EP3824300A1 - Measuring circuit for capturing and processing signals, and measuring device for using said measuring circuit - Google Patents

Measuring circuit for capturing and processing signals, and measuring device for using said measuring circuit

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Publication number
EP3824300A1
EP3824300A1 EP19735318.8A EP19735318A EP3824300A1 EP 3824300 A1 EP3824300 A1 EP 3824300A1 EP 19735318 A EP19735318 A EP 19735318A EP 3824300 A1 EP3824300 A1 EP 3824300A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
signals
measuring circuit
sum
interference
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19735318.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Flavio ROSA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kistler Holding AG
Original Assignee
Kistler Holding AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kistler Holding AG filed Critical Kistler Holding AG
Publication of EP3824300A1 publication Critical patent/EP3824300A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2506—Arrangements for conditioning or analysing measured signals, e.g. for indicating peak values ; Details concerning sampling, digitizing or waveform capturing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/032—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure affecting incoming signal, e.g. by averaging; gating undesired signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • G01L5/167—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using piezoelectric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0046—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof characterised by a specific application or detail not covered by any other subgroup of G01R19/00
    • G01R19/0053—Noise discrimination; Analog sampling; Measuring transients
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R29/24—Arrangements for measuring quantities of charge
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only

Definitions

  • Measuring circuit for the acquisition and processing of signals and measuring device for using said measuring circuit
  • the invention relates to a measuring circuit for the detection and processing of signals and a Messeinrich device consisting of a measuring circuit and a transducer and a measuring circuit and transducer connecting cable according to the definition of the preambles of the independent claims.
  • Measuring circuits for the detection of signals and processing of differential signals are known in particular in the field of measurement. Such a measuring circuit detects the signals of a sensor.
  • a transducer takes up at least any physical variable, which is referred to as the input variable, and outputs at least one physical variable, which is referred to as the output variable.
  • An output variable is, for example, a voltage, a current, or a charge.
  • This output variable is passed via a cable to a measuring circuit, the cable for this purpose having at least two conductors, each of which carries a signal.
  • the difference in the signals of the two conductors is usually of interest, such as the electrical potential difference between two conductors, which is then determined as a voltage.
  • the electrical, magnetic or electromagnetic fields can cause the signals to malfunction.
  • Transducers which take up a physical size, such as the Kistler 1-component force sensor type 9001A, which can be found in the data sheet 9001a_000-105d-05.18.
  • transducers that take up several physical quantities, such as the Kistler Type 9047C, which absorbs three forces and is described in data sheet 9047C_000-592d-04.07.
  • transducers that take up far more physical quantities, such as the Kistler multi-component dynamometer type 9139AA, which is described in data sheet 9139AA_003-198d-06.15.
  • EP098755B1 discloses a measuring circuit with a transducer connected to a measuring circuit via a transmission line, the transducer being connected symmetrically and the measuring circuit forming the sum of the values of the signals at the connections of the transducer to provide an error signal and the difference of the values of the signals at the connections of the converter.
  • EP0987551B1 with which an artificial disturbance in the form of an auxiliary signal can be fed to the connections of the converter, who can be used to detect errors and interference effects of the converter and / or other parts of the circuit.
  • a first object of the invention is to reduce costs for a measuring circuit for the detection of signals and processing for differential signals, in that the number of signal inputs is reduced so that there are fewer than two signal inputs per sensor element of the sensor, the sensor at least has two transducer elements.
  • Another object of the present invention is to detect the signals of the pickup elements and to minimize the influence of external interference on the signals.
  • the invention relates to a measuring circuit for detecting and processing signals; a number of first signals and an equal number of second signals being provided, the measuring circuit being suitable for generating at least one difference signal from a first signal and a second signal; wherein a first signal corresponds to a negated second signal; wherein the number of first signals is at least two; wherein the measuring circuit has a number of signal inputs which corresponds to the number of first signals; wherein the measuring circuit has a further signal input; wherein the first signals are recorded individually by the measuring circuit and wherein the sum of the second signals, called the second signal sum, is recorded.
  • Transducers generally record at least one input variable, to which input variable a transducer element arranged in the transducer has sensitivity.
  • the pickup element generally has two contacts, each of which has a signal. This is known to the person skilled in the art as symmetrical signal transmission.
  • the output variable can be determined by determining the two signals.
  • the output quantity of electrical voltage is determined by determining the difference in the electrical potentials of the contacts. Methods for determining the output quantity of electrical charge or the output quantity of electrical current are known to the person skilled in the art.
  • the output variable is therefore also called the differential signal.
  • the contacts are usually electrically connected to a connector which is arranged on the sensor.
  • a cable with the corresponding counterpart of the connector leads the signals to the measuring circuit.
  • a cable arranged on the transducer can also be connected directly to the contacts.
  • a transducer element is connected symmetrically if there is a reference variable by which the two signals of the transducer element are negated against each other.
  • a change in the input variable results in a change in phase between the first signal and the second signal.
  • the reference variable is independent of a change in the absolute values of the signals of the input variable.
  • the reference variable can change over time.
  • the reference variable is often a reference potential.
  • the reference quantity is assumed to be zero for the sake of clarity.
  • the reference potential is therefore equal to the earth potential.
  • a reference variable that is different from zero is also possible.
  • a transducer which is suitable to provide signals for the measuring circuit according to the invention, at least two transducer elements are arranged, each having a first contact and a second contact with the corresponding first signal and second signal.
  • the two contacts of the pickup elements are combined in such a way that their signals add up.
  • This sum of the two th signals is referred to as the second signal sum and is transmitted to a signal input of the measuring circuit.
  • the signals corresponding to the first contacts are transmitted to separate signal inputs of the measuring circuit.
  • the measuring circuit is cheaper to manufacture. By reducing the number of components required, the measuring circuit is also more robust. In addition, the cable that transmits the signals to the measuring circuit is less expensive to manufacture because fewer conductors are required.
  • Provision of a signal or a signal provided is understood to mean that the signal provided is made available for further use, for example for electronic processing. Provision of a signal also includes the possibility of storing the signal on an electronic data storage device and loading the signal from this data storage device. Provision of a signal also includes displaying the signal on a display. In the following, a signal that is provided is usually an analog signal. However, the expert can Realize the following description with digital signals.
  • the difference signal of the first and the second signal of a transducer element can be formed by the measuring circuit from the signals provided at the signal inputs by means of an arithmetic element, which signals are the second signal sum and the individual first signals.
  • An arithmetic element is suitable for linking several signals together by means of addition, subtraction, division or multiplication and to provide the result.
  • a fault signal can also be formed by the measuring circuit.
  • a fault signal is a change in the signal that is not caused by a change in the determined input size but is caused by a fault.
  • a disturbance is, for example, an occurring electrical or magnetic field or an electromagnetic field. If there is a sensor or a cable in the spatial area in which a fault exists, a fault signal occurs in the electrically conductive components of the sensor, such as the first contact and the second contact of a sensor element, or in the conductors of the cable, which essentially has the same phase position having. This is known to the person skilled in the art under common mode interference.
  • the disturbance usually originates from an external source.
  • the level of the interference signal corresponds to an entry of the interference in a cable or in a sensor.
  • the interference signal is determined by the measuring circuit by first adding the sum of the ready posed first signals forms the first signal sum.
  • An adder is an element which is suitable for forming the sum of two signals and providing the sum. And then an adder forms the sum of the first signal sum and the second signal sum provided, which results in the interference signal. If there is no fault, the fault signal is zero. If the fault signal deviates from zero, then there is a fault that can be quantified by the fault signal determined.
  • the fault signal is also not equal to zero if there is no fault.
  • the interference signal is equal to the interference potential multiplied by the number of signals detected.
  • the reference potential is assumed to be zero and is therefore equal to the earth potential. _However, a reference potential that is different from zero is also possible in the application. Since the reference potenti al is known, the formulas mentioned can simply be adapted accordingly.
  • the interference influences the input signals of the measuring circuit essentially to the same extent, the interference from the provided first signals and the provided second signal sum can be largely removed by means of an arithmetic element.
  • the measuring circuit forms the differential signals of the transducer elements while removing the determined interference to largely interference-free differential signals.
  • An arrangement of transducer, cable and measuring circuit is a measuring device.
  • 1 is a schematic partial view of an embodiment of the measuring circuit for a number N of first signals
  • FIG. 2 shows a schematic partial view of an embodiment of a measuring device with measuring circuit from FIG. 1, cable and sensor,
  • FIG. 3 shows a schematic partial view of an embodiment of the measuring circuit for 2 first signals
  • FIG. 5 shows a schematic partial view of an embodiment of a measuring device with a measuring circuit from FIG. 1, cable and sensor,
  • FIG. 6 shows a schematic partial view of an embodiment of a measuring device with a measuring circuit from FIG. 1, cable and sensor,
  • FIG. 7 shows a schematic partial view of an embodiment of a measuring device with a measuring circuit from FIG. 1, cable and sensor,
  • Fig. 8 shows a schematic illustration using the example of three first signals of the first signals and of the second signal. nominal sum, each with a superimposed interference signal as provided at the signal inputs,
  • 9 is a schematic illustration using the example of three first signals of the first signals and the second signal sum, each with a superimposed fault signal, the first signal sum and the fault signal determined within the measuring circuit,
  • Fig. 10 is a schematic representation of the example of three first signals of the first signals and the second signal sum, each with a superimposed interference signal, the first signal sum, the determined interference signal, egg nem difference signal and a interference-corrected Dif difference signal.
  • Fig. 1 shows a schematic partial view of the measuring circuit 3 with a number N signal inputs 36 and an additional signal input 36.
  • the signal inputs 36 are designed to detect and provide a number N of first signals Sl.l to Sl.N and one Sum S2 of second signals S2.1 to S2.N to be recorded and provided, the number N being a natural number greater than one.
  • a change in the first signal Sl.l to Sl.N is accompanied by an equally large but opposite change in the second signal S2.1 to S2.N.
  • the reference potential around which a first signal and a second signal are inclined to one another, is equal to zero. If the reference potential is not equal to zero, the above and the following formulas must be adjusted accordingly.
  • the first signals Sl.l to Sl.N and the sum S2 of the second signals S2.1 to S2.N each pass through a conductor 21 to a signal input 36 of the measuring circuit 3.
  • FIG. 3 shows a measuring circuit, which has three signal inputs and which is therefore suitable for detecting two first signals S1 and S1.2 and the second signal sum S2.
  • FIG. 4 shows a measuring circuit, which has four signal inputs and which is therefore suitable for detecting three first signals S1 to S1.3 and the second signal sum S2.
  • the disturbance influences the provided first signals Sl.l to Sl.N and the provided second signal sum S2 each with an equally large proportion, the disturbance being in phase.
  • a portion of a signal caused by the interference is fenes interference signal St additively superimposed, as shown in Fig. 8 schematically.
  • the proportion 1 / (N + 1) of the superimposed interference signal St is given by the number of signal inputs 36 of the measuring circuit 3.
  • the first signals Sl.l to Sl.N with superimposed proportional interference signal St / (N + 1) are added within the measuring circuit 3 and the result is provided as the first signal sum S1, as shown in Fig. 9.
