Wernet, Armin (Hüsingerstrasse 19 Rheinfelden, 79618, DE)
Florenz, Hans-jörg (Wiechserstrasse 1 Maulburg, 79689, DE)
Wernet, Armin (Hüsingerstrasse 19 Rheinfelden, 79618, DE)
| 1. | Vorrichtung zum Übermittein von Daten zwischen einem Sensor, insbesondere einem kapazitiven Füllstandssensor oder einen Drucksensor, und einer Auswerteeinheit, wobei die Auswerteeinheit und der Sensor räumlich voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Prozessoreinheit (8) vorgesehen ist, die dem Sensor (7) zugeordnet ist, daß eine zweite Prozessoreinheit (6) vorgesehen ist, die der Auswerteeinheit (5) zugeordnet ist, und daß Verbindungsleitungen (11, 12) vorgesehen sind, über die die beiden Prozessoreinheiten (6, 8) bidirektional Daten austauschen. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Prozessoreinheit (6) in die Auswerteeinheit (5) integriert ist und/oder daß die zweite Prozessoreinheit (6) in einem Zusatzgerät (13) integriert ist. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der einen Prozessoreinheit (6 ; 8) um einen MasterProzessor und daß es sich bei der anderen Prozessoreinheit (8 ; 6) um einen Slave Prozessor handelt. |
| 4. | Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Verbindungsleitungen (11, 12) um zwei Datenleitungen handelt, wobei die eine Datenleitung (11 ; 12) eine unidirektionale Leitung ist, über die der MasterProzessor den Takt vorgibt, und daß die andere Datenleitung (12 ; 11) eine bidirektionale Leitung ist, über die die beiden Prozessoreinheiten (6, 8) miteinander kommunizieren. |
| 5. | Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung des Sensors (7) über die beiden Datenleitungen (11, 12) erfolgt (ZweidrahtLeitung) oder daß zwei weitere Leitungen vorgesehen sind, über die die Stromversorgung des Sensors (7) erfolgt (VierdrahtLeitung). |
| 6. | Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden Prozessoreinheiten (6, 8) jeweils ein RCOszillator (14a, 14b) zugeordnet ist, der den Takt für den Datenaustausch zwischen den beiden Prozessoreinheiten (6, 8) erzeugt. |
| 7. | Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Entstörglieder (17, 18) vor die Eingänge bzw. die Ausgänge der beiden Prozessoreinheiten (6, 8) geschaltet sind, deren Zeitkonstanten derart bemessen sind, daß sie Störeinkopplungen auf den Datenleitungen (11, 12) weitgehend unterdrücken, aber den Datenaustausch zwischen den beiden Prozessoreinheiten (6, 8) nicht stören. |
| 8. | Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Sensor (7) zugeordnete Prozessoreinheit (8) die Signale verarbeitet, die die jeweils zu bestimmende Meßgröße repräsentieren. |
| 9. | Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Sensor (7) zugeordnete Prozessoreinheit (8) ein Speichermittel (16) aufweist, in dem zumindest ein Meßwert zum Abgleich des Sensors (7) auf einen Sollwert, den sog. Abgleichswert, speicherbar ist. |
| 10. | Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzgerät (13), vorzugsweise ein Personal Computer vorgesehen ist, der anstelle der Auswerteeinheit (5) mit dem Sensor (7) verbindbar ist und über den der Sensor (7) abgeglichen und/oder getestet und/oder betrieben wird. |
| 11. | Verfahren zum Abgleichen, Testen und Betreiben einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenaustausch zwischen den beiden Prozessoreinheiten (6, 8) über eine taktflankengesteuerte PunktzuPunkt Übertragung realisiert wird. |
| 12. | Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7) in der Abgleichsund Testphase in den Meßbetrieb geschaltet wird und daß der Sensor (7) zwecks Bestimmung des jeweiligen Werts der Meßgröße in den Normalbetrieb geschaltet wird. |
