Schaltungsanordnung zur Übertragung einer Mehrzahl von Messwerten nach dem Zeitmultiplexverfahren Zum übertragen der in einer Mehrzahl von Messwertkanälen vorhandenen Messwerter über einen Übertragungsweg wird unter anderem das Zeitmulti plexverfahren verwendet. Dabei werden die einzelnen Messwertkanäle zyklisch abgefragt und die einzelnen Abfragewerte ineinander verschachtelt übertragen. Zur Erzielung höherer Sicherheit gegenüber Störun gen auf
dem Übertragungsweg wird jeder Abfrage wert als pulscodemoduliertes Signal, d. h. als eine mehrstellige Impulskombination übertragen. Die Um setzung der meist als Analogspannung vorhandenen Messwerte in Impulskombinationen setzt einen Ver gleich der Messwerte mit einer Bezugsspannung vor aus.
Bekannte Vergleichseinrichtungen verwendeten hierzu von einem definierten Ausgangswert aus linear ansteigende Sägezahnspannungen, die mit den ein zelnen Messwerten verglichen werden. Je nach Am plitude der Messwertspannung dauert es eine ver schieden lange Zeit, bis die Amplitude der Sägezahn spannung derAmplitude der Messwertspannung gleich geworden ist.
Die Zahl der in diesen Zeitraum fallen den Impulse einer Taktimpulsfolge ist demnach genau der Amplitude des Messwertes proportional. Die er zielbare Genauigkeit der Umwandlung kann dabei durch die Wahl der Impulsfolgefrequenz beeinflusst werden.
Eine bekannte Schaltungsanordnung zum über tragen einer Mehrzahl von Messwerten nach dem Zeitmultiplexverfahren arbeitet nach diesem Prinzip. Dabei ist jedem Messwertkanal ein Vergleicher zuge ordnet, der die Messwertspannung in einen längen modulierten Impuls umwandelt. Dieser Impuls be reitet ein für alle Messwertkanäle gemeinsames Koin- zidenzgatter vor, dem ausserdem ständig eine Takt impulsfolge zugeführt wird.
Die am Ausgang des Koinzidenzgatters auftretenden Impulse werden in eine mehrstellige Dualzahl umgewandelt und, mit einem zusätzlichen Kontrollschritt versehen, zum Empfänger übertragen.
Es ist auch bereits eine Schaltungsanordnung zum übertragen einer Mehrzahl von als Analogspannun- gen vorliegender Messwerte durch zyklische Abfrage und wiederholte übertragung jedes in eine propor tionale Anzahl von Impulsen, sogenannten Impuls telegrammen, verwandelten Abfrageergebnisse nach dem Zeitmultiplexverfahren bekannt,
bei dem jedem Messwertkanal eine eigene Torschaltung in Verbin dung mit einem Vergleicher zugeordnet ist. Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird der Aufwand an Vergleichern auch bei einer Vielzahl von Messwertstellen auf einen einzigen. gemeinsamen Vergleicher dadurch herabgedrückt,
dass jedem Mess- werteingang eine in ihrem Dämpfungsmass in, Ab hängigkeit vom Messwert einstellbare Torschaltung zugeordnet ist,
die während des dem jeweiligen Mess- werteingang zustehenden Abfragezeitraums durch lässig ist und dabei eine ständig anliegende Impuls folge entsprechend dem durch den Messwert einge stellten Übertragungsmass in der Amplitude verän- dert, und dass nur ein für alle Messwerteingänge gemeinsamer Vergleicher vorgesehen ist,
an den alle Ausgänge der Torschaltungen geführt sind, so dass alle Messwerteingänge zyklisch im Rhythmus der Ab frage an diesen Vergleicher über die jeweilige Tor schaltung geschaltet sind.