  • the interference signal St can be determined by adding the first signal sum S1 and the second signal sum S2, the second signal sum S2 additionally being superimposed by the proportional interference signal St / (N + 1). Second signal sum S2 is therefore given by the ideal undisturbed second signal sum S2 'and the interference signal St / (N + l).
  • the disturbance signal St is therefore determined by:
  • the entire interference signal St is thus from the first signals Sl.l provided at the signal inputs 36 to Sl.N and second signal sum S2 can be determined with the respective superimposed proportional fault signal St / (N + 1).
  • the fault signal is shown as an example in FIG.
  • the interference signal can now simply be deducted proportionally from the first signals Sl.l to Sl.N and the second signal sum S2 provided at the signal inputs 36 in an arithmetic element.
  • the resulting interference-corrected first signals Sbl. 1 to Sbl.N and the interference-corrected second signal sum Sb2 are shown in FIGS. 1 to 7.
  • the addition of the first signals Sl.l to Sl.N to a first signal sum S1 takes place by means of an addition element 31.
  • the addition element 31 is arranged within the measuring circuit 3.
  • the first signal sum S1 is also added to the second signal sum S2 by means of an adder 31.
  • Components which add two or more signals are known to the person skilled in the art of electrical engineering. For example, digital signals are added using microprocessors. In the simplest case, for example for charges or currents, analog signals are added via a conductive connection between two conductors.
  • a difference signal Dl to DN of a first signal Sl.l to Sl.N and a second signal S2.1 to S2.N is formed from the provided first signals Sl.l to Sl.N and the second signal sum S2.
  • all the first signals apart from the first signal S1.k, k between and including 1 to N, for which the difference signal D1 to DN is to be formed are added to the second signal sum S2.
  • the first signals Sl.l to Sl.N and the second Sig- Nalsum S2 are still superimposed with the proportional interference signal St / (N + 1).
  • the difference signal Dl to DN consists of a known portion (N-1) / (N + 1) from the interference signal St. Since the portion is known and the interference signal St is already averaged, the difference signal Dl to DN can be corrected by removing the disturbance St proportionately from the difference signal Dl to DN.
  • D.k St Db. k, k between and including 1 to N
  • the interference-corrected difference signal Db .1 to Db.N is free of the interference signal St, which influenced the signals. Disturbance-corrected difference signals Db .1 to Db.N can be determined for all first signals Sl.l to Sl.N.
  • the difference signal Dl to DN and the interference-corrected difference signal Db .1 to Db.N are shown by way of example in FIG. 10.
  • 3 analog-to-digital converters are arranged in the measuring circuit, which digitalize each first signal Sl.l to Sl.N and the sum S2 of the second signals.
  • the designation of the first signal Sl.l to Sl.N or the second signal S2.1 to S2.N is independent of whether a signal is present in the measuring circuit 3 in analog form or digital form.
  • Processes within the measuring circuit 3 are possible either with digital signal processing or with analog signal processing.
  • the addition member 31 for adding two signals is carried out either by a microprocessor or by a suitable analog circuit.
  • the arithmetic element 33 which combines a plurality of signals by means of addition, subtraction, division or multiplication, is correspondingly implemented either by a microprocessor or by a suitable analog circuit.
  • each signal input 36 is electrically conductively connected to an amplifier 32, which amplifier 32 is arranged within the measuring circuit 3, as shown in FIGS. 1 to 4.
  • An amplifier 32 has at least two signal inputs, one of which is electrically conductively connected to the signal input 36 of the measuring circuit 3.
  • a second signal input of the amplifier 32 is connected to a reference potential 34.
  • the amplifier 32 may also include an analog-to-digital converter in one embodiment. An arrangement of the amplifier 32 near a signal input 36 is advantageous for the other Signal processing within the measuring circuit 3, which is less susceptible to interference for an amplified signal.
  • the amplifier 32 converts the physical variable, in which a first signal Sl.l to Sl.N and the second signal sum S2 are present, into a different physical variable. For example, if there is a first signal Sl.l to Sl.N and the second signal sum S2 as a charge, the amplifier preferably converts the charge into a voltage or a current. The voltage or the current is still referred to as the first signal Sl.l to Sl.N or second signal sum S2, regardless of the physical size.
  • the designation of the first signal Sl.l to Sl.N or second signal sum S2 is independent of the physical size by which the first signal or the second signal sum is given or the physical size of the first signal Sl.l to Sl.N or the second signal sum S2 can be converted within the measuring circuit 3.
  • no amplifier 32 is necessary within the measuring circuit 3, as shown in FIGS. 5 to 7.
  • the measuring circuit 3 is advantageously used together with a suitable sensor 1 and a cable 2 connecting a sensor 1 and measuring circuit 3.
  • Such an arrangement of transducer 1, cable 2 and measuring circuit 3 is referred to as a measuring device 123.
  • a Messein direction 123 is shown as an example in Fig. 2.
  • a transducer 1 detects at least one physical variable.
  • at least one Merelement 10 arranged, which detects the physical size and on which a first contact 12 and a second contact 13 are arranged.
  • the pickup element 10 provides a first signal S1 at the first contact 12. Up to Sl.N ready and at the second contact 13 a second signal S2.1 to S2.N ready.
  • a signal is, for example, a voltage or a current or a charge.
  • a physical quantity is, for example, a force, a pressure, an acceleration, a torque, a voltage, a current, a charge, a temperature, a magnetic flux density, photometric quantities or another physical quantity.
  • the transducer 1 is a multi-axis piezoelectric force transducer or a multi-axis piezoelectric acceleration transducer.
  • the second signals S2.1 to S2.N of the pickup elements 10 are added to a second sum S2 by means of addition elements 11.
  • the structure of an addition element 11 depends on the physical size of the second signals S2.1 to S2.N.
  • An adder 11 for a current or a charge can be an electrically conductive connection. However, more complicated circuits are also conceivable which allow the second signals S2.1 to S2.N to be added.
  • the addition elements 11 are arranged within a transducer 1, as shown in FIGS. 2, 5 and 6. This has the advantage that a cable 2, which connects transducer 1 and measuring circuit 3 in an electrically conductive manner, requires fewer conductors than if all the first and second signals are passed separately through the cable.
  • the addition elements 11 are arranged within the sensor-side connector of the cable 2, as shown in FIG. 7.
  • the sensor-side connector of the cable 2 is the connector that connects the cable 2 to the sensor 1. This has the advantage that sensors 1 that do not meet the requirements that the second signals are combined can also be used in a measuring device 123 with the measuring circuit 3.
  • the Addi tion elements 11 must be arranged close to the transducer 1, in particular in the transducer-side connector, so that in the case of a malfunction, the malfunction, the provided first signals Sl.l to Sl.N and the provided second signal sum S2 each with the same size Affected proportion, the disturbance is in phase. If the cable 2 is connected to the transducer 1 without a plug, the addition elements 11 are to be inserted into the cable 2 in the immediate vicinity of the transducer 1, so that it is ensured that the disturbance the first signals Sl.l to Sl.N and the second signal sum S2 provided is influenced in each case with an equally large proportion, the interference being in phase. Immediate proximity denotes a distance of less than 10% of the total length of the cable 2 between the sensor 1 and the measuring circuit 3.
  • the adders 11 include an amplifier or an analog-to-digital converter or both.
  • conductors 21 of the cable 2 and contacts 12, 13 of the transducer 1 are connected in an electrically conductive manner by plug contacts 16, as shown in FIG. 5.
  • a plug contact consists of a plug and a socket, one of which is arranged on the cable 2 and one on the sensor and with which a conductor 21 of the cable 2 and a contact of the sensor 1 can be electrically conductively connected to one another.
  • the cable 2 is non-detachably connected to the sensor 1, and the first contacts 12 and the second contacts 13 are integrally or non-positively connected to the conductor 21 of the cable 2, as in Fig. 2 and Fig. 6 shown.
  • the signal inputs 36 of the measuring circuit 3 are designed as plug contacts, which connect the conductors 21 of the cable 2 and the measuring circuit 3 in an electrically conductive manner, as shown in FIGS. 1 to 5.
  • the signal inputs 36 of the measuring circuit 3 are designed in such a way that the cable 2 is permanently connected to the measuring circuit 3, and that the conductors 21 of the cable 2 are integrally or non-positively connected to the signal inputs 36 of the measuring circuit 3 as shown in FIGS. 6 and 7.
  • transducers 1 are connected to the measuring circuit 3 in such a way that the second signals S2.1 to S2.N of the transducer elements 10 arranged in different transducers 1 are additively combined.
  • This can be an arrangement of several pressure sensors in a fluid system, for example. These pressure sensors can, for example, be connected to a cable 2 via a common plug contact, and the second signals S2.1 to S2.N can be combined in the cable 2 his.
  • These pressure sensors can be piezoelectric or piezoresistive pressure sensors or ionization vacuum meters or heat conduction vacuum meters. Other applications are also conceivable in which transducer elements 10 are arranged in various transducers 1.

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Abstract

The invention relates to a measuring circuit (3) for capturing and processing signals, wherein a number (N) of first signals (S1.1 to S1.N) and an identical number (N) of second signals are provided, wherein the measuring circuit (3) is suitable for generating at least one differential signal (D.1 to D.N) from a first signal (S1.1 to S1.N) and a second signal (S2.1 to S2.N), wherein one first signal (S1.1 to S1.N) corresponds to one negated second signal (S2.1 to S2.N), wherein the number (N) of first signals (S1.1 to S1.N) is at least two, wherein the measuring circuit (3) has a number of signal inputs (36) corresponding to the number of first signals (S1.1 to S1.N), wherein the measuring circuit (3) has a further signal input (36), wherein the first signals (S1.1 to S1.N) can be individually captured by the measuring circuit (3), and wherein the sum (S2) of the second signals (S2.1 to S2.N), called the second signal sum (S2), can be captured.

Description

Messschaltung zur Erfassung und Verarbeitung von Signalen sowie Messeinrichtung zur Verwendung besagter MessschaltungMeasuring circuit for the acquisition and processing of signals and measuring device for using said measuring circuit
Technisches Gebiet Technical field
[0001] Die Erfindung betrifft eine Messschaltung zur Er fassung und Verarbeitung von Signalen sowie eine Messeinrich tung bestehend aus einer Messschaltung und aus einem Aufneh mer und aus einem Messschaltung und Aufnehmer verbindenden Kabel gemäss der Definition der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche .  The invention relates to a measuring circuit for the detection and processing of signals and a Messeinrich device consisting of a measuring circuit and a transducer and a measuring circuit and transducer connecting cable according to the definition of the preambles of the independent claims.
