[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Übertragung von Meßwerten mindestens
eines Sensors vorzugsweise über einen Lichtwellenleiter mit einer Senderschaltung
und einer Empfängerschaltung, die eine Auswerteeinheit enthält.
[0002] Eine solche Anordnung überträgt von einem Sensor erzeugte Signale von einer Senderschaltung
über eine Übertragungsstrecke zu einer Empfängerschaltung. Beispielsweise kann eine
solche Übertragungsstrecke ein Koaxialkabel sein. Vorzugsweise besteht die Übertragungsstrecke
aus einem Lichtwellenleiter. Hierbei werden die von dem Sensor erzeugten elektrischen
Signale von einem Lichtsender in optische Signale umgesetzt, die in den Lichtwellenleiter
eingekoppelt werden. Die Empfängerschaltung enthält einen Lichtempfänger, der die
optischen Signale in elektrische Signale zurücksetzt, die einer Auswerteeinheit zugeführt
werden. Durch die Übertragung über Lichtwellenleiter können keine Beeinflussungen
des gesendeten Signals durch elektro-magnetische Störfelder auftreten.
[0003] Eine eingangs erwähnte Anordnung ist aus der EP-A 0 053 790 bekannt. Diese bekannte
Anordnung enthält mehrere Senderschaltungen mit Sensoren, die z. B. einen Druck oder
eine Temperatur mit kapazitiven oder resistiven Elementen messen können. Die Senderschaltungen
sind über Lichtwellenleiter mit einer Empfängerschaltung verbunden. Vor dem Beginn
einer Messung gibt die Empfängerschaltung einen Ladungsimpuls ab, womit jeweils ein
Kondensator in den Senderschaltungen aufgeladen wird. Die von dem Konden sator aufgenommene
Energie dient zur Versorgung der anderen Elemente in einer Senderschaltung während
einer Messung. Nach Beendigung des Ladungsimpulses gibt die Empfängerschaltung kurze
Impulse in einer bestimmten Reihenfolge ab, die eine Adresse darstellen und die in
den jeweiligen Senderschaltungen ausgewertet werden. Nach dem anschliessenden Auftreten
eines Startimpulses beginnt die ausgewählte Senderschaltung mit der Messung. Die Senderschaltung
gibt einen optischen Impuls ab, dessen Beginn abhängig ist von dem Meßergebnis. Es
ist ebenso möglich, einen Impuls zu erzeugen, bei dem das Meßergebnis von dessen Breite
abhängig ist. Da die Senderschaltungen vollständig potentialfrei arbeiten, ist keine
Sensorstörungseinstrahlung, z.B. über eine elektrische Energieversorgung möglich.
Durch die Potentialfreiheit wird auch ein Einsatz der Sensoren in explosionsgefährdeten
Räumen ermöglicht. Die Sensoren sind jeweils in eine Integratorschaltung (RC-Glied)
eingebunden, wobei der Sensor entweder ein veränderbares Widerstandselement oder ein
veränderbares kapazitives Element ist. Durch diesen Aufbau ist kein Vierpolsensor,
z.B. eine Dehnungsmeßstreifenbrücke, verwendbar.
[0004] Die erwähnte Senderschaltung ist kompliziert aufgebaut, denn es findet vor Beginn
jeder Messung eine Adressenauswertung statt. Außerdem ist keine kontinuierliche und
schnelle Übertragung von Meßwerten möglich, da erst der zur Energieversorgung in der
Senderschaltung dienende Kondensator aufgeladen wird, dann eine Adresse ausgewertet
und anschließend nach einer Integration das Meßergebnis abgegeben wird.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Übertragung von
Meßwerten mindestens eines Sensors zu schaffen, bei der die Übertragung von Meßwerten
schnell und unabhängig von der Empfängerschaltung durchgeführt wird.
