LU101173B1 - Messsystem - Google Patents

Abstract

Die Offenbarung umfasst ein Messsystem (100) zum Erfassen von Schaltzuständen, umfassend einen Signalwandler (101) mit Signaleingängen (103-1,103-2), welche jeweils mit einem jeweiligen binären Schaltsignal, das einen Schaltzustand repräsentiert, beaufschlagbar sind. Den Signaleingängen (103-1,103-2) ist jeweils ein elektrischer Widerstand (105-1,105-2) nachgeschaltet, an welchen auf Basis des jeweiligen binären Schaltsignals ein jeweiliges Messsignal abgreifbar ist, wobei die elektrischen Widerstände (105-1,105-2) zueinander unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen, und wobei die elektrischen Widerstände (105-1,105-2) zueinander parallel geschaltet sind, und einem Signalausgang (107), welcher den elektrischen Widerständen (105-1,105-2) nachgeschaltet ist, um an dem Signalausgang (107) ein Summenmesssignal mit einer Summenstromstärke bereitzustellen, welches aus der Summe der Messsignale gebildet ist, und wobei das Summenmesssignal eine Stromstärke aufweist, welcher einem Stromstärkereferenzwert aus einer Mehrzahl von Stromstärkereferenzwerten eindeutig zuordenbar ist, und wobei das Messsystem (100) eine Steuerung (109) aufweist, welche ausgebildet ist, das Summenmesssignal zu empfangen, und auf Basis der Summenstromstärke des Summenmesssignals die Schaltzustände zu erfassen.

Description

. 1 Messsystem Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Messsystem zur Wandlung binärer Schaltsignale in ein Summenmesssignal.

Messsysteme mit einem Signalwandler, insbesondere Multiplexer, sind fypischerweise ausgebildet, eine Mehrzahl an Eingangssignalen auf ein einzelnes Ausgangssignal abzubilden, wobei die Eingangssignale eindeutig aus dem Ausgangssignal rekonstruierbar sein können. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von binären Spannungssignalen in ein diskretes Spannungssignal mit einer Mehrzahl an möglichen Spannungswerten gewandelt werden. Entsprechend kann jedem Spannungswert eine eindeutige Kombination der binären Spannungssignale zugeordnet werden. Die binären Spannungssignale können jedoch abhängig von einer Leitungslänge zwischen dem jeweiligen Generator des | 15 Spannungssignals und dem Signalwandler eine Spannungsamplitudenreduktion erfahren, wodurch eine Fehlerrate bei der Interpretation der Spannungssignals erhöht sein kann.

Ferner kann auch eine Weiterleitung des diskreten Spannungssignals von einer leittungsabhängigen Spannungsamplitudenreduktion betroffen sein.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein effizientes Messsystem zum Erfassen | von Schaltzuständen bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelôst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beiliegenden Figuren.

Die vorliegende Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch ein | Messsystem mit einem Signalwandler gelöst werden kann, welcher binäre Schaltsignale | empfängt und in ein mehrstufiges Ausgangssignal wandelt, wobei die binären Schaltsignale einen Einschaltzustand oder einen Ausschaltzustand repräsentieren. Das mehrstufige Ausgangssignal kann insbesondere ein amplitudendiskretes Signal sein, welches die | binären Schaltsignalen auf einen einzelnen Amplitudenwert abbildet. Das Ausgangssignal | kann ferner auch zeitdiskret und entsprechend ein digitales Signal sein. Der Signalwandler 1 ist ausgebildet, ein diskretes Ausgangssignal zu generieren, welches den Rückschluss auf jedes binäre Schaltsignal erlaubt, insbesondere ob ein jeweiliger Einschalt- oder ein Ausschaltzustand vorliegt. Insbesondere weist der Signalwandler elektrische Widerstände auf, welche an einem ersten Widerstandsanschluss mit einem jeweiligen binären Schaltsignal beaufschlagt ist und über einen zweiten Widerstandsanschluss zueinander parallel mit dem Signalausgang verbunden sind. Entsprechend kann durch den Signalausgang ein Ausgangssignal mit einer Stromstärke fließen, welche die binären Schaltsignale eindeutig abbildet. Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Messsystem zum Erfassen von Schaltzuständen. Das Messsystem umfasst einen Signalwandler mit einem ersten Signaleingang, welcher mit einem ersten binären Schaltsignal beaufschlagbar ist und einem zweiten Signaleingang, welcher mit einem zweiten binären Schaltsignal beaufschlagbar ist. Das erste binäre Schaltsignal repräsentiert einen ersten Schaltzustand und das zweite binäre Schaltsignal repräsentiert einen zweiten Schaltzustand. Ferner umfasst der Signalwandler einen ersten elektrischen Widerstand, welcher dem ersten Signaleingang nachgeschaltet ist und an welchem auf Basis des ersten binären Schaltsignals ein erstes Messsignal mit einer ersten Stromstärke abgreifbar ist und einen zweiten elektrischen Widerstand, welcher dem zweiten Signaleingang nachgeschaltet und an welchem auf Basis des zweiten binären Schaltsignals ein zweites Messsignal mit einer zweiten Stromstärke abgreifbar ist.

Der zweite elektrische Widerstand weist einen Widerstandswert auf, welcher unterschiedlich zu einem Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands ist, und der zweite elektrische Widerstand ist zu dem ersten elektrischen Widerstand parallel geschaltet. Ferner weist der Signalwandler einen Signalausgang auf, welchem der erste elektrische Widerstand und der zweite elektrische Widerstand vorgeschaltet sind, um an dem Signalausgang ein Summenmesssignal mit einer Summenstromstärke bereitzustellen, welches aus der Summe des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals gebildet ist. Das Summenmesssignal kann eine Stromstärke aufweisen, welche einem Stromstärkereferenzwert aus einer Mehrzahl von Stromstärkereferenzwerten eindeutig zuordenbar ist, und das erste Schaltsignal und das zweite Schaltsignal sind aus dem Stromstärkewert bestimmbar.