Stand der Technik State of the art
[0002] Messschaltungen zur Erfassung von Signalen und Ver arbeitung von Differenzsignalen sind insbesondere im Messwe sen bekannt. So erfasst eine solche Messschaltung die Signale eines Aufnehmers. Ein Aufnehmer nimmt mindestens eine belie bige physikalische Grösse auf, welche als Eingangsgrösse be zeichnet ist, und gibt mindestens eine physikalische Grösse aus, welche als Ausgangsgrösse bezeichnet ist. Eine Ausgangs grösse ist beispielsweise eine Spannung, ein Strom, oder eine Ladung. Diese Ausgangsgrösse wird über ein Kabel zu einer Messschaltung geleitet, wobei das Kabel zu diesem Zwecke min destens zwei Leiter aufweist, welche je ein Signal leiten. Meist ist die Differenz der Signale der beiden Leiter von In teresse, so wie beispielsweise die elektrische Potentialdif ferenz zwischen zwei Leitern, welche dann als Spannung ermit telt wird. Durch auftretende elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder kann es zu einer Störung der Signa le kommen. Es sind Aufnehmer bekannt, welche eine physikali sche Grösse aufnehmen, wie beispielsweise der Kistler 1- Komponenten-Kraftsensor Typ 9001A, welcher in Datenblatt 9001a_000-105d-05.18 beschrieben ist. Es gibt auch Aufnehmer, welche mehrere physikalische Grössen aufnehmen, wie bei spielsweise der Kistler Typ 9047C, welche drei Kräfte auf nimmt und in Datenblatt 9047C_000-592d-04.07 beschrieben ist. Auch sind Aufnehmer bekannt, die weitaus mehr physikalische Grössen aufnehmen, wie das Kistler Mehrkomponenten- Dynamometer Typ 9139AA, welches im Datenblatt 9139AA_003- 198d-06.15 beschrieben ist. Measuring circuits for the detection of signals and processing of differential signals are known in particular in the field of measurement. Such a measuring circuit detects the signals of a sensor. A transducer takes up at least any physical variable, which is referred to as the input variable, and outputs at least one physical variable, which is referred to as the output variable. An output variable is, for example, a voltage, a current, or a charge. This output variable is passed via a cable to a measuring circuit, the cable for this purpose having at least two conductors, each of which carries a signal. The difference in the signals of the two conductors is usually of interest, such as the electrical potential difference between two conductors, which is then determined as a voltage. The electrical, magnetic or electromagnetic fields can cause the signals to malfunction. Transducers are known which take up a physical size, such as the Kistler 1-component force sensor type 9001A, which can be found in the data sheet 9001a_000-105d-05.18. There are also transducers that take up several physical quantities, such as the Kistler Type 9047C, which absorbs three forces and is described in data sheet 9047C_000-592d-04.07. Also known are transducers that take up far more physical quantities, such as the Kistler multi-component dynamometer type 9139AA, which is described in data sheet 9139AA_003-198d-06.15.
[0003] Eine Messschaltung mit der eine Störung erfasst wird ist aus EP0987554B1 bekannt. EP098755B1 offenbart eine Messschaltung mit einem über eine Übertragungsleitung mit ei ner Messschaltung verbundenen Aufnehmer, wobei der Aufnehmer symmetrisch angeschlossen ist und die Messschaltung die Summe der Werte der Signale an den Anschlüssen des Aufnehmers bil det, um ein Fehlersignal zu liefern, sowie die Differenz der Werte der Signale an den Anschlüssen des Wandlers. A measuring circuit with which a fault is detected is known from EP0987554B1. EP098755B1 discloses a measuring circuit with a transducer connected to a measuring circuit via a transmission line, the transducer being connected symmetrically and the measuring circuit forming the sum of the values of the signals at the connections of the transducer to provide an error signal and the difference of the values of the signals at the connections of the converter.
[0004] Des Weiteren wird in EP0987551B1 ein Mittel be schrieben, mit dem eine künstliche Störung in Form eines Hilfssignals an den Anschlüssen des Wandlers eingespeist wer den kann zur Erkennung von Fehlern und Störwirkungen des Wandlers und/oder anderer Teile der Schaltung. Furthermore, a means is described in EP0987551B1, with which an artificial disturbance in the form of an auxiliary signal can be fed to the connections of the converter, who can be used to detect errors and interference effects of the converter and / or other parts of the circuit.
[0005] Nachteilig ist hierbei, dass die künstlich erzeugte Störung zwar zu Diagnosezwecken ermittelt wird, das ermittel te Differenzsignal jedoch nach wie vor durch eine von aussen eingetragene Störung verfälscht werden kann. Zusätzlich ist der Gegenstand der EP0987551B1 nur für Aufnehmer anwendbar, welche lediglich ein Aufnehmerelement aufweisen, welches ein ermitteltes Signal über zwei Signalleiter eines Kabels an ei ne Messschaltung leiten. [0006] Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es Kosten für eine Messschaltung zur Erfassung von Signalen und Verarbei tung zu Differenzsignalen verringern, dadurch dass die Anzahl der Signaleingänge reduziert ist sodass weniger als zwei Sig naleingänge pro Aufnehmerelement des Aufnehmers vorhanden sind, wobei der Aufnehmer mindestens zwei Aufnehmerelemente aufweist . The disadvantage here is that the artificially generated disturbance is determined for diagnostic purposes, but the determined difference signal can still be falsified by a disturbance entered from the outside. In addition, the subject of EP0987551B1 can only be used for transducers which have only one transducer element, which conduct a determined signal via two signal conductors of a cable to a measuring circuit. A first object of the invention is to reduce costs for a measuring circuit for the detection of signals and processing for differential signals, in that the number of signal inputs is reduced so that there are fewer than two signal inputs per sensor element of the sensor, the sensor at least has two transducer elements.
[0007] Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Signale der Aufnehmerelemente zu erfassen und den Einfluss äusserer Störungen auf die Signale zu minimieren. Another object of the present invention is to detect the signals of the pickup elements and to minimize the influence of external interference on the signals.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
[0008] Zumindest eine dieser Aufgaben wird durch die Merk male der unabhängigen Ansprüche gelöst.  At least one of these tasks is solved by the features of the independent claims.
[0009] Die Erfindung betrifft eine Messschaltung zur Er fassung und Verarbeitung von Signalen; wobei eine Anzahl ers ter Signale und eine gleich grosse Anzahl zweiter Signale be reitgestellt sind, wobei die Messschaltung geeignet ist min destens ein Differenzsignal aus einem ersten Signal und einem zweiten Signal zu erzeugen; wobei je ein erstes Signal je einem negierten zweiten Signal entspricht; wobei die Anzahl erster Signale mindestens zwei ist; wobei die Messschaltung eine Anzahl Signaleingänge aufweist welche der Anzahl erster Signale entspricht; wobei die Messschaltung einen weiteren Signaleingang aufweist; wobei die ersten Signale einzeln durch die Messschaltung erfasst sind und wobei die Summe der zweiten Signale, genannt zweite Signalsumme, erfasst ist. The invention relates to a measuring circuit for detecting and processing signals; a number of first signals and an equal number of second signals being provided, the measuring circuit being suitable for generating at least one difference signal from a first signal and a second signal; wherein a first signal corresponds to a negated second signal; wherein the number of first signals is at least two; wherein the measuring circuit has a number of signal inputs which corresponds to the number of first signals; wherein the measuring circuit has a further signal input; wherein the first signals are recorded individually by the measuring circuit and wherein the sum of the second signals, called the second signal sum, is recorded.
[0010] Aufnehmer nehmen im Allgemeinen mindestens eine Eingangsgrösse auf, auf welche Eingangsgrösse ein im Aufneh mer angeordnetes Aufnehmerelement eine Sensitivität aufweist. Das Aufnehmerelement hat im Allgemeinen zwei Kontakte, die je ein Signal aufweisen. Dies ist dem Fachmann als symmetrische Signalübertragung bekannt. Die Ermittlung der Ausgangsgrösse ist durch Bestimmung der beiden Signale möglich. So wird die Ausgangsgrösse elektrische Spannung durch Bestimmung der Dif ferenz der elektrischen Potentiale der Kontakte ermittelt. Für die Ausgangsgrösse elektrische Ladung oder die Ausgangs grösse elektrischer Strom sind Methoden zur Ermittlung dem Fachmann bekannt. Die Ausgangsgrösse wird daher auch Diffe renzsignal genannt. Transducers generally record at least one input variable, to which input variable a transducer element arranged in the transducer has sensitivity. The pickup element generally has two contacts, each of which has a signal. This is known to the person skilled in the art as symmetrical signal transmission. The output variable can be determined by determining the two signals. The output quantity of electrical voltage is determined by determining the difference in the electrical potentials of the contacts. Methods for determining the output quantity of electrical charge or the output quantity of electrical current are known to the person skilled in the art. The output variable is therefore also called the differential signal.
[0011] Die Kontakte sind meist mit einem Steckverbinder elektrisch leitend verbunden, welcher am Aufnehmer angeordnet ist. Ein Kabel mit entsprechendem Gegenstück des Steckverbin ders leitet die Signale zur Messschaltung. Alternativ kann auch ein am Aufnehmer angeordnetes Kabel direkt mit den Kon takten verbunden sein. The contacts are usually electrically connected to a connector which is arranged on the sensor. A cable with the corresponding counterpart of the connector leads the signals to the measuring circuit. Alternatively, a cable arranged on the transducer can also be connected directly to the contacts.
[0012] Ein Aufnehmerelement ist symmetrisch angeschlossen, wenn eine Bezugsgrösse existiert, um welche die beiden Signa le des Aufnehmerelements gegeneinander negiert sind. Eine Än derung der Eingangsgrösse resultiert in einer Gegenphasigen Änderung des ersten Signals und des zweiten Signals zueinan der. Die Bezugsgrösse ist unabhängig von einer Änderung der absoluten Werte der Signale der Eingangsgrösse. Die Bezugs grösse kann zeitlich veränderlich sein. A transducer element is connected symmetrically if there is a reference variable by which the two signals of the transducer element are negated against each other. A change in the input variable results in a change in phase between the first signal and the second signal. The reference variable is independent of a change in the absolute values of the signals of the input variable. The reference variable can change over time.
[0013] Die Bezugsgrösse ist oftmals ein Bezugspotential. In der weiteren Betrachtung wird der besseren Verständlich keit halber die Bezugsgrösse als Null angenommen. Das Bezugs potential ist damit gleich dem Erdpotential. Jedoch ist auch eine Bezugsgrösse möglich, welche von Null verschieden ist. [0014] In einem Aufnehmer welcher geeignet ist Signale für die erfindungsgemässe Messschaltung bereitzustellen sind min destens zwei Aufnehmerelemente angeordnet, welche je einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt mit entsprechenden erstem Signal und zweitem Signal aufweist. Jeweils die zwei ten Kontakte der Aufnehmerelemente sind derart zusammenge fasst, dass sich ihre Signale addieren. Diese Summe der zwei ten Signale ist als zweite Signalsumme bezeichnet und wird an einen Signaleingang der Messschaltung übertragen. Die den ersten Kontakten entsprechenden Signale werden an getrennte Signaleingänge der Messschaltung übertragen. Dies reduziert die Anzahl der Signaleingänge gegenüber einer Messschaltung, welche alle ersten und alle zweiten Signale einzeln erfasst. Da jeder Signaleingang eine separate Signalerfassung inner halb der Messschaltung benötigt ist die Messschaltung kosten günstiger herzustellen. Durch die Reduktion der Anzahl der benötigten Komponenten ist die Messschaltung zudem robuster. Zusätzlich ist das Kabel, welches die Signale zur Messschal tung überträgt kostengünstiger herzustellen, da weniger Lei ter benötigt werden. [0013] The reference variable is often a reference potential. In the further consideration, the reference quantity is assumed to be zero for the sake of clarity. The reference potential is therefore equal to the earth potential. However, a reference variable that is different from zero is also possible. In a transducer which is suitable to provide signals for the measuring circuit according to the invention, at least two transducer elements are arranged, each having a first contact and a second contact with the corresponding first signal and second signal. The two contacts of the pickup elements are combined in such a way that their signals add up. This sum of the two th signals is referred to as the second signal sum and is transmitted to a signal input of the measuring circuit. The signals corresponding to the first contacts are transmitted to separate signal inputs of the measuring circuit. This reduces the number of signal inputs compared to a measuring circuit that detects all first and all second signals individually. Since each signal input requires a separate signal acquisition within the measuring circuit, the measuring circuit is cheaper to manufacture. By reducing the number of components required, the measuring circuit is also more robust. In addition, the cable that transmits the signals to the measuring circuit is less expensive to manufacture because fewer conductors are required.
