach Fig. IV wird später hierauf noch näher eingegangen. Fig. II shows the basic circuit of a semiautomatic balancing output amplifier with processor for one channel of a digital measuring device. The analog measurement input 1 leads via an input amplifier 5 to an analog-to-digital converter 10 and further via a processor 11 to a digital-to-analog converter 14 . The present analog signal is fed to the analog output 23 via a switch 20 and output amplifier 21 . The resistors 29 and 30 can be adjusted manually, the resistor 29 being intended for the final adjustment or the calibration and the resistor 30 serving for the zero point adjustment. To achieve a real-time signal in a digital measuring device, the output 23 is connected via line 35 to the analog-digital converter 10 and the output of the input amplifier 5 via line 36 to the switch 20 . Based on the overall circuit of FIG. IV, this will be discussed in more detail later.

Die Fig. III zeigt die schematische Schaltung eines Ein- und Aus gangskanals eines digitalen Meßgerätes mit vollautomatischem Abgleich und einem echtzeitfähigen Signalausgang. Fig. III shows the schematic circuit of an input and output channel of a digital measuring device with fully automatic adjustment and a real-time signal output.

Die Positionen 10, 11 und 41 verkörpern das Grundgerät aus Analog-Digi tal-Wandler, Rechner und Digital-Analog-Wandler.Positions 10 , 11 and 41 embody the basic unit consisting of an analog-digital converter, a computer and a digital-analog converter.

Der Analog-Eingang 1 führt über einen Eingangsverstärker 5 mit kon stanter Verstärkung. Die Anpassung des Verstärkers erfolgt hierbei rechnerisch. Die Schalter 42, 48 und 49 sind Meßstellen- oder Steuer spannungsumschalter. Die gestrichelte Linie 19 deutet an, daß die eingerahmten Elemente in dem Adapterteil untergebracht sind.The analog input 1 leads via an input amplifier 5 with constant gain. The amplifier is adjusted arithmetically. The switches 42 , 48 and 49 are measuring point or control voltage switch. The dashed line 19 indicates that the framed elements are housed in the adapter part.

Dieses Teil ist mit dem Grundgerät zusammensteckbar ausgebildet. Der Ausgangsverstärker 50 ist mit elektrisch steuerbaren Widerständen 43 und 44 ausgerüstet, welche als Feldeffekt-Transistoren ausgebildet sind. Vor jedem Feldeffekt-Transistor 43 und 44 liegt jeweils ein Analogspeicher 46 bzw. 47, welcher die zur Aufrechterhaltung des gewünschten Widerstandes erforderliche Steuerspannung speichert, wie sie vom Digital-Analog-Wandler 41 zur Verfügung gestellt und so lange variiert wird, bis der gewünschte Widerstand durch eine sukzessive Aproximation erreicht ist. Der Digital-Analog-Wandler verläßt sodann diesen Kanal und der zugehörige Analogspeicher übernimmt die weitere Aufrechterhaltung der Spannung bzw. des sich daraus ergebenden Widerstandes. Der Analogspeicher 46 mit dem Feld-Effekt-Transistor 43 dient hierbei zur Einstellung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 50, während der Analogspeicher 47 mit dem Feld-Effekt-Transistor 44 zur Einstellung des Nullpunktes dient.This part is designed to be pluggable with the basic device. The output amplifier 50 is equipped with electrically controllable resistors 43 and 44 , which are designed as field-effect transistors. In front of each field effect transistor 43 and 44 there is an analog memory 46 and 47 , respectively, which stores the control voltage required to maintain the desired resistance, as provided by the digital-to-analog converter 41 and is varied until the desired resistance is achieved by successive approximation. The digital-to-analog converter then leaves this channel and the associated analog memory takes over the further maintenance of the voltage or the resulting resistance. The analog memory 46 with the field-effect transistor 43 is used to set the amplification factor of the amplifier 50 , while the analog memory 47 with the field-effect transistor 44 is used to set the zero point.