Das Messsystem umfasst ferner eine Steuerung, welche ausgebildet ist, das Summenmesssignal zu empfangen und auf Basis der Summenstromstärke des Summenmesssignals den ersten Schaltzustand und den zweiten Schaltzustand zu erfassen.

| LU101173 3 Das Messsystem ist insbesondere ausgebildet, diskrete, insbesondere binäre, Schaltsignale, welche von unterschiedlichen Geräten gesendet werden in diskrete standardisierte Signale zu wandeln.

Insbesondere kann die Summenstromstärke des Summenmesssignals in dem Bereich einer 4— 20 mA-Schleife liegen.

Jedem binären Schaltsignal kann über einen jeweiligen vorbestimmten elektrischen Widerstand eine vorbestimmte Amplitude einer elektrischen Kenngröße, insbesandere einer Stromstärke und/oder einer Spannung zugeordnet sein.

Den binären Schaltsignalen und entsprechend den jeweiligen Messsignalen kann ein Gerätestatus, beispielsweise ein Ein/Aus- Schaltzustand zugeordnet sein.

Die binären Schaltsignale können mit einem ersten , Schaltsignalpegel einen Ausschaltzustand anzeigen und mit einem zweiten Schaltsignalpegel einen Einschaltzustand anzeigen.

Der jeweilige Signalpegel kann durch eine Stromstärke oder eine Spannung realisiert sein.

Mit dem multiplexen einer Mehrzahl von binären Schaltsignalen in ein einzelnes Summenmesssignal kann der Vorteil erreicht werden, dass an der Steuerung, welche dem Signalwandler nachgeschaltet ist, eine reduzierte Anzahl von Signaleingängen ausgebildet sein kann.

Der Signalwandler kann ferner ausgebildet sein, weitere elektrische Parameter zu erfassen, um eine Anzahl an möglichen Signaleingängen zu erhöhen. : Ferner können die Signaleingänge ausgebildet sein, elektrische Signale zu empfangen, welche beispielsweise eine Ventilposition, eine Drehrichtung, einen Zählerstand oder eine Durchflussmenge repräsentieren.

Entsprechend können die Signaleingänge jeweils ausgebildet sein, ein diskretes, insbesondere mehrwertiges, Signal zu empfangen und in ein jeweiliges Messsignal zu wandeln.

Beispielsweise kann jedem Messsignal ein Wertebereich des Summenmesssignals zugeordnet sein, um einen Wertebereich des jeweiligen mehrwertigen Signals in dem Summenmesssignal abzubilden.

Der Signaleingang kann eine Steckverbindung zum lösbaren Anschluss einer Signalleitung aufweisen, um unterschiedliche Signalquellen flexibel an den jeweiligen Signaleingang | anschließen zu können.

Ferner kann eine Mehrzahl von Signaleingängen zu einem | Signalanschlussblock zusammengefasst sein, welche in einem Stecker- oder | Buchsengehäuse angeordnet sind und mit einem entsprechenden Buchsen- oder Steckergegenstück verbindbar sind.

Die elektrischen Widerstände können insbesondere ohmsche Widerstände mit fest eingestellten Widerstandswerten sein. Ferner können die Widerstandswerte der elektrischen Widerstände anpassbar sein, um Toleranzen und/oder alterungsbedingte Änderungen der Widerstandswerte auszugleichen. Die Signaleingänge, elektrischen Widerstände, und der Signalausgang können insbesondere in Form eines integrierten Schaltkreises realisiert sein, um eine effiziente und/oder bauraumreduzierte Bauform des Signalwandlers zu erhalten. In einer Ausführungsform weist das erste Messsignal eine vorbestimmte Stromstärke auf und das zweite Messsignal weist eine weitere vorbestimmte Stromstärke auf, wobei das | Summenmesssignal mit einem Anschalten des jeweiligen binären Schaltsignals um die jeweilige vorbestimmte Stromstärke erhöht ist. In einer Ausführungsform ist die Steuerung ausgebildet, das Summenmesssignal einem Referenzwert aus einer Mehrzahl von Referenzwerten zuzuordnen, wobei jedem | Referenzwert mittels einer Referenzwerttabelle eine eindeutige Kombination von | Schaltzuständen zugeordnet ist, um die Schaltzustände anhand der Zuordnung des | Summenmesssignals zu dem Referenzwert eindeutig zu bestimmen.

Die vorbestimmten Stromstärken können insbesondere in einer Referenzwerttabelle in der | Steuerung hinterlegt sein, um eine Identifikation der binären Schaltsignale anhand des | Summenmesssignals zu ermöglichen. Insbesondere können die vorbestimmten | Stromstärken zueinander unterschiedlich sein. Die Stromstärken sind ferner mittels der | elektrischen Widerstände derart eingestellt, dass eine eindeutige Zuordnung der | 25 Stromstärke des Summenmesssignals zu den jeweiligen binären Schaltsighalen möglich ist. | Mit N Signaleingängen können beispielsweise 2" mögliche Kombination von binären | Schaltsignalen abgebildet werden. Entsprechend kann das Summenmesssignal 2" | unterschiedliche Stromstärkestufen aufweisen. Jeder Stromstärkestufe ist in der | Referenzwerttabelle eine vorbestimmte Kombination der Schaltsignale zugeordnet. | 30 | In einer Ausführungsform ist der Signalausgang ausgebildet, in Abhängigkeit von den binären Schaltsignalen ein Ausgangssignal mit einer Stromstärke in einem vorbestimmten | Bereich, insbesondere von 0 mA bis 24 mA, bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann in Bezug auf SPS Normen insbesondere in einem Fehlerfall eine Stromstärke von bis zu | 35 31mA auftreten. Daher kann der vorbestimmte Stromstärkebereich 0 mA bis 31 mA | betragen.