[0015] Unter der Bereitstellung eines Signals oder einem bereitgestelltem Signal wird das zur weiteren Verwendung zur Verfügung stellen des bereitgestellten Signals verstanden, beispielsweise für eine elektronische Verarbeitung. Bereit stellung eines Signals beinhaltet auch die Möglichkeit des Speicherns des Signals auf einem elektronischen Datenspeicher und des Ladens des Signals aus diesem Datenspeicher. Bereit stellung eines Signals beinhaltet auch das Darstellen des Signals auf einer Anzeige. Ein bereitgestelltes Signal ist im Folgenden meist ein analoges Signal. Der Fachmann kann jedoch die nachfolgende Beschreibung auch mit digitalen Signalen re alisieren . The provision of a signal or a signal provided is understood to mean that the signal provided is made available for further use, for example for electronic processing. Provision of a signal also includes the possibility of storing the signal on an electronic data storage device and loading the signal from this data storage device. Provision of a signal also includes displaying the signal on a display. In the following, a signal that is provided is usually an analog signal. However, the expert can Realize the following description with digital signals.
[0016] Das Differenzsignal des ersten und des zweiten Sig nals eines Aufnehmerelements ist durch die Messschaltung aus den an den Signaleingängen bereitgestellten Signalen mittels eines Arithmetikelements bildbar, welche Signale die zweite Signalsumme und die einzelnen ersten Signale sind. Ein Arith metikelement ist dazu geeignet mehrere Signale mittels Addi tion, Subtraktion, Division oder Multiplikation miteinander zu verknüpfen und das Ergebnis bereitzustellen. The difference signal of the first and the second signal of a transducer element can be formed by the measuring circuit from the signals provided at the signal inputs by means of an arithmetic element, which signals are the second signal sum and the individual first signals. An arithmetic element is suitable for linking several signals together by means of addition, subtraction, division or multiplication and to provide the result.
[0017] Zusätzlich zu den Differenzsignalen der Aufneh merelemente ist auch ein Störungssignal durch die Messschal tung bildbar. Ein Störungssignal ist eine Änderung der Signa le, welche nicht durch eine Änderung der ermittelten Ein gangsgrösse bedingt ist sondern durch eine Störung bedingt ist. Eine Störung ist beispielsweise ein auftretendes elekt risches oder magnetisches Feld oder ein elektromagnetisches Feld. Ist ein Aufnehmer oder ein Kabel im räumlichen Bereich in dem eine Störung existiert, so tritt in elektrisch leiten den Komponenten des Aufnehmers wie dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt eines Aufnehmerelements oder in den Leitern des Kabels ein Störungssignal auf, welches im Wesentlichen eine gleiche Phasenlage aufweist. Dem Fachmann ist dies unter Gleichtaktstörung bekannt. Die Störung geht meist von einer einer externen Quelle aus. [0017] In addition to the difference signals of the pickup elements, a fault signal can also be formed by the measuring circuit. A fault signal is a change in the signal that is not caused by a change in the determined input size but is caused by a fault. A disturbance is, for example, an occurring electrical or magnetic field or an electromagnetic field. If there is a sensor or a cable in the spatial area in which a fault exists, a fault signal occurs in the electrically conductive components of the sensor, such as the first contact and the second contact of a sensor element, or in the conductors of the cable, which essentially has the same phase position having. This is known to the person skilled in the art under common mode interference. The disturbance usually originates from an external source.
[0018] Die Höhe des Störungssignals entspricht dabei einem Eintrag der Störung in ein Kabel oder in einen Aufnehmer. The level of the interference signal corresponds to an entry of the interference in a cable or in a sensor.
[0019] Das Störungssignal wird durch die Messschaltung er mittelt, indem Additionsglied zunächst die Summe der bereit- gestellten ersten Signale zur ersten Signalsumme bildet. Ein Additionsglied ist ein Element, das geeignet ist Summe zweier Signale zu bilden und die Summe bereitzustellen. Und An schliessend bildet ein Additionsglied die Summe der ersten Signalsumme und der bereitgestellten zweiten Signalsumme, welche das Störungssignal ergibt. Liegt keine Störung vor, so ist das Störungssignal gleich Null. Weicht das Störungssignal von Null ab, so liegt eine Störung vor die durch das ermit telte Störungssignal quantifizierbar ist. The interference signal is determined by the measuring circuit by first adding the sum of the ready posed first signals forms the first signal sum. An adder is an element which is suitable for forming the sum of two signals and providing the sum. And then an adder forms the sum of the first signal sum and the second signal sum provided, which results in the interference signal. If there is no fault, the fault signal is zero. If the fault signal deviates from zero, then there is a fault that can be quantified by the fault signal determined.
[0020] Falls ein Bezugspotential ungleich Null vorliegt, so ist das Störungssignal auch dann ungleich Null, wenn keine Störung vorliegt. Im Falle keiner Störung ist das Störungs signal gleich dem Störungspotential multipliziert mit der An zahl der erfassten Signale. In der weiteren Betrachtung wird der besseren Verständlichkeit halber das Bezugspotential als Null angenommen und ist damit gleich dem Erdpotential. _Jedoch ist in der Anwendung auch ein Bezugspotential mög lich, welches von Null verschieden ist. Da das Bezugspotenti al bekannt ist, können die genannten Formeln einfach entspre chend angepasst werden. If a reference potential is not equal to zero, the fault signal is also not equal to zero if there is no fault. In the event of no interference, the interference signal is equal to the interference potential multiplied by the number of signals detected. In the further consideration, for the sake of clarity, the reference potential is assumed to be zero and is therefore equal to the earth potential. _However, a reference potential that is different from zero is also possible in the application. Since the reference potenti al is known, the formulas mentioned can simply be adapted accordingly.
[0021] Da die Störung die Eingangssignale der Messschal tung im Wesentlichen gleich stark beeinflusst, ist die Stö rung von den bereitgestellten ersten Signalen und der bereit gestellten zweiten Signalsumme mittels eines Arithmetikele ments weitgehend entfernbar. Since the interference influences the input signals of the measuring circuit essentially to the same extent, the interference from the provided first signals and the provided second signal sum can be largely removed by means of an arithmetic element.
[0022] Die Messschaltung bildet die Differenzsignale der Aufnehmerelemente unter Entfernung der ermittelten Störung zu weitgehend störungsfreien Differenzsignalen. [0023] Eine Anordnung von Aufnehmer, Kabel und Messschal tung ist eine Messeinrichtung. The measuring circuit forms the differential signals of the transducer elements while removing the determined interference to largely interference-free differential signals. An arrangement of transducer, cable and measuring circuit is a measuring device.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
[0024] Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter In the following the invention is exemplified under
Beizug der Figuren näher erklärt. Es zeigen Involvement of the figures explained in more detail. Show it
Fig. 1 eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform der Messschaltung für eine Anzahl N erster Signale, 1 is a schematic partial view of an embodiment of the measuring circuit for a number N of first signals,
Fig. 2 eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform einer Messeinrichtung mit Messschaltung aus Fig. 1, Ka bel und Aufnehmer, 2 shows a schematic partial view of an embodiment of a measuring device with measuring circuit from FIG. 1, cable and sensor,
Fig. 3 eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform der Messschaltung für 2 erste Signale, 3 shows a schematic partial view of an embodiment of the measuring circuit for 2 first signals,
Fig. 4 eine schematische Teilansicht einer Ausführungs form der Messschaltung für 3 erste Signale, 4 shows a schematic partial view of an embodiment of the measuring circuit for 3 first signals,
Fig. 5 eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform einer Messeinrichtung mit Messschaltung aus Fig. 1, Ka bel und Aufnehmer, 5 shows a schematic partial view of an embodiment of a measuring device with a measuring circuit from FIG. 1, cable and sensor,
Fig. 6 eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform einer Messeinrichtung mit Messschaltung aus Fig. 1, Ka bel und Aufnehmer, 6 shows a schematic partial view of an embodiment of a measuring device with a measuring circuit from FIG. 1, cable and sensor,
Fig. 7 eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform einer Messeinrichtung mit Messschaltung aus Fig. 1, Ka bel und Aufnehmer, 7 shows a schematic partial view of an embodiment of a measuring device with a measuring circuit from FIG. 1, cable and sensor,
Fig . 8 eine schematische Darstellung am Beispiel dreier erster Signale der ersten Signale und des zweiten Sig- nalsumme, jeweils mit überlagertem Störungssignal wie an den Signaleingängen bereitgestellt, Fig. 8 shows a schematic illustration using the example of three first signals of the first signals and of the second signal. nominal sum, each with a superimposed interference signal as provided at the signal inputs,
Fig. 9 eine schematische Darstellung am Beispiel dreier erster Signale der ersten Signale und des zweiten Sig nalsumme, jeweils mit überlagertem Störungssignal, der ersten Signalsumme sowie dem ermittelten Störungssignal innerhalb der Messschaltung, 9 is a schematic illustration using the example of three first signals of the first signals and the second signal sum, each with a superimposed fault signal, the first signal sum and the fault signal determined within the measuring circuit,
Fig. 10 eine schematische Darstellung am Beispiel dreier erster Signale der ersten Signale und des zweiten Sig nalsumme, jeweils mit überlagertem Störungssignal, der ersten Signalsumme, dem ermittelten Störungssignal, ei nem Differenzsignal und einem störungskorrigierten Dif ferenzsignal . Fig. 10 is a schematic representation of the example of three first signals of the first signals and the second signal sum, each with a superimposed interference signal, the first signal sum, the determined interference signal, egg nem difference signal and a interference-corrected Dif difference signal.
Wege zur Ausführung der Erfindung Ways of Carrying Out the Invention
[0025] Fig. 1 zeigt eine schematische Teilansicht der Messschaltung 3 mit einer Anzahl N Signaleingängen 36 und ei nem zusätzlichem Signaleingang 36. Die Signaleingänge 36 sind ausgelegt eine Anzahl N erster Signale Sl.l bis Sl.N zu er fassen und bereitzustellen und eine Summe S2 zweiter Signale S2.1 bis S2.N zu erfassen und bereitzustellen, wobei die An zahl N eine natürliche Zahl grösser eins ist. Fig. 1 shows a schematic partial view of the measuring circuit 3 with a number N signal inputs 36 and an additional signal input 36. The signal inputs 36 are designed to detect and provide a number N of first signals Sl.l to Sl.N and one Sum S2 of second signals S2.1 to S2.N to be recorded and provided, the number N being a natural number greater than one.