Der Eingang des Verstärkers 50 ist durch den Schalter 49 umschaltbar, und zwar einmal auf den Analogspeicher 45 und zum anderen direkt auf das auszugebende Analogsignal. In der normalen Betriebsphase, d.h. wenn der Verstärker 50 abgeglichen ist, ist der Schalter 49 auf den Analog-Eingangsverstärker 5 geschaltet und das fehlerbehaftete Ein gangssignal läuft über den Eingangsverstärker 5. Der Endwert steht noch in keinem Bezug zum Meßbereichsendwert und ein Nullpunktsfehler ist ebenfalls noch vorhanden. Ist der Verstärker 50 wie oben aufgeführt, Fehlerkorrigiert, ergibt sich die gewünschte Konfiguration, d.h. am Ausgang 23 erscheint ein korrigiertes Signal in Echtzeit.The input of the amplifier 50 can be switched over by the switch 49 , specifically once to the analog memory 45 and secondly directly to the analog signal to be output. In the normal operating phase, ie when the amplifier 50 is balanced, the switch 49 is connected to the analog input amplifier 5 and the faulty input signal runs through the input amplifier 5 . The end value is not related to the end of the measuring range and a zero point error is also still present. If the amplifier 50 is error-corrected as listed above, the desired configuration results, ie a corrected signal appears in real time at the output 23 .

Zum erforderlichen Abgleich der beiden Widerstände 43 und 44 wird der Schalter 49 vom Analogeingang abgetrennt und wird an den Analogspeicher 45 gelegt. Der Rechner speist über den Digital-Analog-Wandler 41 und den Schalter 42 in der obersten Stellung eine Kalibrierspannung in den Analogspeicher, welche dort gehalten wird. Der Rechner mißt über den Digital-Analog-Wandler 41 und über den Schalter 48 in der oberen Stellung die Ausgangsspannung des Verstärkers 50.For the necessary adjustment of the two resistors 43 and 44 , the switch 49 is disconnected from the analog input and is applied to the analog memory 45 . The computer feeds a calibration voltage into the analog memory via the digital-analog converter 41 and the switch 42 in the uppermost position, which voltage is held there. The computer measures the output voltage of the amplifier 50 via the digital-analog converter 41 and the switch 48 in the upper position.

Wenn die eingespeiste Eingangsspannung Null Volt beträgt oder eine Spannung, die den gespeicherten Nullpunktfehler wiedergibt, kann der Nullpunkt des Ausgangsverstärkers abgeglichen werden.If the input voltage is zero volts or one Voltage, which reflects the stored zero point error, can Zero point of the output amplifier can be adjusted.

In ähnlicher Weise wird der Endwert kalibriert. Die Analogspeicher 45, 46 und 47 sorgen dafür, daß während der Umschaltung des Schalters 42 die zuvor aufgeprägte Korrekturspannung für den Nullpunkt und die Kalibrierspannung erhalten bleibt, bis diese durch neue Werte ersetzt werden. Die Feld-Effekt-Transistoren werden daher auch während der Schaltvorgänge des Schalters 42 mit der erforderlichen Spannung beaufschlagt, so daß der notwendige Abgleich des Verstärkers in jeder Betriebsphase sichergestellt ist.The final value is calibrated in a similar way. The analog memories 45 , 46 and 47 ensure that the previously impressed correction voltage for the zero point and the calibration voltage is maintained during the switchover of the switch 42 until these are replaced by new values. The field-effect transistors are therefore also supplied with the required voltage during the switching operations of the switch 42 , so that the necessary adjustment of the amplifier is ensured in every operating phase.

