DE3843062A1 - Kombinierte messwerterfassung und messwertuebertragung auf einer busleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Meßwerterfassung und Meßwertübertragung auf einer Busleitung, bei der eine Vielzahl räumlich verteilter Sensoren vorhanden sind, die an ein Zen­ tralgerät angekoppelt sind.

Solche Verfahren und Anordnungen sind beispielsweise aus der "Elektrotechnische Zeitschrift", Band 105, Heft 15, August 1984, Seiten 796 bis 799 im Aufsatz "DMS-Sensoren in der Wägetechnik" von H. Schröder und aus "Technisches Messen", 53. Jahrgang, Heft 4/1986, Seiten 152 bis 156 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und genaue Methode der Meßwertverarbeitung auch in digitalisierten Anordnungen zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein Verfahren der eingangs an­ gegebenen Art die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Ein Verfahren zur Analog-Digital-Wandlung nach dem Zeitteiler­ prinzip ist für sich gesehen aus der DE-PS 22 60 441 bekannt.

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 8 erläutert.

Von einer Vielzahl von räumlich verteilten Sensoren S sollen die Meßwerte an ein Zentralgerät ZG übermittelt werden. Das Zentralgerät ZG soll dabei auch Informationen (z. B. Stell­ werte) an eine Vielzahl von räumlich verteilten Empfängern (z. B. Stellglieder) geben (Fig. 1).

Die Meßwerte werden analog erfaßt und analog auf separaten Leitungen sternförmig an das Zentralgerät ZG gegeben bzw. das Zentralgerät ZG gibt Analogwerte auf getrennten sternförmigen Leitungen an die Empfänger S. Hierzu sind separate Leitungen und separate Ein- bzw. Ausgänge am Zentralgerät ZG notwendig (Fig. 2).

Bei einer anderen Anordnung (Fig. 3) werden Meßwerte analog erfaßt, digitalisiert und über eine parallele oder serielle Schnittstelle mit Adresse auf die Busleitung gegeben, wo sie vom Zentralgerät ZG identifiziert und übernommen werden kön­ nen.

Das Zentralgerät ZG sendet mit Adressen versehene digitale Meßwerte auf die Busleitung, wo sie vom jeweils angesprochenen Empfänger identifiziert und übernommen werden. Hierbei ist eine Analog-Digital-Wandlung bzw. Digital-Analog-Wandlung und Zwi­ schenspeicherung notwendig.

Meßwerterfassung und Meßwertübertragung werden bei der Anord­ nung nach Fig. 3 in einem gemeinsamen Verfahren kombiniert, so daß eine Zwischenspeicherung der Werte entfällt und der Auf­ wand für die Analog-Digital-Wandlung wie auch für die Schnitt­ stellenbedienung stark vereinfacht wird. Adressen werden zusam­ men mit den Meßwerten im selben kombinierten Verfahren gebil­ det, was eine weitere Vereinfachung bedeutet.

Der Meßwert wird gebildet nach dem an sich bekannten Zeittei­ lerverfahren. Er liegt dann pulsbreitenmoduliert vor und kann durch eine Impulsformerstufe direkt in ein pulsabstandsmodu­ liertes Signal verwendet werden, wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist, hierbei ist C der Zeitteilerzyklus und A der Meßwert.

Durch eine geringfügige Erweiterung des Zeitteilerzyklus lassen sich neben dem Meßwert auch Festwerte in Form zusätzlicher Rechteckflanken unterbringen, und zwar so, daß sie den Kompen­ sationsvorgang des Meßwert-Nachlaufsystems nicht stören. Dies ist in der Fig. 5 gezeigt, wobei

in a) der Meßwert A ohne Adreßwert,

in b) der Meßwert A mit Adreßwert K normal und invertiert (K′),

in c) das Tastverhältnis unverändert resultierend und

in d) der Synchronimpuls SI und der Zyklus 3 C dargestellt sind.

Das Zentralgerät ZG sendet zyklisch Synchronimpulse auf die Busleitung, die von allen Teilnehmern S empfangen werden. Der Abstand der Synchronisierungszeichen entspricht genau einem vollständigen Zeitteilerzyklus, der bei allen Geräten gleiche Länge hat. Die Zeitteilerzyklen aller Teilnehmer samt Zentral­ gerät laufen also synchron.