[0006] Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst,
daß der Sensor durch die von einer Impulserzeugerschaltung erzeugten Steuerimpulse
ansteuerbar ist, daß der Sensor während des Auftretens eines Steuerimpulses einen
von den Meßwerten abhängigen Meßimpuls an die Impulserzeugerschaltung abgibt und daß
die Folgefrequenz und/oder Breite der Steuerimpulse abhängig vom Amplitudenwert der
Meßimpulse ist.
[0007] Bei dieser Anordnung ist der Sensor nur dann aktiviert, wenn ein Steuerimpuls auftritt.
In diesem Fall gibt der Sensor einen vom Meßergebnis abhängigen Meßimpuls ab. Der
Amplitudenwert des Meßimpulses entspricht dem Meßwert. In der dem Sensor nachgeschalteten
Impulserzeugerschaltung werden die Meßimpulse in Steuerimpulse mit einem konstanten
Amplitudenwert umgesetzt. Die Folgefrequenz oder die Breite oder die Folgefrequenz
und die Breite der Steuerimpulse können von den Meßwerten abhängen. Bei einem konstanten
Tastverhältnis (das ist das Verhältnis von Impulsbreite zu Periodendauer) variiert
die Breite und die Folgefrequenz der Steuerimpulse. Bei einem variablen Tastverhältnis
ist entweder die Folgefrequenz oder die Breite der Steuerimpulse von den Meßwerten
abhängig.
[0008] Die Impulserzeugerschaltung muß so ausgelegt sein, daß sie im Meßbereich des Sensors
immer Steuerimpulse erzeugt. Auch nach dem Einschalten der Anordnung muß sie Steuerimpulse
mit einer bestimmten Breite, die mit einer bestimmten Folgefrequenz auftreten, erzeugen.
[0009] Wird die erforderliche Energie für die Senderschaltung von einer Batterie geliefert,
ist es erwünscht, eine lange Lebensdauer der Batterie zu gewährleisten. Dies kann
realisiert werden, indem die Senderschaltung mit energiesparenden Bauelementen, z.B.
CMOS-Elemente, aufgebaut wird. Beim Einsatz solcher sparsamer Elemente ist der Hauptenergieverbraucher
der Sensor. Durch die impulsartige Ansteuerung wird der Energieverbrauch des Sensors
aber auch klein gehalten.
[0010] Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß Vierpolsensoren,
z.B. eine Dehnungsmeßstreifenbrücke, einsetzbar sind. Dabei wird der Zweipol-Eingang
des Sensors vom Steuersignal angesteuert und der Zweipol-Ausgang des Sensors liefert
den Meßimpuls.
[0011] In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Impulserzeugerschaltung
eine Detektionsschaltung, die den Amplitudenwert der Meßimpulse durch Bildung der
Differenz zwischen dem Wert bei Auftreten eines Meßimpulses und dem Wert während
der nachfolgenden Impulspause ermittelt, und eine nachfolgende Umsetzerschaltung
enthält, welche die von dem jeweiligen ermittelten Amplitudenwert abhängigen Steuersignale
erzeugt.
[0012] Die Detektionsschaltung kann so ausgebildet sein, daß sie eine Gleichsignal-Entkopplungsschaltung
und eine Abtast-Halteschaltung enthält, die das Ausgangssignal der Gleichsignal-Entkopplungsschaltung
während des Auftretens der Meßimpulse speichert. Die vom Sensor gelieferten Meßimpulse
enthalten einen Gleichsignal- und einen Wechselsignalanteil. Da das Meßergebnis vom
Amplitudenwert eines Meßimpulses abhängig ist, wird in der Gleichsignal-Entkopplungsschaltung
eine Entkopplung vom Gleichsignal erreicht. Dabei kann der Amplitudenwert des Meßimpulses
auf eine vorgegebene Größe bezogen werden. In der nachfolgenden Abtast-Halteschaltung
wird das Ausgangssignal der Gleichsignal-Entkopplungsschaltung gespeichert. Mit der
Abtast-Halteschaltung kann auch eine Mittelwertbildung der Meßwerte durchgeführt werden,
wenn die Speicherung mittels einer Integratorschaltung durchgeführt wird.
