DE4413566C2

DE4413566C2 - Elektrische Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE4413566C2
Application number: DE4413566A
Authority: DE
Inventors: Jens Neigaard; Ole Skovgaard; Kent Soerensen
Original assignee: CARLO GAVAZZI SERVICES AG STEI
Current assignee: CARLO GAVAZZI SERVICES AG, STEINHAUSEN, CH
Priority date: 1994-04-19
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 1999-12-23
Anticipated expiration: 2014-04-20
Also published as: EP0678839A1; US5544166A; EP0678839B1; DE4413566A1; DE59505880D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Aus der technischen Literatur ist eine Vielzahl von elektrischen Schaltungsanordnungen bekannt, die zur Aufnahme, Übertragung und Auswertung lokaler Meßsignale eingesetzt werden. Zu den Verfahren, die hierbei zum Stand der Technik gezählt werden, gehört unter anderem auch die Übertragung mittels Binärsignalen, wobei die Pegel der lokalen Meßsignale durch die relative Häufigkeit des Auftretens der beiden Signalzustände "1" und "0" der Binärsignale repräsentiert sind. Hierzu wird das zu messende Signal zu bestimmten, zumeist äquidistanten Zeitpunkten mit einem Referenzwert verglichen und abhängig vom Resultat dieses Vergleiches einer der beiden Signalzustände, also "1" oder "0" ausgegeben.

Hierbei besteht schon immer ein wesentliches Problem darin, eine möglichst einfache, zuverlässige und zentrale Steuerung des Referenzwertes vorzunehmen. Dies stellt sich insbesondere dann als ausgesprochen schwierig dar, wenn gleichzeitig mehrere verschiedene lokale Meßsignale aufgezeichnet und verarbeitet werden sollen.

Des weiteren ist für eine genaue Ermittlung des zu bestimmenden lokalen Meßsignals eine exakte stochastische Gleichverteilung der Referenzwerte erforderlich. Zu diesem Zweck wird in den elektrischen Schaltungsanordnungen nach dem Stand der Technik oftmals ein ergodischer oder stochastischer Zufallsgenerator verwendet. Hierbei ist als gravierender Nachteil zu erachten, daß derartige, äußerst komplizierte Gerätschaften nur schwer zu kontrollieren sind. Ferner ist bei Einsatz eines Zufallsgenerator eine sehr große Zahl von erzeugten Referenzwerten vonnöten, um die geforderte Gleichverteilung der Referenzwerte voraussetzen zu können. Dies hat insbesondere nachteilhafterweise zur Folge, daß eine Aufnahme der lokalen Meßsignale über eine längere Zeitspanne unerläßlich ist.

Bislang bekannte elektrische Schaltungsanordnungen weisen diese gravierenden Nachteile mehr oder minder deutlich auf. Eine elektrische Schaltungsanordnung zur Übertragung und Anzeige von in elektrischer Form vorliegenden physikalischen Größen oder Signalen mittels binärer Impulsfolgen ist aus der deutschen Patentschrift 22 32 450 bekannt. Aus dieser Druckschrift ist eine Anordnung von mindestens einem Vergleicher zu entnehmen, der von mindestens einem stochastischen Generator erzeugte Schwellenwerte mit den Amplituden physikalischer Größen oder Signale vergleicht und binäre Entscheidungen aufgrund dieser Vergleiche zur Bildung der Ausgangswerte trifft, wobei diese Ausgangswerte in Form einer Impulsfolge auftreten. Zwar geht aus dieser Druckschrift die Umwandlung eines analogen Meßwertes in eine digitale Bitfolge hervor, in der die Häufigkeit des Auftretens des Signalzustandes "1" dem analogen Meßwert proportional ist, jedoch ist keine zentrale und einheitliche Steuerung des Referenzwertes, zu dem der zu bestimmende analoge Meßwert in Bezug gesetzt werden soll, vorgesehen. Vielmehr ist bei Verwendung zweier in dieser Druckschrift offenbarter Schaltungsanordnungen und Kombination dieser mittels eines Verknüpfungsnetzwerkes zu einer neuen Anordnung lediglich eine binäre Zwischenform zu realisieren, die dem linearen Mittelwert des Produktes der beiden zu ermittelnden lokalen Meßsignale proportional ist. Eine Möglichkeit der getrennten Bestimmung der beiden lokalen Meßwerte unabhängig voneinander ist in dieser Patentschrift nicht vorgesehen.