| 13. | Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßbetrieb die Empfindlichkeit des Sensors (7) durch Anfahren oder Simulieren gewisser Werte der Meßgröße bestimmt wird, und daß die entsprechenden Empfindlichkeitswerte abgespeichert werden. |
| 14. | Verfahren nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor nach der Endmontage mit einem Zusatzgerät (13) verbunden wird, daß das Zusatzgerät (13) den Sensor (7) in den Meßbetrieb schaltet, daß der Empfindlichkeitsverlauf des Sensors (7) aufgenommen wird und daß anhand der gespeicherten Werte der Meßgröße überprüft wird, ob der Sensor (7) ordnungsgemäß arbeitet. |
| 15. | Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Erreichen eines vorgegebenen Wertes der Meßgröße simuliert wird und daß der gemessene Wert der Meßgröße als Abtastwert dauerhaft abgespeichert wird. |
| 16. | Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der gespeicherte Wert der Meßgröße mittels eines anschließend Probelaufs verifiziert wird. |
| 17. | Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Verwendung des Sensors (7) als Grenzwertschalter, der das Erreichen einer vorbestimmten Meßgröße, z. B. das Erreichen eines Grenzfüllstandes in einem Behälter signalisiert, während der Initialisierung anhand des Abgleichwertes und aus dem von dem MasterProzessor (6) in der Auswerteeinheit (5) übermittelten Empfindlichkeitswert die Schaltschwelle für das Erreichen der vorbestimmten Meßgröße ermittelt wird. |
| 18. | Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Unteroder Überschreiten der Schaltschwelle an die als Master Prozessor arbeitenden Prozessoreinheit (6) übermittelt wird, daß der MasterProzessor anhand der übermittelten Daten einen Mittelwert bildet und daß nach eindeutiger Erkennung des Schaltzustandes dieser Mittelwert an eine Ausgabe/Anzeigeeinheit (15) weitergeleitet wird. |
Obwohl nachfolgend stets Bezug auf einen kapazitiven Füllstandssensor genommen wird, ist die Erfindung prinzipiell auf jede Art von Meßvorrichtung anwendbar, bei der Sensor und Auswerteeinheit eine gewisse räumliche Distanz voneinander haben. So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren auch in Verbindung mit einem Drucksensor verwendet werden.
Aus der DE 195 36 199 C2 ist eine kapazitive Füllstandssonde bekannt geworden, die auf der Höhe des zu überwachenden Füllstandes montiert ist.
Derartige Sonden werden auch als Grenzstanddetektoren bezeichnet und als Überlaufsicherungen in Behältern oder als Leerlaufsicherungen vor Pumpen montiert. Ist die Sonde von dem jeweils zu detektierenden Füllgut bedeckt, so hat sie einen größeren Kapazitätswert als im unbedeckten Zustand. Mittels einer Kapazitätsmeßschaltung und einem Komparator wird der Kapazitäts- meßwert mit einem Schwellenwert verglichen ; anhand des Ergebnisses ist erkennbar, ob der zu überwachende Füllstand erreicht oder noch nicht erreicht ist. Extrem kritisch ist in diesem Zusammenhang natürlich die Einstellung des Schwellenwertes bzw. des Schaltpunktes. So zielt die in der DE 195 36 199 offenbarte Lösung auch darauf ab, ein automatisches Verfahren zur Optimierung der Einstellung des Schaltpunktes vorzuschlagen.
Die in der EP 0 857 954 beschriebene Seilsonde wird eingesetzt, wenn die Messung mittels eines Füllstandssensors oder eines Drucksensors an einem Ort ausgeführt werden soll, der nicht ohne weiteres von außen zugänglich ist.
Ein Beispiel hierfür ist die Einbringung einer Sonde auf eine bestimmte Höhe in einem Tank oder einem Behälter. Das Seil dient dazu, die Sonde zu befestigen. Gleichzeitig erfolgt über das Seil die elektrische Versorgung und die unidirektionale Übertragung von Meßsignalen zwischen der Sonde und der in einem Gehäuse integrierten Auswerteeinheit.