[0013] Die Umsetzerschaltung kann so ausgebildet werden, daß in dieser ein die Steuerimpulse
erzeugender Komparator vorhanden ist, der ein von einem Umschalter geliefertes Signal,
daß während des Auftretens der Meßimpulse dem ermittelten Amplitudenwert und während
der Meßimpulspause einem Bezugswert entspricht, mit einem Integrationssignal einer
die Steuerimpulse integrierenden Integrationsschaltung vergleicht, die während der
Steuerimpulspausen eine Aufintegration eines im wesentlichen konstanten ersten Referenzwertes
und während der Steuerimpulse eine Abintegration eines im wesentlichen konstanten
zweiten Referenzwertes vornimmt. Während der Steuerimpulspause führt die Integrationsschaltung
eine Aufintegration des Komparatorausgangssignals durch bis ein Bezugswert erreicht
ist. Der Komparator erzeugt dann einen Steuerimpuls, der von der Integrationsschaltung
abintegriert wird. Bei Erreichen des dem Amplitudenwert entsprechenden von der Detektionsschaltung
gelieferten Wertes beendet der Komparator die Erzeugung des Steuerimpulses. Die Integratorschaltung
kann so aufgebaut sein, daß während der Steuerimpulspause eine kleinere Zeitkonstante
vorhanden ist als während des Steuerimpulses. Die Umsetzerschaltung kann beispielsweise
auch mit einem Relaxationsoszillator aufgebaut sein.
[0014] In einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Impulserzeugerschaltung
mit einer Sensor-Aktivierungsschaltung gekoppelt ist, die aus den Steuerimpulsen
geeignete Aktivierungsimpulse für die Aktivierung des Sensors erzeugt. Die Sensor-Aktivierungsschaltung
formt beispielsweise Spannungsimpulse in Stromimpulse, z.B. für eine Dehnungsmeßstreifenbrücke
um, oder erzeugt Aktivierungsimpulse mit einer bestimmten Breite.
[0015] Um den Energieverbrauch noch weiter zu vermindern, ist vorgesehen, daß sich an die
Impulserzeugerschaltung ein Differenzierglied anschließt, das die Steuerimpulse differenziert.
Die differenzierten Steuerimpulse können beispielsweise einem Lichtsender zugeführt
werden, der mit einem Lichtwellenleiter gekoppelt ist.
[0016] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Übertragung von Meßwerten eines Sensors
über einen Lichtwellenleiter,
Fig. 2 schematisch skizzierte Signale, die in der Anordnung nach Fig. 1 auftreten,
Fig. 3 ein zweites, etwas detaillierteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur
Übertragung von Meßwerten eines Sensors über einen Lichtwellenleiter,
Fig. 4 schematisch skizzierte Signale, die in der Anordnung nach Fig. 3 auftreten
und
Fig. 5 bis 7 verschiedene mögliche Sensoren, die in der Anordnung nach Fig. 3 verwendet
werden können.
[0017] In Fig. 1 ist das Blockschaltbild einer Anordnung zur Übertragung von Meßwerten eines
Sensors 1 über einen Lichtwellenleiter 2 dargestellt. Die in einer Senderschal tung
von dem Sensor 1 gelieferten Meßimpulse werden in optische Signale umgesetzt, die
über den Lichtwellenleiter 2 zu einer Empfängerschaltung geführt werden. Die Senderschaltung
enthält eine Impulserzeugerschaltung 3, in der die vom Sensor 1 gelieferten Meßimpulse
über einen Verstärker 4 und eine nachgeschaltete Detektionsschaltung 5 einer Umsetzerschaltung
6 zugeführt werden. Die im Verstärker 4 verstärkten Meßimpulse werden in einer in
der Detektionsschaltung 5 vorhandenen Gleichsignal-Entkopplungsschaltung 7 vom Gleichsignalanteil
getrennt und auf einen anderen vorgegebenen Gleichsignalwert bezogen. Ein der Gleichsignal-Entkopplungsschaltung
7 nachgeschaltetes, in der Detektionsschaltung 5 vorhandenes Abtast- und Halteglied
8 speichert den Wert eines Meßimpulses, bis der nachfolgende Meßimpuls auftritt.
