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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen logischer Zustände einer
Vielzahl von Fühlern,
die nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip funktionieren.
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Die
Hauptanwendung, jedoch nicht die alleinige, der Erfindung sind das
Erfassen von Funktionsstörungen
in allen Teilen eines Luftfahrzeugs und das Anzeigen dieser Funktionsstörungen an
einer für
den Piloten des Luftfahrzeugs sichtbaren Stelle.
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Herkömmlich war
man daran gewöhnt,
einen Fühler,
der nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip funktioniert, das heißt in der
Praxis einen elektrischen Schalter, an einen Leuchtmelder anzuschließen, dessen
Farbe, zum Beispiel rot, orange oder grün das Schwereniveau der Funktionsstörung darstellte.
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Mit
dem Zunehmen der Betriebskomplexheit der Luftfahrzeuge wird es erforderlich, über mehrere Dutzend
Alarmleuchtmelder zu verfügen,
und es wurde gewünscht,
alle diese Leuchtmelder durch eine einzige Anzeigekonsole zu ersetzen,
die auf einem Bildschirm einen Hinweis auf die Art der Betriebsstörung nur
anzeigt, wenn eine Betriebsstörung
festgestellt wird. Die Anzeigefarbe entspricht weiterhin dem Schwereniveau
der Betriebsstörung.
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Es
ist wünschenswert,
dass diese Konsole in allen Arten von Luftfahrzeugen verwendbar
ist, und sie muss sich daher an verschiedene Anzahlen oder verschiedene
Typen von Betriebstörungsfühlern anpassen
können.
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Da
die Fühler
Schalter sind (Detektor des Türöffnens,
Detektor der Position beweglicher Organe usw.), besteht eine herkömmliche
Lösung
daher darin, ein logisches Signal zu erstellen, das den offenen
oder den geschlossenen Zustand jedes Schalters darstellt, und diesen
logischen Zustand an einen der vielfachen Eingänge eines Multiplexers zu übertragen.
Dieser Multiplexer wird sequenziell adressiert und leitet an seinem
Ausgang in einem gegebenen Zeitpunkt den logischen offenen oder
geschlossenen Zustand des Schalters, der in diesem Augenblick adressiert
ist, weiter. Die Informationen am Ausgang des Multiplexers werden
von einem Controller verwaltet, um Angaben beim Erfassen einer Betriebsstörung durch
einen Fühler
anzuzeigen.
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Wenn
ein Schalter offen ist, ist der logische Zustand am Ausgang des
Multiplexers zum Beispiel der Zustand Null, wenn er geschlossen
ist, ist es der Zustand „1" (die umgekehrte
Lösung
ist auch möglich).
Der Schalter ist im Allgemeinen in der Ruhestellung offen, beim
Erfassen einer Betriebsstörung
(aus Verbrauchsverringerungsgründen
in der Ruhestellung) geschlossen. Der Multiplexer besteht aus adressierbaren
logischen Gattern, die zwischen den Eingängen und dem Ausgang angeordnet
sind.
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Das
benötigt
stromaufwärts
des logischen Multiplexers, dass der Schalter zwischen zwei Spannungsniveaus über einen
Ziehwiderstand so verbunden ist, dass das Potenzial des Verbindungspunkts zwischen
dem Schalter und dem Widerstand von einem Potenzialniveau auf das
andere übergeht,
je nachdem, ob der Schalter offen oder geschlossen ist. Eines der
Potenzialniveaus entspricht einem hohen logischen Zustand, das andere
einem niedrigen logischen Zustand. Der Ziehwiderstand kann ein Ziehwiderstand
nach oben („pull-up
resistor") oder
nach unten („pull-down
resistor") sein.
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Der
Verbindungspunkt des Schalters und seines Ziehwiderstands ist an
einen Schwellenwertkomparator angeschlossen, der in die eine oder
andere Richtung je nachdem kippt, ob der Schalter offen ist oder
geschlossen, und der Ausgang des Komparators ist an einen Eingang
des Multiplexers angeschlossen.