Neben diesem nicht unerheblichen Mangel wirft auch die in dieser Druckschrift offenbarte Verwendung eines stochastischen Generators diverse Probleme auf. So ist bei gleichzeitiger Anordnung mehrerer oder gar sehr vieler Schaltungsanordnungen eine Vielzahl kostspieliger Gerätschaften wie beispielsweise stochastischer Generatoren nicht zu vermeiden. Die Gesamtschaltung wird sehr teuer, unübersichtlich und kompliziert.

Aus der DE 23 17 851 B2 ist eine Schaltungsanordnung für einen aus Eingabezähler, Vergleichszähler und Komparator mit nachgeschaltetem Integrator bestehenden Digital/Analog- (D/A-) Wandler zur Umwandlung einer n-stelligen Binärzahl in einen Analogwert bekannt, in der zumindest eine zusammenhängende Gruppe von Anschlüssen des Vergleichszählers mit an sich nicht korrespondierenden Eingängen des Komparators verbunden ist. Hierbei wird bei einem in dieser Druckschrift vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel der erste Ausgang des Vergleichszählers mit dem letzten Eingang des Komparators, der zweite Ausgang des Vergleichszählers mit dem vorletzten Eingang der ersten Eingabeseite des Komparators usw. verbunden, woraus sich eine höherfrequente Impulsfolge ergibt, deren Integration sich erheblich einfacher als bei einer konventionellen Anordnung gestaltet. Das durch die Integration erhaltene Analogsignal wird somit ohne technischen Mehraufwand höheren Genauigkeitsanforderungen gerecht.

Die DE 37 39 725 A1 beschreibt eine Anordnung, von der bei Analog/Digital- (A/D-) Wandlern mit programmgesteuertem Digital/Analog- (D/A-) Wandler und mit einem mehrere Eingangskanäle bedienenden Analog-Multiplexer durch Schwankungen der Umgebungstemperatur oder auf sonstige Weise nicht übermäßig schnell in die Analog/Digital- (A/D-) Wandlung hineinkommende Fehler ausgeschaltet werden. Hierzu wird über einen Referenzkanal unmittelbar vor und nach dem umzuwandelnden analogen Spannungswert ein Referenzspannungswert derselben Analog/Digital- (A/D- ) Wandlung unterzogen, und die sich ergebende Referenzzahl wird zumindest kurzzeitig in einem Speicher abgelegt, damit sie von einem Prozessor zur Differenzbildung mit dem analogen Spannungswert von normalerweise unbekannter Größe nach seiner Umwandlung in eine Zahl herangezogen werden kann. Diese Differenz ist im wesentlichen von allen nicht plötzlich in den Analog/Digital- (A/D-) Wandler gelangendens Fehlern befreit, so daß sie zur weiteren Auswertung abgeführt werden kann. Zusammenfassend läßt sich also feststellen, daß letztgenannte Druckschrift die Analog/Digital- (A/D-) Wandlung von verschiedenen Meßsignalen beschreibt, wobei sich bei der Analog/Digital- (A/D-) Wandlung ein vorgegebener Referenzwert so lange ändert, bis die gewünschte Genauigkeit bei der Digitalisierung erzielt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltungsanordnung mit mindestens zwei lokalen Übertragungseinheiten zur Aufnahme und Kodierung von lokalen Meßsignalen und zur Übertragung der kodierten Meßsignale an eine Zentraleinheit bereitzustellen, die mit geringem gerätetechnischen Aufwand eine zuverlässige Meßwertermittlung gestattet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Fig. 1 bis 9 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Teile in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen werden. Es zeigen:

Fig. 1: ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungs anordnung;

Fig. 2: einen Ausschnitt aus einem Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung;