Die in der EP 0 857 954 Al beschriebene Lösung beschreibt eine Vorrichtung zur Befestigung des Seils an der Sonde, wobei die Vorrichtung allen prozeß- bedingten Belastungen, insbesondere hohen Zugkräften, standhält. Die Offenlegungsschrift enthält jedoch keinen Hinweis auf einen bidirektionalen Datenaustausch zwischen der Sonde und der entfernt lokalisierten Auswerteeinheit.
Darüber hinaus ist der Abgleich des Sensors zwecks korrekter Einstellung des Schaltpunktes von ganz erheblicher Bedeutung für ein verläßliches und korrektes Arbeiten des Sensors im Prozeß. Durch den Abgleich werden übrigens Toleranzen in den elektronischen und mechanischen Bauteilen ausgeglichen. Da die Sensoren üblicherweise nach der Montage verkapselt sind, ist ein Abgleich, z. B. über das Verdrehen eines Potentiometers oder das Einsetzen eines zusätzlichen Widerstandes, nicht mehr möglich. Der Sensor muß daher so ausgelegt sein, daß er von außen abgeglichen werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, die es ermöglichen, einen Sensor, der sich im Prozeß befindet, von außen zu testen und/oder abzugleichen und/oder zu betreiben.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine erste Prozessoreinheit vorgesehen ist, die dem Sensor zugeordnet ist, daß eine zweite Prozessoreinheit vorge- sehen ist, die der Auswerteeinheit zugeordnet ist, und daß zumindest eine Verbindungsleitung vorgesehen ist, über die die beiden Prozessoreinheiten bidirektional Daten austauschen. Nunmehr ist es also nicht nur möglich, daß der Sensor die ermittelten Meßdaten an die Auswerteeinheit liefert, sondern Daten und Signale werden auch von der Auswerteeinheit an den Sensor übermittelt. Bei den übermittelten Daten handelt es sich beispielsweise um einen Abgleichswert, wobei dieser Abgleichswert mechanische und/oder elektrische Abweichungen der Sensoren untereinander ausgleicht oder um den Empfindlichkeitsverlauf des Sensors, der die vom Sensor in Abhängigkeit
vom Bedeckungsgrad gelieferten Meßdaten widerspiegelt. Ein abgeglichener Sensor ist nachfolgend mit einer beliebigen Auswerteeinheit verbindbar, da alle entsprechend abgeglichenen Sensoren nach außen ein einheitliches Verhalten aufweisen. Anhand des abgespeicherten Empfindlichkeitsverlaufs lassen sich Rückschlüsse auf Fehifunktionen des Sensors ziehen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die zweite Prozessoreinheit in die Auswerteeinheit integriert ist und/oder daß die zweite Prozessoreinheit in einem Zusatzgerät, beispielsweise in einem PC (Personal Computer) integriert ist. Ist der Sensor mit einem PC verbunden, so kann er beispielsweise über ein in dem PC gespeichertes Test- und/oder Simulationsprogramm in beliebigen Abständen hinsichtlich seiner Funktionstüchtigkeit im Prozeß überprüft und getestet werden.
Natürlich erkennt die erfindungsgemäße Vorrichtung, die auf zwei miteinander kommunizierenden Prozessoreinheiten aufbaut, auch, wenn der Sensor ausfällt. Bleibt zu erwähnen, daß die gewünschte Funktionalität der Vorrichtung auf eine kostengünstige Art und Weise erreicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich bei der einen Prozessoreinheit um einen Master-Prozessor und bei der anderen Prozessoreinheit um einen Slave-Prozessor. Master-und Slave-Prozessor sind bevorzugt über zwei Datenleitungen miteinander verbunden, wobei eine Datenleitung eine unidirektionale Leitung ist, über die der Master-Prozessor den Takt vorgibt, und wobei die andere Datenleitung eine bidirektionale Leitung ist, über die die beiden Prozessoreinheiten miteinander kommunizieren. Die digitale Datenkommunikation hat gegenüber der analogen Datenübertragung den bekannten Vorteil einer wesentlich höheren Störsicherheit.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Stromversorgung des Sensors über die beiden Datenleitungen erfolgt (Zweidraht-Leitung) oder daß zwei weitere Leitungen vorgesehen sind, über die die Stromversorgung des Sensors erfolgt (Vierdraht-Leitung).