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Eine
der Ausführungsschwierigkeiten
ergibt sich aus dem Mangel an Zuverlässigkeit des Erfassens des
offenen oder geschlossenen Zustands des Schalters stromaufwärts des
Multiplexers. Dieses Erfassen hängt
in der Tat von Folgendem ab:
- – von dem
Wert des Ziehwiderstands,
- – von
dem Eigenwiderstand des Kontakts des Schalters,
- – von
dem Versorgungspotenzial der Einheit Schalter plus Ziehwiderstand,
- – von
Variationen dieser Werte abhängig
von der Temperatur usw.
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Typisch
kann man in einem Flugzeug oder einem Hubschrauber als niedriges
Potenzialniveau die allgemeine elektrische Masse des Flugzeugs verwenden,
und als hohes Potenzialniveau die allgemeine Gleichstromversorgung
des Flugzeugs, zum Beispiel 28 Volt.
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Aber
diese Versorgung ist nicht stabil. Sie schwankt mit der Zeit und
unterliegt Überspannungen,
Mikrounterbrechungen, der Inbetriebnahme oder nicht der Notstrombatterien
usw.
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Die
Lastenhefte fordern zum Beispiel, dass die Geräte bei einem Nennwert von 28
Volt korrekt funktionieren, auch wenn die Spannung auf 16 Volt sinkt
oder auf 36 Volt steigt.
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Der
Ziehwiderstand hängt
vom Typ des Fühlers
ab: bestimmte erfordern einen ziemlich schwachen Widerstand, zum
Beispiel, weil der Fühler
mit einem lokalen Leuchtmelder in Serie geschaltet ist, andere verwenden
einen größeren Widerstand,
um den Stromverbrauch einzuschränken.
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Der
Kontaktwiderstand des Schalters variiert mit seinem Altern: Verschmutzen
der Kontakte, Abnutzung. Das an den Eingang des Schwellenwertkomparators
angelegte Potenzial hängt
im geschlossenen Zustand des Schalters aber von dem Verhältnis zwischen
dem Widerstandswert des Schalters selbst und dem Wert des Ziehwiderstands
ab.
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Aus
diesen Gründen
und aus weiteren Gründen
ist es nicht einfach, den oder die Schwellenwerte der Komparatoren
einzeln einzustellen, um gewiss zu sein, dass der von dem Komparator übertragene logische
Zustand einem offenen oder geschlossenen Zustand des Schalters entspricht.
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Ferner
wäre es
wünschenswert,
nicht nur eine Information über
den offenen oder geschlossenen Zustand des Schalters zu haben, sondern
auch eine Information über
die Tatsache, dass diese Information nicht zuverlässig ist
und nicht berücksichtigt werden
sollte (zum Beispiel aufgrund des Alterns eines Fühlers: eine
Panneninformation, die die Notwendigkeit eines Ersetzens bedingt,
wäre wünschenswert).
Das gilt übrigens
auch für
eine Information zu einer Schaltkreisepanne (Komparator-, Multiplexer-,
Anschlusspanne usw.) zwischen dem Fühler und dem Anzeigebildschirmcontroller.
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Ferner
ist es wünschenswert,
ein möglichst anpassungsfähiges und
möglichst
universales Erfassungssystem zu haben, das zahlreiche Konfigurationen
zum Erfassen von Betriebsstörungen
durch einfaches Programmieren systeminterner Parameter mit einem
Minimum an Änderungen
der Elektronikkarten erlaubt, um von einer Anwendung auf eine andere überzugehen.
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Schließlich sind
die Kostenauflagen, Platzbedarfs- und Gewichtsauflagen natürlich ein
wichtiges zu berücksichtigendes
Element, ebenso wie die Möglichkeiten
des häufigen
Testens des Systems, vor allem bei Luftfahrtanwendungen.