Dem Vergleicher wird also der jeweilige Mess- wert in Form einer getasteten Gleichspannung (Mess, impulsfolge) zugeführt. Dies ist dann besonders vor- teilhaft, wenn,
der Vezgleicher als nahezu hysterese- loser Schmitt-Trigger mit definiertem Schwellwert aufgebaut ist und der Messimpulsfolge eine bei Be ginn jeder Messimpulsfolge von einem definierten Wert aus linear ansteigende Sägezahnspannung über- lagert ist.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Schwellwert des Schmitt-Triggers in einem bestimm ten, relativ grossen Bereich schwanken kann, ohne dass die Zahl der am Ausgang des Schmitt-Triggers auftretenden Impulse sich ändert. Ausserdem ist es bei dieser Ausführungsform nicht notwendig, die analoge Messspannung zunächst in einen längenmodu lierten Impuls und erst dann in eine entsprechende Zahl von Impulsen umzuwandeln.
Die Torschaltungen enthalten vorteilhaft je einen Transfluxor, der nur während des dieser Torschal tung zugeordneten Abfragezeitraums eingestellt ist und nur während dieses Zeitraums durch eine ständig zugeführte Impulsfolge über eine Ausgangswicklung Schaltimpulse der Steuerstrecke eines Transistors zuführt,
über dessen gesteuerte Strecke der zugeord- nete Messwertkanal an den Eingang des Vergleichers angeschlossen ist.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispielen er läutert.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Ausfüh rungsbeispiels gemäss der Erfindung zur Übertragung von vier Messwerten Ml bis M4 nach dem Zeit multiplexverfahren. Diese Messwerte liegen an den oberen Eingängen der Torschaltungen T1 bis T4 ständig an.
Dem unteren Eingang jeder dieser Tor schaltungen wird vom Generator G2 ständig eine Impulsfolge zugeführt, deren Impulsfolgefrequenz in Abhängigkeit von dem für jeden einzelnen Messwert zur Verfügung stehenden Zeitintervall und der ge- wünschten Genauigkeit der Messwertübertragung ge wählt wird.
Über ihre mittleren Eingänge werden die Torschaltungen T1 bis T4 nacheinander in zyklischer Folge durch die Ausgangsimpulse des Verteilers VT2 für die vom Generator G2 gelieferten Impulse nach Massgabe der Amplitude des entsprechenden Mess- wertes durchlässig. An den Ausgängen der Torschal tungen T1 bis T4 erhält man also nacheinander Im pulsfolgen mit der vom Generator G2 bestimmten Impulsfolgefrequenz und mit Amplituden., die den zugeordneten Messwerten Ml bis M4 proportional sind.
Diese Messimpulsfolgen werden dem linken Eingang des Vergleichers <I>VG</I> zugeführt, an dessen oberen Eingang eine vom Generator G3 gelieferte, bei Beginn jeder Messimpulsfolge von einem defi- nierten Ausgangswert linear ansteigende Sägezahn spannung anliegt. Der Vergleicher ist als nahezu hy- stereseloser Schmitt-Trigger mit definiertem Schwell- wert
ausgeführt und wird deshalb solange zwischen seinen beiden Lagen hin- und hergeschaltet, wie die Sägezahnspannung mit den überlagerten Messimpul- sen den Schwellwert über- bzw. unterschreitet. Am Ausgang des Vergleichers <I>VG</I> erhält man also eine von der Amplitude der jeweils anliegenden Messim- pulsfolge und der Steigung der Sägezahnspannung abhängige Anzahl von Impulsen.
Diese Impulse wer- den dem Eingang des Binärzählers Z zugeführt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Zähler Z fünf Binärstufen, d. h. er kann bis 32 zählen. Demzufolge ist der höchstmöglichen Messwertampli- tude die Binärzahl 32 zugeordnet und die Impuls folgefrequenz des Generators G2 sowie die Steigung der Sägezahnspannung des Generators G3 sind ent sprechend gewählt.