Zwecks Reduzierung der Herstellungskosten ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, daß jedem der beiden Prozessoreinheiten jeweils ein RC-Oszillator zugeordnet ist, der den Takt für die Kommunikation zwischen den beiden Prozessoreinheiten erzeugt. Um die Leistungsaufnahme der Prozessoreinheiten so gering wie möglich zu halten, werden diese übrigens mit einem relativ geringen Takt (ca.
1 bis 2 MHz) betrieben.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß Entstörglieder, insbesondere RC-Glieder, vor die Eingänge bzw. die Ausgänge der beiden Prozessoreinheiten geschaltet sind.
Die Zeitkonstanten der RC-Glieder sind derart bemessen, daß sie Störeinkopplungen auf den Datenleitungen weitgehend unterdrücken, jedoch den Datenaustausch zwischen den beiden Prozessoreinheiten nicht stören.
Weiterhin sind die Widerstände so niederohmig gewählt, daß der Signalpegel möglichst wenig abgeschwächt wird. Durch das Vorschalten der RC-Glieder ist die Verbindung zwischen Sensor und Auswerteeinheit weitgehend störsicher gegenüber äußeren elektromagnetischen Felder.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Signale, die die jeweils zu bestimmende Meßgröße repräsen- tieren, in der dem Sensor zugeordnete Prozessoreinheit verarbeitet.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die dem Sensor zugeordnete Prozessoreinheit eine Speichereinheit aufweist, in der der Meßwert zum Abgleich des Sensors auf einen Soll-Wert, der sog. Abgleichswert, gespeichert ist.
Bezüglich des Verfahrens zum Abgleichen, Testen und Betreiben der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Datenaustausch zwischen den beiden Prozessoreinheiten über eine taktflankengesteuerte Punkt-zu-Punkt Übertragung realisiert wird.
Diese Art der digitalen Kommunikation zeichnet sich dadurch aus, daß sie relativ unanfällig auf Taktschwankungen der Prozessoreinheiten reagiert. Das ist wichtig, da die Prozessoreinheiten aus Kostengründen bevorzugt mit RC- Oszillatoren betrieben werden. Relativ unanfällig bedeutet in diesem Zusammenhang übrigens, dari relative Taktschwankungen von bis zu-50 %
und +100 %, welche durch Toleranzen und Alterungen bedingt sein können, die Datenübertragung nicht beeinträchtigen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der Sensor in der Abgleichs-und Testphase in den Meßbetrieb geschaltet wird und daß der Sensor zwecks Bestimmung des jeweiligen Werts der Meßgröße in den Normalbetrieb geschaltet wird.
Darüber hinaus sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß im Meßbetrieb die Empfindlichkeit des Sensors durch Anfahren oder Simulieren gewisser Werte der Meßgröße bestimmt wird, und daß der ermittelte Empfindlichkeitsverlauf abgespeichert wird. Der Empfind- lichkeitsverlauf des Sensors wird, wie bereits zuvor beschrieben, bevorzugt in der Prozessoreinheit des Zusatzgerätes (z. B. des PCs) gespeichert.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der Sensor nach der Endmontage mit einem Zusatzgerät, z. B. einem PC verbunden wird, daß das Zusatzgerät den Sensor in den Meßbetrieb schaltet, daß der Empfindlichkeitsverlauf des Sensors aufge- nommen wird und daß anhand der gespeicherten Werte der Meßgröße überprüft wird, ob der Sensor ordnungsgemäß arbeitet. Unter Empfindlich- keitsverlauf des Sensors wird hier die Meßspannung in Abhängigkeit vom Grad der Bedeckung des Sensors verstanden. Der Ermittlung und Überprüfung der Empfindlichkeitskurve des Sensors ist wichtig für das Erkennen von Herstellungsfehlern und Streuungen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß das Erreichen eines vorgegebenen Wertes der Meßgröße simuliert wird und daß der gemessene Wert der Meßgröße als Abgleichswert dauerhaft abgespeichert wird. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß der gespeicherte Wert der Meßgröße mittels eines anschließenden Probelaufs verifiziert wird, bevor die endgültige Abspeicherung des Abgleichswertes erfolgt.