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Die
Erfindung schlägt
daher ein System zum Erfassen logischer Zustände einer Vielzahl von Fühlern, die
nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip funktionieren, vor, welches die
Fühler
umfasst, bei dem jeder Fühler
(K) an einen entsprechenden Eingang eines analogen Multiplexers
(MUX) angeschlossen ist, wobei der Ausgang des Multiplexers an einen
Analog-Digital-Wandler (CAN) angeschlossen ist, wobei der Multiplexer
und Wandler von einem Rechenautomaten (CAN), der periodisch und
sequenziell alle Eingangsadressen des Multiplexers erzeugt, gesteuert
werden kann, die entsprechenden Zahlenwerte am Ausgang des Wandlers
für jede
Adresse lesen und speichern und für jede Adresse, die einem Fühler entspricht,
die Position des Zahlenwerts, die für diese Adresse im Vergleich
mit zumindest einem jeweiligen Schwellenwert, der mit dieser Adresse
verbunden ist, bestimmen kann, wobei diese Position den logischen Zustand
darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Fühler (K) aus einem Schalter
besteht, der in Serie mit einem Ziehwiderstand (R) zwischen einer Masse
und einem Versorgungspotenzial (VA) verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt
des Schalters und des entsprechenden Widerstands an einen entsprechenden
Eingang des analogen Multiplexers (MUX) angeschlossen sind, dass
eine Spannung, die für
das Versorgungspotenzial repräsentativ
ist, ebenfalls an einen spezifischen Eingang des Multiplexers angeschlossen
ist, und dass Mittel in dem Rechenautomaten vorgesehen sind, um
einen Zahlenwert der Versorgungsspannung zu bestimmen und den Zahlenwert
in Abhängigkeit
von dem für
die Versorgungsspannung bestimmten Zahlenwert zu ändern.
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Die
besonderen Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 6 definiert.
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Man
kann wünschen,
nicht nur den offenen oder ge schlossenen Zustand des Fühlers zu
erfassen, sondern auch einen Ungewissheitsbereich, für welchen
der Zustand als unbestimmt betrachtet werden muss (Zeichen einer
Panne des Fühlers
oder eines Teils der Erfassungskette des Zustands des Fühlers).
In diesem Fall wird die Position des Zahlenwerts, die der der Adresse
eines Fühlers
entspricht, mit zwei Schwellenwerten verglichen, wobei der unbestimmte
Zustand einem Wert entspricht, der zwischen den zwei Schwellenwerten
liegt. Jeder dieser Schwellenwerte kann in Abhängigkeit von dem Zahlenwert,
der der Versorgungsspannung von dem System zugewiesen wird, geändert werden.
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Wenn
das Erfassungssystem zum Anzeigen von Betriebsstörungen auf einem Anzeigebildschirm verwendet
wird, wird keine Anzeige angezeigt, wenn sich der Schalter in Ruhestellung
befindet (im Allgemeinen offener Zustand), zeigt man eine spezifische Alarminformation
des betreffenden Fühlers
in dem umgekehrten Fall (geschlossener Schalter) an und eine Panneninformation
im Falle des ungewissen Zustands.
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Die
Schwellenwerte für
einen bestimmten Fühler
und für
einen normalen Versorgungsspannungswert werden vorzugsweise in einem
programmierbaren Speicher des Automaten gespeichert.
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Die
in dem Vergleich verwendetem Schwellenwerte werden für jeden
Fühler
in Abhängigkeit
von dem laufenden Zahlenwert berechnet, der von dem System für die Versorgungsspannung
der Fühler
bestimmt wird (im Allgemeinen eine Spannung für alle Fühler, wenn es jedoch mehrere
Versorgungsspannungen geben sollte, würde jede Spannung an einen jeweiligen
Eingang des analogen Multiplexers zum Messen angelegt).
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Die
Variation der Schwellenspannungen in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung
kann einem beliebigen Gesetz folgen, das im Inneren des Automaten
programmiert ist, aber im Allgemeinen reicht eine proportionale
Variation.
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Der
Zahlenwert der Versorgungsspannung, der zum Ändern der Schwellenwerte verwendet
wird, ist vorzugsweise eher ein gefilterter Wert als der im Laufe
einer Lese- und
Analysesequenz der aus den Fühlern
stammenden analogen Spannungen gelesene Momentanwert. Das erlaubt
es, die Störungen (daher
zum Beispiel Fehlalarme) aufgrund von Versorgungsmikroabschaltungen
oder sehr kurzen, nicht signifikanten Störüberspannungen zu vermeiden.