Der als Ringzähler ausgebildete Verteiler VT2 wird jeweils nach dem an der Stufe 6 des ebenfalls als Ringzähler ausgebildeten Verteilers VT 1 auftre tenden Ausgangsimpuls über die Steuerstufe<I>St</I> von einem Impuls der Taktphase B eines Taktimpulsgene- rators G1 um eine Stufe weiter geschaltet. Der Ver teiler VT 1 seinerseits wird durch die Ausgangsim pulse der Phase A des Taktimpulsgenerators G1 wei tergeschaltet.
Die Taktimpulsfolgefrequenz des Gene- rators G1 wird an die übrige Schaltung derart ange passt, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Impuls an der Stufe 6 des Verteilers VT 1 auftritt, der Zähler Z bei jeder beliebigen Messwertamplitude bereits seine Endstellung aufweist. Der Ausgangsimpuls an der Stufe 6 des Verteilers VT 1 bewirkt die Übernahme der in dem Zähler Z gespeicherten Dualzahl in den Zwischenspeicher S und die Stillsetzung des Säge zahngenerators G3.
Beim nachfolgenden Ausgangs impuls der B-Phase des Taktimpulsge:nerators G1 wird der Verteiler VT2 um eine Stufe weitergeschal tet, beim darauffolgenden Ausgangsimpuls an der Stufe 1 des Verteilers VT 1 der Sägezahngenerator G3 wieder ausgelöst.
Der Zwischenspeicher S wird nun vom Verteiler VT 1 so abgefragt, dass bei dem Aus, gangsimpuls der Stufe 1 des Verteilers VTl der Inhalt der Stufe 1 des Speichers S, beim Ausgangsimpuls an der Stufe 2 des Verteilers VT 1 der Inhalt der Stufe 2 des Speichers S usw. über die Ausgangsschaltung<I>AS</I> ausgesendet wird.
In Fig. 2 ist eine der Torschaltungen T1 bis T4 nach Fig. 1 im Detail dargestellt. Sie besteht im we sentlichen aus dem Transfluxor TF und den beiden Transistoren TR1 und TR2. Der Transistor TR2 dient zum Durchschalten der am Emitter anliegenden Messspannung M zum nicht dargestellten Vergleicher <I>VG.</I> Er wird invers betrieben, d. h.
Kollektor und Emitter sind vertauscht. In dieser Betriebsart beträgt, wenn der Transistor in die Sättigung gesteuert ist, die Kollektorrestspannung nur einen Bruchteil der Rest spannung bei normalem Betrieb.
Wenn der Transfluxor TF durch einen Impuls über die mit einer Stufe des Verteilers VT2 verbun dene Leitung 1 eingestellt ist, wird er durch zwei über die Leitungen 3 und 4 zugeführte Taktimpuls folgen gleicher Impulsfolgefrequenz jedoch unter schiedlicher Phasenlage ständig ummagnetisiert. Dem zufolge wird der Transistor TR1 periodisch durch lässig gesteuert bzw.
gesperrt. Der invers betriebene Transistor TR2 ist bei durchlässigem Transistor TR1 in die Sättigung gesteuert und bei gesperrtem Tran sistor TR1 ebenfalls gesperrt. Die Messspannung M wird also periodisch zum Eingang des Vergleiches <I>VG</I> durchgeschaltet. Am Ende des Messintervalls wird der Transfluxor TF über die Leitung 2 durch einen Impuls wieder blockiert.
In Fig. 3 ist das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäss der Erfindung darge- stellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden ausser den in Dualzahlen umgewandelten Messwerten auch noch die Steillungen einer Mehrzahl von Kontakten ebenfalls im Zeitmultiplexverfahren übertragen. Da in einem solchen ursprünglich beispielsweise nur zur Übertragung der Kontaktstellungen ausgelegten Sy stem viele Einrichtungen bereits enthalten sind,
die auch zur Übertragung von in Dualzahlen umgewan delten Messwerten notwendig sind, eingibt sich ein besonders geringer Aufwand.