Fig. 3: einen Impulszug, dessen Impulse verschiedenen Übertragungszeitkanälen entsprechen;

Fig. 4: ein Blockschaltbild eines Multiplex-Kanalgenerators;

Fig. 5: einen Ausschnitt aus einem Impulszug;

Fig. 6: ein Blockschaltbild eines Multiplex-Senders;

Fig. 7: ein Blockschaltbild eines Multiplex-Empfängers;

Fig. 8: ein Ausführungsbeispiel einer Verbindung zwischen einem Zähler und einem D/A-Wandler in einer lokalen Übertragungseinheit; und

Fig. 9: ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Verbindung zwischen einem Zähler und einem D/A-Wandler in einer lokalen Übertragungseinheit;

In Fig. 1 ist ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung zu erkennen. Sie weist eine Zentraleinheit 1 auf, die beispielsweise in Form einer CPU (= central processing unit = zentrale Recheneinheit) ausgebildet sein kann und an die n lokale Übertragungseinheiten 2 mittels einer Multiplex-Zwei-Draht-Leitung 3 angeschlossen sind, wobei n ≧ 2 gilt. Jeder dieser n lokalen Übertragungseinheiten 2 wird ein lokales, beispielsweise analoges Meßsignal UM₁, UM₂, . . ., UM_n zugeführt. In Fig. 1 wie auch in den folgenden Fig. 2 bis 9 ist nicht dargestellt, daß die Multiplex-Zwei-Draht- Leitung 3 aus zwei Drähten besteht; aus Gründen der Einfachheit und Übersichtlichkeit wird in den Fig. 1 bis 9 die Multiplex-Zwei-Draht-Leitung 3 also durch eine Linie gekennzeichnet.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung. Dargestellt sind die Zentraleinheit 1 und eine von mehreren lokalen Übertragungseinheiten 2, die durch die Multiplex-Zwei-Draht- Leitung 3 miteinander verbunden sind. Die Zentraleinheit 1 weist einen Multiplex- Kanalgenerator 4 auf. Des weiteren umfaßt die Zentraleinheit 1 einen Mehrkanal- Multiplex-Empfänger 5, Zähler 6 und eine Auswerteschaltung, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Auswerteeinheit 7 und einer Anzeigeeinheit 8 besteht. Die in Fig. 2 ebenfalls gezeigte lokale Übertragungseinheit 2 weist eine Detektorschaltung 9, einen Zähler 10, einen Digital/Analog- (D/A-) Wandler 11, einen Komparator 12, einen Trigger 13 und einen Multiplex-Sender 14 auf.

Die prinzipielle Funktionsweise der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung soll anhand der Fig. 2 und 3 exemplarisch erläutert werden:

Der in der Zentraleinheit 1 angeordnete Multiplex-Kanalgenerator 4 erzeugt in periodischen Zeitabständen einen in Fig. 3 gezeigten Impulszug 15. Dieser Impulszug 15 setzt sich zusammen aus einem Synchronisationsimpuls 16 und einer Folge von mindestens zwei Kanalimpulsen 17a, 17b, . . ., von denen im hier gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils ein Kanalimpuls 17a, 17b, . . ., jeweils einer der an die Zentraleinheit 1 angeschlossenen lokalen Übertragungseinheiten 2 zugeordnet ist. Typische zeitliche Größenordnungen sind 8 Millisekunden (= ms) für den Synchronisationsimpuls 16 und jeweils 1 ms für einen Kanalimpuls 17a, 17b, . . ., so daß sich beispielsweise für ein 32-Kanal-System eine zeitliche Länge des Impulszuges 15 in der typischen Größenordnung von 40 ms ergibt.

