DE4124042A1 - Identifikationsvorrichtung fuer messgeber - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Identifikationsvorrichtung für Meßgeber in einem Meßsystem.

Ein modernes Meßsystem besteht aus zumeist mehreren oder auswechselbaren Meßgebern und einer programmierbaren Erfassungseinheit zur Steuerung und Auswertung mehrerer Meßkanäle. Den einzelnen Meßgebern sind in den Meßkanälen Meßverstärker nachgeschaltet, die die Gebersignale in geeigneter Weise an die Eingangsanforderungen der Erfassungseinheit anpassen. Der Meßablauf ist bei diesen Meßsystemen weitgehend automatisiert, so daß auch eine automatische Identifikation eines an einen bestimmten Meßkanal angeschlossenen Meßgebers erwünscht ist.

Für Meßgeber mit Kalibrierfunktion ist aus DE 39 21 962 A1 eine Identifikationsvorrichtung bekannt, die bei Meßgebern eingesetzt werden kann, deren Geberelement einen elektrischen Meßwert liefert, welcher mit einer ansteuerbaren Kalibriervorrichtung verstimmbar ist. Die bekannte Identifikationsvorrichtung weist eine Schaltung zur Erzeugung eines Taktes in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Kalibriervorrichtung auf und ferner eine serielle Schaltung zur taktgesteuerten seriellen Ausgestaltung einer dem jeweiligen Meßgeber zugeordneten Identifikationsbitfolge, die mit zumindest einem Ausgang der Schaltung verbunden ist und die einen Ausgang für die Ausgabe eines Signals zur Verstimmung des Meßwertes am Geberelement in Abhängigkeit von dem logischen Wert der jeweils ausgegebenen Stelle der Identifikationsbitfolge aufweist.

Die bekannte Identifikationsvorrichtung ist aber lediglich bei Meßgebern einsetzbar, die ein zur Durchführung einer Kalibrierung verstimmbares Geberelement besitzen. Die Anwendbarkeit dieses Vorschlags ist daher auf Meßgeber und Meßsysteme mit einer derartigen Kalibrierfunktion beschränkt.

Zumindest für diese Gruppe von Meßgebern ist aber durch die bekannte Identifikationsvorrichtung eine Möglichkeit geschaffen worden, die eine automatische Zuordnung zwischen Meßgeber und Meßeingang bzw. Meßkanal im Meßsystem ermöglicht. In Meßsystemen mit wechselnden Gebern, wie z. B. mobilen Meßsystemen oder Meßsystemen mit wechselnder Einsatzmöglichkeit kann daher der einzelne Meßgeber mit Kalibrierfunktion, der an einen Meßkanal angeschlossen wird, identifiziert werden. Dadurch ist eine Zuordnung von meßgeberspezifischen Daten zu einem bestimmten Meßkanal mit dem betreffenden Meßgeber möglich, solange es sich um einen Meßgeber mit Kalibrierfunktion handelt.

Aber auch bei Meßsystemen mit Meßgebern ohne Kalibrierfunktion ist eine Identifikation des im Einzelfall an einen Meßkanal angeschlossenen Meßgebers wünschenswert. Denn die angesprochenen Systeme mit wechselnden Gebern in mobilen Meßsystemen oder Meßsystemen mit wechselnder Einsatzmöglichkeit weisen in vielen Fällen Meßgeber ohne Kalibrierfunktion auf, denen dennoch meßgeberspezifische Daten zugeordnet werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Identifikationsvorrichtung für eine sehr große Anzahl von Meßgebern zu schaffen, die nicht notwendigerweise eine Kalibrierfunktion aufweisen müssen, ohne daß der Aufwand übermäßig gesteigert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Identifikationsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Identifikationsvorrichtung und

Fig. 2 den Verlauf der Speisespannung bei der erfindungsgemäßen Identifikationsvorrichtung gem. Fig. 1.

