DE4418059A1 - Umsetzungs- und Meßeinheit - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine Umsetzungs- und Meßeinheit.

Es sind Meßeinheiten bekannt, die einen Sensor, der fähig ist, eine in der Zeit variable Größe zu messen, einen mit diesem Sensor verbundenen Signalverarbeitungskreis und eine Sichtanzeigevorrichtung (analog oder digital) umfassen, die fähig ist, eine Zahl darzustellen, die den in einer festge­ legten Maßeinheit ausgedrückten Wert der vom Sensor gemes­ senen Größe ausdrückt. Viele in den bekannten Meßeinheiten verwendeten Sensoren weisen stark nicht lineare Umsetzungs­ kennlinien auf; aus diesem Grund sind die Verarbeitungs­ kreise der Einheiten bekannten Typs mit internen Kompensa­ tionskreisen (zum Beispiel analogen Typs) versehen, die fähig sind, die Kennlinie des Sensors zu linearisieren.

Die Kompensationskreise sind jedoch äußerst kompliziert und ziemlich kostspielig.

Zweck dieser Erfindung ist der, eine Meßeinheit zu reali­ sieren, die in einfacher und wirkungsvoller Weise die Kom­ pensation der Sensorkennlinie verwirklicht.

Auf Grund dieser Erindung wird eine Umsetzungs- und Meß­ einheit realisiert, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt:

• - analoge/digitale Umsetzermittel, die am Eingang ein Sig­ nal V(t) erhalten, welches von Sensormitteln erzeugt wird und repräsentativ für eine einer Messung zu unter­ ziehenden Größe ist;
• - die besagten Umsetzermittel, wobei sie ein Digitalbyte D am Ausgang erzeugen;
• - Sichtanzeigemittel, die von einer Vielzahl von Sichtan­ zeigegrundmodulen gebildet sind, von denen jedes fähig ist, eine Vielzahl von Zeichen anzuzeigen;
• - Speichermittel, die mit einer Vielzahl von Speichermo­ dulen, in mindestens gleich großer Anzahl wie unter­ schiedliche Konfigurationen des besagten Byte D, versehen sind;
• - die genannten Speichermittel, wobei sie durch das ge­ nannte Digitalbyte D so adressiert sind, daß sie jedem Wert des genannten Byte D ein entsprechendes Speicher­ modul zuordnen;
• - jedes Speichermodul, wobei es die codierte Digitalin­ formationen enthält, die fähig sind, die besagten Grund­ module so zu aktivieren, daß die Zeichen, die von den be­ sagten Sichtanzeigemitteln visualisiert werden, einen in einer festgelegten Maßeinheit ausgedrückten Wert der genannten gemessenen Größe darstellen.

Die Erfindung wird nun unter besonderer Bezugnahme auf die beigefügte Abbildung erläutert werden, die ein Blockkreis­ schema einer Meßeinheit zeigt, die nach den Vorgaben die­ ser Erfindung realisiert ist.

In der beigefügten Abbildung ist mit 1 in ihrer Gesamtheit eine Umsetzungs- und Meßeinheit angegeben, die einen Schnittstellenkreis 3, der einen mit einem Sensor 5 ver­ bundenen Eingang 3a hat und einen Analog/Digital-Umsetzer 9 mit 8 Bits umfaßt, der einen mit einem Ausgang 3b des Schnittstellenkreises verbundenen Eingang 9a hat. Der Sen­ sor 5 ist fähig, eine in der Zeit variable Größe (zum Bei­ spiel eine Temperatur) zu messen und erzeugt am Ausgang ein Signal W(t), dessen Wert eine monotone Funktion (zu­ nehmend oder abnehmend) der gemessenen Größe T ist.

Der Kreis 3 setzt das Signal W(t) in eine zwischen zwei Extremwerten V_max und V_min variable Spannung V(t) um, die zwischen den am Eingang 9a des Umsetzers 9 einspeisbaren Spannungsgrenzwerten liegen. Der Umsetzer 9 erzeugt am Ausgang ein Byte D mit 8 Bits, das den digitalisierten Wert der Spannung V(t) darstellt; der Umsetzer 9 liefert demzufolge am Ausgang 256 aufeinanderfolgende diskrete Werte (0-255) auf Grund des am Eingang 9a eingespeisten Signals V(t).

Die Einheit 1 umfaßt außerdem einen Umsetzungskreis 12, der einen Eingang 12a hat, welcher mit einem Ausgang 9b des Umsetzers 9 verbunden ist und am Ausgang an einer Sichtanzeigevorrichtung 17 angeschlossen ist, die von vier Sichtanzeigeelementen 18 bekannten Typs, zum Beispiel des Flüssigkristalltyps (LCD), gebildet ist. Jedes Sichtan­ zeigeelement 18 ist fähig, die Ziffern von 0 bis 9 und den Dezimalpunkt anzuzeigen und umfaßt sieben Segmente und einen Punkt (nicht dargestellt), von denen jeder ak­ tivierbar und disaktivierbar auf Grund des Logikwertes (eins/null) ist, der von einem entsprechenden Steuerbit eines Byte F eingenommen wird.