Die Fig. IV zeigt die Gesamtschaltung des digitalen Meßgerätes mit Adapterteil 19, wobei der Adapterteil hierbei die halbautomatische Ausführungsform nach Fig. II aufweist, welche jedoch durch die vollautomatische Version nach Fig. III ersetzt werden kann. In bezug auf die Fig. II, III und IV sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. FIG. IV illustrates the overall circuit of the digital measuring instrument with adapter part 19, wherein the adapter member comprises in this case the semi-automatic embodiment of FIG. II, which can be replaced by the fully automatic version of Fig. III. With reference to FIGS. II, III and IV, the same elements are provided with the same reference numerals.

Die Analogeingänge 1, 2, 3, und 4 sind über je einen Analogverstärker 5, 6, 7 und 8 mit konstantem Verstärkungsfaktor und einem Meßstellen umschalter 9 mit einem Analog-Digital-Wandler 10 durchgeschaltet, welcher seinerseits über einen Prozeßrechner 11 mit einem Digital speicher 12 verknüpft ist.The analog inputs 1 , 2 , 3 , and 4 are each connected via an analog amplifier 5 , 6 , 7 and 8 with a constant gain factor and a measuring point switch 9 with an analog-to-digital converter 10 , which in turn has a digital computer via a process computer 11 12 is linked.

Die Verwendung eines Eingangsverstärkers mit konstantem Verstärkungs faktor ist nach der Erfindung deswegen möglich, weil die dem Ein gangsverstärker anhaftenden Fehler (Offset-Spannung) mit Hilfe des Prozessors im Zusammenhang mit dem Nullpunkt-Abgleich, welcher im folgenden noch näher beschrieben wird, rechnerisch ausgeglichen bzw. korrigiert werden.The use of a constant gain input amplifier factor is possible according to the invention because the one error (offset voltage) with the help of the Processor in connection with the zero point adjustment, which in the the following will be described in more detail below, Getting corrected.

Der Digitalspeicher 12 speichert einen einmalig gemessenen und analog verstärkten sowie digital gewandelten Nullpunkt-Fehler eines verwende ten Sensors. Dieser Wert ist jederzeit abrufbar.The digital memory 12 stores a one-time measured and analog amplified and digitally converted zero point error of a sensor used. This value can be called up at any time.

Dem Digitalspeicher 12 werden ferner von der Dateneingabevorrichtung 13 über den Prozeßrechner 11 Daten eingespeist, welche den vorgegebenen Kalibrierwerten eines verwendeten Sensors entsprechen. Diese Werte sind sodann als sein Endwert gespeichert und zu jeder Zeit abrufbar.The digital memory 12 is also fed data from the data input device 13 via the process computer 11 which corresponds to the predefined calibration values of a sensor used. These values are then saved as their final value and can be called up at any time.

Der Prozeßrechner 11 ist über einen Digital-Analog-Wandler 14 und einen Analogverstärker 15 zur Ausgabe eines nicht-echtzeitfähigen, korri gierten Signals mit dem Ausgang 16 verbunden. The process computer 11 is connected via a digital-to-analog converter 14 and an analog amplifier 15 for outputting a non-real-time, corrected signal to the output 16 .

Zur Speicherung kurzzeitiger Signale ist ein Analogspeicher 17 bzw. 18 mit dem Ausgang eines Analogverstärkers 5 bzw. 6 verbunden, dessen Aus gang einen Abgriff im Meßstellenumschalter 9 aufweist.To store short-term signals, an analog memory 17 or 18 is connected to the output of an analog amplifier 5 or 6 , the output of which has a tap in the measuring point switch 9 .

Im Adapterteil 19 ist ein elektrisch betätigbarer Schalter 20 vorhan den, dessen Eingang einerseits mit dem Ausgang 16 eines prozeß gesteuerten Digital-Analog-Wandlers mit Analogverstärker 15 und ande rerseits mit dem Ausgang eines Analogverstärkers 5 bzw. 6 verbunden ist und dessen Ausgang einem abgleichbaren Ausgangsverstärker 21 bzw. 22 zugeführt ist. Der Ausgang 23 bzw. 24 des Ausgangsverstärkers 21 bzw. 22 ist mit dem Meßstellenumschalter 9 verbunden.In the adapter part 19 there is an electrically actuable switch 20 , the input of which is connected on the one hand to the output 16 of a process-controlled digital-to-analog converter with an analog amplifier 15 and on the other hand to the output of an analog amplifier 5 or 6 and the output of which is an adjustable output amplifier 21 or 22 is supplied. The output 23 or 24 of the output amplifier 21 or 22 is connected to the measuring point switch 9 .