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In
der Praxis umfasst der Rechenautomat einen Sequenzierer, der synchron
das Adressieren des Multiplexers, den Analog-Digital-Wandler und
einen Speicher der von dem Wandler gelieferten Werte sowie einen
programmierten Mikrocontroller steuert, welcher den Speicher adressieren
kann, um daraus die Informationen zu extrahieren, die vom Sequenzierer
gespeichert werden, um verarbeitet zu werden, und die Informationen
liefern kann, die sich aus dieser Verarbeitung ergeben und den Zustand
jedes Fühlers
darstellen.
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Zu
bemerken ist, dass aus der Patentschrift DE-A-3 128 811, eventuell auch DD-A-279 090
ein System zum Erfassen des Zustands einer Vielzahl von Fühlern bekannt
ist, dieses System befasst sich jedoch nicht mit der Frage der Versorgungsspannung der
Fühler.
Ferner sind auch Systeme zum Prüfen von
Leitungsisolierspannungen (EP-A-0 572 204) bekannt, sie verwenden
aber keinen Multiplexer und prüfen
die Versorgungsspannung der Leitungen nicht.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich bei der Lektüre der folgenden
detaillierten Beschreibung, die sich auf die anliegenden Zeichnungen
bezieht, in welchen die alleinige Figur das allgemeine Konzept des
erfindungsgemäßen Erfassungssystems
darstellt.
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Die
Erfindung wird für
den Fall eines Anzeigesystems der Betriebsstörungen einer komplexen Anlage
(Luftfahrzeug, Schiff, Elektrizitätswerk, Werk usw.) beschrieben,
in dem zahlreiche Fühler
nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip
funktionieren oder an Stellen verteilt sind, die eine Überwachung
benötigen und
elektrisch mit einer zentralen Mess- und Anzeigeausstattung verbunden
sind.
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Die
Erfindung gilt jedoch auch, wenn der Zustand der Fühler dazu
bestimmt ist, direkt, ohne angezeigt zu werden, verwendet zu werden
(zum Beispiel Einsatz zum Auslösen
einer Aktion zum Beheben der Funktionsstörung).
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Die
Fühler,
die nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip funktionieren, sind zum Beispiel
Fühler
des Türöffnens,
Endschalter, Schwimmerkontakte usw.
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Die
Fühler,
die nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip funktionieren, sind jeder
mit einem jeweiligen Eingang eines analogen Multiplexers MUX verbunden.
Unter analogem Multiplexer versteht man einen Multiplexer, der,
wenn einer seiner Eingänge
ausgewählt
ist, auf seinen Ausgang das analoge Spannungsniveau überträgt, das
auf diesem Eingang gegenwärtig
ist. Ein einziger Fühler K
ist in 1 dargestellt, um die Darstellung zu vereinfachen.
Der Multiplexer MUX ist mit einer einzigen Stufe mit sechzehn Eingängen dargestellt,
er kann jedoch mehr als sechzehn Eingänge haben und kann in mehreren
Stufen in Kaskade organisiert sein, wobei die Ausgänge mehrerer
Multiplexer einer Stufe mit den Eingängen eines Multiplexers einer
darauf folgenden Stufe verbunden sind.
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Die
Fühler
sind jeder in Serie mit einem jeweiligen Ziehwiderstand R verbunden,
wobei die Einheit in Serie zwischen einer elektrischen allgemeinen Masse
M (im Prinzip die gleiche für
alle Fühler)
und einem allgemeinen Gleichstromversorgungspotenzial VA angeschlossen
ist. In dem Fall eines Flugzeugs oder eines Hubschraubers, zum Beispiel,
kann man als Versorgungspotenzial das Versorgungskabel zu 28 Volt
Gleichstrom verwenden, das die verschiedenen Teile des Flugzeugs
oder des Hubschraubers versorgt.
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Der
Widerstand R wird Ziehwiderstand genannt, denn, wenn der Schalter
K offen ist, zieht er den Verbindungspunkt des Schalters und des
Widerstands zu dem Potenzial, an welches er anderweitig angeschlossen
ist.
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Wenn
der Ziehwiderstand an das als positiv angenommene Versorgungspotenzial
VA angeschlossen ist, handelt es sich um einen Ziehwiderstand nach
oben („pull-up
resistor"), wenn
er an die Masse M angeschlossen ist, handelt es sich um einen Ziehwiderstand
nach unten („pull-down
resistor").