Der Umsetzungskreis 12 beinhaltet einen Speicher M Typ EPROM, der 256 Speichermodule M0, M1, M2 . . . M255 umfaßt, die durch den am Eingang 12a gespeisten Byte D adres­ siert sind. Jeder Speichermodul enthält außerdem die co­ dierten Digitalinformationen, die fähig sind, die Sicht­ anzeigevorrichtung 17 so zu aktivieren, daß die von den vier Elementen 18 angezeigte Zahl den in einer festge­ legten Maßeinheit ausgedrückten gemessenen Wert der Größe T darstellt. Insbesonders ist jedes Speichermodul M0, M1, M2 . . . M255 von vier Speicherzellen C1, C2, C3, C4 gebildet, denen jeweils ein Sichtanzeigeelement 18 zugeordnet ist und ein Byte F1, F2, F3, F4 enthält, um die sieben Segmente und den Punkt des Elementes 18 zu steuern und eine entsprechende Ziffer darzustellen, die zusammen mit den von den ande­ ren Elementen 18 dargestellten Ziffern die besagte Zahl liefert. Der Speicher M wird außerdem bei Kalibirierung der Einheit 1 programmiert, indem in die Speichermodule M0, M1, M2 . . . M255 die Digitalkodizes eingespeichert werden, die bei einem entsprechenden Sensor 5 gestatten, die Zah­ len zu visualisieren, die die Linearisierung der Kennli­ nie des Sensors 5 selbst realisieren.

Der Kreis 12 umfaßt außerdem einen Lesekreis 20, der zwi­ schen dem Speicher M und der Vorrichtung 17 eingefügt und fähig ist, das der Adresse D entsprechende Modul Mn zu wählen. Der Kreis 20 ist außerdem fähig, die Speicher­ zellen C1, C2, C3, C4 des gewählten Speichermoduls sequentiell zu lesen, um an die Sichtanzeigeelemente 18 die Steuerbyte F1, F2, F3, F4 zu schicken. Die Lesegeschwindigkeit der Spei­ cherzellen C1, C2, C3, C4 ist so hoch, daß der Benutzer die Einschaltung und folgende Abschaltung der Elemente 18 nicht wahrnimmt.

Die Einheit 1 ist mit einem Speisekreis 23 versehen, der fähig ist, eingangs an eine Netzwechselspannungsquelle (220 Volt, 50 Hz) angeschlossen zu werden und am Ausgang eine ausgeregelte Gleichspannung (zum Beispiel 5 Volt) ab­ zugeben, die den Schnittstellenkreis 3, den Analog/Digital­ umsetzer 9, den Kreis 12 und die Sichtanzeigevorrichtung 17 versorgt. Die Einheit 1 ist schließlich mit einem Syn­ chronisierkreis 17 versehen, der den Analog/Digital-Umset­ zer 9, den Kreis 12 und die Sichtanzeigevorrichtung 17 kontrolliert.

Bei Gebrauch erhält der Kreis 3 das vom Sensor 5 erzeugte Signal W(t) und erzeugt am Ausgang die Spannung V(t), die am Eingang 9a des Umsetzers 9 eingespeist wird. Der Um­ setzer 9 erzeugt das Byte D, das den Binärwert der Spannung V(t) darstellt; dieses Byte D wird verwendet, um den Spei­ cher M so zu adressieren, daß jedem Wert (diskreten) des Byte D ein entsprechendes Speichermodul M0, M1, M2 . . . M255 zu­ geordnet ist, der die codierten Digitalinformationen ent­ hält, um die Sichtanzeigevorrichtung 17 zu aktivieren und mittels der Elemente 18 eine vierstellige Zahl (zum Beispiel 77.77) anzuzeigen, die den in einer festgelegten Maßeinheit (zum Beispiel Grad Celsius) ausgedrückten gemessenen Wert der Größe T darstellt. Die Sichtanzeige dieser Zahl wird realisiert, indem nacheinander die vier Speicherzellen C1, C2, C3, C4 gelesen werden, von denen jede ein entsprechen­ des Sichtanzeigeelement 18 mit Darstellung einer entspre­ chenden Ziffer (zum Beispiel 7) aktiviert, die zusammen mit den von den anderen Elementen 18 dargestellten Ziffern (zum Bei­ spiel 7-.7-7) die besagte vierstellige Zahl (77.77) ergibt.

Aus obigen Angaben geht klar hervor, daß die Umsetzung der Kernlinie des Sensors 5 in äußerst einfacher und wirkungs­ voller Weise durch den Kreis 12 realisiert ist; dieser Um­ stand reduziert bedeutend die Kompliziertheit (und die Kosten) der Meßeinheit. Die Meßeinheit ist außerdem mit jedwedem Sensortyp einsetzbar, da der Speicher M neu program­ miert werden kann, um die Verwendung eines neuen Sensors durch Änderung des Inhalts der Module des EPROM-M-Speichers zu gestatten.