Grundlegend besteht die Identifikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Takterzeugungsschaltung zur Abgabe eines Taktsignals an einem dafür vorgesehenen Ausgangsanschluß, ferner einer Identifikationssignal-Generatorschaltung und schließlich einer Kennungsspeichervorrichtung zur Abspeicherung einer für die Identifikation vorgesehenen Kennung und zur Abgabe der Kennung über zumindest einen dafür vorgesehenen Ausgangsanschluß. Die Identifikationssignal-Generatorschaltung ist zur Zuführung des Taktsignals mit dem Ausgangsanschluß der Takterzeugungsschaltung und zur Zuführung der Kennung mit dem zumindest einen Ausgangsanschluß der Kennungsspeichervorrichtung verbunden. Auf der Grundlage des Taktsignals und der Kennung gibt die Identifikationssignal-Generatorschaltung an einem dafür vorgesehenen Ausgangsanschluß ein Identifikationssignal ab. Die Takterzeugungsschaltung erzeugt erfindungsgemäß das Taktsignal am Ausgangsanschluß in Abhängigkeit von der zugeführten Versorgungsspannung V_cc.

In der Identifikationssignal-Generatorschaltung wird durch eine Verarbeitung sowohl der zugeführten Kennung aus der Kennungsspeichervorrichtung als auch dem zugeführten Taktsignal der Takterzeugungsschaltung ein Identifikationssignal erzeugt und über den Ausgangsanschluß der Identifikationssignal-Generatorschaltung abgegeben. Die Kennungsspeichervorrichtung stellt durch Abgabe der für die Identifikation vorgesehenen Kennung die Individualität der Identifikationsvorrichtung her, wohingegen die Takterzeugungsschaltung eine aktive Komponente zur Erzeugung eines Identifikationssignals beiträgt. In der Identifikationssignal-Generatorschaltung werden die beiden Beiträge der Takterzeugungsschaltung und der Kennungsspeichervorrichtung zusammengeführt und aufgrund des zugeführten Taktsignals und der zugeführten Kennung ein Identifikationssignal erzeugt.

Dieser Grundaufbau der erfindungsgemäßen Identifikationsvorrichtung ist in dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt die Identifikationsvorrichtung als Takterzeugungsschaltung einen Pegelerfassungsschaltkreis 1 mit einem Ausgangsanschluß 1a, als Identifikationssignal-Generatorschaltung eine N-Bit-Schieberegisterschaltung 2 mit einem Ausgangsanschluß 2a, als Kennungsspeichervorrichtung einen Kennziffernspeicher 3 mit Ausgangsanschlüssen 3a, eine Ausgangsstufe 4 und einen Belastungswiderstand 5. Der Identifikationsvorrichtung wird über die Leitungen 6a, 6b die Versorgungsspannung zugeführt, wobei in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel an die Leitung 6a die Versorgungsspannung V_cc und an die Leitung 6b das Massepotential angeschlossen ist.

Der Pegelerfassungsschaltkreis 1 ist mit den Leitungen 6a und 6b verbunden und dadurch in der Lage, eine Veränderung des Pegels der Versorgungsspannung V_cc zu erfassen. Ändert sich die Versorgungsspannung zum Beispiel von einem ersten größeren Wert A auf einen zweiten kleineren Wert B, gibt der Pegelerfassungsschaltkreis 1 an seinem Ausgangsanschluß 1a einen Impuls ab. Der Ausgang 1a des Pegelerfassungsschaltkreises ist mit einem Eingang der Schieberegisterschaltung 2 verbunden.

In Fig. 2 ist der Verlauf der Versorgungsspannung V_cc dargestellt, die über die Leitungen 6a und 6b zugeführt wird. Die Spannung an Leitung 6a wird nach dem Einschalten abwechselnd zwischen zwei Werten A und B hin- und hergeschaltet, von denen auch der kleinere Wert B für die Versorgung der Identifikationsvorrichtung ausreichend ist. Der kleinere Wert B kann aber auch 0 Volt betragen, wenn durch geeignete Maßnahmen gewährleistet wird, daß die Versorgung der Identifikationsvorrichtung überbrückend aufrecht erhalten wird. Diese Pegeländerungen erfaßt der Pegelerfassungsschaltkreis 1 und gibt jeweils an seinem Ausgang 1a einen Impuls ab. Dadurch erzeugt der Pegelerfassungsschaltkreis 1 an seinem Ausgang eine von den Änderungen der Versorgungsspannung abhängige Impulsfolge und damit ein Taktsignal für die Schieberegisterschaltung 2, wenn die Versorgungsspannung V_cc mehrfach zwischen den beiden Werten A und B umgeschaltet wird.