Der Abgleichs-bzw. Referenzwert liegt übrigens bevorzugt in der Nähe des späteren Schaltpunktes für ein zu detektierendes Füligut mit einer kleinen Dielektrizitätskonstanten. Durch diese Maßnahme lassen sich die Toleranzen sehr gering halten. Die tatsächlichen Schaltpunkte werden übrigens nach
einer eindeutigen Rechenvorschrift ermittelt. Das entsprechende Ermittlungsverfahren ist bereits Stand der Technik.
Gemäß einer günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Falle der Verwendung des Sensors als Grenzwertschalter, der das Erreichen einer vorbestimmten Meßgröße, z. B. das Erreichen eines Grenzfüllstandes in einem Behälter signalisiert, während der Initialisierung anhand des Abgleichwertes und aus dem vom Master-Prozessor in der Auswerteeinheit übermittelten Empfindlichkeitswert die Schaltschwelle für das Erreichen der vorbestimmten Meßgröße ermittelt. Wie bereits in Verbindung mit dem Stand der Technik in der Beschreibungseinleitung ist die Festlegung des korrekten Schaltpunktes von ausschlaggebender Bedeutung für die korrekte Funktion eines z. B. kapazitiven Füllstandsmeßgeräts.
Insbesondere ist vorgesehen, daß das Unter-oder Überschreiten der Schalt- schwelle an die als Master-Prozessor arbeitende Prozessoreinheit übermittelt wird, daß der Master-Prozessor anhand der übermittelten Daten einen Mittelwert bildet und daß nach eindeutiger Erkennung des Schaltzustandes dieser Mittelwert an eine Ausgabe-/Anzeigeeinheit weitergeleitet wird. Durch die Mittelwertbildung wird eine verbesserte Störunterdrückung erzielt. Gleich- zeitig wird hierdurch eine Schaltverzögerung realisiert. Erst nach eindeutiger Erkennung des Schaltzustands wird dieser an den Ausgang und z. B. an eine Schaltzustandsanzeige weitergegeben.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt : Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung der erfindungs- gemäßen Vorrichtung, Fig. 2 : ein Blockschaltbild, das die Datenkommunikation zwischen den beiden Prozessoreinheiten darstellt, Fig. 3 : eine Übertragungskennlinie der Entstörglieder,
Fig. 4 : ein Ablaufschema der Kommunikation zwischen den beiden Prozessor- einheiten auf Bit Ebene und Fig. 5 : ein Flußdiagramm zum Testen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Im gezeigten Fall soll die erfindungs- gemäße Vorrichtung 1 den Grenzfüllstand eines Füllguts 9 in dem Behälter 2 bestimmen. Die Vorrichtung 1 setzt sich zusammen aus einem Sensor 7, der sich im Prozeß befindet, einer Auswerteeinheit 5, die außerhalb des Prozesses in einer Offnung 4 im Deckel 3 des Behälters 2 montiert ist, und einem Verbindungsmittel 10, z. B. einem Kabel oder einem Seil, das den Sensor 7 mit der Auswerteeinheit 5 verbindet.