Es versteht sich schließlich, daß Änderungen und Varianten an der beschriebenen Meßeinheit 1 vorgenommen werden kön­ nen, ohne jedoch aus dem Schutzbereich dieser Erfindung zu gehen.

Insbesonders können die Sichtanzeigeelemente 18 Buchstaben anzeigen, die ein Byte bilden, das einen Wert der gemesse­ nen Größe darstellen kann.

Claims (7)

1. Umsetzungs- und Meßeinheit, die dadurch gekennzeich­ net ist, daß sie umfaßt:

• - analoge/digitale Umsetzermittel (9), die am Eingang ein Signal V(t) erhalten, welches von Sensormitteln (5) erzeugt wird und repräsentativ für eine einer Messung zu unterziehende Größe (T) ist;
• - die besagten Umsetzermittel (9), wobei sie ein Digi­ talbyte D am Ausgang erzeugen;
• - Sichtanzeigemittel (17), die von einer Vielzahl von Sichtanzeigegrundmodulen (18) gebildet sind, von denen jedes fähig ist, eine Vielzahl von Zeichen (0-9) anzuzeigen;
• - Speichermittel (M), die mit einer Vielzahl von Spei­ chermodulen (M0, M1, M2 . . . M255), in mindestens gleich großer Anzahl wie unterschiedliche Konfigurationen des besagten Byte D, versehen sind;
• - die genannten Speichermittel (M), wobei sie durch den genannten Digitalbyte D so adressiert sind, daß sie jedem Wert des genannten Byte D ein entsprechen­ des Speichermodul (M0, M1, M2 . . . M255) zuordnen;
• - jedes Speichermodul (M0, M1, M2 . . . M255), wobei es die kodifizierten Digitalinformationen enthält, die fä­ hig sind, die besagten Grundmodule (18) so zu akti­ vieren, daß sie Zeichen, die von den besagten Sicht­ anzeigemitteln (17) visualisiert werden, einen in einer festgelegten Maßeinheit ausgedrückten Wert der genannten gemessenen Größe (T) darstellen.

2. Einheit nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes Speichermodul (M0, M1, M2 . . . M255) eine Vielzahl von Speicherzellen (C1, C2, C3, C4) in mindestens gleich großer Anzahl wie die Anzahl der genannten Grundmodule (18) der besagten Sichtanzeigemittel (17) umfaßt, wobei jede Speicherzelle (C1, C2, C3, C4) die codierte Digital­ informationen (F1, F2, F3, F4) enthält, die fähig sind, ein entsprechendes Sichtanzeigegrundmodul (18) so zu akti­ vieren, daß das besagte Grundmodul ein Zeichen dar­ stellt, das zusammen mit den von den anderen Grundmo­ dulen (18) dargestellten Zeichen die besagte visuali­ sierte Größe liefert;

3. Einheit nach Anspruch 2, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Abtastungsmittel (20) der genannten Speicherzel­ len (C1, C2, C3, C4) umfaßt, die zwischen dem genannten Speicher (M) und den besagten Sichtanzeigemitteln (17) eingefügt sind;

4. Einheit nach irgendeinem vorstehenden Anspruch, die da­ durch gekennzeichnet ist, daß sie Schnittstellenmittel (3) umfaßt, die zwischen den genannten Sensoren (5) und den genannten analogen/digitalen Umsetzermitteln (9) eingefügt sind;

5. Einheit nach irgendeinem vorstehenden Anspruch, die da­ durch gekennzeichnet ist, daß die genannten analogen/di­ gitalen Umsetzermittel (9) am Ausgang ein Digitalwort D mit einer Länge von 8 Bits erzeugen, wobei die genannten Speichermittel (M) mit wenigstens 256 Speichermodulen versehen sind, die durch das genannte 8-Bit-Digitalwort adressierbar sind;

6. Einheit nach irgendeinem vorstehenden Anspruch, die da­ durch gekennzeichnet ist, daß die besagten Sichtanzeige­ mittel (17) von vier Sichtanzeigegrundmodulen (18) ge­ bildet sind, von denen jedes mit einem Wort (F1, F2, F3, F4) mit 8 Bits steuerbar ist, wobei jedes Speichermodul (M0, M1, M2 . . . M255) vier Speicherzellen (C1, C2, C3, C4) um­ faßt, von denen jede ein genanntes Steuerbyte (F1, F2, F3, F4) enthält und die genannten, von den besagten Grundmodulen (18) dargestellten Zeichen, wobei sie von Ziffern von 0 bis 9 gebildet sind.

7. Umsetzungs- und Meßeinheit im wesentlichen wie beschrie­ ben und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gezeigt.