Ein Abstand der Stromstärkestufen kann von einer Präzision der elektrischen Widerstände, der elektrischen Leitungen und einer nachgeschalteten Auswerteschaltung, insbesondere einer Gerätesteuerung abhängig sein. Beispielsweise kann der Signalwandler ausgebildet 5 sein, ein Summenmesssignal zu generieren, welches diskrete Stromstärkewerte mit einem Abstand in dem Bereich von 0,1 mA bis 10 mA aufweist. Eine eindeutige Zuordnung der Stromstärkewerte des Summenmesssignals zu der jeweiligen Kombination von binären Schaltsignalen, wäre dann bis zu einer Abweichung von +0,05 mA bis 0,5 mA möglich.

In einer Ausführungsform umfasst das Messsystem ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement, wobei das erste Schaltelement dem ersten Signaleingang vorschaltbar und ausgebildet ist, eine Signalleitung zu schalten, um den ersten | Signaleingang mit dem ersten binären Schaltsignal zu beaufschlagen, und wobei das zweite | Schaltelement dem zweiten Signaleingang vorschaltbar und ausgebildet ist, eine weitere | 15 Signalleitung zu schalten, um den zweiten Signaleingang mit dem zweiten binären Schaltsignal zu beaufschlagen. Durch das Abgreifen einer Stromstärkeinformation kann der Vorteil erreicht werden, dass die Anordnung der Schaltelemente insbesondere in Bezug auf die Signaleingänge - 20 unabhängig sein kann. Beispielsweise können die Schaltelemente entfernt von den jeweiligen Signaleingängen angeordnet sein. Ferner kann auch eine Auswerteschaltung, | insbesondere die Steuerung, welche das Summenmesssignal abgreift, entfernt von dem Signalwandler angeordnet sein, da die Stromstärke des Summenmesssignals invariant zu | einer Entfernung zwischen dem Signalwandler und der Steuerung sein kann. | 25 In einer Ausführungsform ist das erste Schaltelement beabstandet von dem ersten | Signaleingang angeordnet und mittels der Signalleitung mit dem ersten Signaleingang verbunden, wobei die Signalleitung ausgebildet ist, das erste Schaltsignal entfernungsunabhängig unverändert von dem ersten Schaltelement zu dem Signaleingang zu leiten. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass der Signalwandler, die Schaltelemente und/oder eine Steuerung, welche das Summenmesssignal auswertet, räumlich unabhängig voneinander angeordnet sein können. Dadurch kann ferner eine funktional getrennte Anordnung dieser Elemente realisiert werden. Beispielsweise können die Schaltelemente außerhalb eines Schaltschranks angeordnet sein.

| LU101173 6 In einer Ausführungsform ist das erste Messsignal ein Statussignal des ersten binären Schaltsignals, welches einen Anschaltzustand oder einen Abschaltzustand des ersten Schaltelements beschreibt, und das zweite Messsignal ist ein weiteres Statussignal des zweiten binären Schaltsignals, welches einen Anschaltzustand oder einen Abschaltzustand des zweiten Schaltelements beschreibt.

Die Schaltelemente können beispielsweise elektronische Schalter oder mechanische Schalter sein, welche ausgebildet sind, durch Schalten einer elektrischen Leitung den jeweiligen Signaleingang mit einem elektrischen Potential zu beaufschlagen.

Ferner können die Schaltelemente in das Messsystem integriert sein, wobei das Messsystem ausgebildet ist, eine Mehrzahl von physikalischen Größen zu | 10 erfassen und in Abhängigkeit von der jeweiligen physikalischen Größe das jeweilige | Schaltelement zu schalten.

Das jeweilige Schaltelement kann elektrisch leitend geschaltet | sein und entsprechend an dem jeweiligen Signaleingang einen Anschaltzustand | signalisieren oder das jeweilige Schaltelement kann elektrisch nichtleitend geschaltet sein | und entsprechend an dem jeweiligen Signaleingang einen Abschaltzustand signalisieren. | In einer Ausführungsform ist mittels der parallel geschalteten elektrischen Widerstände jeder Schaltkombination des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements ein eindeutiges Summenmesssignal zuordenbar.

Beispielsweise können die elektrischen Widerstände gestaffelte Widerstandswerte aufweisen, wobei sich der jeweilige Widerstandswert in Bezug auf die jeweils nächstliegenden Widerstandswerte halbiert, respektive verdoppelt.

In einer Ausführungsform sind die Widerstandswerte der parallel geschalteten elektrischen Widerstände derart gewählt, dass die, entsprechend der Schaltkombination des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements, unterschiedlichen Summenmesssignale einen Mindeststromstärkeabstand, insbesondere von 1 mA, aufweisen.

Bevorzugt kann der Mindeststromstärkeabstand 0,1 mA betragen. | In einer Ausführungsform ist des Messsystem über den Signalausgang mit elektrischer Energie, insbesondere mit einer Versorgungsspannung, versorgbar.

Der Signalwandler kann mittels des Signalausgangs an einen Kommunikationsbus angebunden sein, wobei | dem Messsystem über den Signalausgang elektrische Energie zugeführt werden kann.

In einer Ausführungsform umfasst das Messsystem eine Energiequelle, insbesondere ein Schaltnetzteil, welche ausgebildet ist, das Messsystem, insbesondere den Signalwandler, mit elektrischer Energie zu versorgen, um das erste Messsignal und/oder das zweite

Messsignal zu generieren. Der Messsystem kann beispielsweise an eine Gleichstromquelle angeschlossen sein, welche den Messsystem mit einer Spannung zwischen 5 V und 50 V, | insbesondere mit 12 V oder 24 V, versorgt.