Da der Ausgangsanschluß 1a des Pegelerfassungsschaltkreises 1, wie in Fig. 1 dargestellt, mit dem Eingang der Schieberegisterschaltung 2 verbunden ist, wird der Schieberegisterschaltung ein Taktsignal zugeführt, das dem Impulszug in der zwischen den beiden Spannungspegeln A und B hin- und hergeschalteten Versorgungsspannung entspricht.

Das in der Schieberegisterschaltung 2 vorhandene Schieberegister wird unmittelbar nach Einschalten der Versorgungsspannung V_cc oder nach Zuführung eines Ladeimpulses, der über die gestrichelt dargestellte Verbindung zur Takterzeugungsschaltung 1 zugeführt wird, geladen. Die Schieberegisterschaltung 2 übernimmt die vom Kennzifferspeicher 3 vorgegebene Kennziffer, im dargestellten Fall somit die über die Schalter eingestellte Bitfolge, in das interne Schieberegister. Nach der Übernahme der Bitfolge liegen diese Daten im Schieberegister vor; das Schieberegister ist geladen.

Nach dem Laden des internen Schieberegisters der Schieberegisterschaltung 2 erscheint am Ausgang 2a der Schieberegisterschaltung das erste Bit der Bitfolge, das der Ausgangsstufe 4 zugeführt wird und das in Abhängigkeit vom logischen Wert der Bitstelle (0/1) eine (oder keine) Anschaltung des Belastungswiderstandes 5 und damit einen Identifikationsstromimpuls bewirkt. Das der Schieberegisterschaltung 2 zugeführte Taktsignal der Takterzeugungsschaltung 1 führt dazu, daß das interne Schieberegister der Schieberegisterschaltung 2 um eine Stelle weiter geschoben wird und die nächste Stelle der Bitfolge am Ausgangsanschluß 2a der Schieberegisterschaltung ansteht. Durch die fortlaufende Ausgabe der Bitfolge als Identifikationssignal am Ausgang der Schieberegisterschaltung 2 wird mit Hilfe der Ausgangsschaltung 4 und des Belastungswiderstandes 5 eine durch das Meßsystem erfaßbare Folge von Identifikationsstromimpulsen erzeugt, die auf der im Kennzifferspeicher abgespeicherten bzw. eingestellten Kennziffer beruht und den mit der erfindungsgemäßen Identifikationsvorrichtung ausgerüsteten Meßgeber eindeutig identifiziert.

Die Identifikationsimpulse werden erzeugt, indem die Ausgangsstufe 6 aufgrund des zugeführten Ausgangssignals der Schieberegisterschaltung 2 den Belastungswiderstand 5 zwischen die beiden Leitungen 6a und 6b schaltet. Für die Dauer einer 1-Bitstelle am Ausgangsanschluß 2a ist der Belastungswiderstand 5 somit zwischen die Leitungen 6a und 6b geschaltet und es fließt ein vergleichsweise hoher Strom durch den Belastungswiderstand 5, der dazu geeignet ausgelegt ist. Der erhöhte Stromimpuls wird als Impuls einer Identifikationsimpulsfolge von der Erfassungseinheit des Meßsystems erfaßt.

Der Stromimpuls wird für jede Bitstelle und davon abhängig von der Identifikationsvorrichtung hervorgerufen, wobei deren Weiterschalten über die modulierte Versorgungsspannung V_cc bestimmt wird. Da die Erfassungseinheit des Meßsystems das Umschalten der Versorgungsspannung V_cc zwischen den beiden Werten A und B steuert, kann die Erfassungseinheit eine Identifikation aufgrund der Identifikationsstromimpulse durchführen, der nach einer Umschaltung der Versorgungsspannung V_cc auftritt.

Als Kennziffernspeicher 3 dienen beispielsweise, wie in Fig. 1 dargestellt, mehrere Schalter, etwa DIP-Schalter, die entsprechend der binären Darstellung der Kennziffer eingestellt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel sind so bis zu 32 verschiedene Kennziffern einstellbar.