Der Ausgangsverstärker 21 bzw. 22 im Adapterteil 19 weist elektrisch abgleichbare Widerstände 26 bzw. 27 auf. Die elektrisch steuerbaren Widerstände 26 bzw. 27 sind zur Durchführung eines in diesem Falle halbautomatischen Abgleichs mit Hilfe der im Digitalspeicher 12 eingespeicherter sensorabhängiger Nullpunkt-Fehler und Kalibrier-End werte vom Analog-Digital-Wandler 10 prozeßgesteuert abgleichbar;The output amplifier 21 or 22 in the adapter part 19 has electrically adjustable resistors 26 or 27 . The electrically controllable resistors 26 and 27 can be adjusted in a process-controlled manner by the analog-to-digital converter 10 in order to carry out a semi-automatic adjustment in this case with the aid of the sensor-dependent zero-point errors and end-of-calibration values stored in the digital memory 12 ;

Der Teil dieser Schaltung kann, wie bereits oben ausgeführt, durch die Schaltung nach Fig. III ersetzt werden, so daß ein vollautomatischer Abgleich durchgeführt werden kann.As already explained above, the part of this circuit can be replaced by the circuit according to FIG. III, so that a fully automatic adjustment can be carried out.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist ferner mit einem digitalen Meßeingang 31, 32 und einem digitalen Ausgangskanal 34 ausgerüstet, welcher beispielsweise einen Drucker beaufschlagt.The device according to the invention is further equipped with a digital measuring input 31 , 32 and a digital output channel 34 which, for example, acts on a printer.

Der Anschluß 33, welcher mit der nicht näher dargestellten Energie quelle verbunden ist, dient der Messung und Überwachung der eigenen Stromversorgung. Über diesen Meßeingang kann der Rechner den Zustand seiner eigenen Batterie ständig messen.The connection 33 , which is connected to the energy source, not shown, is used to measure and monitor its own power supply. The computer can continuously measure the condition of its own battery via this measurement input.

Mit dem hier beschriebenen Gerät nach der Erfindung können zwei Druckmeßstellen und zwei Temperaturmeßstellen quasi gleichzeitig verar beitet werden. Es können somit alle Kanäle besetzt sein, wobei deren Meßwerte dem Rechner sequentiell zugeführt werden. Die Signale der nicht näher dargestellten Druckaufnehmer-Sensoren werden auf zwei Kanäle des als Multiplexer ausgebildeten Meßstellenumschalters 9 direkt und parallel dazu auf zwei weitere Kanäle geschaltet, denen jeweils ein schneller Analogspeicher 5 und 6 vorgeschaltet ist.With the device according to the invention described here, two pressure measuring points and two temperature measuring points can be processed virtually simultaneously. All channels can thus be occupied, the measured values of which are fed sequentially to the computer. The signals of the pressure transducer sensors, not shown in more detail, are switched directly and in parallel to two channels of the measuring point switch 9 , which is designed as a multiplexer, to two further channels, each of which is preceded by a fast analog memory 5 and 6 .

Dieses Verfahren erlaubt die Erfassung von Druckspitzen in einer wesentlich kürzeren Zeit, als es die Umlaufzeit des Multiplexers und die zu jedem Kanal anfallende Wandlungszeit des Analog-Digital-Wandlers 10 zulassen würde.This method allows the detection of pressure peaks in a much shorter time than the circulation time of the multiplexer and the conversion time of the analog-digital converter 10 that occurs for each channel.