In einer Ausführungsform umfasst der Signalwandler eine Mehrzahl von Signaleingängen | und eine Mehrzahl von elektrischen Widerständen, wobei jedem Signaleingang ein | elektrischer Widerstand nachgeschaltet ist und die elektrischen Widerstände parallel | zueinander dem Signalausgang vorgeschaltet sind. Insbesondere kann eine Anzahl von | Signalamplituden des Summenmesssignals proportional zu einer Anzahl von | 10 Signaleingängen sein, sodass der Signalbereich des Summenmesssignals entsprechend | einer Anzahl an binären Eingangssignalen segmentiert ist. Diese Segmentierung des ; Summenmesssignals kann anhand der Referenzwerttabelle vorbestimmt sein. | In einer Ausführungsform ist die Mehrzahl der elektrischen Widerstände ausgebildet, | 15 entsprechend dem jeweiligen binären Schaltsignal ein jeweiliges Messsignal an dem | Signalausgang bereitzustellen, wobei jede Signalkombination der Messsignale an dem Signalausgang einen äquidistanten Stromstärkeabstand zu den jeweils benachbarten Signalkombinationen aufweist. | 20 In einer Ausführungsform weist der Signalausgang einen ersten Anschlusspol und einen zweiten Anschlusspol auf, welche mittels eines elektrischen Basiswiderstands miteinander gekoppelt sind, wobei mittels des Basiswiderstands an dem Signalausgang ein Summenmesssignal mit einer Mindeststromstärke bereitgestellt ist. Die Mindeststromstärke kann mittels der Referenzwerttabelle als ein Schaltzustand identifiziert werden, in welchem an allen Signaleingängen jeweils ein Abschaltzustand signalisiert ist, sodass über die Signaleingänge keine Beiträge zu dem Summenmesssignal erfolgen. Demnach ist mit der Mindeststromstärke dieser Abschaltzustand aller Signaleingänge eindeutig definiert. Wird an dem Signalausgang ein Summenmesssignal detektiert, welches eine Stromstärke unterhalb der Mindeststromstärke aufweist, kann ein Fehler, beispielsweise ein Kurzschluss oder ein defekter elektrischer Widerstand, in dem Messsystem vorliegen, In einer Ausführungsform umfasst das Messsystem einen Trennverstärker, welcher dem Signalausgang vorgeschaltet und ausgebildet ist, eine Versorgungsspannung an dem Signalausgang bereitzustellen, wobei der Trennverstärker ferner ausgebildet ist, das | 35 Summenmesssignal auszuwerten und ein Steuersignal entsprechend einer Referenzwerttabelle zu wandeln und an dem Signalausgang bereitzustellen. Der

Trennverstärker kann ferner einen Repeater-Stromversorgungsschaltkreis aufweisen, welcher ausgebildet sein kann, eine Energieversorgung zu verstärken, insbesondere einen aufgrund von Entfernungsverlusten reduzierten Spannungspegel zu erhöhen. Der Repeater-Stromversorgungsschaltkreis kann dem Signalausgang vorgeschaltet sein.

Ferner kann der Trennverstärker einen Kontrollschleifen-Schaltkreis (Control-loop) i aufweisen, welcher insbesondere zwischen den Repeater-Stromversorgungsschaltkreis und den Signalausgang geschaltet sein kann. Der Trennverstärker kann in den Signalwandler integriert sein.

In einer Ausführungsform ist die Steuerung ausgebildet, das Summenmesssignal | auszuwerten und einen Fehlerzustand anzuzeigen, wenn das Summenmesssignal einen | ersten Stromstärkegrenzwert unterschreitet oder einen zweiten Stromstärkegrenzwert | überschreitet. | 15 Ferner kann die Steuerung ausgebildet sein, dass Summenmesssignal anhand der Referenzwerttabelle zu verarbeiten, um die einzelnen Schaltsignale aus dem | Summenmesssignal zu dekodieren, insbesondere zu demuxen. Die Steuerung kann insbesondere entfernt zu dem Signalwandler angeordnet sein, da mittels der Wandlung der Schaltsignale in eine Stromstärke des Summenmesssignals, diese Stromstärke unabhängig von einer Entfernung zwischen dem Signalwandier und der Steuerung verarbeitet werden | kann. Die Steuerung kann an den Signalausgang des Signalwandlers, insbesondere über einen Kommunikationsbus, angeschlossen sein.

Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Messsystem in einer Ausführungsform; Fig. 2 ein Messsystem in einer Ausführungsform; und Fig. 3 ein Messsystem in einer Ausführungsform; Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Messsystems 100 zum Erfassen von Schaltzuständen, umfassend einen Signalwandler 101. Der Signalwandler 101 umfasst vier Signaleingänge 103-1 bis 103-4, welche jeweils mit einem binären Schaltsignal beaufschlagbar sind. Jedes der binären Schaltsignale repräsentiert einen entsprechenden

Schaltzustand.

Jedem der Signaleingänge 103-1 bis 103-4 ist ein elektrischer Widerstand 105-1 bis 105-4 nachgeschaltet, an welchen jeweils auf Basis des jeweiligen Schaltsignals ein jeweiliges Messsignal mit einer jeweiligen Stromstärke abgreifbar ist. | 5 Der Signalwandler 101 umfasst weiterhin einen Signalausgang 107, wobei die elektrischen Widerstände 105-1 bis 105-4 dem Signalausgang 107 vorgeschaltet sind, um an dem Signalausgang 107 ein Summenmesssignal bereitzustellen, welches aus der Summe der Messsignale gebildet ist. | 10 Die elektrischen Widerstände 105-1 bis 105-4 sind zueinander parallel, insbesondere | sternférmig, geschaltet.

Die elektrischen Widerstände sind mit einem jeweiligen ersten | Widerstandsanschluss mit dem jeweiligen Signaleingang verbunden und mit einem i jeweiligen zweiten Widerstandsanschluss an den Signalausgang 107 angeschlossen. | Ferner weisen die elektrischen Widerstände 105-1 bis 105-4 zueinander unterschiedliche | 15 Widerstandswerte auf, | Das Summenmesssignal weist eine Summenstromstärke auf, welche einem Stromstärkereferenzwert aus einer Mehrzahl von Stromstärkereferenzwerten eindeutig | zuordenbar ist.