Ferner kann innerhalb der Takterzeugungsschaltung, wie in Fig. 1 angedeutet ist, ein Rücksetzschaltkreis 12 vorgesehen sein. Der Rücksetzschaltkreis 12 ist ebenfalls an die Leitungen 6a und 6b angeschlossen und gibt an seinem Ausgangsanschluß 12a einen definierten Impuls ab, wenn die Versorgungsspannung eingeschaltet und über die Leitung 6a zugeführt wird. An den Ausgangsanschluß 12a des Rücksetzschaltkreises ist der Pegelerfassungsschaltkreises 1 intern und die Schieberegisterschaltung, wie oben beschrieben und Fig. 1 gezeigt, angeschlossen. Aufgrund des Impulses am Ausgang des Rücksetzschaltkreises 12 wird der Pegelerfassungsschaltkreis 1 aktiviert und die Schieberegisterschaltung geladen.

Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Identifikationsvorrichtung kann an die Versorgungsspannung des mit der Identifikationsvorrichtung ausgestatteten Meßgebers angeschlossen werden, sofern die Art des Meßgebers es zuläßt, daß die Versorgungsspannung zumindest während eines begrenzten Zeitraums zwischen zwei Spannungswerten umgeschaltet werden kann. Bei Meßgebern, die ohne eigene Spannungsversorgung eingesetzt werden oder deren Spannungsversorgung für den direkten Anschluß der Identifikationsvorrichtung ungeeignet ist, muß über zusätzliche Signaladern der Identifikationsvorrichtung die schaltbare Versorgungsspannung V_cc zugeführt werden.

Verfügt der Meßgeber über eine für den Anschluß der Identifikationsvorrichtung geeignete Versorgungsspannung, ist aber ein Umschalten der Versorgungsspannung zwischen zwei Spannungswerten nicht möglich, so kann die erfindungsgemäße Identifikationsvorrichtung mit folgender Modifikation eingesetzt werden. Der Aufbau entspricht im wesentlichen dem beschriebenen Ausführungsbeispiel einschließlich des Rücksetzschaltkreises; jedoch ist an Stelle des Pegelerfassungsschaltkreises ein Oszillatorschaltkreis als Takterzeugungsschaltung vorgesehen, der beim Einschalten der Versorgungsspannung oder aufgrund des Ausgangsimpulses des Rücksetzschaltkreises aktiviert wird. Am Ausgangsanschluß des Oszillatorschaltkreises wird dann ein innerhalb der Identifikationsvorrichtung erzeugtes Taktsignal abgegeben und dem Schieberegister zugeführt, ohne daß von außen ein Takt vorgegeben wird.

Nach der Identifikation wird der Oszillatorschaltkreis deaktiviert und die Abgabe des Taktsignals an den die Schieberegisterschaltung unterbrochen. An die Güte des Oszillatorschaltkreises werden erhöhte Anforderungen gestellt, da der Schaltkreis als freilaufender Oszillator betrieben wird. In diesem Fall müssen die daraus resultierenden Toleranzen im Hinblick auf die zu erreichende Genauigkeit der zeitlichen Aufeinanderfolge der beiden Vorgänge berücksichtigt werden. Abweichungen können zum Beispiel durch die Verwendung von Keramikresonatoren kleingehalten werden, jedoch wirken sich die Abweichungen grundsätzlich begrenzend auf den auflösbaren Kennziffernkreis aus.

Als Kennungsspeicher kommen neben den gezeigten DIP-Schaltern auch auftrennbare Verbindungsbrücken in Frage, die eine einmalige Einstellung der parallel der Schieberegisterschaltung zugeführten Bitfolge ermöglichen. Aber auch andere Kennungsspeichervorrichtungen, die für die Übertragung einer Kennung an die Identifikationssignal-Generatorschaltung einsetzbar sind, können vorgesehen werden. Schließlich kann die Kennungsspeichervorrichtung 3 als integraler Bestandteil einer speziellen Halbleiterschaltung (ASIC) realisiert sein, die auch die Schieberegisterschaltung umfaßt.

Falls es bei dem mit der erfindungsgemäßen Identifikationsvorrichtung auszustattenden Meßgeber nicht möglich ist, die Versorgungsspannung mit ausreichend hohen Identifikationsstromimpulsen zu belasten und/oder diese zu erfassen, kann der Ausgang der Ausgangsstufe 4 an eine zusätzliche Signalader 7 angeschlossen werden, wie in den Fig. 1 andeutungsweise gezeigt ist. Der Belastungswiderstand kann dabei entfallen. Über diese zusätzliche Leitung wird dann das Identifikationssignal, nämlich die Identifikationsimpulsfolge an die Erfassungseinheit des Meßsystems übertragen und ausgewertet. Bei der erfindungsgemäßen Identifikationsvorrichtung werden demnach im ungünstigsten Fall nur drei zusätzliche Signaladern neben den Signaladern des Meßgebers erforderlich, nämlich die bei den Leitungen 6a und 6b und die weitere Signalader 7.