Die unmittelbar aufeinander folgenden Impulszüge 15 werden über die Multiplex- Zwei-Draht-Leitung 3 zu den einzelnen lokalen Übertragungseinheiten 2 transmittiert. Hierbei öffnet eine in jeder lokalen Übertragungseinheit 2 angeordnete Detektorschaltung 9 das der jeweiligen lokalen Übertragungseinheit 2 zugeordnete Zeitfenster für den entsprechenden Kanalimpuls, d. h. die in der ersten lokalen Übertragungseinheit 2 angeordnete Detektorschaltung 9 öffnet das Zeitfenster für den Kanalimpuls 17a, die in der zweiten lokalen Übertragungseinheit 2 angeordnete Detektorschaltung 9 öffnet das Zeitfenster für den Kanalimpuls 17b, usw. Bevor dies geschieht, wird der Inhalt des Zählers 10, der in jeder lokalen Übertragungseinheit 2 angeordnet ist, durch den Synchronisationsimpuls 16, der in jedem Impulszug 15 genau einmal enthalten ist, um Eins erhöht. Werden beispielsweise acht Impulszüge 15 durchlaufen, so sendet der Zähler 10 an den Digital/Analog- (D/A-) Wandler 11 ein Digitalsignal, das einer Sequenz der den Dezimalzahlen 0 bis 7 zugeordneten Bitfolgen entspricht. Der D/A-Wandler 11 wandelt dieses Digitalsignal in ein korrespondierendes Analogsignal um, das als Referenzwert UR bezeichnet wird. Im Komparator 12 wird der Differenzwert UD_k zwischen dem der lokalen Übertragungseinheit 2 zugeführten, beispielsweise analogen Meßsignal UM_k und dem Referenzwert UR ermittelt, wobei der Index k die k-te lokale Übertragungseinheit 2 bezeichnet. Ist der Differenzwert UD_k positiv, d. h. übersteigt das lokale Meßsignal UM_k den Referenzwert UR, so schaltet ein dem Komparator 12 nachgeordneter Trigger 13 durch, was einem Binärsignalwert "1" entspricht, wohingegen bei nicht-positivem Differenzwert UD_k ≦ 0 der Trigger 13 sperrt (Binärsignalwert "0"). Der Trigger 13 dient demzufolge einer Digitalisierung des analogen Differenzwertes UD_k, wobei jedes der in ihm erzeugten Binärsignale als Kanalimpuls vom Multiplex-Sender 14 auf dem Kanal A_k zu dem in der Zentraleinheit 1 angeordneten Multiplex-Empfänger 5 übertragen wird. Dieser Multiplex-Empfänger 5 ist für den Mehrkanalbetrieb eingerichtet, da er von allen n lokalen Übertragungseinheiten 2 sukzessive das jeweilige Binärsignal als Kanalimpuls aufnimmt. Die für diesen sukzessiven Ablauf erforderliche Steuerung wird hierbei durch den Multiplex-Kanalgenerator 4 gewährleistet, der für das von der k-ten lokalen Übertragungseinheit 2 kommende Binärsignal den entsprechenden Kanal A_k freischaltet, d. h. es werden nacheinander alle n lokalen Übertragungseinheiten 2 nach dem jeweiligen Binärsignal abgefragt und dieses jeweils vom Mehrkanal-Multiplex-Empfänger 5 aufgenommen. Die weitere Auswertung des jeweiligen Binärsignals erfolgt dann getrennt, d. h. kanalspezifisch in den Zählern 6, die der Auswerteeinheit 7 zugeordnet sind. Gegebenfalls schließt sich an die Auswerteeinheit 7 noch die Anzeigeeinheit 8 an, die die mittels Zähler 6 und Auswerteeinheit 7 ausgewerteten Daten in geeigneter Form anzeigt.

In Fig. 4 ist für den Multiplex-Kanalgenerator 4 ein Ausführungsbeispiel gezeigt, das eine Eingangsstufe 41, einen Trigger 42, einen Taktgeber 43, eine Ausgangsstufe 44, einen Impulsgenerator 45 und ein Kodiermodul 46 umfaßt. Zu den Aufgaben des Multiplex-Kanalgenerators 4 gehört es hierbei, einen digitalen Impulscode auf die Multiplex-Zwei-Draht-Leitung 3 aufzuprägen und so die gesamte elektrische Schaltungsanordnung durch Takten eines jeden einzelnen Moduls der elektrischen Schaltungsanordnung zu steuern. Gleichzeitig dient der Multiplex-Kanalgenerator 4 jedoch auch als Netzgerät für den Multiplex-Sender 14, falls dieser kein eigenes Netzteil aufweisen sollte.