Die vom Generator G1 gelieferte Taktimpulsfolge der Phasenlage A schaltet den 10-stufigen, als Ring zähler ausgebildeten Verteiler VT1 weiter. Jeder Aus gangsimpuls an der letzten Stufe des Verteilers VT 1 bereitet die Steuerstufe St vor, der nächste Impuls der Phasenlage B des Generators G1 schaltet dann über die Steuerstufe<I>St</I> den Verteiler VT2 um eine Stufe weiter. Der Verteiler VT2 weist die Stufen<I>a,</I> <I>b</I><B>...</B><I>k,</I> die Stufen 1 bis 4 und der Stufe Sy auf.
Die an den Stufen <I>a, b</I><B>...</B><I>k</I> auftretenden Ausgangsim pulse dienen zusammen mit dein Ausgangsimpulsen des Verteilers VTl zur Übertragung der in einer Mehrzahl von in Form einer Matrix angeordneten Magnetkernen Kal bis Kb9.. . gespeicherten Kon taktstellungen von in Fig. 3 nicht dargestellten Kon takten, die Stufe S4 zur Übertragung eines Synchroni- siersignals.
In Fig. 4 ist beispielsweise der Magnetkern Kal und der zugehörige Kontakt sal im einzelnen darge stellt. Die Leitung 1 ist mit dem Ausgang der Stufe 1 des Verteilers VT1, die Leitung 2 mit dem Ausgang der Stufe<I>a</I> des Verteilers VT2 verbunden. Im Ruhe zustand befindet sich dein Magnetkern Kal beispiels weise im negativen Remanenzzustand, in den er durch einen früheren Impuls der Leitung 1 gebracht worden ist.
Die Ummagnetisierung des Magnetkernes Kal erfolgt über die Leitungen 1 und 2, so dass der Kern (und alle anderen Kerne Ka2-Ka9 dieser Matrixzeile) über die Leitung 2 vom Verteiler VT2 in den posi tiven Remanenzzustand gebracht (vorbereitet) wird.
Beim darauffolgenden Abfragen über Leitung 1 kippt der Kern Kal in den negativen Reimanenzzustand zurück. Dabei wird in der Sekundärwicklung 3 ein Impuls in Durchlassrichtung der Diode D erzeugt. Bei geöffnetem Kontakt sal ist die Diode durchlässig und es tritt auf der Leitung 4 ein Impuls auf, der über die Sammelleitung LS (Fig. 3) zur Ausgangs schaltung<I>AS</I> und damit zum Ausgang des nichtdar gestellten Senders gelangt.
Ist der Kontakt sal dage gen geschlossen, so ist die Diode D so stark negativ vorgespannt, dass der in 3 induzierte Impuls die Vor spannung nicht überschreitet. In diesem Fall tritt also auf der Leitung 4 kein Ausgangsimpuls auf. Über die Sammelleitung LS läuft also eine Impuls folge, bei der die Information Kontakt offen durch einen Impuls und die Information Kontakt geschlos sen durch keinen Impuls dargestellt ist.
Bei jedem Ausgangsimpuls an der Stufe 10 des Verteilers VT 1 wird der Magnetkern KL ummagne- tisiert und liefert einen Impuls, der über die Aus gangsschaltung<I>AS</I> übertragen wird. Dieser Impuls wird auf der Empfangsseite zu Synchronisierungs- zwecken verwendet.
In Fig. 5 ist dieser Magnetkern KL im einzelnen dargestellt. Die Leitung 2 ist an die Ausgänge<I>a, b</I><B>...</B> und 1-4 des Verteilers VT2 angeschlossen. Die Impul se in dieser Leitung bereiten den Kern. KL vor, indem sie ihn z.B. in die positive Remanenzlage bringen. Die Leitung 1 ist an den Ausgang der Stufe 10 des Ver teilers VTl angeschlossen.
Tritt auf der Leitung 1 ein Impuls auf, so wird der Magnetkern KL in die nega tive Remanenzlage zurückmagnetisiert und dabei auf der Abfrageleitung 2 ein Impuls erzeugt, der über die Ausgangsschaltung<I>AS</I> übertragen wird.