[0018] Das von der Detektionsschaltung 5 bzw. vom Abtast- und Halteglied 8 gelieferte Signal
wird in der Umsetzerschaltung 6 in Steuerimpulse umgesetzt. Die Folgefrequenz oder
die Breite oder die Folgefrequenz und die Breite der Steuerimpulse ist abhängig von
dem Ausgangssignal der Detektionsschaltung 5. Die Folgefrequenz und/oder die Breite
der Steuerimpulse ist also ein Maß für den Amplitudenwert der Meßimpulse. Die Steuerimpulse
werden einerseits einer Sensor-Aktivierungsschaltung 10 und andererseits einem Differenzierglied
11 zugeführt. Die Sensor-Aktivierungsschaltung 10 bildet zur Ansteuerung des Sensors
1 geeignete Aktivierungsimpulse, beispielsweise setzt die Sensor-Aktivierungsschaltung
Spannungsimpulse in Stromimpulse um oder verändert die Breite der Spannungsimpulse.
[0019] In dem Differenzierglied 11 werden die Steuerimpulse differenziert und auf einen
Lichtsender 12 gegeben. Der Lichtsender 12 wandelt die differenzierten elektrischen
Steuerimpulse in optische Signale um, die in den Lichtwellenleiter 2 eingekoppelt
werden. Der Lichtwellenleiter 2 überträgt diese optischen Signale zu einem Lichtempfänger
13, der Bestandteil der Empfängerschaltung ist und der die optischen Signale in elektrische
Signale zurücksetzt und als Auswerteimpulse einer Auswerteeinheit 14 zur weiteren
Verarbeitung zuführt.
[0020] Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 kann mit Hilfe der in Fig. 2 schematisch
skizzierten Signale näher erläutert werden. Als Ausgangssignal der Impulserzeugerschaltung
3 bzw. der Umsetzerschaltung 6 treten Steuerimpulse auf, die als Signal A bezeichnet
werden. Dieses Signal A wird in der Sensor-Aktivierungsschaltung 10 in Aktivierungsimpulse
umgesetzt, die als Signal B bezeichnet sind. Während des Auftretens der Aktivierungsimpulse
gibt der Sensor 1 Meßimpulse ab, die im Verstärker 4 verstärkt werden und dessen Ausgangssignal
als Signal C in Fig. 2 bezeichnet ist. Der Sensor 1 gibt also nur dann einen Meßimpuls
ab, wenn ein Aktivierungsimpuls vorliegt. Die Information über das Meßergebnis oder
den Meßwert des Meßimpulses ist durch den Amplitudenwert des Meßimpulses gegeben.
Um diesen Amplitudenwert zu erhalten, muß der im Signal C vorhandene Offset entfernt
werden und die verstärkten Meßimpulse auf eine vorgegebene Gleichgröße bezogen werden,
die in diesem Ausführungsbeispiel gleich Null ist. Das entkoppelte Signal C am Ausgang
der Gleichsignal-Entkopplungsschaltung 7 ist das Signal D, das dem Abtast- und Halteglied
8 zugeführt wird und welches den Wert, der während des Auftretens eines Meßimpulses
ermittelt worden ist, bis zum darauffolgenden Meßimpuls festhält. Das Abtast- und
Halteglied 8 liefert ein Signal E, das in der Umsetzerschaltung 6 in Steuerimpulse
oder das Signal A umgesetzt wird.
[0021] In Fig. 3 ist ein zweites, etwas detaillierteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung
zur Übertragung von Meßwerten eines Sensors 1 über einen Lichtwellenleiter 2 dargestellt.