[0026] Für die ersten Signale Sl.l bis Sl.N und zweiten Signale S2.1 bis S2.N gilt dabei, dass ein erstes Signal Sl.l bis Sl.N für jeden Wert des Signals dem negativen Wert eines zweiten Signals S2.1 bis S2.N entspricht wenn keine Störung vorliegt : Sl.n =—S2.n VnE[l,N] For the first signals Sl.l to Sl.N and second signals S2.1 to S2.N it applies that a first signal Sl.l to Sl.N for each value of the signal the negative value of a second signal S2 .1 to S2.N corresponds if there is no fault: Sl.n = —S2.n VnE [l, N]
[0027] Eine Änderung des ersten Signals Sl.l bis Sl.N geht mit einer gleich grossen aber entgegengesetzten Änderung des zweiten Signals S2.1 bis S2.N einher. A change in the first signal Sl.l to Sl.N is accompanied by an equally large but opposite change in the second signal S2.1 to S2.N.
[0028] Im betrachteten Fall ist das Bezugspotential, um das ein erstes Signal und ein zweites Signal zueinander ne giert sind gleich Null. Liegt ein Bezugspotential ungleich Null vor, muss oben stehende und folgende Formeln entspre chend angepasst werden. In the case under consideration, the reference potential, around which a first signal and a second signal are inclined to one another, is equal to zero. If the reference potential is not equal to zero, the above and the following formulas must be adjusted accordingly.
[0029] Die ersten Signale Sl.l bis Sl.N und die Summe S2 der zweiten Signale S2.1 bis S2.N gelangen jeweils durch ei nen Leiter 21 zu jeweils einem Signaleingang 36 der Mess schaltung 3. The first signals Sl.l to Sl.N and the sum S2 of the second signals S2.1 to S2.N each pass through a conductor 21 to a signal input 36 of the measuring circuit 3.
[0030] Beispielhaft ist in Fig. 3 eine Messschaltung dar gestellt, welche drei Signaleingänge aufweist und welche da her geeignet ist zwei erste Signale Sl.l und S1.2 sowie die zweite Signalsumme S2 zu erfassen. 3 shows a measuring circuit, which has three signal inputs and which is therefore suitable for detecting two first signals S1 and S1.2 and the second signal sum S2.
[0031] Beispielhaft ist in Fig. 4 eine Messschaltung dar gestellt, welche vier Signaleingänge aufweist und welche da her geeignet ist drei erste Signale Sl.l bis S1.3 sowie die zweite Signalsumme S2 zu erfassen. 4 shows a measuring circuit, which has four signal inputs and which is therefore suitable for detecting three first signals S1 to S1.3 and the second signal sum S2.
[0032] Liegt eine Störung vor, so beeinflusst die Störung die bereitgestellten ersten Signale Sl.l bis Sl.N und die be- reitgestellte zweite Signalsumme S2 jeweils mit einem gleich grossen Anteil, wobei die Störung phasengleich ist. An einem Signaleingang 36 der Messschaltung 3 ist daher zusätzlich zu einem ersten Signal Sl.l bis S2.N oder der zweiten Signalsum me S2 jeweils ein Anteil eines durch die Störung hervorgeru- fenes Störungssignal St additiv überlagert, wie in Fig. 8 schematisch dargestellt. Der Anteil 1/(N+1) des überlagernden Störungssignals St ist durch die Anzahl der Signaleingänge 36 der Messschaltung 3 gegeben. [0032] If there is a disturbance, the disturbance influences the provided first signals Sl.l to Sl.N and the provided second signal sum S2 each with an equally large proportion, the disturbance being in phase. At a signal input 36 of the measuring circuit 3, therefore, in addition to a first signal S1.1 to S2.N or the second signal sum S2, a portion of a signal caused by the interference is fenes interference signal St additively superimposed, as shown in Fig. 8 schematically. The proportion 1 / (N + 1) of the superimposed interference signal St is given by the number of signal inputs 36 of the measuring circuit 3.
[0033] Die ersten Signale Sl.l bis Sl.N mit überlagertem anteiligem Störungssignal St/(N+1) sind innerhalb der Mess schaltung 3 addiert und das Ergebnis ist als erste Signalsum me S1 bereitgestellt, wie in Fig. 9 dargestellt. The first signals Sl.l to Sl.N with superimposed proportional interference signal St / (N + 1) are added within the measuring circuit 3 and the result is provided as the first signal sum S1, as shown in Fig. 9.
[0034] Das Störungssignal St ist durch eine Addition von erster Signalsumme S1 und zweiter Signalsumme S2 ermittelbar, wobei die zweite Signalsumme S2 zusätzlich durch das anteili ge Störungssignal St/(N+1) überlagert ist. Zweite Signalsumme S2 ist daher gegeben durch die ideale ungestörte zweite Sig nalsumme S2 ' und das Störungssignal St/ (N+l) . The interference signal St can be determined by adding the first signal sum S1 and the second signal sum S2, the second signal sum S2 additionally being superimposed by the proportional interference signal St / (N + 1). Second signal sum S2 is therefore given by the ideal undisturbed second signal sum S2 'and the interference signal St / (N + l).
, St , St
S2 = 52 + -—- N + l  S2 = 52 + -—- N + l
[0035] Das Störungssignal St ist daher ermittelt durch: The disturbance signal St is therefore determined by:
[0036] Das gesamte Störungssignal St ist somit aus den an den Signaleingängen 36 bereitgestellten ersten Signalen Sl.l bis Sl.N und zweiter Signalsumme S2 mit dem jeweils überla gerten anteiligen Störungssignal St/(N+1) ermittelbar Das Störungssignal ist beispielhaft in Fig.9 dargestellt. The entire interference signal St is thus from the first signals Sl.l provided at the signal inputs 36 to Sl.N and second signal sum S2 can be determined with the respective superimposed proportional fault signal St / (N + 1). The fault signal is shown as an example in FIG.
[0037] Mit Kenntnis des Störungssignals kann nun einfach in einem Arithmetikelement das Störungssignal anteilig von den an den Signaleingängen 36 bereitgestellten ersten Signa len Sl.l bis Sl.N und der zweiten Signalsumme S2 abgezogen werden. Die resultierenden störungskorrigierten ersten Signa le Sbl .1 bis Sbl.N und die störungskorrigierte zweite Signal summe Sb2 sind in Fig. 1 bis Fig.7 dargestellt. With knowledge of the interference signal, the interference signal can now simply be deducted proportionally from the first signals Sl.l to Sl.N and the second signal sum S2 provided at the signal inputs 36 in an arithmetic element. The resulting interference-corrected first signals Sbl. 1 to Sbl.N and the interference-corrected second signal sum Sb2 are shown in FIGS. 1 to 7.
[0038] Die Addition der ersten Signale Sl.l bis Sl.N zu einer ersten Signalsumme S1 erfolgt mittels eines Additions gliedes 31. Das Additionsglied 31 ist innerhalb der Mess schaltung 3 angeordnet Ebenso erfolgt die Addition der ersten Signalsumme S1 mit der zweiten Signalsumme S2 mittels eines Additionsgliedes 31. Bauelemente welche zwei oder mehr Signa le addieren sind dem Fachmann der Elektrotechnik bekannt. So erfolgt die Addition digitaler Signale beispielsweise mittels Mikroprozessoren. Die Addition analoger Signale erfolgt im einfachsten Fall, beispielsweise für Ladungen oder Ströme, über eine leitende Verbindung zweier Leiter. The addition of the first signals Sl.l to Sl.N to a first signal sum S1 takes place by means of an addition element 31. The addition element 31 is arranged within the measuring circuit 3. The first signal sum S1 is also added to the second signal sum S2 by means of an adder 31. Components which add two or more signals are known to the person skilled in the art of electrical engineering. For example, digital signals are added using microprocessors. In the simplest case, for example for charges or currents, analog signals are added via a conductive connection between two conductors.
[0039] Ein Differenzsignal D.l bis D.N eines ersten Sig nals Sl.l bis Sl.N und eines zweiten Signals S2.1 bis S2.N wird aus den bereitgestellten ersten Signalen Sl.l bis Sl.N und der zweiten Signalsumme S2 gebildet. Hierfür werden alle ersten Signale bis auf das erste Signal Sl.k, k zwischen und einschliesslich 1 bis N, zu dem das Differenzsignal D.l bis D.N gebildet werden soll, zu der zweiten Signalsumme S2 ad diert. Die ersten Signale Sl.l bis Sl.N und die zweite Sig- nalsumme S2 sind weiterhin jeweils mit dem anteiligen Stö rungssignal St/(N+1) überlagert. A difference signal Dl to DN of a first signal Sl.l to Sl.N and a second signal S2.1 to S2.N is formed from the provided first signals Sl.l to Sl.N and the second signal sum S2. For this purpose, all the first signals apart from the first signal S1.k, k between and including 1 to N, for which the difference signal D1 to DN is to be formed, are added to the second signal sum S2. The first signals Sl.l to Sl.N and the second Sig- Nalsum S2 are still superimposed with the proportional interference signal St / (N + 1).
[0040] Und anschliessend die Differenz mit dem ersten Sig nal Sl.k, kl aus 1 bis N gebildet. And then the difference with the first Sig nal Sl.k, kl formed from 1 to N.
( St \ ( St \ N - 1 (St \ (St \ N - 1
N*-—- 52. k)— [ 51. k +—— - = -— - * St * (52. k - 51.k) = D.k \ N + 1 / V N + 1 N + 1  N * -—- 52. k) - [51. k + —— - = -— - * St * (52. k - 51.k) = D.k \ N + 1 / V N + 1 N + 1
[0041] Das Differenzsignal D.l bis D.N besteht zu einem bekannten Anteil (N-1)/(N+1) aus dem Störungssignal St. Da der Anteil bekannt ist und das Störungssignal St bereits er mittelt ist, kann das Differenzsignal D.l bis D.N korrigiert werden, indem die Störung St anteilig vom Differenzsignal D.l bis D.N entfernt wird. The difference signal Dl to DN consists of a known portion (N-1) / (N + 1) from the interference signal St. Since the portion is known and the interference signal St is already averaged, the difference signal Dl to DN can be corrected by removing the disturbance St proportionately from the difference signal Dl to DN.
N - 1 N - 1
D.k St = Db. k, k zwischen und einschliesslich 1 bis N D.k St = Db. k, k between and including 1 to N
N + 1 N + 1
[0042] Das störungskorrigierte Differenzsignal Db .1 bis Db.N ist frei vom Störungssignal St, welche die Signale be einflusste. Störungskorrigierte Differenzsignale Db .1 bis Db.N sind für alle ersten Signale Sl.l bis Sl.N ermittelbar. Das Differenzsignal D.l bis D.N und das störungskorrigierte Differenzsignal Db .1 bis Db.N sind beispielhaft in Fig. 10 dargestellt . The interference-corrected difference signal Db .1 to Db.N is free of the interference signal St, which influenced the signals. Disturbance-corrected difference signals Db .1 to Db.N can be determined for all first signals Sl.l to Sl.N. The difference signal Dl to DN and the interference-corrected difference signal Db .1 to Db.N are shown by way of example in FIG. 10.