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Der
Schalter K ist in der Ruhestellung vorzugsweise offen, bei Betriebsstörung geschlossen, man
versteht aber, dass das umgekehrte Prinzip ebenfalls möglich ist.
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Das
Versorgungspotenzial VA ist an einen spezifischen Eingang des analogen
Multiplexers angeschlossen, so dass man dieses Potenzial zu seiner Messung
an den Ausgang des Multiplexers übertragen
kann. Wenn mehrere unterschiedliche Versorgungspotenziale für verschiedene
Fühlergruppen
bestehen, sieht man einen spezifischen Eingang für jedes dieser Potenziale vor.
Nach Belieben kann man an den Eingang des Multiplexers an Stelle
der Versorgungsspannung VA selbst eine für VA repräsentative Spannung anlegen,
wie zum Beispiel einen Bruchteil dieser Spannung, den man durch
eine Teilerbrücke
erzielt.
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Die
anderen Eingänge
des Multiplexers sind jeweils mit einem jeweiligen Fühler verbunden,
das heißt,
genauer genommen, mit dem Verbindungspunkt des Schalters und des
diesem Fühler
entsprechenden Ziehwiderstands. Die Ziehwiderstände können sich jeweils an der Stelle
eines Fühlers
befinden oder in der zentralen Ausstattung, welche die aus den Fühlern stammenden
Informationen verarbeitet und die Alarme anzeigt, gruppiert sein.
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Aus
Gründen,
die weiter unten erklärt
werden, kann man jedoch vorsehen, dass zwei Eingänge des Multiplexers reserviert
werden, um jeweils ein Referenzpotenzial VR1 und VR2 zu erhalten,
das präzis
und von den Schwankungen der Versorgungsspannung, der Temperatur
usw. unabhängig
ist.
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Das
Potenzial VR1 ist ein niedriges Potenzial, das ein Ende eines Analog-Digital-Umwandlungsbereichs
darstellen kann; das Potenzial VR2 ist ein hohes Potenzial, das
ein anderes Ende dieses Bereichs darstellen kann.
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Der
Ausgang des Multiplexers MUX ist mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers
CAN verbunden, der synchron mit dem Multiplexer betätigt wird,
um regelmäßig eine
Reihe von Zahlenwerten zu liefern, die den analogen Spannungen entsprechen, die
auf jedem der Eingänge
des Multiplexers gegenwärtig
sind. Die Eingangsadressen des Multiplexers, die jeweils einem jeweiligen
Fühler
K oder einer der Spannungen VA, VR1, VR2 entsprechen, werden daher
nacheinander erforscht, und das Erforschen wird regelmäßig wiederholt.
Die Häufigkeit
kann zum Beispiel alle 30 Millisekunden sein. Ein Verstärker mit kontrollierter
Verstärkung
kann zwischen den Eingang des Multiplexers und den Eingang des Wandlers
eingefügt
werden.
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Der
Multiplexer und der Wandler werden von einem programmierbaren Rechenautomaten
gesteuert, dessen Aufgabe darin besteht, eine Information über den
Zustand jedes der Fühler
ausgehend von den Zahlenwerten zu erzielen, die von dem Wandler geliefert
werden, und ausgehend von anderen Zahlenwerten (Schwellenwerten),
die in einem programmierbaren Speicher gespeichert sind. Der Rechenautomat
kann nicht nur programmierbar sein, um gewünschte Schwellenwerte zu speichern,
sondern in bestimmten Fällen
auch, um die durchzuführenden Berechnungen
zu bestimmen.
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Das
Blockschaltbild des Rechenautomaten, das heißt der Verarbeitungsschaltkreise
der Zahleninformationen, die aus dem Analog-Digital-Wandler CAN
stammen, ist auf dem rechten Teil der Figur sichtbar, in dem gestrichelten
Rahmen mit dem Bezugszeichen CAL.