Der Auswerteeinheit 5 ist eine erste Prozessoreinheit 6 und dem Sensor 7 eine zweite Prozessoreinheit 8 zugeordnet. Vorzugsweise ist die der Auswerteeinheit 5 zugeordnete Prozessoreinheit 6 ein Master-Prozessor und die dem Sensor zugeordnete Prozessoreinheit 8 ein Slave-Prozessor. Beide Prozessoreinheiten 6, 8 kommunizieren miteinander über die Datenleitungen 11, 12, wobei es sich bei der einen Datenleitung 11 um eine unidirektionale Datenleitung handelt, über die der Master-Prozessor 6 den Takt vorgibt. Die zweite Datenleitung 12 erlaubt einen bidirektionalen Datenaustausch zwischen dem Master-Prozessor 6 und dem Slave-Prozessor 8. Zum Abgleichen oder Testen und/oder Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist diese mit einem Zusatzgerät 13, vorzugsweise einem Personal Computer, verbindbar. In dem Speichermittel 16, das ebenso wie der Slave-Prozessor 8 in den Sensor 7 integriert ist, wird der für den jeweiligen Sensor 7 ermittelte Abgleichswert gespeichert.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das die Datenkommunikation zwischen den beiden Prozessoreinheiten 6, 8 näher erläutert. Wie bereits zuvor beschrieben handelt es sich bei den beiden Prozessoreinheiten 6, 8 um einen Master- Prozessor 6 und einen Slave-Prozessor 8. Über eine unidirektionale Daten- leitung 12 gibt der Master-Prozessor 6 den Takt für die Datenübertragung vor ; über die bidirektionale Datenleitung 11 erfolgt der Datenaustausch zwischen
den beiden Prozessoreinheiten 6, 8. Entstörglieder 17, 17', 18, 18'sind jeweils vor die Ausgänge bzw. die Eingänge der Prozessoreinheiten 6, 8 geschaltet sind. Bei den Entstörgliedern 17, 17', 18, 18'handelt es sich um Tiefpässe, bestehend aus einem Widerstand 19, 19', 20, 20'und einem Kondensator 21, 21', 22, 22', wobei die Datenleitungen 11, 12 über den Kondensator 21, 21', 22, 22'geerdet sind. Die Zeitkonstanten der RC-Glieder 17, 17', 18, 18'sind derart gewähit, daß einerseits die Kommunikation nicht beeinträchtigt wird, andererseits aber Störeinkopplungen weitestgehend unterdrückt werden.
Weiterhin sind die Widerstände 19, 19', 20, 20'derart niederohmig, daß eine zu starke Abschwächung des Signalpegels verhindert wird.
In Fig. 3 ist die Übertragungskennlinie eines in Verbindung mit der erfindungs- gemäßen Vorrichtung verwendbaren Tiefpaßfilters gezeigt. Während niederfrequente Signale nahezu ungedämpft die Leitung passieren können, werden hochfrequente Signale gedämpft bzw. völlig unterdrückt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung liegt die bevorzugte und ausreichende Taktfrequenz bei ca. 100 Hz. Sowohl diese Grundfrequenz als auch ihre ersten Oberwellen werden also ungedämpft vom Master-Prozessor 6 zum Slave-Prozessor übertragen. Die Entstörglieder 17, 17', 18, 18'stellen aber nicht nur eine ungestörte Übertragung der Daten sicher. Ihnen kommt auch eine Schutzfunktion zu, wenn beispielsweise die Datenleitungen 11, 12 während der Montage offen sind.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufschema der Kommunikation zwischen den beiden Prozessoreinheiten auf digitale Ebene. Der Master-Prozessor 6 wird in der Darstellung als PSU und der Slave-Prozessor als Meas (=Measure) bezeichnet. Mit SC ist jeweils der Signalpegel auf der Datenleitung 12, die den Takt vorgibt, charakterisiert. SD kennzeichnet den Signalpegel der Datenleitung 11, über die der bidirektionale Datenaustausch zwischen den beiden Prozessoreinheiten 6, 8 erfolgt. In dem oberen Teil ist die Kommunikation zwischen dem Master-Prozessor 6 und dem Slave-Prozessor 8 dargestellt. Die Übertragung setzt sich aus jeweils vier Bit Daten zusammen.
Welche Information sich hinter den Bits verbirgt, ist aus der gleichfalls in Fig. 4 gezeigten Tabelle ersichtlich. Im dargestellten Fall erhält übrigens der Slave- Prozessor 8 von dem Master-Prozessor die Aufforderung, Meßdaten zu liefern.