In diesem Fall ist es aber möglich, die Identifikationsvorrichtung kontinuierlich zu betreiben, so daß nach dem Einschalten der Versorgungsspannung V_cc das Identifikationssignal von der Identifikationssignal-Generatorschaltung fortlaufend erzeugt werden kann. Insbesondere bei der zeitkritischen Variante gemäß der Modifikation des Ausführungsbeispiels besteht so die Möglichkeit, das Auftreten der Identifikationsimpulsfolge im zyklischen Betrieb zu bestimmen, die dann mit Synchronisationsimpulsen ausgestattet werden kann.

Claims (11)

1. Identifikationsvorrichtung für Meßgeber mit

• - einer Takterzeugungsschaltung (1) zur Abgabe eines Taktsignals an einem Ausgangsanschluß (1a) in Abhängigkeit von einer über Leitungen (6a, 6b) zugeführten Versorgungsspannung (V_cc),
• - einer Kennungsspeichervorrichtung (3) zur Abspeicherung einer für die Identifikation vorgesehenen Kennung und zur Abgabe der Kennung über zumindest einen Ausgangsanschluß (3a), und
• - einer Identifikationssignal-Generatorschaltung (2),
  • - die zur Zuführung des Taktsignals mit dem Ausgangsanschluß (1a) der Takterzeugungsschaltung verbunden ist,
  • - die zur Zuführung der Kennung mit dem zumindest einen Ausgangsanschluß (3a) der Kennungsspeichervorrichtung verbunden ist und
  • - die einen Ausgangsanschluß (2a) zur Abgabe eines Identifikationssignals aufgrund des zugeführten Taktsignals und der zugeführten Kennung aufweist.

2. Identifikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Takterzeugungsschaltung einen Pegelerfassungsschaltkreis (1) umfaßt, der an die Leitungen (6a, 6b) angeschlossen ist, zur Erfassung von Pegeländerungen der Versorgungsspannung (V_cc) und zur Abgabe eines Taktsignals entsprechend dem jeweils erfaßten Pegel der Versorgungsspannung.

3. Identifikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Takterzeugungsschaltung einen Oszillatorschaltkreis zur Abgabe eines Taktsignals in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung (V_cc) umfaßt.

4. Identifikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennungsspeichervorrichtung einen Kennzifferspeicher (3) umfaßt, der zur Abgabe eines binären Kennzifferwertes mehrere Ausgangsanschlüsse (3a) aufweist.

5. Identifikationsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennziffernspeicher (3) mehrere Schalter umfaßt, deren Anzahl der der mehreren Ausgangsanschlüsse (3a) des Kennzifferspeichers entspricht.

6. Identifikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikationssignal-Generatorschaltung eine Schieberegisterschaltung (2) zur Abgabe einer Bitfolge als Identifikationssignal aufweist.

7. Identifikationsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberegisterschaltung (2) zur Zuführung der Kennung eine der Anzahl der Ausgangsanschlüsse (3a) der Kennungsspeichervorrichtung entsprechende Anzahl von Eingangsanschlüssen aufweist.

8. Identifikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Takterzeugungsschaltung (1) einen Rücksetzschaltkreis (12) zur Abgabe eines Signales an einem Ausgangsanschluß (12a) nach Anlegen der Versorgungsspannung (V_cc) in einem vorgegebenen Verhältnis umfaßt.

9. Identifikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangsstufe (4), die mit dem Ausgangsanschluß (2a) der Identifikationssignal-Generatorschaltung verbunden ist, und ein Belastungswiderstand (5) vorgesehen sind, der mit einer der Leitungen (6a, 6b) und mit der Ausgangsstufe (5) derart verbunden ist, daß er durch das Signal am Ausgangsanschluß (2a) der Identifikationssignal-Generatorschaltung an die Versorgungsspannung (V_cc) belastend angeschaltet wird.

10. Identifikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für das Identifikationssignal eine Signalader (7) vorgesehen ist.

11. Identifikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale Impulse sind.