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Der
Rechenautomat kann aus zwei Hauptteilen bestehen:
- – ein eigentlicher
Umwandlungssequenzierer, SEQ, der den Multiplexer MUX und den Wandler CAN
kontrolliert und in einem flüchtigen
digitalen Speicher (Register) TAB alle Zahlenwerte analoger Spannungen
speichert, die auf den Eingängen
des Multiplexers gegenwärtig
sind, jeder an einer Adresse, die einer Eingangsadresse des Multiplexers
entspricht, also an einer entsprechenden Fühleradresse (oder für die Multiplexereingänge, die
nicht einem Fühler
verbunden sind, eine Adresse, die einer der Versorgungsspannungen
VA, VR1 oder VR2 entspricht),
- – und
einem Mikrocontroller, das heißt
einem Mikroprozessor MP mit seinen flüchtigen Arbeitsspeichern (RAM),
seinen nicht flüchtigen
programmierbaren Datenspeichern (EPROM) und seinen Programm-Totspeichern
(ROM oder EPROM); dieser Mikrocontroller verwendet den Speicher
TAB, der von dem Sequenzierer als Peripheriegerät gefüllt wird, und kann daher die
in diesem Speicher TAB gespeicherten Zahlenwerte lesen und anschließend verarbeiten.
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Ein
gemeinsamer Synchronisationsschaltkreis SYNC steuert den Mikroprozessor
und den Sequenzierer SEQ, so dass sie in Übereinstimmung miteinander
arbeiten.
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Der
Mikroprozessor MP hat als Peripherieorgan auch einen Controller
eines Anzeigebildschirms (CTRL), der das Anzeigen der erwünschten
Informationen auf einem Bildschirm SCR steuert. Die erwünschten
Informationen können
detaillierte Informationen zu den Fühlern oder bei der hier in
Betracht gezogenen luftfahrttechnischen Anwendung nur Informationen über den
Zustand der Fühler
sein, die eine erfasste Betriebsstörung darstellen (Alarm oder Panne).
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Das
System funktioniert wie folgt.
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Jeder
Fühler
K liefert am Eingang des Multiplexers eine analoge Spannung, die
von dem offenen oder geschlossenen Zustand des Fühlers abhängt, und in dem geschlossenen
Zustand hängt
diese Spannung von dem Ziehwiderstandswert, der Versorgungsspannung,
dem mehr oder minder schadhaften Zustand des Kontakts des Schalters
und dem mehr oder minder schadhaften Zustand der Leitung ab, welche
ihn mit dem Multiplexer verbindet.
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Im
Laufe einer Erforschungssequenz aller Eingangsadressen des Multiplexers
speichert der Sequenzierer SEQ in dem Speicher TAB, der ihm zugewiesen
ist, alle Zahlenwerte, die analoge Eingangsspannungen des Multiplexers
darstellen, darunter die, die das Versorgungspotenzial VA und die Referenzpotenziale
VR1 und VR2 darstellen.
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Während der
Sequenzierer eine zweite Erforschungs- und Speichersequenz beginnt,
verarbeitet der Mikrocontroller die im Laufe der ersten Sequenz
gespeicherten Zahlenwerte. Der Speicher TAB ist daher so organisiert,
dass er im „Doppelseitenbetrieb" funktioniert: eine
Seite ist dem Speichern vorbehalten, während die anderen dem Lesen
vorbehalten ist, wobei die Funktionen der Seiten bei jeder neuen
Sequenz umgekehrt werden.
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Die
Zahlenwerte, die dem niedrigen Referenzpotenzial VR1 und dem hohem
Referenzpotenzial VR2 entsprechen, werden mit theoretischen Werten
verglichen, und, wenn ein Unterschied besteht, stellt dieser Unterschied
einen Umwandlungsfehler dar. Dieser Fehler wird verwendet, um anschließend alle
von dem Analog-Digital-Wandler
gespeicherten Zahlenwerte zu korrigieren. Die Korrektur ist zum Beispiel
eine lineare Interpolationsfunktion zwischen dem Fehler auf dem
niedrigen Wert VR1 und dem Fehler auf dem hohen Wert VR2. Die Korrekturprogramme
sind in den Totspeichern des Mikrocontrollers gespeichert.