Die entsprechende Kommunikation zwischen dem Slave-Prozessor 8 und dem Master-Prozessor 6 ist in der unteren Darstellung in Fig. 4 visualisiert. Im Standardbetrieb des Füllstandssensors als Grenzstanddetektor werden 2 Bit Daten übermittelt, die den Zuständen'BEDECKT'bzw.'UNBEDECKT' entsprechen. Im Testbetrieb oder Meßbetrieb werden im gezeigten Fall 10 Bit Daten übermittelt.
Im Ruhezustand sind beide Leitungen 11, 12 bzw. SC, SD auf logisch 1 gesetzt. Jeder Verbindungsaufbau muß über den Ruhezustand'STOP' eingeleitet werden. Um eine Übertragung einzuleiten, setzt der Master- Prozessor 6 Data auf 0, während SC auf 1 bleibt. Für alle weiteren Bits gilt, daß Data nur geändert werden darf, während SC auf 0 ist. Data wird vom Empfänger ausgewertet, während SC 1 ist.
Die Übertragung beginnt jeweils mit einem Datenrichtungs-Bit, danach folgen Daten-Bits. Als letztes wird zwecks Kontrolle immer ein identisches Bestätigungs-Bit'Ack'übertragen. Die Datensicherung erfolgt bevorzugt durch eine Wiederholung ; ein derartiges Verfahren stellt geringere Anforderungen an die Prozessoren 6, 8 als Verfahren, die die Datensicherung über ein Paritäts-Bits oder über eine Prüfsumme realisieren.
Weiterhin ist vorgesehen, daß unterschiedliche Empfindlichkeitswerte zwecks korrekter Ermittiung des Schaltpunktes san der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingestellt werden können. Insbesondere ist hierzu an der Auswerteeinheit 5 ein 4-fach Dip-Schalter vorgesehen. Die Prozessoreinheit 6 liest den eingestellten Wert ab und legt den Schaltpunkt relativ zum Meßwert im Zustand'UNBEDECKT'fest. Die'Neu'-Festlegung des Schaltpunktes wird immer dann durchgeführt, wenn die Empfindlichkeitseinstellung geändert wird.
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm zum Testen der Funktionstüchtigkeit des Sensors 7. Vorzugsweise wird der Sensor hierzu mit einem PC verbunden, in dem ein Simulations-/Testprogramm abgespeichert ist. Prinzipiell kann der Test jedoch auch über die Prozessoreinheit 6, die in die Auswerteeinheit 5 integriert ist, erfolgen.
Nach dem Programmstart bei Punkt 23 wird bei Programmpunkt 24 ein vorgegebener Füllstandswert simuliert. Bei 25 werden die Meßdaten des Sensors eingelesen. Nachfolgend werden die Meßdaten mit den vorgegebenen Sollwerten verglichen (Programmpunkt 26). Liegt der Meßwert nicht innerhalb der Toleranzen um den vorgegebenen Sollwert, so wird bei 28 eine Fehlermeldung ausgegeben ; der Sensor 7 ist defekt. Stimmt hingegen der Istwert mit dem Sollwert überein, so wird das Programm bei Punkt 27 beendet.
Bezugszeichenliste 1 erfindungsgemäße Vorrichtung 2 Behälter 3 Deckel 4 Öffnung 5 Auswerteeinheit 6 erste Prozessoreinheit ; Master-Prozessor 7 Sensor 8 zweite Prozessoreinheit ; Slave-Prozessor 9 Füllgut 10 Verbindungsmittel ; Seil 11 Verbindungsleitung<BR> 12 Verbindungsleitung 13 Zusatzgerät ; PC (Personal Computer) 14 RC-Oszillator<BR> 15 Ausgabe-/Anzeigeeinheit<BR> 16 Speichermittel 17 Entstörglied 18 Entströglied 19 Widerstand 20 Widerstand 21 Kondensator 22 Kondensator
Next Patent: METHOD AND APPARATUS FOR COLLECTING HIGH RELIABLE TRAFFIC INFORMATION USING A PROBE CAR