Der Sensor 1 in diesem Ausführungsbeispiel besteht aus einer Dehnungsmeßstreifenbrücke
mit vier Widerständen 20, 21, 22 und 23. Jeweils ein Anschluß der Widerstände 20
und 21 ist an die Sensor-Aktivierungsschaltung 10 angeschlossen. Die Sensor-Aktivierungsschaltung
10 enthält einen Operationsverstärker 25, an dessen nichtinvertierenden Eingang ein
Widerstand 26 angeschlossen ist, dessen anderer Anschluß mit der Impulserzeugerschaltung
3 verbunden ist. Zwischen dem nichtinvertierenden Eingang und dem gemeinsamen Anschlußpunkt
der Widerstände 20 und 21 ist ein Widerstand 27 angeschlossen. Ein Widerstand 28
ist zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 25 und den gemeinsamen Anschluß
der beiden Widerstände 20 und 21 gelegt. Des weiteren ist ein Widerstand 29 zwischen
den invertierenden Eingang und den Ausgang des Operationsverstärkers 25 geschaltet.
An den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 25 ist noch ein mit Masse
verbundener Widerstand 30 angeschlossen. Die Sensor-Aktivierungsschaltung 10 erzeugt
aus den Steuerimpulsen Stromimpulse I1, die als Aktivierungsimpulse der Dehnungsmeßstreifenbrücke
zugeführt werden. Das Signal I1 ist schematisch in Fig. 4 dargestellt.
[0022] Der gemeinsame Anschlußpunkt der Widerstände 22 und 23 der Dehnungsmeßstreifenbrücke
ist mit Masse verbunden. Einen ersten Ausgangsanschluß 32 bildet die gemeinsame Verbindung
der Widerstände 21 und 23 und einen zweiten Ausgangsanschluß 33 der Dehnungsmeßstreifenbrücke
die gemeinsame Verbindung der Widerstände 20 und 22.
[0023] Der Anschluß 32 ist über einen Widerstand 34 mit dem invertierenden Eingang eines
Operationsverstärkers 35 verbunden und der Anschluß 33 über einen Widerstand 36 mit
dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 35. Der nichtinvertierende
Eingang ist des weiteren über einen Widerstand 37 mit einer Bezugsspannungsquelle
verbunden, die eine Gleichspannung Uref liefert. Zwischen dem invertierenden Eingang
und dem Ausgang des Operationsverstärkers 35 ist noch ein Widerstand 38 geschaltet.
Am Ausgang des Operationsverstärkers 35 entsteht ein Signal U1 (siehe Fig. 4), welches
die verstärkten Meßimpulse darstellt. Der dem Meßergebnis entsprechende Amplitudenwert
Um eines Meßimpulses ist die Differenz zwischen dem Wert bei Auftreten eines Meßimpulses
und dem Wert während der nachfolgenden Impulspause. Die Elemente 34 bis 38 bilden
einen Verstärker 4, der die Meßimpulse der Dehnungsmeßstreifenbrücke so weit verstärkt,
daß sie in den nachfolgenden Stufen auf einfache Weise weiterverarbeitet werden können.
[0024] Das Signal U1 wird in dem nachfolgenden Kondensator 40 (Gleichsignal-Entkopplungsschaltung)
entkoppelt und auf eine vorgegebene Gleichspannungsgröße Uref bezogen. Dem Kondensator
40 ist ein Umschalter 41 nachgeschaltet, der den Kondensator 40 während der Meßimpulspause
mit einer Gleichspannungsquelle Uref und während des Auftretens der Meßimpulse mit
einem nachgeschalteten Widerstand 42 verbindet. Gesteuert wird der Umschalter durch
die Steuerimpulse, weil die Steuerimpulse und die Meßimpulse praktisch zur gleichen
Zeit auftreten. Da während der Meßimpulspause der Kondensator 40 mit der Gleichspannungsquelle
Uref verbunden ist, werden die Meßimpulse mit diesem Gleichspannungswert überlagert
(siehe Fig. 4, Signal U2).