[0043] In einer Ausführungsform sind in der Messschaltung 3 Analog-zu-Digital Wandler angeordnet, welche jedes erste Signal Sl.l bis Sl.N und die Summe S2 der zweiten Signale di gitalisieren. Die Bezeichnung erstes Signal Sl.l bis Sl.N o- der zweites Signal S2.1 bis S2.N ist unabhängig davon, ob ein Signal innerhalb der Messschaltung 3 in analoger Form oder digitaler Form vorliegt. Vorgänge innerhalb der Messschaltung 3 sind entweder mit digitaler Signalverarbeitung oder mit analoger Signalverarbeitung möglich. So ist das Additions glied 31 zur Addition zweier Signale entsprechend entweder durch einen Mikroprozessor oder durch eine geeignete analoge Schaltung ausgeführt. Ebenso ist das Arithmetikelement 33, welches mehrere Signale mittels Addition, Subtraktion, Divi sion oder Multiplikation miteinander verknüpft, entsprechend entweder durch einen Mikroprozessor oder durch eine geeignete analoge Schaltung ausgeführt. In one embodiment, 3 analog-to-digital converters are arranged in the measuring circuit, which digitalize each first signal Sl.l to Sl.N and the sum S2 of the second signals. The designation of the first signal Sl.l to Sl.N or the second signal S2.1 to S2.N is independent of whether a signal is present in the measuring circuit 3 in analog form or digital form. Processes within the measuring circuit 3 are possible either with digital signal processing or with analog signal processing. Thus, the addition member 31 for adding two signals is carried out either by a microprocessor or by a suitable analog circuit. Likewise, the arithmetic element 33, which combines a plurality of signals by means of addition, subtraction, division or multiplication, is correspondingly implemented either by a microprocessor or by a suitable analog circuit.
[0044] In einer Ausführungsform ist jeder Signaleingang 36 mit je einem Verstärker 32 elektrisch leitend verbunden, wel cher Verstärker 32 innerhalb der Messschaltung 3 angeordnet ist wie in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellt. Ein Verstärker 32 weist mindestens zwei Signaleingänge auf, von denen ein ers ter mit dem Signaleingang 36 der Messschaltung 3 elektrisch leitend verbunden ist. Ein zweiter Signaleingang des Verstär kers 32 ist mit einem Bezugspotential 34 verbunden. Der Ver stärker 32 kann in einer Ausführungsform auch eine Analog-zu- Digital Wandler beinhalten. Eine Anordnung des Verstärkers 32 nahe einem Signaleingang 36 ist vorteilhaft für die weitere Signalverarbeitung innerhalb der Messschaltung 3, welche für ein verstärktes Signal weniger anfällig gegen Störungen ist. In one embodiment, each signal input 36 is electrically conductively connected to an amplifier 32, which amplifier 32 is arranged within the measuring circuit 3, as shown in FIGS. 1 to 4. An amplifier 32 has at least two signal inputs, one of which is electrically conductively connected to the signal input 36 of the measuring circuit 3. A second signal input of the amplifier 32 is connected to a reference potential 34. The amplifier 32 may also include an analog-to-digital converter in one embodiment. An arrangement of the amplifier 32 near a signal input 36 is advantageous for the other Signal processing within the measuring circuit 3, which is less susceptible to interference for an amplified signal.
[0045] In einer Ausführungsform formt der Verstärker 32 die physikalische Grösse, in der ein erstes Signal Sl.l bis Sl.N und die zweite Signalsumme S2 vorliegen, in eine andere physikalische Grösse um. Liegt beispielsweist ein erstes Sig nal Sl.l bis Sl.N und die zweite Signalsumme S2 als Ladung vor, so wandelt der Verstärker die Ladung bevorzugt in eine Spannung oder einen Strom. Die Spannung oder der Strom wird weiterhin als erstes Signal Sl.l bis Sl.N beziehungsweise zweite Signalsumme S2 bezeichnet, unabhängig von der physika lischen Grösse. Die Bezeichnung erstes Signal Sl.l bis Sl.N oder zweite Signalsumme S2 ist unabhängig von der physikali schen Grösse, durch welche das erste Signal oder die zweite Signalsumme gegeben ist oder in welche physikalische Grösse das erste Signal Sl.l bis Sl.N oder die zweite Signalsumme S2 innerhalb der Messschaltung 3 gewandelt werden kann. In one embodiment, the amplifier 32 converts the physical variable, in which a first signal Sl.l to Sl.N and the second signal sum S2 are present, into a different physical variable. For example, if there is a first signal Sl.l to Sl.N and the second signal sum S2 as a charge, the amplifier preferably converts the charge into a voltage or a current. The voltage or the current is still referred to as the first signal Sl.l to Sl.N or second signal sum S2, regardless of the physical size. The designation of the first signal Sl.l to Sl.N or second signal sum S2 is independent of the physical size by which the first signal or the second signal sum is given or the physical size of the first signal Sl.l to Sl.N or the second signal sum S2 can be converted within the measuring circuit 3.
[0046] In einer Ausführungsform ist auf Grund der Beschaf fenheit der ersten Signale Sl.l bis Sl.N und der zweiten Sig nalsumme S2 kein Verstärker 32 innerhalb der Messschaltung 3 notwendig, wie in Fig. 5 bis Fig. 7 dargestellt. In one embodiment, due to the nature of the first signals Sl.l to Sl.N and the second signal sum S2, no amplifier 32 is necessary within the measuring circuit 3, as shown in FIGS. 5 to 7.
[0047] Vorteilhafterweise wird die Messschaltung 3 zusam men mit einem geeigneten Aufnehmer 1 und einem Aufnehmer 1 und Messschaltung 3 verbindenden Kabel 2 verwendet. Eine sol che Anordnung von Aufnehmer 1, Kabel 2 und Messschaltung 3 ist als eine Messeinrichtung 123 bezeichnet. Eine Messein richtung 123 ist beispielhaft in Fig. 2 dargestellt. The measuring circuit 3 is advantageously used together with a suitable sensor 1 and a cable 2 connecting a sensor 1 and measuring circuit 3. Such an arrangement of transducer 1, cable 2 and measuring circuit 3 is referred to as a measuring device 123. A Messein direction 123 is shown as an example in Fig. 2.
[0048] Ein Aufnehmer 1 erfasst mindestens eine physikali sche Grösse. Dazu ist im Aufnehmer 1 mindestens ein Aufneh- merelement 10 angeordnet, welches die physikalische Grösse erfasst und an welchem ein erster Kontakt 12 und ein zweiter Kontakt 13 angeordnet sind. Das Aufnehmerelement 10 stellt am ersten Kontakt 12 ein erstes Signal Sl. Bis Sl.N bereit und am zweiten Kontakt 13 ein zweites Signal S2.1 bis S2.N be reit. Ein Signal ist beispielsweise eine Spannung oder ein Strom oder eine Ladung. Eine physikalische Grösse ist bei spielsweise eine Kraft, ein Druck, eine Beschleunigung, ein Drehmoment, eine Spannung, ein Strom, eine Ladung, eine Tem peratur, eine magnetische Flussdichte, photometrische Grössen oder eine andere physikalische Grösse. A transducer 1 detects at least one physical variable. To do this, at least one Merelement 10 arranged, which detects the physical size and on which a first contact 12 and a second contact 13 are arranged. The pickup element 10 provides a first signal S1 at the first contact 12. Up to Sl.N ready and at the second contact 13 a second signal S2.1 to S2.N ready. A signal is, for example, a voltage or a current or a charge. A physical quantity is, for example, a force, a pressure, an acceleration, a torque, a voltage, a current, a charge, a temperature, a magnetic flux density, photometric quantities or another physical quantity.
[0049] In einer Ausführungsform ist der Aufnehmer 1 ein mehrachsiger piezoelektrischer Kraftaufnehmer oder ein mehr achsiger piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer. [0049] In one embodiment, the transducer 1 is a multi-axis piezoelectric force transducer or a multi-axis piezoelectric acceleration transducer.
[0050] Erfindungsgemäss sind die zweiten Signale S2.1 bis S2.N der Aufnehmerelemente 10 zu einer zweiten Summe S2 mit tels Additionsglieder 11 addiert. Der Aufbau eines Additions gliedes 11 ist von der physikalischen Grösse der zweiten Sig nale S2.1 bis S2.N abhängig. So kann ein Additionsglied 11 für einen Strom oder eine Ladung eine elektrisch Leitende Verbindung sein. Es sind aber auch kompliziertere Schaltungen denkbar, die eine Addition der zweiten Signale S2.1 bis S2.N ermöglichen . According to the invention, the second signals S2.1 to S2.N of the pickup elements 10 are added to a second sum S2 by means of addition elements 11. The structure of an addition element 11 depends on the physical size of the second signals S2.1 to S2.N. An adder 11 for a current or a charge can be an electrically conductive connection. However, more complicated circuits are also conceivable which allow the second signals S2.1 to S2.N to be added.
[0051] In einer Ausführungsform sind die Additionsglieder 11 innerhalb eines Aufnehmers 1 angeordnet, wie in Fig. 2, Fig. 5 und Fig. 6 dargestellt. Dies hat den Vorteil, dass ein Kabel 2, welches Aufnehmer 1 und Messschaltung 3 elektrisch leitend verbindet, weniger Leiter benötigt als wenn alle ers ten und zweiten Signale separat durch das Kabel geleitet wer den . [0052] In einer Ausführungsform sind die Additionsglieder 11 innerhalb des aufnehmerseitigen Steckers des Kabels 2 an geordnet, wie in Fig. 7 dargestellt. Der aufnehmerseitige Stecker des Kabels 2 ist der Stecker, welcher das Kabel 2 mit dem Aufnehmer 1 verbindet. Dies hat den Vorteil, dass auch Aufnehmer 1, welche nicht den Anforderungen entsprechen dass die zweiten Signale zusammengefasst sind, in einer Messein richtung 123 mit der Messschaltung 3 nutzbar sind. Die Addi tionsglieder 11 müssen nahe dem Aufnehmer 1, insbesondere im aufnehmerseitigen Stecker, angeordnet sein, damit bei Vorlie gen einer Störung, die Störung die bereitgestellten ersten Signale Sl.l bis Sl.N und die bereitgestellte zweite Signal summe S2 jeweils mit einem gleich grossen Anteil beeinflusst, wobei die Störung phasengleich ist. Ist das Kabel 2 ohne Ste cker mit dem Aufnehmer 1 verbunden, so sind die Additions glieder 11 in unmittelbarer Nähe zum Aufnehmer 1 in das Kabel 2 einzufügen, damit gewährleistet ist, dass die Störung die bereitgestellten ersten Signale Sl.l bis Sl.N und die bereit gestellte zweite Signalsumme S2 jeweils mit einem gleich grossen Anteil beeinflusst, wobei die Störung phasengleich ist. Unmittelbare Nähe bezeichnet einen Abstand von weniger als 10% der gesamten Länge des Kabels 2 zwischen Aufnehmer 1 und Messchaltung 3. In one embodiment, the addition elements 11 are arranged within a transducer 1, as shown in FIGS. 2, 5 and 6. This has the advantage that a cable 2, which connects transducer 1 and measuring circuit 3 in an electrically conductive manner, requires fewer conductors than if all the first and second signals are passed separately through the cable. In one embodiment, the addition elements 11 are arranged within the sensor-side connector of the cable 2, as shown in FIG. 7. The sensor-side connector of the cable 2 is the connector that connects the cable 2 to the sensor 1. This has the advantage that sensors 1 that do not meet the requirements that the second signals are combined can also be used in a measuring device 123 with the measuring circuit 3. The Addi tion elements 11 must be arranged close to the transducer 1, in particular in the transducer-side connector, so that in the case of a malfunction, the malfunction, the provided first signals Sl.l to Sl.N and the provided second signal sum S2 each with the same size Affected proportion, the disturbance is in phase. If the cable 2 is connected to the transducer 1 without a plug, the addition elements 11 are to be inserted into the cable 2 in the immediate vicinity of the transducer 1, so that it is ensured that the disturbance the first signals Sl.l to Sl.N and the second signal sum S2 provided is influenced in each case with an equally large proportion, the interference being in phase. Immediate proximity denotes a distance of less than 10% of the total length of the cable 2 between the sensor 1 and the measuring circuit 3.