Die natürliche Nullpunktabweichung eines jeden verwendeten Sensors wird einmalig vom Gerät selbst gemessen und die Größe dieser Abweichung im Digitalspeicher 12 abgelegt.The natural zero point deviation of each sensor used is measured once by the device itself and the size of this deviation is stored in the digital memory 12 .

Der vom Hersteller der Druckaufnehmer-Sensoren ermittelte Kalibrier wert, d.h. die Skalierung des Messbereich-Endwertes der jeweils verwendeten Sensoren wird vom Bediener über die Tastatur der Daten eingabe 13 in den Digitalspeicher 12 eingeschrieben. Anstelle der Tastatur kann auch ein Strichcodeleser verwendet werden, wobei jeder Sensor seine Kalibrierwerte in Form eines Strichcodes aufweist. Hierdurch werden Fehleintastungen oder Verwechselungen mit einem Datenblatt vermieden.The calibration value determined by the manufacturer of the pressure transducer sensors, ie the scaling of the measuring range end value of the sensors used in each case, is written into the digital memory 12 by the operator via the keyboard of the data input 13 . Instead of the keyboard, a bar code reader can also be used, each sensor having its calibration values in the form of a bar code. This avoids incorrect keying or confusion with a data sheet.

Bei jeder nun anfallenden Druckmessung werden wieder die im Speicher abgelegten Daten für die Berechnung des Absolutdruckes aus dem aktuellen Meßwert herangezogen. Einmal im Speicher abgelegt, verbleiben diese Kalibrierdaten dort, bis sie vom Bediener neu überschrieben werden. So entfällt bei einem Wechsel des oder der Aufnehmersysteme der üblicherweise komplette Neuabgleich des Analog-Eingangsverstärkers.Every time a pressure measurement is made, it is stored in the memory stored data for the calculation of the absolute pressure from the current measured value used. Once stored in memory, remain this calibration data there until it is overwritten by the operator will. Thus, when changing the transducer system or systems, the Usually complete readjustment of the analog input amplifier.

Die Übernahme des tatsächlichen Nullpunktfehlers als neuen Bezugs nullpunkt, erlaubt auch das Messen eines Absolutdruckes über einem bestimmten vorhandenen Vordruck z.B. Messung in einem mit Flüssigkeit gefüllten System, bei dem das Gewicht der über dem Geber stehenden Flüssigkeitsmenge diesen bereits mit einem statischen Druck vor belastet.The adoption of the actual zero point error as a new reference zero point, also allows the measurement of an absolute pressure above one certain existing form e.g. Measurement in one with liquid filled system, in which the weight of the weight above the encoder Amount of liquid before this with a static pressure charged.

Bei der Abfrage der Analogspeicher statt der direkten Druckmeßkanäle durch den Rechner, können statt der effektiven Druckwerte die zuletzt am jeweiligen Druckmeßkanal aufgetretenen Druckspitzen verarbeitet werden. Die vorerst analog und nach der Abfrage digital gespeicherten Druckspitzen bleiben als Meßwert erhaIten, bis sie durch eine auf tretende größere Druckspitze überschrieben werden oder können vom Bediener durch eine Tastatureingabe gelöscht und für eine neue, von Null ausgehende Spitzenmessung, vorbereitet werden.When querying the analog memory instead of the direct pressure measurement channels through the computer, the last instead of the effective pressure values pressure peaks occurring at the respective pressure measuring channel processed will. The initially analog and digitally saved after the query Pressure peaks remain as a measured value until they are occurring larger pressure peak can be overwritten or from Operator deleted by keystroke and for a new one, by Zero outgoing peak measurement, be prepared.

Durch die gleichzeitige Verarbeitung von zwei getrennten Meßstellen und die Verwendung eines Rechners, ist auch eine Summen- bzw. Differenz- Darstellung der Meßwerte mögIich.Through the simultaneous processing of two separate measuring points and the use of a calculator is also a sum or difference Representation of the measured values possible.