Die Messwertübertragung erfolgt in der bereits bei Fig. 1 im einzelnen, beschriebenen Weise erst dann, wenn die Stufe 1 des Verteilers VT2 einge schaltet ist.
In diesem Falls wird in, der bereits be schriebenen Weise, veranlasst durch die Stufe k des Verteilers VT2, der Messwert M1 über die Torschal- tung <I>T l</I> zum Vergleichen<I>VG</I> durchgeschaltet, dem andererseits die von dem Sägezahngenerator G3 ge, lieferten Sägezahnspannung zugeführt wird.
Die am Ausgang des Vergleichens VG auftetenden Impulse werden dem Binärzähler Z zugeführt, der bei diesem Ausführungsbeispiel 8 Stufen,
aufweist und demnach bis 256 zählen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also eine genauere Messwertübertragung möglich. Bei dem Ausgangsimpuls an der Stufe 9 des Vertei lers<I>VT 1</I> wird die in dem Binärzähler Z gespeicherte Dualzahl -in den Zwischenspeicher S übernommen und gleichzeitig der beim Ausgangsimpuls an der Stufe 1 des Verteilers VT 1 ausgelöste Sägezahngener. rator G3 wieder stillgesetzt. Beim nachfolgenden Aus
gangsimpuls an der Stufe 1 des Verteilers FT 1 wird die in der Stufe 1 des Zwischenspeichers S gespei- cherte Information über die bistabile Kippschaltung KS und die Ausgangsschaltung<I>AS</I> übertragen, bei dem Ausgangsimpuls an der Stufe 2 des Verteilers VT1 wird die in der Stufe 2 des Speichers gespei cherte Information entsprechend übertragen usw.
Währenddessen wird bereits der nächste Messwert in der beschriebenen Weise in den Binärzähler Z eingezählt. Die Kippstufe KS, die durch den Aus gangsimpuls an der Stufe 9 des Verteilers VT 1<I>ab-</I> gefragt und dabei immer in die 0 -Lage gestellt wird,
wird durch die bei der schrittweisen Ausspei- cherung der in den Stufen 1 bis 8 des Zwischenspei chers S gespeicherten Information immer dann um geschaltet, wenn. in der betreffenden Stufe des Zwi schenspeichers S eine 1 gespeichert war. Die Kipp stufe KS liefert bei jedem Lagewechsel einen Impuls an die Ausgangsschaltung AS.
Beim Auftreten des Ausgangsimpulses an der Stufe 9 des Verteilers VT 1 steht die Kippstufe KS also in der Null-Lage, wenn in dem Speicher S eine gerade Anzahl von Einsen gespeichert war.
Sie steht dagegen in der Stellung 1, wenn die Zahl der in den Stufen 1 bis 8 des Zwi- schenspeichers S gespeicherten Einsen ungerade war und wird in diesem Fall durch den Ausgangsim puls an der Stufe 9 des Verteilers VT 1 wieder in die 0 -Lage zurückgeschaltet. Dabei wird ein zusätz licher Impuls über die Ausgangsschaltung<I>AS</I> über tragen.
Jeder einen Messwert darstellenden Dualzahl wird also ein zusätzlicher Schritt angefügt, der die Zahl der Einsen auf einen geraden Wert ergänzt. Da mit wird eine einfache Sicherung (Paritätssicherung) gegen Übertragungsfehler erreicht.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 der Aussendung eines Messwertes bereits der nächste Messwert verschlüsselt und die messwertproportio- nale Impulsfolge in den Binärzähler Z eingezählt wird, steht als Zeit für die Verschlüsselung eines Messwer- tes die Dauer eines ganzen Messwerttelegrammes zur Verfügung (8 Schritte und 1 Kontrollschritt)
. Dies wirkt sich vorteilhaft bei der Übertragung mit höhe ren Telegraphierfrequenzen, z. B. 600 Bd. aus.