[0025] Der Widerstand 42 ist andererseits noch mit einem an Masse angeschlossenen Kondensator
43 verbunden. Die Elemente 41, 42 und 43 bilden eine Abtast- und Halteschaltung, d.h.
der während eines Meßimpulses gespeicherte Wert im Kondensator 43 wird während der
Meßimpulspause gespeichert (siehe Fig. 4, U3). Gleichzeitig wird mit dem Widerstand
42 und dem Kondensator 43, die eine Integrationsschaltung darstellen, eine Mittelung
über mehrere Meßimpulse durchgeführt. Hiermit werden dann Störungen und Schwankungen
des Meßwertes weitgehend unterdrückt. Die Zeitkonstante der Integratorschaltung hängt
von der Wahl des Widerstandswertes des Widerstandes 42 und der Kapazität des Kondensators
43 ab. Die bisher beschriebenen Elemente 40 bis 43 stellen die Detektionsschaltung
5 dar.
[0026] Die der Detektionsschaltung 5 nachgeschaltete Umsetzerschaltung 6 enthält einen
Umschalter 45. Der Umschalter 45 ist mit dem Mittelabgriff eines Potentiometers 46
verbunden, dessen einer Außenanschluß mit Masse und dessen anderer Außenanschluß
mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, die eine Gleichspannung von 2 Uref
liefert. Der Umschalter 45 verbindet den invertierenden Eingang eines Komparators
47 entweder mit dem Ausgang der Detektionsschaltung 5, d. h. mit dem gemeinsamen Anschluß
des Widerstandes 42 und des Kondensators 43 oder mit dem Mittelabgriff des Potentiometers
46. Gesteuert wird der Umschalter 45 mittels der Steuerimpulse. Am invertierenden
Eingang des Komparators 47 liegt also während des Meßimpulses der Ausgangswert Ua
der Detektionsschaltung 5 und während der Meßimpulspause ein vom Potentiometer 46
gelieferter Wert Ue an (siehe Fig. 4, Signal U4).
[0027] An den nichtinvertierenden Eingang des Komparators 47 ist der Ausgang eines Operationsverstärkers
48 und ein Kondensator 49 angeschlossen. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers
48 ist mit einer Gleichspannungsquelle verbunden, welche die Gleichspannung Uref
liefert. Der invertierende Eingang ist einerseits mit dem an den Ausgang des Operationsverstärkers
48 angeschlossenen Kondensator 49 und andererseits mit dem gemeinsamen Anschluß zweier
Widerstände 50 und 51 verbunden. Die Widerstände 50 und 51 sind an zwei verschiedene
Ausgangsanschlüsse eines Umschalters 52 angeschlossen. Der Eingangsanschluß des
Umschalters 52 ist an den Ausgang des Komparators 47 geschaltet. Der Umschalter 52
verbindet einerseits den Widerstand 51 und andererseits den Widerstand 50 mit dem
Ausgang des Komparators 47. Gesteuert wird der Umschalter 52 mittels der Steuerimpulse.
[0028] Während einer Meßimpulspause stehen die beiden Umschalter 45 und 52 in der in Fig.
3 eingezeichneten Stellung, d.h. das Potentiometer 46 ist mit dem invertierenden Eingang
des Komparators 47 und der Ausgang des Komparators 47 mit dem Widerstand 51 verbunden.
Das Potentiometer 46 muß so eingestellt sein, daß die von ihm gelieferte Spannung
größer als Uref und kleiner als 2 Uref ist. Die am Ausgang des Komparators 47 während
der Meßimpulspause vorliegende Spannung wird solange von der aus den Elementen 48
bis 52 gebildeten Integratorschaltung aufintegriert bis der vom Potentiometer 46 gelieferte
Spannungswert Ue erreicht ist. Bei Erreichen dieses Spannungswertes erzeugt der Komparator
47 einen Steuerimpuls, wodurch die Umschalter 45 und 52 umgeschaltet werden. Anschließend
integriert die Integratorschaltung die Spannungswerte des Ausgangssignals des Komparators
47 so lange ab, bis der von der Detektionsschaltung 5 gelieferte Wert Ua erreicht
ist. Dann beendet der Komparator die Steuerimpulserzeugung. Das am Ausgang des Umschalters
45 vorliegende Signal U4, das am nichtinvertierenden Eingang des Komparators 47 anliegende
Signal U5 und das Ausgangssignal des Komparators U6, das die Steuerimpulse beinhaltet,
ist in Fig. 4 dargestellt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das
Tastverhältnis immer gleich. (Das Tastverhältnis ist das Verhältnis von Impulsbreite
zu Periodendauer). Die Abhängigkeit von den Amplitudenwerten der Meßsignale wird durch
die Breite T2 und die Periodendauer T1 des Signals U6 vorgenommen (siehe Fig. 4).