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist zwei weitere Eingangskanäle 3 und 4 auf, welche für Temperaturmessungen bestimmt sind. Hierbei entfallen die schnellen Analogspeicher, wie sie für Druckmessungen durch die Speicher 17 und 18 vorgesehen sind, da sich die Tempera turänderungen im Vergleich zu den Druckänderungen nur relativ langsam vollziehen.The device according to the invention has two further input channels 3 and 4 , which are intended for temperature measurements. This eliminates the fast analog memory, as they are provided for pressure measurements by the memory 17 and 18 , since the temperature changes are relatively slow compared to the pressure changes.

Auch ist bei den Temperaturgebern eine vollautomatische Kalibrierung nicht erforderlich, da vorwiegend genormte Aufnehmer verwendet werden, die bei einem Wechsel keinen Neuabgleich erforderlich machen. Grund sätzlich ist es natürlich auch hier möglich, einen vollautomatischen Abgleich durchzuführen, wenn dies erforderlich sein sollte.There is also a fully automatic calibration for the temperature sensors not necessary, as mainly standardized sensors are used, which do not require a new adjustment when changing. Reason of course, it is also possible to use a fully automatic system Perform an adjustment if this should be necessary.

Mit der Vorrichtung nach der Erfindung ist es auch möglich, digitale Meßwerte aufzunehmen und zu verarbeiten.With the device according to the invention it is also possible to digital Record and process measured values.

Derartige Werte ergeben sich beispielsweise bei der Drehzahlmessung. Hierzu werden die Digital-Meßkanäle 31 und 32 zur direkten Verarbeitung von Impulsen eines digitalen Aufnehmersystems, z.B. Wellenumdrehungen pro Zeiteinheit, verwendet.Such values result, for example, from the speed measurement. For this purpose, the digital measuring channels 31 and 32 are used for the direct processing of pulses from a digital sensor system, for example shaft revolutions per unit of time.

Ähnlich der Drehzahlmessung lassen sich auch Volumenströme messen und Durchflußmessungen durchführen. Hierbei werden jedoch die vom Auf nehmersystem gelieferten Zählimpulse pro Zeiteinheit nicht direkt verarbeitet.Similar to the speed measurement, volume flows can also be measured and Perform flow measurements. Here, however, the from delivered counting pulses per unit of time not directly processed.

Der Bediener hat die Möglichkeit über die Tastatur einen Formfaktor im Digitalspeicher abzulegen. Dieser Faktor enthält Daten wie beispiels weise Gerätekonstante einer Meßturbine, Einfluß der Viskosität des die Turbine antreibenden Mediums und dergleichen. Aus dem eigentlichen Meßwert und diesem im Speicher abgelegten Faktor, wird dann rechnerisch die tatsächliche Meßgröße ermittelt und zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt.The operator has the option of using the form factor in the keyboard Store digital memory. This factor contains data such as device constant of a measuring turbine, influence of the viscosity of the Turbine driving medium and the like. From the actual The measured value and this factor stored in the memory is then calculated the actual measured variable is determined and for further processing provided.

Folgende Meßgrößen stehen zur Verarbeitung bereit:The following measurands are available for processing:

1) pressure at pressure measuring channel 1 ,
2) pressure at pressure measuring channel 2 ,
3) pressure peak value at pressure measuring channel 1 ,
4) pressure peak value at pressure measuring channel 2 ,
5) differential pressure of the two pressure measuring channels 1 and 2 ,
6) temperature at temperature measuring channel 3,
7) temperature at temperature measuring channel 4,
8) differential temperature of the two temperature measuring channels 3 and 4,
9) Speed on digital channel 31 and
10) Volume flow on digital channel 32 .

Auf die zur Verfügung stehenden Meßgrößen können die folgenden Verar beitungs-Verfahren vom Bediener frei wählbar angewendet werden.The following process can be based on the available measured quantities processing methods can be used freely by the operator.