[0053] In einer Ausführungsform beinhalten die Additions glieder 11 einen Verstärker oder einen Analog-zu- Digitalwandler oder beides. In one embodiment, the adders 11 include an amplifier or an analog-to-digital converter or both.
[0054] In einer Ausführungsform sind Leiter 21 des Ka bels 2 und Kontakte 12, 13 des Aufnehmers 1 durch Steckkon takte 16 elektrisch leitend verbunden, wie in Fig. 5 darge stellt. [0055] Ein Steckkontakt besteht aus einem Stecker und ei ner Buchse, von welchen je eines am Kabel 2 und eines am Auf nehmer angeordnet ist und mit welchem ein Leiter 21 des Ka bels 2 und ein Kontakt des Aufnehmers 1 miteinander elektrisch leitend verbindbar sind. In one embodiment, conductors 21 of the cable 2 and contacts 12, 13 of the transducer 1 are connected in an electrically conductive manner by plug contacts 16, as shown in FIG. 5. A plug contact consists of a plug and a socket, one of which is arranged on the cable 2 and one on the sensor and with which a conductor 21 of the cable 2 and a contact of the sensor 1 can be electrically conductively connected to one another.
[0056] In einer Ausführungsform ist das Kabel 2 unlösbar mit dem Aufnehmer 1 verbunden, und die die ersten Kontakte 12 und die zweiten Kontakte 13 sind Stoffschlüssig oder kraft schlüssig mit den Leiter 21 des Kabels 2 verbunden, wie in Fig. 2 und Fig. 6 dargestellt. In one embodiment, the cable 2 is non-detachably connected to the sensor 1, and the first contacts 12 and the second contacts 13 are integrally or non-positively connected to the conductor 21 of the cable 2, as in Fig. 2 and Fig. 6 shown.
[0057] Die Signaleingänge 36 der Messschaltung 3 sind in einer Ausführungsform als Steckkontakte ausgeführt, welche die Leiter 21 des Kabels 2 und die Messschaltung 3 elektrisch leitend verbinden, wie in Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellt. In one embodiment, the signal inputs 36 of the measuring circuit 3 are designed as plug contacts, which connect the conductors 21 of the cable 2 and the measuring circuit 3 in an electrically conductive manner, as shown in FIGS. 1 to 5.
[0058] Die Signaleingänge 36 der Messschaltung 3 sind in einer Ausführungsform so ausgeführt, dass das Kabel 2 unlös bar mit der Messschaltung 3 verbunden ist, und dass die Lei ter 21 des Kabels 2 Stoffschlüssig oder kraftschlüssig mit den Signaleingängen 36 der Messschaltung 3 verbunden sind, wie in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellt. In one embodiment, the signal inputs 36 of the measuring circuit 3 are designed in such a way that the cable 2 is permanently connected to the measuring circuit 3, and that the conductors 21 of the cable 2 are integrally or non-positively connected to the signal inputs 36 of the measuring circuit 3 as shown in FIGS. 6 and 7.
[0059] In einer nicht gezeigten Ausführungsform sind meh rere Aufnehmer 1 derart mit der Messschaltung 3 verbunden, dass die zweiten Signale S2.1 bis S2.N der in verschiedenen Aufnehmern 1 angeordneten Aufnehmerelemente 10 additiv zusam mengefasst sind. Dies kann beispielsweise eine Anordnung meh rerer Drucksensoren in einem Fluidsystem sein. Diese Druck sensoren können beispielsweise über einen gemeinsamen Steck kontakt mit einem Kabel 2 verbindbar sein, und die zweiten Signale S2.1 bis S2.N im Kabel 2 additiv zusammengefasst sein. Diese Drucksensoren können als piezoelektrische oder piezoresistive Drucksensoren oder Ionisations-Vakuummeter o- der Wärmeleitungsvakuummeter sein. Es sind auch andere Anwen dungen denkbar, in denen Aufnehmerelemente 10 in verschiede nen Aufnehmern 1 angeordnet sind. In an embodiment, not shown, several transducers 1 are connected to the measuring circuit 3 in such a way that the second signals S2.1 to S2.N of the transducer elements 10 arranged in different transducers 1 are additively combined. This can be an arrangement of several pressure sensors in a fluid system, for example. These pressure sensors can, for example, be connected to a cable 2 via a common plug contact, and the second signals S2.1 to S2.N can be combined in the cable 2 his. These pressure sensors can be piezoelectric or piezoresistive pressure sensors or ionization vacuum meters or heat conduction vacuum meters. Other applications are also conceivable in which transducer elements 10 are arranged in various transducers 1.
[0060] Es ist auch eine Ausführungsform möglich, die ver schiedene Merkmale der in dieser Schrift offenbarten Ausfüh rungsformen wo möglich miteinander kombiniert. An embodiment is also possible which combines different features of the embodiments disclosed in this document with one another where possible.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Aufnehmer  1 transducer
2 Kabel  2 cables
3 MessSchaltung  3 measuring circuit
10 Aufnehmerelement  10 sensor element
11 Additionsglied  11 adder
12 erster Kontakt  12 first contact
13 zweiter Kontakt  13 second contact
16 Signalausgang  16 signal output
21 Leiter  21 conductors
31 Additionsglied  31 adder
32 Verstärker  32 amplifiers
33 Arithmetikelement  33 arithmetic element
34 Bezugspotential  34 Reference potential
36 Signaleingang 36 signal input
123 Messeinrichtung 123 measuring device
St StörungsSignal St fault signal
N Anzahl der Aufnehmerelemente N number of transducer elements
51.1 bis Sl.N erstes Signal eines Aufnehmerelements  51.1 to Sl.N first signal of a sensor element
52.1 bis S2.N zweites Signal eines Aufnehmerelements 52.1 to S2.N second signal of a sensor element
51 erste Signalsumme 51 first signal sum
52 zweite Signalsumme  52 second signal sum
S2 ' ungestörte zweite Signalsumme S2 'undisturbed second signal sum
Sb2 störungskorrigierte zweite Signalsumme Sb2 interference corrected second signal sum
Sbl.l bis Sbl.N störungskorrigiertes erstes Signal Sbl.l to Sbl.N fault-corrected first signal
D .1 bis D . N Differenzsignal eines Aufnehmerelements Db .1 bis Db . N störungskorrigiertes Differenzsignal eines D .1 to D. N difference signal of a sensor element Db .1 to Db. N interference corrected differential signal of a
Aufnehmerelements  takeup

Claims

Patentansprüche claims
1. Messschaltung (3) zur Erfassung und Verarbeitung von Sig nalen; wobei eine Anzahl (N) erster Signale (Sl.l bis Sl.N) und eine gleich grosse Anzahl (N) zweiter Signale bereitgestellt sind, wobei die Messschaltung (3) geeignet ist mindestens ein Differenzsignal (D.l bis D.N) aus einem ersten Signal (Sl.l bis Sl.N) und einem zweiten Signal (S2.1 bis S2.N) zu erzeugen; wobei je ein erstes Signal (Sl.l bis Sl.N) je einem negierten zweiten Signal (S2.1 bis S2.N) entspricht; dadurch gekennzeichnet, dass die An zahl (N) erster Signale (Sl.l bis Sl.N) mindestens zwei ist; dass die Messschaltung (3) eine Anzahl Signaleingänge (36) aufweist welche der Anzahl erster Signale (Sl.l bis Sl.N) entspricht; dass die Messschaltung (3) einen weite ren Signaleingang (36) aufweist; dass die ersten Signale (Sl.l bis Sl.N) einzeln durch die Messschaltung (3) er fassbar sind und dass die Summe (S2) der zweiten Signale (S2.1 bis S2.N), genannt zweite Signalsumme (S2), erfass bar ist. 1. Measuring circuit (3) for the detection and processing of signals; a number (N) of first signals (Sl.l to Sl.N) and an equal number (N) of second signals are provided, the measuring circuit (3) being suitable at least one difference signal (Dl to DN) from a first signal (Sl.l to Sl.N) and a second signal (S2.1 to S2.N); where a first signal (Sl.l to Sl.N) corresponds to a negated second signal (S2.1 to S2.N); characterized in that the number (N) of first signals (Sl.l to Sl.N) is at least two; that the measuring circuit (3) has a number of signal inputs (36) which corresponds to the number of first signals (Sl.l to Sl.N); that the measuring circuit (3) has a further signal input (36); that the first signals (Sl.l to Sl.N) can be detected individually by the measuring circuit (3) and that the sum (S2) of the second signals (S2.1 to S2.N), called the second signal sum (S2), is detectable.
2. Messschaltung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (3) eingerichtet ist die Summe der erfassten ersten Signale (Sl.l bis Sl.N) zur ersten Sig nalsumme (Sl) zu bilden; und dass die Messschaltung (3) eingerichtet ist die erste Signalsumme (Sl) mit der er fassten zweiten Signalsumme (S2) zu summieren und als Stö rungssignal (St) bereitzustellen. 2. Measuring circuit (3) according to claim 1, characterized in that the measuring circuit (3) is set up to form the sum of the detected first signals (Sl.l to Sl.N) to the first signal sum (Sl); and that the measuring circuit (3) is set up to sum the first signal sum (S1) with the detected second signal sum (S2) and to provide it as a fault signal (St).
3. Messschaltung (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (3) eingerichtet ist das Störungs signal anteilig von den erfassten ersten Signalen (Sl.l bis Sl.N) und der erfassten zweiten Signalsumme (S2) abzu ziehen und die störungskorrigierten ersten Signale (Sbl.l bis Sbl.N) und die störungskorrigierte zweite Signalsumme (Sb2) bereitzustellen. 3. Measuring circuit (3) according to claim 2, characterized in that the measuring circuit (3) is set up the interference signal proportionately from the detected first signals (Sl.l to Sl.N) and the detected second signal sum (S2) and to provide the interference-corrected first signals (Sbl.l to Sbl.N) and the interference-corrected second signal sum (Sb2).