Die jeweiligen Schaltsignale sind mittels des Stromstärkewerts bestimmbar. | 20 Das jeweilige Messsignal weist eine vorbestimmte Stromstärke auf, wobei das Summenmesssignal mit einem Anschalten des jeweiligen binären Schaltsignals um die jeweilige vorbestimmte Stromstärke erhöht ist.

Ferner ist der Signalausgang 107 ausgebildet, in Abhängigkeit von den binären Schaltsignalen ein Ausgangssignal mit einer Stromstärke in einem vorbestimmten Bereich, insbesondere von OmA bis 31 mA, bereitzustellen.

Ferner umfasst das Messsystem 100 vier Schaltelemente 111-1 bis 111-4, wobei jedes der Schaltelemente 111-1 bis 111-4 einem jeweiligen = Signaleingang 103-1 bis 103-4 vorgeschaltet und ausgebildet ist, eine jeweilige Signalleitung 113-1 bis 113-4 zu schalten, um den jeweiligen Signaleingang 103-1 bis 103-4 mit dem jeweiligen binären Schaltsignal zu beaufschlagen.

Die Schaltelemente 111-1 bis 111-4 sind beabstandet von dem jeweiligen zugeordneten Signaleingang 103-1 bis 103-4 angeordnet und mittels der Signalleitungen 113-1 bis 113-4 mit Signaleingängen 103-1 bis 103-4 verbunden.

Die | 35 Signalleitungen 113-1 bis 113-4 sind ausgebildet, das jeweilige Schaltsignal entfernungsunabhängig unverändert von dem jeweiligen Schaltelement 111-1 bis 111-4 zu dem jeweiligen Signaleingang 103-1 bis 103-4 zu leiten.

Das jeweilige Messsignal ist ein Statussignal des jeweiligen binären Schaltsignals, welches einen Anschaltzustand oder einen Abschaltzustand des jeweiligen Schaltelements 111-1 bis 111-4 beschreibt. Mittels der parallel geschalteten elektrischen Widerstände 105-1 bis 105-4 kann jeder Schaltkombination der Schaltelemente 111- | 1 bis 111-4 ein eindeutiges Summenmesssignal zugeordnet werden. Die Widerstandswerte | der parallel geschalteten elektrischen Widerstände 105-1 bis 105-4 sind derart gewählt, | 10 dass die, entsprechend der Schaltkombination der Schaltelemente 111-1 bis 111-4, | unterschiedlichen Summenmesssignale einen Mindeststromstärkeabstand, insbesondere | von 1 mA, aufweisen. | Die Schaltelemente 111-1 bis 111-4 sind zweipolig ausgebildet, wobei die / 15 Schaltelemente 111-1 bis 111-4 mit einem ersten Schaltkontaktpol mit einem gemeinsamen | Massepotential und mit einem zweiten Schaltkontakipol über die jeweilige Signalleitung 113-1 bis 113-4 mit dem jeweiligen Signaleingang 103-1 bis 103-4 verbunden sind. Das Messsystem 100, insbesondere der Signalwandler 101 ist über den Signalausgang 107 mit elektrischer Energie, beispielsweise mit einer Versorgungsspannung, versorgt. Der Signalausgang 107 weist einen ersten Anschlusspol 115-1 und einen zweiten | Anschlusspol 115-2 auf, welche mittels eines elektrischen Basiswiderstands 117 miteinander gekoppelt sind. Über den Basiswiderstand 117 ist an dem Signalausgang 107 ein Summenmesssignal mit einer Mindeststromstärke bereitgestellt. Der Basiswiderstand 117 ist parallel zu den weiteren elektrischen Widerständen 105-1 bis 105- 4 geschaltet, | Ferner ist dem Signalwandler 101 eine Steuerung 109 nachgeschaltet, welche ausgebildet | 30 ist, das Summenmesssignal zu empfangen, und das erste Schaltsignal und das zweite Schaltsignal mittels der Stromstärke des Summenmesssignals zu bestimmen. Insbesondere | ist die Steuerung 109 ausgebildet, auf Basis der Summenstromstärke des Summenmesssignals den ersten Schaltzustand und den zweiten Schaltzustand zu erfassen.

|

Die Steuerung 109 ist ausgebildet, das Summenmesssignal einem Referenzwert aus einer Mehrzahl von Referenzwerten zuzuordnen, wobei jedem Referenzwert mittels einer Referenzwerttabelle eine eindeutige Kombination von Schaltzuständen zugeordnet ist, um die Schaltzustände anhand der Zuordnung des Summenmesssignals zu dem Referenzwert | 5 eindeutig zu bestimmen. | Die Steuerung 109 ist ferner ausgebildet ist, das Summenmesssignal, insbesondere den | Stromstärkewert des Summenmesssignals, auszuwerten und einen Fehlerzustand | anzuzeigen, wenn das Summenmesssignal einen ersten Stromstärkegrenzwert | 10 unterschreitet oder einen zweiten Stromstärkegrenzwert überschreitet. Die Steuerung 109 | kann an den Signalausgang 107, insbesondere über die Kontaktpole 115-1, 115-2 | angeschlossen sein. Ferner kann der Kontaktpol 115-2 mit einem Massepotential | verbunden sein. Die Steuerung 109 kann insbesondere eine DCS-Karte sein, welche | zumindest einen analogen Eingang aufweist, an welchen das Summenmesssignal anlegbar | 15 ist. Die Steuerung 109 kann aktiv oder passiv, insbesondere mittels eines Trennverstärkers (RPSS), über den 4-20-mA-Leitungskreis mit dem Signalwandler 101 verbunden sein. | Loop Current (mA) Channel status | [average [deme ||| wed | wen) | wed | med 4mA +/-0.5mA | <3.4mA 0 0 0 0 0 5mA | +/-05mA 1 1 0 0 0 6mA +/-0.5mA 2 0 1 0 0 7mA +/-0.5mA 3 1 1 0 0 8mA +/-0.5mA 4 0 0 1 0 9mA | +/-05mA 5 1 0 1 0 10mA | +/-0.5mA 6 0 1 1 0 | 11mA | +/-0.5mA 7 1 1 1 0 12mA | +/-0.5mA 8 0 0 0 1 | 13mA | +/-0.5mA 9 1 0 0 1 | 14mA | +/-0.5mA 10 0 1 0 1 15mA | +/-0.5mA 11 1 1 0 1 16mA | +/-0.5mA 12 0 0 1 1 17mA | +/-0.5mA 13 1 0 1 1 18mA | +/-0.5mA 14 0 1 1 1 19mA | +/-0.5mA | > 19.6mA 15 1 1 1 1 Tabelle 1: Beispiel einer Referenzwerttabelle fiir Summenmesssignal

