DE3913901A1

DE3913901A1 - Uebertragung von messwerten

Info

Publication number: DE3913901A1
Application number: DE19893913901
Authority: DE
Inventors: Michael Kaiser; Gerd Wallenfang
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1990-10-31

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.

Es ist bekannt, Meßwerte, die von Meßwertaufnehmern an beliebigen Bauteilen beispielsweise einer Brennkraftma schine aufgenommen werden, über Verbindungsleitungen ana log einem Meßgerät oder einer Auswerteinrichtung zuzufüh ren. Dabei treten Fehler bei der Anzeige bzw. Weiterverar beitung der Meßwerte bezogen auf die tatsächlich gemesse nen Daten durch:

a) Spannungsabfälle in den Übertragungslei tungen,
b) beispielsweise durch Feuchtigkeit verursachte Leckströme,
c) zu geringen Eingangswiderstand der angeschlossenen Geräte

auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die die oben aufge führten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Verfahren und der Vorrichtung angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst. Die von einem Meßwertaufnehmer aufgenommenen Meßwerte in Form von Spannungen werden in Pulsdichte-Signale umgesetzt und diese Pulsdichte-Digital-Signale dann übertragen. Derartige Pulsdichte-Digital-Signale werden dann von einer Meßwertauswerteinrichtung weiterverarbeitet bzw. direkt beispielsweise über optische Anzeigevorrichtungen ausgege ben. Dies hat den Vorteil, daß

a) keine Fehler durch Leckströme,
b) keine Fehler durch zu geringen Eingangs widerstand der angeschlossenen Geräte und
c) keine Fehler durch Spannungsabfälle auf Masseleitungen zwischen Meßwertaufnehmer und Meßwertauswerteinrichtungen auftreten können,
d) fast beliebig viele Meßwertauswerteinrich tungen parallel schaltbar und
e) kein teurer Analog/Digital-Wandler in jeder Meßwertauswerteinrichtung eriorderlich ist.

Die nachfolgende Zeichnungsbeschreibung beinhaltet weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau der Schaltung zur Umwandlung einer Spannung in ein Pulsdichte- Signal,

Fig. 2-5 Schaltungen, mit denen das Pulsdichte-Signal weiterverarbeitet werden kann.

Der Schaltung gemäß Fig. 1 wird die Eingangsspannung U _E über ein Tiefpaßfilter 1 zugeführt. Dieses Signal wird weitergeleitet zu einem als Integrator 2 geschalteten Operationsverstärker, dem über einen Spannungsteiler 3, der aus den Widerstanden 3.1 und 3.2 aufgebaut ist, eine Bezugsspannung zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Integrators 2 wird einem getakteten Flip-Flop 4 zugeführt. Der Taktgeber, dessen Signal dem Flip-Flop 4 über dessen Eingang C zugeführt wird nicht dargestellt. Die an dem invertierenden Ausgang anstehende mittlere Spannung in Form eines Pulsdichte-Signals entspricht genau der Ein gangsspannung U _E. Diese Spannung kann bei Bedarf direkt einem Ausgangstreiber 5 zugeführt werden oder aber erst zu der Meßwertauswerteinrichtung 6 (Fig. 2) übertragen werden und dann erst von dem Ausgangstreiber verstärkt der Meß wertauswerteinrichtung 6 zugeführt werden.

Die Schaltung arbeitet wie folgt:
Die Eingangsspannung sei 0 U _E U _{B 2}, und der Aus gang des Integrators 2 liege auf 0 Volt. Mit der positiven Flanke des Taktes übernimmt das getaktete Flip-Flop 4 diesen L-pegel (low-Pegel) auch an seinem Ausgang Q. Die Ausgangsspannung von dem Integrator 2 steigt nun, bedingt durch den Integrationskondensator 7 sägezahnförmig an, bis das getaktete Flip-Flop an seinem D-Eingang "H" (high) erkennt (etwa U _{B 2}), und wobei mit dem nächsten Takt dieses "H" an den Ausgang Q übernommen wird. Der positive Strom über den Widerstand 8 ist nun größer als der nega tive Strom über die Widerstände 1.1/1.2 des Tiefpaßfilters 1 und demzufolge fällt die Ausgangsspannung des Integra tors 2 wieder ab. Sieht das getaktete Flip-Flop an seinem Eingang "L" (low), wird dieses "L" mit dem Takt nach dem Ausgang Q übernommen und die Ausgangsspannung des Integra tors steigt folglich wieder an.

Es stellt sich am Ausgang Q des Flip-Flops ein mittleres Tastverhältnis und damit eine mittlere Spannung ein, die so groß ist, daß der Strom über den Widerstand 8 genau dem der Eingangsspannung proportionalen Strom über dem Wider stand 1.1/Widerstand 1.2 ist.

In den folgenden Fig. 2 bis 5 ist die zuvor beschrie bene Schaltung durch die "Black Box" 9 dargestellt. Dabei ist in Fig. 2 der Ausgangstreiber vor der Meßwertauswert einrichtung 6 angeordnet, die das Pulsdichte-Signal analog mit einem üblichen Quotienten-Meßwerk anzeigt.

Der in Fig. 3 dargestellten "Black Box" 9 ist ein einfa cher Tieipaßfilter 10 nachgeschaltet. An dessen Ausgang erhält man wieder die Eingangsspannung U _E und es gilt U _a gleich U _E.

Wird das Signal, das beispielsweise der Wert einer Tempe ratur einer Brennkraftmaschine sein kann, nach Übertragung über ein Kabel beispielsweise mit einem Pegelumsetzer 11 (Fig. 3) aufbereitet, ist eine fehlerfreie Übertragung des Analogwertes über eine große Entfernung möglich. Außerdem ist durch die Wahl von U _{B 2} ein Anpassen an die nachfol gende Elektronik möglich:

Ist die Spannung U _{B 2} ein zweiter Meßwert, ist die Aus gangsspannung U _a das Produkt der beiden Meßwerte.

Die digitale Weiterverarbeitung kann dadurch erfolgen, daß man über einen längeren Zeitraum nur die Taktimpulse zählt Zähler I 12, die am Q-Ausgang des Flip-Flops "H" (High) zur Folge haben. Zählt man in einem zweiten Zähler II 13, alle in diesem Zeitraum aufgetretenen Taktimpulse, dann ergibt sich:

Durch die Länge der Meßzeit kann die Auflösung der Anord nung beliebig festgelegt werden.

Claims

1. Verfahren zur Übertragung und Analog-Digitalwand lung von Meßwerten, insbesondere Temperaturmeßwerten, Positionsmeßwerten usw. einer Brenkraftmaschine, wobei zumindest ein Meßwertaufnehmer und eine Meßwertauswertein richtung (6) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgenommenen Meßwerte in Pulsdichte-Signale umgesetzt werden, diese übertragen und von der Meßwertauswerteinrichtung (6) weiterverarbeitet oder ausgegeben werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungsteiler (3) den Bezugseingang eines Integrators (2) auf eine vorgebbare Spannung festlegt, während der aufgenommene Meßwert dem Integrator (2) über einen Tiefpaßfilter (1) zugeführt wird und der Ausgang des Integrators (2) auf einen getakteten Flip-Flop geschaltet ist und das Flip-Flop (4) ein Puls dichte-Signal ausgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flip-Flop (4) ein Aus gangstreiber (5) nachgeschaltet ist.