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Der
Zahlenwert, der der Versorgungsspannung VA entspricht, eventuell
um den Umwandlungsfehler korrigiert, wird durch Filtern (im Wesentlichen ein
Anti-Aliasing-Filter)
in Abhängigkeit
von den Werten verarbeitet, die in den vorhergehenden Sequenzen
gemessen wurden, um die Variationen von VA zu glätten und die abweichenden Werte
zu eliminieren, die auf Mikrounterbrechungen oder Störüberspannungen
zurückzuführen sind.
Der so gespeicherte Zahlenwert wird an einer spezifischen Adresse
des Arbeitsspeichers des Mikrocontrollers gespeichert und dient
danach im Laufe der laufenden Analysesequenz als repräsentativer
Wert der Spannung VA für die
Verarbeitung der digitalisierten Spannungswerte, die aus den Fühlern kommen.
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Genauer
genommen wird der Zahlenwert von VA verwendet, um neue Schwellenwerte
(oberer und unterer Schwellenwert), die jedem Fühler entsprechen, ausgehend
von einer Tabelle theoretischer Schwellenwerte, die in einem nicht
flüchtigen
Speicher (vorzugsweise in einem wiederprogrammierbaren EPROM-Speicher)
(für eine
gegebene Anwendung) aufgezeichnet sind, zu berechnen.
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Die
neu berechneten Schwellenwerte werden von dem Mikrocontroller in
seinem Arbeitsspeicher gespeichert. Sie dienen für die laufende Analysesequenz
und werden bei Bedarf in den darauf folgenden Sequenzen modifiziert.
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Die
Berechnung des modifizierten Schwellenwerts erfolgt gemäß einem
Rechenprogramm, das in dem Programmtotspeicher des Mikrocontrollers
gespeichert ist. Die einfachste Lösung besteht darin, die Schwellenwerte
zu der Versorgungsspannung VA proportional zu machen, das heißt, die
gespeicherte Nennschwellenspannung mit dem Verhältnis zwischen dem oben festgelegten
Versorgungsspannungswert und dem Nennwert dieser Versorgungsspannung
zu multiplizieren. Andere Berechnungsregeln, die ausgeklügelter wären, sind
natürlich
möglich
(lineare Variationen, logarithmische Variationen usw.).
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Der
Mikrocontroller vergleicht jeden Eingangszahlenwert, der einer bestimmten
Fühleradresse
entspricht, mit dem für
diese Adresse neu berechneten oberen und unteren Schwellenwert.
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Je
nachdem, ob der Wert unter dem unteren Schwellenwert, über dem
oberen Schwellenwert oder zwischen den zwei Schwellenwerten liegt,
liefert er daher einen Hinweis, der einem geschlossenen Zustand
entspricht (unter der Annahme, dass der Schalter mit der Masse mit
einem Ziehwiderstand nach oben wie in 1 verbunden
ist), einem offenen Zustand oder einem unbestimmten Zustand, der eine
Panne des Fühlers
oder des Erfassungssystems darstellt.
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Diese
Information ist für
jeden Fühler
eine Rohinformation, die so wie sie ist an den Ausgang des Mikrocontrollers
geliefert wird. In dem Fall eines Pannenanzeigesystems zeigt das
Kontrollprogramm (das des Mikrocontrollers oder eventuell das eines Mikroprozessors
höheren
Niveaus, der die Rohdaten des Mikrocontrollers empfängt) eine
explizite Anzeige für
den Benutzer auf dem Bildschirm SCR an.
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Das
Programm kann alle ausgefeilteren Verarbeitungsarten der empfangenen
Informationen vorsehen: Speichern und ständiges Anzeigen aller Erfassungen,
die Alarmen und Pannen entsprechen, Weglassen dieser Anzeige durch
manuellen Eingriff des Benutzers, Anzeige von Informationen, die
die Anzeigen mehrerer Fühler
korrelieren usw. Das hängt
natürlich
von den in Betracht gezogenen Anwendungen ab.
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Die
Erfindung wurde unter der Annahme beschrieben, dass die Schalter,
die nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip funktionieren, mechanische Kontakte
sind. Selbstverständlich
kann sie leicht auf den Fall übertragen
werden, in dem diese Fühler photoelektrische
Zellen sind, die ebenfalls nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip funktionieren.