EY ESSEN EE RE EEE REA EEE EEE SET

Den Signaleingängen 103-1 bis 103-4 kann gemäß der Tabelle 1 eine entsprechende Kanalkennzeichnung nA, nB, nC, nD zugeordnet sein. Die binären Schaltsignale an den Signaleingängen nA bis nD können zwei unterschiedliche Signalzustände aufweisen. Ein erster Signalzustand ist durch eine ‚1‘ gekennzeichnet und entspricht einem Anschaltzustand des jeweiligen Schaltelements 111-1 bis 111-4. Ein zweiter Signalzustand ist durch eine ‚0‘ gekennzeichnet und entspricht einem Ausschaltzustand des jeweiligen Schaltelements 111-1 bis 111-4. Den Schaltelementen 111-1 bis 111-4 kann entsprechend der Tabelle 1 eine jeweilige Kennzeichnung S1, 82, S3, S4 zugeordnet sein. | 10 Mit der Referenzwerttabelle kann jeder Kombination von Signalzuständen der vier | Schaltelemente 111-1 bis 111-4 ein eindeutiger Status 0 bis 15 zugeordnet sein, wobei sich | mit 4 binären Schaltsignalen 16 unterschiedliche Zustände generieren lassen. Das | Messsystem 100 ist ausgebildet, zu jeder Signalkombination mittels der elektrischen | Widerstände 105-1 bis 105-4 eine eindeutige Stromstärke an dem Signalausgang 107 zu | 15 generieren, welche im zeitlichen Durchschnitt dem jeweiligen mittels der | Referenzwerttabelle zugeordneten Stromstärkewert entspricht. Eine eindeutige Identifizierung der Schaltzustände der Schaltelemente 111-1 bis 111-4 ist bis zu einer Abweichung von :+0,5 mA der Stromstärkewerte von dem jeweiligen Referenzwert | entsprechend der Tabelle 1 möglich. Weist das Summenmesssignal eine Stromstärke unterhalb von 3,4 mA oder eine Stromstärke oberhalb von 19,6 mA auf kann anhand der | Referenzwerttabelle ein Fehlerzustand des Messsystems 100 erkannt werden. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Messsystems 100, mit einer Mehrzahl von Signaleingängen 103-1, 103-2, 103-3, 103-4 und einer Mehrzahl von elektrischen Widerständen 105-1, 105-2, 105-3, 105-4, wobei jedem Signaleingang 103-1, 103-2, 103-3, 103-4 ein elektrischer Widerstand 105-1, 105-2, 105-3, 105-4 nachgeschaltet ist und die | elektrischen Widerstände 105-1, 105-2, 105-3, 105-4 parallel zueinander dem Signalausgang 107 vorgeschaltet sind. Die Mehrzahl der elektrischen Widerstände 105-1, 105-2, 105-3, 105-4 ist ausgebildet, entsprechend dem jeweiligen binären Schaltsignal ein jeweiliges Messsignal an dem | Signalausgang 107 bereitzustellen, und wobei jede Signalkombination der Messsignale an | dem Signalausgang 107 einen ägquidistanten Stromstärkeabstand zu den jeweils benachbarten Signalkombinationen aufweist.

| i LU101173 13

Ferner umfasst der Messsystem 100 einen Trennverstärker 201, welcher dem

Signalausgang 107 vorgeschaltet und ausgebildet ist, eine Versorgungsspannung an dem | Signalausgang 107 bereitzustellen, wobei der Trennverstärker 201 ferner ausgebildet ist, | das Summenmesssignal auszuwerten und ein Steuersignal entsprechend einer | 5 Referenzwerttabelle zu wandeln und an dem Signalausgang 107 bereitzustellen.

Der | Trennverstärker 107 ist Bestandteil des Signalwandlers 101. | Der Trennverstärker 201 kann ferner einen Repeater-Stromversorgungsschaltkreis 203 | aufweisen, welcher ausgebildet ist, eine Energieversorgung zu verstärken, insbesondere | 10 einen aufgrund von Entfernungsverlusten reduzierten Spannungspegel zu erhôhen.

Der | Repeater-Stromversorgungsschaltkreis 203 ist dem Signalausgang 107 vorgeschaltet. | Ferner weist der Trennverstärker 201 einen Kontrollschleifen-Schaltkreis 205 Control-loop | auf, welcher insbesondere zwischen den Repeater-Stromversorgungsschaltkreis 203 und den Signalausgang 107 geschaltet sein kann.

Der Trennverstärker 201 umfasst weiterhin einen Versorgungsanschluss 207, welcher mittels eines Anschlussterminals 209 an eine Gleichspannungsversorgung 211 angeschlossen ist ‘ | Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Messsystems 100 zum Erfassen von Schaltzuständen mit einem Signalwandler 101. Der Signalwandler 101 umfasst vier | Signaleingänge 103-1 bis 103-4, welche jeweils mit einem binären Schaltsignal beaufschlagbar sind.

Jedem der Signaleingänge 103-1 bis 103-4 ist ein elektrischer Widerstand 105-1 bis 105-4 nachgeschaltet, an welchen jeweils auf Basis des jeweiligen Schaltsignals ein jeweiliges Messsignal abgreifbar ist.