1. Display

Das Gerät nach der Erfindung besitzt beispielsweise eine LCD-Punktmatrix-Anzeige mit zwei Zeilen zu je 16 Zeichen. Bis zu zwei Meßgrößen können mit ihren jeweiligen Meßeinheiten gleichzeitig dargestellt werden.The device according to the invention has, for example LCD dot matrix display with two lines of 16 characters each. Up to two Measured variables can be used with their respective measuring units at the same time being represented.

Während der Messung kann der Bediener von den beiden momentan angezeigten Werten auf beliebige andere Werte umschalten.During the measurement, the operator can currently choose from the two Switch the displayed values to any other values.

2. Background storage

Die auftretenden Druckspitzen der beiden Druckmeßkanäle werden laufend im Speicher abgelegt, auch wenn sie nicht zur Anzeige aufgerufen sind. Sie können per Tastendruck aufgerufen werden.The pressure peaks that occur in the two pressure measuring channels become constant stored in memory, even if they are not called up for display. They can be called up at the push of a button.

3. Continuous storage in the memory

In einem vom Bediener wählbaren Zeittakt können die Meßgrößen eines ebenfalls wählbaren Meßkanals der Reihe nach im Speicher abgelegt werden. Dieser Vorgang läuft automatisch ab, maximal bis zum Erreichen des Speicher-Fassungsvermögens.In a time cycle that can be selected by the operator, the measured variables can be one also selectable measuring channels are stored in the memory in order will. This process runs automatically, at most until it is reached of the storage capacity.

Die so abgespeicherten Daten können zu einem späteren Zeitpunkt - auch nach zwischenzeitlichem Ausschalten des Gerätes - über eine serielle Datenschnittstelle an einen Drucker oder Auswerterechner übergeben werden.The data stored in this way can be transferred to a printer or evaluation computer at a later point in time - even after the device has been switched off in the meantime - via a serial data interface.

4. Analog output (recorder output)

Die erfaßten Meßwerte eines Analogkanals können in ihrer vorliegenden, unkorrigierten Form, wieder analog ausgegeben werden. Das Ausgangs signal ist dem Eingangssignal proportional, lediglich seine Größe ist in bezug auf die Schnittstelle normiert.The recorded measured values of an analog channel can be uncorrected form, again output analog. The exit signal is proportional to the input signal, only its size is standardized with regard to the interface.

Claims

1. Device for calibrating analog real-time signals with the aid of a device for microprocessor-controlled acquisition, processing, display, storage and output of analog and / or digital measured values from several measuring points or sensors, with a process computer in connection with a sequentially scanning measuring point switch, an analog Digital and digital-to-analog converter, several analog amplifiers and analog and digital memory and a data input device and plug contacts for a plug-on adapter part, characterized in that a switch ( 20 ) is present in the plug-on adapter part ( 19 ), the input of which is on the one hand is connected to the output ( 16 ) of the process-controlled digital-to-analog converter with an analog amplifier ( 15 ) and, on the other hand, to the output of an analog amplifier ( 5 , 6 ) and the output of which is fed to an adjustable output amplifier ( 21 , 22 ), and that the output ( 23 , 24 ) of the output amplifier ( 21 , 22 ) is connected to the measuring point switch ( 9 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the switch ( 20 ) can be actuated electrically and can be controlled by the process computer ( 11 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the output amplifier ( 21 , 22 or 50 ) in the adapter part ( 19 ) from comparable resistors ( 29 , 30 ; 43 , 44 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the resistors ( 29 , 30 ) are designed to be manually adjustable and, with the aid of sensor-dependent zero-point values stored in the digital memory and final calibration values enable the provision of a standardized output voltage.

5. The device according to claim 3, characterized in that the resistors ( 43 , 44 ) are electrically adjustable and can be controlled by the process computer 11, and with the aid of sensor-dependent zero-point error values and final calibration values stored in the digital memory, a fully automatic adjustment to calibrated final values is made possible.