Wie in Fig. 5 dargestellt, bildet jeder Teilnehmer Adreßwert und Meßwert zyklisch neu. Sendet nun das Zentralgerät außer den zyklischen Synchronimpulsen einmalig einen Adreßimpuls aus - und zwar in einem zeitlichen Abstand vom Synchronimpuls, wel­ cher einem bestimmten Adreßwert entspricht -, so trifft dieser Adreßimpuls bei demjenigen Gerät, welches angesprochen werden soll, zeitgleich mit dem intern gebildeten Adreßimpuls zusam­ men. Das infolge dieser zeitlichen Übereinstimmung angespro­ chene Gerät öffnet daraufhin für den Rest des gerade laufenden Zeitteilerzyklus eine Torschaltung, so daß der Meßwert und der invertierte Adreßwert dieses Zyklus auf die Leitung gegeben werden und vom Zentralgerät empfangen werden können (Fig. 6).

Im Diagramm a) sendet das Zentralgerät ZG, im Diagramm b) sind die sensorinternen Impulse gezeigt und im Diagramm c) sendet der Sensor, wobei K eine Adresse, K′ eine invertierte Adresse, A einen Meßwert, SI Synchronsignale und 3 C einen Zeitteiler­ zyklus darstellt.

Auf ähnliche Weise kann das Zentralgerät einen Wert an einen bestimmten Teilnehmer übermitteln (Fig. 7) mit den vergleich­ baren Diagrammen a) bis c).

Bei Adreßgleichheit (zeitliches Zusammenfallen von intern er­ zeugtem und aus der Leitung ankommendem Adreßimpuls) wird ein Zeitteilerzähler beim nächstfolgenden Impuls zurückgesetzt, an­ schließend hochgezählt und beim darauffolgenden Stellwertimpuls gestoppt. Aufgrund dieses gespeicherten Zählerwertes bleibt nun der Wert in den darauffolgenden Zeitteilerzyklen so lange ge­ speichert, bis er vom Zentralgerät durch einen neuen Wert über­ schrieben wird.

Zyklusablauf

- ZT umschalten, Festwert N laden, abwärts zählen,

• - bei Nullmeldung ZT umschalten, Wert N laden, hochzählen bis Endwert C,
• - bei Vollmeldung ZT umschalten, Meßwert A laden, abwärts zählen,
• - bei Nullmeldung ZT umschalten, Meßwert A laden, aufwärts zählen bis Endwert C,
• - bei Vollmeldung.

Die Fig. 8 zeigt die Änderung des ZT-Tastverhältnisses durch Einbeziehen eines Testwertes (Nullwert) N bei unverändertem Meßwert A, wobei das Diagramm a) den Meßwert A, das Diagramm b) den Meßwert A und den Nullwert N und das Diagramm c) das ver­ änderte, resultierende Tastverhältnis zeigen.

Durch Einbeziehen eines Festwert-Tastverhältnisses (mittels des Wertes N) in den Gesamtzyklus kann - bei unverändertem Meßwert A - eine Änderung des Gesamt-Tastverhältnisses bewirkt werden, mit der z. B. eine Meßbrücken-Unsymmetrie (Zero-Unbalance, Nullsignal) ausgeglichen werden kann.

Eine Normierung der Empfindlichkeit durch individuelles Verlän­ gern des Zeitteilerzyklus ist beim hier beschriebenen Verfahren nicht möglich, weil wegen der Synchronisation alle Teilnehmer die gleiche Zykluslänge haben müssen.

Deshalb wird vorgeschlagen, zusätzlich zum Adreßwert (wie in Abschnitt b beschrieben) einen weiteren Festwert im Zeitteiler­ zyklus zu erzeugen samt dessen invertiertem Wert, damit das Gesamt-Tastverhältnis nicht beeinflußt wird. Mit Hilfe dieses individuellen Faktors, der mitübertragen wird, kann sich das Zentralgerät den normierten Wert errechnen.

Claims (1)

1. Kombinierte Meßwerterfassung und Meßwertübertragung auf einer Busleitung, bei der

   • - eine Vielzahl räumlich verteilter Sensoren an ein Zentral­ gerät gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß
   • - bei der Meßwerterfassung und Meßwertübertragung die Meßwerte und die den Sensoren zugeordneten Adressen in einem Verarbei­ tungsverfahren kombiniert werden, wobei
   • - die Meßwerte nach dem Zeitteilerverfahren gebildet sind und als pulsabstandsmoduliertes Signal übertragen werden und
   • - die Adreßwerte innerhalb des Zeitteilerzyklusses gebildet sind.