Mittels des Kodiermoduls 46 kann der Multiplex-Kanalgenerator 4 für die Erzeugung von beispielsweise 8, 16, 32, 64 oder 128 Kanälen kodiert werden. Die Eingangsstufe 41 detektiert hierbei, ob der Kanal, dessen Zeitfenster gerade geöffnet ist, vom Multiplex-Sender 14 aktiviert ist. Sollte dies der Fall sein, so ändert das Signal des Triggers 42 an den Impulsgenerator 45 die Impulsform für den betreffenden, d. h. den aktivierten Kanal.

In Fig. 5 wird hierbei exemplarisch ein Vergleich dieser beiden möglichen Impulsformen gezeigt:

Während die gestrichelte Linie die Impulsform 18 für einen freigeschalteten und damit aktivierten Kanal darstellt (= Binärsignalwert "1"), repräsentiert die durchgezogene Linie die Impulsform 19 für einen gesperrten Kanal (= Binärsignalwert "0"). Eine typische Größenordnung für die maximale Impulshöhe ist hierbei U_max = 8 Volt, die typische zeitliche Länge eines solchen Kanalimpulses beträgt beispielsweise 1 ms, wie bereits oben erwähnt. Übertragen werden die Spannungssignale im Multiplex-Zwei-Draht-Verfahren hierbei mit typischen Frequenzen von der Größenordnung 1 Kilohertz.

Der Impulsgenerator 45 erzeugt in Fig. 3 exemplarisch dargestellte Impulszüge 15, die mittels des Taktgebers 43 synchronisiert werden. Die Anzahl der mit diesen Impulszügen 15 jeweils zu übertragenden Kanäle wird hierbei, wie oben erwähnt, durch das Kodiermodul 46 festgelegt.

Die Ausgangsstufe 44, die das Signal verstärkt und auf die Multiplex-Zwei-Kanal- Leitung 3 ausgibt, muß gegen Kurzschluß geschützt sein, da der Multiplex-Sender 14 das gesamte Multiplex-Zwei-Draht-Übertragungssystem für einen Zeitraum, der in etwa ein Sechstel bis ein Viertel der zeitlichen Länge eines Kanalimpulses beträgt, kurzschließt, um dadurch anzuzeigen, daß die Eingangsstufe 144 des in Fig. 6 gezeigten Multiplex-Senders 14 aktiviert ist.

Erwähnte Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Multiplex-Sender 14, der eine "AND"-Torschaltung 141 mit zwei Eingängen, einen Vergleicher 142, einen Zähler 143, eine Eingangsstufe 144, ein Kodiermodul 145, einen Rücksteller 146 und einen Eingangsanschluß 147 umfaßt, wobei der Vergleicher 142, der Zähler 143 und das Kodiermodul 145 zusammen hierbei als Dekodiermittel aufgefaßt werden können.

Das Funktionsprinzip des Multiplex-Senders 14, der in der Multiplex-Zwei- Draht-Anordnung parallel geschaltet wird, basiert darauf, daß in dem Moment, in dem die Eingangsstufe 144 als offen, d. h. aktiviert, oder geschlossen detektiert wird, der Multiplex-Sender 14 ein Signal zum Multiplex-Kanalgenerator 4 sendet, der wiederum seinen Impulscode von "0" auf "1" ändert. Dies wird auf folgende Art und Weise erreicht:

Die Eingangsstufe 144 des Multiplex-Senders 14 ist mittels des Kodiermoduls 145 für einen bestimmten Kanalimpuls kodiert. Der Zähler 143 dient der Überwachung der Digitalimpulse, die vom Multiplex-Kanalgenerator 4 ausgegeben werden, wobei der Zähler 143 durch den Rücksteller 146 zurückgestellt wird, sobald der Synchronisationsimpuls 16 detektiert wird. Mittels des Vergleichers 142 wird der Kanal, für den der Multiplex-Sender 14 kodiert ist, mit der aufgespeicherten Anzahl von Kanalimpulsen 17a, 17b, . . ., verglichen. Wenn diese beiden Parameter gleich groß sind, sendet der Vergleicher 142 ein Signal zu einem der beiden Eingänge der "AND"- Torschaltung 141. Der andere Eingang dieser "AND"-Torschaltung 141 ist direkt mit der Eingangsstufe 144 des Multiplex-Senders 14 verbunden. Wenn beide Eingänge der "AND"-Torschaltung 141 aktiviert sind, d. h. der Ausgang der "AND"-Torschaltung 141 auf "high" steht, schließt der Multiplex-Sender 14 für einen Zeitraum, der in etwa ein Sechstel bis ein Viertel der zeitlichen Länge eines Kanalimpulses beträgt, das gesamte Multiplex-Zwei-Draht-Übertragungssystem kurz, woraufhin der Multiplex- Kanalgenerator 4 veranlaßt wird, seinen Impulscode während der kodierten Impulszeit zu ändern, wobei diese Änderung in Fig. 5 exemplarisch gezeigt ist. Falls der direkt mit der Eingangsstufe 144 verbundene Eingang der "AND"-Torschaltung 141 bei Erreichen seines Impulscodes nicht aktiviert ist, d. h. der Ausgang der "AND"-Torschaltung 141 auf "low" steht, begibt sich der Ausgang in einen Wartezyklus, bis den Eingangsanschluß 147 das nächste Mal sein passender Impulscode erreicht.

Fig. 7 zeigt für einen Multiplex-Empfänger 5 ein Ausführungsbeispiel, das einen Detektor 51, einen Vergleicher 52, einen Zähler 53, eine Ausgangsstufe 54, ein Kodiermodul 55, einen Rücksteller 56 und einen Ausgangsanschluß 57 umfaßt, wobei der Vergleicher 52, der Zähler 53 und das Kodiermodul 55 zusammen hierbei als Dekodiermittel aufgefaßt werden können. Das Funktionsprinzip des Multiplex- Empfängers 5, der in der Multiplex-Zwei-Draht-Anordnung parallel geschaltet ist, entspricht hierbei sinngemäß dem oben erläuterten Funktionsprinzip des Multiplex- Senders 14.

Das in Fig. 4 vorgestellte Kodiermodul 46, das in Fig. 6 vorgestellte Kodiermodul 145 wie auch das in Fig. 7 vorgestellte Kodiermodul 55 können hierbei als DIP-Schalter (DIP = dual-in-line), als Drehschalter oder auch als EEPROM-Zelle (EEPROM = electrically erasable programmable read only memory = elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher) ausgebildet sein.

Die Fig. 8 und 9 zeigen vergleichend zwei Möglichkeiten der Verbindung zwischen dem Zähler 10 und dem D/A-Wandler 11 in einer lokalen Übertragungseinheit 2. In Fig. 8 wie auch in Fig. 9 werden jeweils Ausführungsbeispiele vorgestellt, bei denen der Zähler 10 und der D/A-Wandler 11 durch eine 8-Bit-Leitung miteinander verbunden sind.

Hierbei ist in Fig. 8 - wie bislang nach dem Stand der Technik üblich - das niedrigstwertige Bit (LSB = lowest significant bit) des Ausgangsanschlusses des Zählers 10 mit dem niedrigstwertigen Bit (LSB = lowest significant bit) des Eingangsanschlusses des D/A-Wandlers 11, das zweitniedrigstwertige Bit des Ausgangsanschlusses des Zählers 10 mit dem zweitniedrigstwertigen Bit des Eingangsanschlusses des D/A-Wandlers 11, usw. verbunden. Wie oben erwähnt, wird der Inhalt des Zählers 10 jedesmal, wenn ein Synchronisationsimpuls 16 den Zähler 10 erreicht, um Eins erhöht, was bei der in Fig. 8 gezeigten Konfiguration zu einem kontinuierlichen Anstieg der vom Zähler 10 an den D/A-Wandler 11 übertragenen Signalwerte führt. Das vom D/A-Wandler 11 ausgegebene Analogsignal, das als Referenzwert UR bezeichnet wird, hat demzufolge die charakteristische Impulsform einer sogenannten "Sägezahnkurve", d. h. man erhält als Referenzsignal UR ein periodisches, kontinuierliches und monoton ansteigendes Analogsignal.