Das Tastverhältnis wird über die Widerstandswerte der Widerstände 50 und 51 eingestellt.
Die Folgefrequenz und die Breite der Steuerimpulse ist über die Verstellung des Potentiometers
46 beeinflußbar. Die Periodendauer T1 bzw. die Breite T2 der Steuerimpulse ist proportional
dem Ausgangssignal der Detektionsstufe 5. Die vom Potentiometer 46 gelieferte Spannung
muß größer als Uref sein, damit beim Einschalten und bei dem minimalen Meßwert Steuerimpulse
erzeugt werden.
[0029] Die Signale U6 werden noch dem Differenzierglied 11 zugeführt, das einen mit dem
Ausgang des Komparators 47 verbundenen Kondensator 55 enthält, dessen anderer Anschluß
einerseits mit einem an Masse angeschlossenen Widerstand 56 und andererseits an eine
mit Masse verbundene Diode 57 angeschlossen ist. Die Anode der Diode 57 ist an Masse
gelegt. Der gemeinsame Anschlußpunkt des Kondensators 55, des Widerstandes 56 und
der Diode 57 ist mit einem Steuereingang eines Schalters 58 verbunden. Liegt ein differenzierter
Steuerimpuls vor, ist der Schalter 58 geschlossen. Der Schalter 58 ist einerseits
an Masse geschaltet und andererseits mit der Kathode einer lichtemittierenden Diode
59 verbunden. Die Anode der Diode 59 ist mit einem an Masse angeschlossenen Kondensator
60 und mit einem Widerstand 61 verbunden. Der andere Anschlußpunkt des Widerstandes
61 ist an eine Gleichspannungsquelle gelegt, welche die Spannung 2 Uref liefert.
[0030] Die Energieversorgung der in Fig. 3 dargestellten Senderschaltung erfolgt aus einer
Batterie, beispielsweise einer Lithiumbatterie, damit Potentialfreiheit gegeben ist.
Um den Energieverbrauch gering zu halten, sollten energiesparende Elemente, insbesondere
CMOS-Schaltungselemente, eingesetzt werden. Beim Einsatz solcher sparsamen Elemente
ist der Hauptenergieverbraucher der Sensor. Durch die Impulsansteuerung wird jedoch
der Energieverbrauch sehr gering gehalten.
[0031] Die in Fig. 3 dargestellte Dehnungsmeßstreifenbrücke ist ein Beispiel für einen zu
verwendenden Sensor. In Fig. 5 ist ein Widerstandssensor dargestellt, der beispielsweise
zur Temperaturmessung dienen kann und seinen Widerstand mit der Temperatur ändert.
Der Widerstandssensor 65 ist einerseits an Masse und andererseits an die Sensor-Aktivierungsschaltung
10 und den Verstärker 4 angeschlossen. Die Sensor-Aktivierungsschaltung 10 liefert
dem Widerstandssensor 65 Stromimpulse. Eine Nichtlinearität des Widerstandssensors
65 kann durch eine geeignet entgegengesetzte Verstärkungskennlinie kompensiert werden.