Insbesondere sind die Signaleingänge 103-1 bis 103-4 über ein VIP IO-Marshalling Base | Element 303 mit den elektrischen Widerständen 105-1 bis 105-4 verbunden.

Das VIP 10- Marshalling Base Element 303 kann insbesondere eine Steuereinheit sein, welche ausgebildet, ist die Signaleingänge 103-1 bis 103-4 flexibel mit unterschiedlichen | 30 elektrischen Widerständen 105-1 bis 105-4 zu verbinden.

Ferner kann das VIP [O- Marshalling Base Element 303 ausgebildet sein, eine eindeutige Zuordnung zwischen den elektrischen Widerständen 105-1 bis 105-4 und den Signaleingängen 103-1 bis 103-4 zu | erhalten, Ferner kann auch der Basiswiderstand 117 an das VIP IO-Marshalling Base | Element 303 angeschlossen sein.

Das VIP IO-Marshalling Base Element 303 kann eine Steckverbindung aufweisen, auf welche ein Wandlermodul 305 aufsteckbar ist, welches die Widerstände 105-1 bis 105-4 und 117 umfasst.

Der Signalwandler 101 umfasst weiterhin einen Signalausgang 107, wobei die elektrischen ; Widerstände 105-1 bis 105-4 dem Signalausgang 107 vorgeschaltet sind, um an dem | Signalausgang 107 ein Summenmesssignal bereitzustellen, welches aus der Summe der Messsignale gebildet ist. Der Signalausgang 107 kann in dem VIP [O-Marshalling Base Element 303 angeordnet sein.

| Die elektrischen Widerstände 105-1 bis 105-4 sind zueinander parallel, insbesondere | 10 sternfôrmig, geschaltet, Die elektrischen Widerstände 105-1 bis 105-4 weisen zueinander | unterschiedliche Widerstandswerte auf. Jeder Widerstand 105-1 bis 105-4 und 117 ist | jeweils mit einem ersten Widerstandsanschluss über ein jeweiliges Kontaktterminal 307-1 | bis 307-5 an das das VIP IO-Marshalling Base Element 303 angeschlossen, wobei die | Widerstände 105-1 bis 105-4 und 117 mit jeweils einem zweiten Widerstandsanschluss | 15 über ein gemeinsames Kontaktterminal 309 an das VIP IO-Marshalling Base Element 303 angeschlossen sind. | Die Steuerung 109 kann insbesondere eine UIO-Karte sein, welche zumindest einen universellen Signaleingang aufweist, welcher für dem Empfang eines analogen Signals, insbesondere des Summenmesssignals, konfiguriert ist. Insbesondere kann die Steuerung 109 über den 4-20-mA-Leitungskreis aktiv mit elektrischer Energie versorgt | werden.

45 ; LU101173 ; Bezugszeichenliste 100 Messsystem

101 Signalwandler | 103-1 Signaleingang | 103-2 Signaleingang | 103-3 Signaleingang | 103-4 Signaleingang | 10 105-1 Widerstand | 105-2 Widerstand | 105-3 Widerstand | 105-4 Widerstand | 107 Signalausgang 109 Steuerung | 111-1 Schaltelement 111-2 Schaltelement 111-3 Schaltelement 111-4 Schaltelement 113-1 Signalleitung | 113-2 Signalleitung 113-3 Signalleitung 113-4 Signalleitung 115-1 Anschlusspol 115-2 Anschlusspol | 117 Basiswiderstand 201 Trennverstärker 203 Repeater-Stromversorgungsschaltkreis 205 Kontrollschleifen-Schaltkreis 207 Versorgungsanschluss 209 Anschlussterminal 211 Gleichspannungsversorgung 303 VIP IO-Marshalling Base Element 305 Wandlermodul

307-1 Kontaktterminal 307-2 Kontaktterminal 307-3 Kontaktterminal | 307-4 Kontaktterminal 307-5 Kontaktterminal 309 Kontaktterminal |

Claims (16)

PATENTANSPRÜCHE

1. Messsystem (100) zum Erfassen von Schaltzuständen, umfassend einen Signalwandler (101) mit: einem ersten Signaleingang (103-1), welcher mit einem ersten binären Schaltsignal beaufschlagbar ist, wobei das erste binäre Schaltsignal einen ersten Schaltzustand | repräsentiert, | 10 | einem zweiten Signaleingang (103-2), welcher mit einem zweiten binären Schaltsignal | beaufschlagbar ist, wobei das zweite binäre Schaltsignal einen zweiten Schaltzustand | reprasentiert, | 15 einem ersten elektrischen Widerstand (105-1), welcher dem ersten Signaleingang (103-1) nachgeschaltet ist und an welchem auf Basis des ersten binären Schaltsignals ein erstes | Messsignal mit einer ersten Stromstärke abgreifbar ist, | einem zweiten elektrischen Widerstand (105-2), welcher dem zweiten Signaleingang (103-2) nachgeschaltet und an welchem auf Basis des zweiten binären Schaltsignals ein zweites Messsignal mit einer zweiten Stromstärke abgreifbar ist, wobei der zweite elektrische Widerstand (105-2) einen Widerstandswert aufweist, welcher unterschiedlich zu einem Widerstandswert des ersten elektrischen Widerstands (105-1) ist, und wobei der zweite elektrische Widerstand (105-2) zu dem ersten elektrischen Widerstand (105-1) parallel geschaltet ist, einem Signalausgang (107), wobei der erste elektrische Widerstand (105-1) und der zweite | elektrische Widerstand (105-2) dem Signalausgang (107) vorgeschaltet sind, um an dem | Signalausgang (107) ein Summenmesssignal mit einer Summenstromstärke bereitzustellen, welches aus der Summe des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals gebildet ist, und wobei das Messsystem (100) ferner eine Steuerung (109) aufweist, welche ausgebildet ist, das Summenmesssignal zu empfangen und auf Basis der Summenstromstärke des

Summenmesssignals den ersten Schaltzustand und den zweiten Schaltzustand zu bestimmen.

2. Messsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Messsignal eine vorbestimmte Stromstärke aufweist und das zweite Messsignal eine weitere vorbestimmte Stromstärke aufweist, und wobei das Summenmesssignal mit einem | Anschalten des jeweiligen binären Schaltsignals um die jeweilige vorbestimmte Stromstärke | erhöht ist. | 10

3. Messsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die | Steuerung (109) ausgebildet ist, das Summenmesssignal einem Referenzwert aus einer | Mehrzahl von Referenzwerten zuzuordnen, und wobei jedem Referenzwert mittels einer | Referenzwerttabelle eine eindeutige Kombination von Schaltzuständen zugeordnet ist, um | die Schaltzustände anhand der Zuordnung des Summenmesssignals zu dem Referenzwert | 15 eindeutig zu bestimmen. |

4. Messsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Signalausgang (107) ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den binären Schaltsignalen ein Ausgangssignal mit einer Stromstärke in einem vorbestimmten Bereich, insbesondere von 0maA bis 31 mA, bereitzustellen. |

5. Messsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem ersten Schaltelement (111-1) und einem zweiten Schaltelement (111-2), wobei das erste | Schaltelement (111-1) dem ersten Signaleingang (103-1) vorschaltbar und ausgebildet ist, eine Signalleitung (113-1) zu schalten, um den ersten Signaleingang (103-1) mit dem ersten binären Schaltsignal zu beaufschlagen, und wobei das zweite Schaltelement (111-2) dem | zweiten Signaleingang (103-2) vworschaltbar und ausgebildet ist, eine weitere Signalleitung (113-2) zu schalten, um den zweiten Signaleingang (103-2) mit dem zweiten binären Schaltsignal zu beaufschlagen. | 30

6. Messsystem (100) nach Anspruch 5, wobei das erste Schaltelement (111-1) beabstandet von dem ersten Signaleingang (103-1) angeordnet und mittels der | Signalleitung (113-1) mit dem ersten Signaleingang (103-1) verbunden ist, und wobei die Signalleitung (113-1) ausgebildet ist, das erste Schaltsignal entfernungsunabhängig unverändert von dem ersten Schaltelement (111-1) zu dem Signaleingang (103-1) zu leiten. |

7. Messsystem (100) nach einem Ansprüche 5 oder 6, wobei das erste Messsignal ein Statussignal des ersten binären Schaltsignals ist, welches einen Anschaltzustand oder einen Abschaltzustand des ersten Schaltelements (111-1) beschreibt, und wobei das zweite Messsignal ein weiteres Statussignal des zweiten binären Schaltsignals ist, welches einen Anschaltzustand oder einen Abschaltzustand des zweiten Schaltelements (111-2) beschreibt. . |

8. Messsystem (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei mittels der parallel | geschalteten elektrischen Widerstände jeder Schaltkombination des ersten | 10 Schaltelements (111-1) und des zweiten Schaltelements (111-2) ein eindeutiges | Summenmesssignal zuordenbar ist. |

9. Messsystem (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Widerstandswerte | der parallel geschalteten elektrischen Widerstände derart gewählt sind, dass die, | 15 entsprechend der Schaltkombination des ersten Schaltelements (111-1) und des zweiten | Schaltelements (111-2), unterschiedlichen Summenmesssignale einen | Mindeststromstärkeabstand aufweisen.

10. Messsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der | 20 Messsystem (100) über den Signalausgang (107) mit elektrischer Energie, insbesondere mit einer Versorgungsspannung, versorgbar ist.

11. Messsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Energiequelle (111), welche ausgebildet ist, den Messsystem (100) mit elektrischer Energie | 25 zu versorgen, um das erste Messsignal und/oder das zweite Messsignal zu generieren.

12. Messsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Mehrzahl von | Signaleingängen (103-1, 103-2, 103-3, 103-4) und einer Mehrzahl von elektrischen Widerständen (105-1, 105-2, 105-3, 105-4), wobei jedem Signaleingang (103-1, 103-2, | 30 103-3, 103-4) ein elektrischer Widerstand (105-1, 105-2, 105-3, 105-4) nachgeschaltet ist und die elektrischen Widerstände (105-1, 105-2, 105-3, 105-4) parallel zueinander dem Signalausgang (107) vorgeschaltet sind.

13. Messsystem (100) nach Anspruch 12, wobei die Mehrzahl der elektrischen | 35 Widerstände ausgebildet ist, entsprechend dem jeweiligen binären Schaltsignai ein jeweiliges Messsignal an dem Signalausgang (107) bereitzustellen, und wobei jede

Signalkombination der Messsignale an dem Signalausgang (107) einen äquidistanten | Stromstärkeabstand zu den jeweils benachbarten Signalkombinationen aufweist, |

14. Messsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der | 5 Signalausgang (107) einen ersten Anschlusspol (115-1) und einen zweiten | Anschlusspol (115-2) aufweist, welche mittels eines elektrischen Basiswiderstands (117) | miteinander gekoppelt sind, wobei mittels des Basiswiderstands (117) an dem | Signalausgang (107) ein Summenmesssignal mit einer Mindeststromstärke bereitgestellt | ist. | 10 |

15. Messsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem | Trennverstärker (201), welcher dem Signalausgang (107) vorgeschaltet und ausgebildet ist, | eine Versorgungsspannung an dem Signalausgang (107) bereitzustellen, wobei der | Trennverstärker (201) ferner ausgebildet ist, das Summenmesssignal auszuwerten und ein Steuersignal entsprechend einer Referenzwerttabelle zu wandeln und an dem Signalausgang (107) bereitzustellen.

16. Messsystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die | Steuerung (109) ausgebildet ist, das Summenmesssignal auszuwerten und einen Fehlerzustand anzuzeigen, wenn das Summenmesssignal einen ersten Stromstärkegrenzwert unterschreitet oder einen zweiten Stromstärkegrenzwert überschreitet.