4. Messschaltung (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (3) eingerichtet ist aus den er fassten ersten Signalen (Sl.l bis Sl.N) und der erfassten zweiten Signalsumme (S2) mindestens ein Differenzsignal (Dl bis DN) zu bilden und bereitzustellen; dass die Mess schaltung (3) eingerichtet ist mindestens ein störungskor rigiertes Differenzsignal (Db .1 bis Db.N) zu bilden und be reitzustellen; und dass das störungskorrigiertes Diffe renzsignal (Db.l bis Db.N) die Differenz von Differenzsig nal (D.l bis D.N) und einem anteiligem Störungssignals (St) ist, wobei der Anteil des Störungssignals (St) durch die Anzahl (N) der Signaleingänge (36) der Messschaltung (3) gegeben ist. 4. Measuring circuit (3) according to claim 3, characterized in that the measuring circuit (3) is set up from the captured first signals (Sl.l to Sl.N) and the detected second signal sum (S2) at least one difference signal (Dl to DN) to form and provide; that the measuring circuit (3) is set up to form and provide at least one interference-corrected differential signal (Db .1 to Db.N); and that the interference-corrected difference signal (Db.l to Db.N) is the difference between difference signal (Dl to DN) and a proportional interference signal (St), the proportion of the interference signal (St) being the number (N) of the signal inputs (36) of the measuring circuit (3) is given.
5. Messschaltung (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 4; 5. Measuring circuit (3) according to one of claims 2 to 4;
dadurch gekennzeichnet, dass das die Messschaltung (3) eingerichtet ist aus drei bereitgestellten ersten Signalen (Sl.l bis S1.3) und der bereitgestellten zweiten Signal summe (S2) drei Differenzsignale (D.l bis D.3) zu erzeu gen; dass die Messschaltung (3) eingerichtet ist aus drei bereitgestellten ersten Signalen (Sl.l bis S1.3) und der bereitgestellten zweiten Signalsumme (S2) das Störungssig nal (St) zu erzeugen; und dass die Messschaltung (3) ein gerichtet ist drei störungskorrigierte Differenzsignale (Db.l bis Db.3) zu bilden und bereitzustellen.  characterized in that the measuring circuit (3) is set up from three provided first signals (Sl.l to S1.3) and the provided second signal sum (S2) to generate three difference signals (D.l to D.3); that the measuring circuit (3) is set up to generate the interference signal (St) from three provided first signals (Sl.l to S1.3) and the provided second signal sum (S2); and that the measuring circuit (3) is designed to form and provide three interference-corrected difference signals (Db.l to Db.3).
6. Messeinrichtung (123) bestehend aus einer Messschaltung (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 5 und aus einem Aufneh- mer (1) und aus einem die Messschaltung (3) und den Auf nehmer (1) verbindenden Kabel (2); wobei der Aufnehmer (1) eine Anzahl (N) Aufnehmerelemente (10) aufweist; wobei ein Aufnehmerelement (10) ein erstes Signal (Sl.l bis Sl.N) und ein zweites Signal (S2.1 bis S2.N) bereitstellt; wobei das erste Signal (Sl.l bis Sl.N) des Aufnehmerelements (10) gleich dem negativen zweiten Signal (S2.1 bis S2.N) des Aufnehmerelements (10) ist; wobei das erste Signal (Sl.n) und das zweite Signal (S2.n) des Aufnehmerelements (10) an einem ersten Kontakt (12) und einem zweiten Kon takt (13) des Aufnehmerelements (10) vorliegen; dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Signale (S2.1 bis S2.N) additiv zu einer zweiten Signalsumme (S2) zusammengefasst sind; und dass die ersten Signale (Sl.l bis Sl.N) und die zweite Signalsumme an den Signaleingängen (36) der Mess schaltung (3) bereitgestellt sind. 6. Measuring device (123) consisting of a measuring circuit (3) according to one of claims 2 to 5 and a Aufneh- mer (1) and from a measuring circuit (3) and on the subscriber (1) connecting cable (2); wherein the transducer (1) has a number (N) of transducer elements (10); wherein a pickup element (10) provides a first signal (Sl.l to Sl.N) and a second signal (S2.1 to S2.N); wherein the first signal (Sl.l to Sl.N) of the pickup element (10) is equal to the negative second signal (S2.1 to S2.N) of the pickup element (10); wherein the first signal (Sl.n) and the second signal (S2.n) of the pickup element (10) at a first contact (12) and a second contact (13) of the pickup element (10) are present; characterized in that the second signals (S2.1 to S2.N) are combined additively to form a second signal sum (S2); and that the first signals (Sl.l to Sl.N) and the second signal sum are provided at the signal inputs (36) of the measuring circuit (3).
7. Messeinrichtung (123) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die additive Zusammenfassung der zweiten Signale (S2.1 bis S2.N) innerhalb des Aufnehmers (1) durch ein Additionsglied (11) der zweiten Kontakte (13) unterei nander ausgeführt ist. 7. Measuring device (123) according to claim 6, characterized in that the additive combination of the second signals (S2.1 to S2.N) within the transducer (1) by an adder (11) of the second contacts (13) performed with each other is.
8. Messeinrichtung (123) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die additive Zusammenfassung der zweiten Signale innerhalb des Kabels (2) ausgeführt ist; und dass die Leiter (21) innerhalb des aufnehmerseitigen Steckers des Kabels (2) untereinander mit einem Additionsglied (11) verbunden sind, welche Leiter (21) mit den zweiten Kontak ten (13) elektrisch leitend verbunden sind. 8. Measuring device (123) according to claim 6, characterized in that the additive combination of the second signals is carried out within the cable (2); and that the conductors (21) within the sensor-side connector of the cable (2) are connected to one another with an adder (11), which conductors (21) are electrically conductively connected to the second contacts (13).
9. Messeinrichtung (123) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Störungssignals (St) einem Eintrag einer Störung in das Kabel (2) oder in den Aufnehmer (1) entspricht. 9. Measuring device (123) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the level of the interference signal (St) corresponds to an entry of a fault in the cable (2) or in the sensor (1).
10. Messeinrichtung (123) nach Anspruch einem der Ansprüche10. Measuring device (123) according to claim one of the claims
6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnehmer (1) das erste Signal (Sl.l bis Sl.N) und das zweite Signal (S2.1 bis S2.N) als Strom oder als Spannung oder als La dung bereitstellt . 6 to 9, characterized in that the sensor (1) provides the first signal (Sl.l to Sl.N) and the second signal (S2.1 to S2.N) as a current or as a voltage or as a charge.
11. Messeinrichtung (123) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnehmer (1) mindestens eine physikalische Grösse ermittelt, und dass eine physi kalischen Grösse eine Beschleunigung in einer Raumrichtung oder eine gerichtete Kraft oder ein Druck oder ein Masse fluss ist. 11. Measuring device (123) according to one of claims 6 to 10, characterized in that the sensor (1) determines at least one physical variable, and that a physical variable is an acceleration in a spatial direction or a directional force or a pressure or a mass river is.
12. Messeinrichtung (123) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Aufnehmerele ment (10) sensitiv auf eine zu ermittelnde physikalische Grösse ist; und dass mindestens ein Aufnehmerelement (10) ein piezoelektrisches Aufnahmeelement (10) ist. 12. Measuring device (123) according to one of claims 6 to 11, characterized in that at least one Aufnehmerele element (10) is sensitive to a physical variable to be determined; and that at least one pickup element (10) is a piezoelectric pickup element (10).
13. Verfahren zur störungsfreien Ermittlung mindestens zwei er Messgrössen, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgrös se in Form eines ersten Signals (Sl.l bis Sl.N) und eines zweiten Signals (S2.1 bis S2.N) ermittelt wird, welches erste Signal (Sl.l bis Sl.N) und zweite Signal (S2.1 bis S2.N) gegeneinander invertiert sind; dass die ersten Sig nale (Sl.l bis Sl.N) der Messgrössen einzeln erfasst wer den und die Summe der zweiten Signale (S2.1 bis S2.N) als zweite Signalsumme (S2) erfasst wird; dass die erfassten ersten Signale (Sl.l bis Sl.N) zu einer ersten Signalsumme (Sl) summiert werden; dass die erste Signalsumme (1) sum- miert mit der erfassten zweiten Signalsumme (S2) ein Stö rungssignal (St) ergibt; und dass das Störungssignal (St) einer externen elektromagnetischen Störung der ersten Sig nale (Sl.l bis Sl.N) und der zweiten Signale (S2.1 bis S2.N) entspricht, oder dass das Störungssignal (St) einer externen elektromagnetischen Störung der ersten Signale (Sl.l bis Sl.N) und der zweiten Signalsumme (S2) ent spricht . 13. Method for the trouble-free determination of at least two measurement variables, characterized in that the measurement variable is determined in the form of a first signal (Sl.l to Sl.N) and a second signal (S2.1 to S2.N), which one Signal (Sl.l to Sl.N) and second signal (S2.1 to S2.N) are inverted against each other; that the first signals (Sl.l to Sl.N) of the measured variables are recorded individually and the sum of the second signals (S2.1 to S2.N) is recorded as the second signal sum (S2); that the detected first signals (Sl.l to Sl.N) are summed to a first signal sum (Sl); that the first signal sum (1) sum- miert with the detected second signal sum (S2) results in a fault signal (St); and that the interference signal (St) corresponds to an external electromagnetic interference of the first signals (Sl.l to Sl.N) and the second signals (S2.1 to S2.N) or that the interference signal (St) corresponds to an external electromagnetic interference the first signals (Sl.l to Sl.N) and the second signal sum (S2) speaks ent.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Störungssignal (St) anteilig von mindestens einem ers ten Signal (Sl.l bis Sl.N) abgezogen wird und das Ergebnis ein störungskorrigiertes erstes Signal (Sbl.l bis Sbl.N) ist; und dass das Störungssignal (St) von der zweiten Sig nalsumme (S2) abgezogen wird und das Ergebnis eine stö rungskorrigierte zweite Signalsumme (Sb2)ist. 14. The method according to claim 13, characterized in that the interference signal (St) is subtracted from at least one first signal (Sl.l to Sl.N) and the result is a fault-corrected first signal (Sbl.l to Sbl.N) is; and that the interference signal (St) is subtracted from the second signal sum (S2) and the result is an interference-corrected second signal sum (Sb2).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass aus der erfassten zweiten Signalsumme (S2) und der erfass ten ersten Signale (Sl.l bis Sl.N) mindestens ein Diffe renzsignal (D.l bis D.N) gebildet wird, welches Differenz signal (D.l bis D.N) der Differenz der einer Messgrösse zugehörigen ersten Signals (Sl.l bis Sl.N) und zweiten Signals (S2.1 bis S2.N) entspricht, dass das Störungssignal (St) anteilig vom Differenzsignal (D.l bis D.N) abgezogen wird und dass dadurch ein vorhandenes Störungssignal (St) aus mindestens einem Differenzsignal (D.l bis D.N) ent fernt wird. 15. The method according to claim 14, characterized in that from the detected second signal sum (S2) and the detected th first signals (Sl.l to Sl.N) at least one difference signal (Dl to DN) is formed, which difference signal ( Dl to DN) the difference between the first signal (Sl.l to Sl.N) and the second signal (S2.1 to S2.N) belonging to a measured variable corresponds to the fact that the fault signal (St) is deducted in part from the difference signal (Dl to DN) and that an existing fault signal (St) is removed from at least one difference signal (D1 to DN).
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