[0032] In Fig. 6 ist ein kapazitiver Sensor dargestellt, der beispielsweise zur Feuchtemessung
dienen kann und seine Kapazität mit der Feuchtigkeit ändert. Der kapazitive Sensor
66 ist mit einem Kondensator 67 und mit dem Verstärker 4 verbunden. Dem anderen Anschluß
des Kondensators 67 werden Spannungsimpulse von der Sensor-Aktivierungsschaltung
10 zugeführt. Der kapazitive Sensor 66 und der Kondensator 67 bilden einen Spannungsteiler,
so daß das Spannungssignal am Sensor vom Ausgangssignal dieses Spannungsteilers abhängt.
[0033] In Fig. 7 ist schließlich ein Sensor dargestellt, bei dem drei Kondensatoren in Reihe
geschaltet sind, wobei die beiden äußeren Kondensatoren die Meßkondensatoren darstellen
und beispielsweise Elemente eines Differenzdrucksensors sein können. Ein erster kapazitiver
Sensor 68 ist einerseits an Masse und andererseits an einen Bezugskondensator 69
und einen Anschluß des als Summationsverstärker ausgebildeten Verstärkers 4 angeschlossen.
Der andere Anschlußpunkt des Kondensators 69 ist mit einem weiteren Eingang des Verstärkers
4 und mit einem Anschluß eines zweiten kapazitiven Sensors 71 verbunden. Der andere
Anschluß des kapazitiven Sensors 71 ist mit der Sensor-Aktivierungsschaltung 10 und
mit einem weiteren Eingang des Verstärkers 4 verbunden.
[0034] Durch den oben dargestellten Aufbau der Senderschaltung werden optische Signale erzeugt,
die unabhängig vom Sensortyp, d. h. standardisiert, sind.
1. Anordnung zur Übertragung von Meßwerten mindestens eines Sensors (1) vorzugsweise
über einen Lichtwellenleiter (2) mit einer Senderschaltung und einer Empfängerschaltung,
die eine Auswerteeinheit (14) enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) durch die von einer Impulserzeugerschaltung (3) erzeugten Steuerimpulse
ansteuerbar ist, daß der Sensor während des Auftretens eines Steuerimpulses einen
von den Meßwerten abhängigen Meßimpuls an die Impulserzeugerschaltung (3) abgibt und
daß die Folgefrequenz und/oder Breite der Steuerimpulse abhängig vom Amplitudenwert
der Meßimpulse ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugerschaltung (3) eine Detektionsschaltung (5), die den Amplitudenwert
der Meßimpulse durch Bildung der Differenz zwischen dem Wert bei Auftreten eines Meßimpulses
und dem Wert während der nachfolgenden Impulspause ermittelt, und eine nachfolgende
Umsetzerschaltung (6) enthält, welche die von dem jeweiligen ermittelten Amplitudenwert
abhängigen Steuerimpulse erzeugt.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsschaltung (5) eine Gleichsignal-Entkopplungsschaltung (7) und
eine Abtast-Halteschaltung (8) enthält, die das Ausgangssignal der Gleichsignal-Entkopplungsschaltung
(7) während des Auftretens der Meßimpulse speichert.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Umsetzerschaltung (6) ein die Steuerimpulse erzeugender Komparator (47)
vorhanden ist, der ein von einem Umschalter (45) geliefertes Signal, das während
des Auftretens der Meßimpulse dem ermittelten Amplitudenwert und während der Meßimpulspause
einem Bezugswert entspricht, mit einem Integrationssignal einer die Steuerimpulse
integrierenden Integrationsschaltung (48 bis 52) vergleicht, die während der Steuerimpulspausen
eine Aufintegration eines im wesentlichen konstanten ersten Referenzwertes und während
der Steuerimpulse eine Abintegration eines im wesentlichen konstanten zweiten Referenzwertes
vornimmt.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugerschaltung (3) mit einer Sensor-Aktivierungsschaltung (10)
gekoppelt ist, die aus den Steuerimpulsen geeignete Aktivierungsimpulse für die Aktivierung
des Sensors (1) erzeugt.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Impulserzeugerschaltung (3) ein Differenzierglied (11) anschließt,
das die Steuerimpulse differenziert.