In Fig. 9 sind im Vergleich zu Fig. 8 sämtliche Anschlüsse miteinander vertauscht, d. h. der Ausgangsanschluß des Zählers 10 für das niedrigstwertige Bit (LSB = lowest significant bit) ist mit dem Eingangsanschluß des D/A-Wandlers 11 für das höchstwertige Bit (MSB = most significant bit), der Ausgangsanschluß des Zählers 10 für das zweitniedrigstwertige Bit ist mit dem Eingangsanschluß des D/A- Wandlers 11 für das zweithöchstwertige Bit usw. verbunden. Durch diese Maßnahme wird eine ausgesprochen vorteilhafte Variation der Impulsform des analogen Referenzsignals UR erzielt, wie im folgenden erläutert wird:

Geht man der Einfachheit halber nur von einer (in den Figuren nicht dargestellten) 3-Bit-Leitung zwischen Zähler 10 und D/A-Wandler 11 aus, so ergibt sich im Falle der in Fig. 8 skizzierten Verbindung zwischen Zähler 10 und D/A-Wandler 11 nach Auflaufen von beispielsweise acht Synchronisationsimpulsen 16 folgender Inhalt des Zählers 10:

Bitfolge
zugehörige Dezimalzahl
000	0
001	1
010	2
011	3
100	4
101	5
110	6
111	7

Das oben beschriebene kontinuierliche Ansteigen des Inhalts des Zählers 10 um Eins, das über die in Fig. 8 gezeigte Verbindung zwischen dem Zähler 10 und dem D/A-Wandler 11 auch genau so an den D/A-Wandler 11 weitergegeben wird, ist hierbei in der rechten Spalte wiedergegeben.

Im Gegensatz dazu bewirkt die in Fig. 9 gezeigte Verbindung zwischen dem Zähler 10 und dem D/A-Wandler 11, daß jede Bitfolge gleichsam an ihrer "Mittelachse" gespiegelt wird, d. h. das niedrigstwertige Bit (LSB = lowest significant bit) am Ausgangsanschluß des Zählers 10 wird zum höchstwertigen Bit (MSB = most significant bit) am Eingangsanschluß des D/A-Wandlers 11, das zweitniedrigstwertige Bit am Ausgangsanschluß des Zählers 10 wird zum zweithöchstwertigen Bit am Eingangsanschluß des D/A-Wandlers 11, usw. Die entsprechende Tabelle hat dementsprechend folgende Gestalt:

Bitfolge
zugehörige Dezimalzahl
000	0
100	4
010	2
110	6
001	1
101	5
011	3
111	7

In der rechten Spalte dieser Tabelle zeigt sich also ein stochastisches Schwanken des am Eingangsanschluß des D/A-Wandlers 11 ankommenden Signals, so daß das vom D/A-Wandler 11 ausgegebene analoge Referenzsignal UR keine kontinuierliche, beispielsweise monoton ansteigende Form hat, sondern vielmehr wie gewünscht beliebig, stochastisch gleichmäßig verteilt schwankt.

Dies hat zur Folge, daß bei Durchlaufen eines jeden Impulszyklusses nicht nur alle lokalen Meßwerte aufgenommen, sondern auch gleichverteilt abgetastet werden, und dies unabhängig davon, wo innerhalb eines Impulszyklusses mit dem Abtasten begonnen wird. Auf diese Weise kann schon mit zeitlich kurzen Folgen von Impulszyklen eine zufriedenstellende Auflösung der lokalen Meßwerte erzielt werden, so daß die zwar denkbar einfache, aber dennoch hochwirksame, in Fig. 9 gezeigte Vertauschung sämtlicher jeweils entgegengesetzter Anschlüsse von Zähler 10 und D/A-Wandler 11 nicht nur, wie oben ausgeführt, Material und Kosten spart, sondern auch den Vorteil einer deutlichen Zeitersparnis bei gleichzeitig wesentlich verbesserter Auflösung des lokalen Meßsignals mit sich bringt.

Claims

1. Elektrische Schaltungsanordnung mit mindestens zwei lokalen Übertragungseinheiten (2) zur Aufnahme und Kodierung von lokalen Meßsignalen und zur Übertragung der kodierten Meßsignale an eine Zentraleinheit (1), welche lokalen Übertragungseinheiten (2) jeweils einen Komparator (12) zum Vergleich des lokalen Meßsignals mit einem Referenzwert zur Gewinnung eines an die Zentraleinheit (1) zu übertragenden dem Vergleichsergebnis entsprechenden Binärsignals aufweisen, wobei,

a) die Zentraleinheit (1)
- 1. Multiplex-Empfangsmittel (5, 6, 7, 8) zur Aufnahme und Verarbeitung der von den lokalen Übertragungseinheiten (2) übertragenen Binärsignale und
- 2. einen Multiplex-Kanalgenerator (4) aufweist, wobei dieser der Adressierung der lokalen Übertragungseinheiten dient und in periodischen Zeitabständen einen Befehl zur Variation des Referenzwertes sendet,
b) und wobei die lokalen Übertragungseinheiten (2) jeweils
- 1. Multiplex-Übertragungsmittel (14) zur Übertragung des von dem Komparator (12) erzeugten Binärsignals an die Multiplex- Empfangsmittel (5, 6, 7, 8) der Zentraleinheit (1) aufweisen.

2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplex-Kanalgenerator (4) durch Anschluß an eine Multiplex-Zwei- Draht-Leitung (3) sowohl mit den Multiplex-Empfangsmitteln (5, 6, 7, 8) der Zentraleinheit (1) als auch mit den lokalen Übertragungseinheiten (2) verbunden ist, wobei jede der lokalen Übertragungseinheiten (2) eine Adresse im Multiplex-Zwei-Draht-System hat.

3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplex-Kanalgenerator (4) einen Taktgeber (43) und einen Impulsgenerator (45) aufweist.

4. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplex-Kanalgenerator (4) einen Impulszug (15) erzeugt, dessen Impulse verschiedenen Übertragungszeitkanälen entsprechen, und daß die Multiplex-Übertragungsmittel (14) und die Multiplex- Empfangsmittel (5, 6, 7, 8) Dekodiermittel (52, 53, 55) aufweisen, durch die sie während mindestens eines ihnen zugeordneten Übertragungszeitkanals aktiviert werden.

5. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Befehl zur Variation des Referenzwertes aus einem Synchronisationsimpuls besteht.

6. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisationsimpuls durch den Multiplex-Kanalgenerator (4) erzeugt wird.

7. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Befehl zur Variation des Referenzwertes Verarbeitungsmitteln (9, 10, 11) der lokalen Übertragungseinheiten (2) zugeleitet wird, die eine Detektorschaltung (9), einen Zähler (10) und einen Digital/Analog- (D/A-) Wandler (11) aufweisen.

8. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel der lokalen Übertragungseinheiten (2) einen Multiplex-Sender (14) aufweisen, der den von dem Komparator (12) gelieferten Signalwert "1" bzw. "0" an die Multiplex-Empfangsmittel (5, 6, 7, 8) der Zentraleinheit (1) überträgt.

9. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplex-Empfangsmittel (5, 6, 7, 8) der Zentraleinheit (1) einen Mehrkanal-Multiplex-Empfänger (5), mindestens zwei Zähler (6) und eine Auswerteschaltung (7, 8) aufweisen, wobei jeweils ein Zähler (6) jeweils einer lokalen Übertragungseinheit (2) zugeordnet ist.

10. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsanschluß des Zählers (10) für das niedrigstwertige Bit (LSB) mit dem Eingangsanschluß des D/A-Wandlers (11) für das höchstwertige Bit (MSB), der Ausgangsanschluß des Zählers (10) für das zweitniedrigstwertige Bit mit dem Eingangsanschluß des D/A-Wandlers (11) für das zweithöchstwertige Bit usw. verbunden ist.