DE19635162A1

DE19635162A1 - Measurement device

Info

Publication number: DE19635162A1
Application number: DE1996135162
Authority: DE
Inventors: Michael Straeter; Dieter Sorg; Martin Frei
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Somfy Feinmechanik und Elektrotechnik GmbH
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-12

Abstract

The device has a measurement evaluation device (4), a sensor (2) for detecting an influencing parameter, and a signal pre-processor (3), in which the sensor outputs sensor signals (9) via an analogue sensor output. The signals are fed via the pre-processor to the measurement evaluation device. The signal pre-processor device contains a subtraction stage (11) for forming a difference signal (13) between the sensor signal (9) and the reference signal (10). The difference signal can be fed to a first analogue input of the evaluation device for evaluation.

Description

STATE OF THE ART

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung mit einer Meßwert auswerteeinrichtung, Sensormitteln zur Erfassung einer Beein flussungsgröße und einer Signalvorverarbeitungseinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches.The invention relates to a measuring device with a measured value evaluation device, sensor means for detecting a leg flow size and a signal preprocessing device according to the genus of the main claim.

Derartige Meßvorrichtungen, die Sensormittel, eine Signalvor verarbeitungseinrichtung und eine Meßwertauswerteeinrichtung aufweisen, sind bei vielen verschiedenen Steuer- und Rege lungsanwendungen einsetzbar. Die Sensormittel erfassen eine Beeinflussungsgröße und liefern analoge Sensorsignale, die über die Signalvorverarbeitungseinrichtung der Meßwertauswer teeinrichtung zugeführt werden. Beispielsweise kann eine der artige Anordnung zur Steuerung von Rolladenantrieben verwendet werden. Hierfür weisen die Sensormittel beispielsweise einen Lichtsensor auf. In Abhängigkeit der Lichtverhältnisse am Lichtsensor ändert sich das Sensorsignal am Ausgang der Sen sormittel. Die Änderung des Sensorsignals wird von der Meßwer tauswerteeinrichtung interpretiert und, falls nötig, werden entsprechende Steuersignale ausgelöst. Diese Steuersignale können beispielsweise das Öffnen oder Schließen eines Rolla dens je nach Sonneneinstrahlung verursachen.Such measuring devices, the sensor means, a signal processing device and a measured value evaluation device have many different taxes and regulations applications can be used. The sensor means detect one Influencing variable and deliver analog sensor signals that the measured value evaluator via the signal preprocessing device teeinrichtung be supplied. For example, one of the like arrangement used to control roller shutter drives will. For this purpose, the sensor means have, for example Light sensor on. Depending on the lighting conditions on Light sensor changes the sensor signal at the output of the sen care means. The change in the sensor signal is determined by the measured value the value evaluation device is interpreted and, if necessary corresponding control signals triggered. These control signals can, for example, open or close a blind cause dens depending on solar radiation.

Die Empfindlichkeit derartiger Meßvorrichtungen ist über den gesamten Meßbereich sehr unterschiedlich. Weisen die Sensor mittel beispielsweise einen Lichtsensor auf, dessen Sensorsi gnal am Ausgang proportional zu einem im Sensor vorhandenen LDR (Light Depending Resistor) ist, so ändert sich das Sensor signal bei Schwankungen mit geringer Lichtintensität sehr stark, wohingegen Änderungen in einem Bereich mit hoher Licht intensität das Sensorsignal wesentlich weniger stark ändern. Die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung hängt also von dem Be reich ab, in dem die Sensormittel gerade arbeiten.The sensitivity of such measuring devices is above that entire measuring range very different. Assign the sensor medium, for example, a light sensor, the sensorsi signal at the output is proportional to that present in the sensor LDR (Light Depending Resistor), the sensor changes signal with fluctuations with low light intensity very strong, whereas changes in an area with high light change the sensor signal much less intensely. The sensitivity of the measuring device therefore depends on the loading area in which the sensor means are currently working.

ADVANTAGES OF THE INVENTION

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß für den ge samten Meßspannungsbereich der Meßvorrichtung jeweils Meßbe reiche mit optimaler Meßempfindlichkeit durch die Vorgabe ent sprechender Bezugssignale gebildet werden können. Durch die Bildung des Differenzsignals werden im wesentlichen die Sen sorsignaländerungen der Meßwerteauswerteeinrichtung zugeführt, so daß jeweils eine große Meßauflösung erreicht wird.The measuring device according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage that for the ge entire measuring voltage range of the measuring device each measuring range with optimal sensitivity by the specification speaking reference signals can be formed. Through the The formation of the difference signal is essentially the Sen sorsignal changes supplied to the measured value evaluation device, so that a large measurement resolution is achieved in each case.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Meßvor richtung gemäß dem Hauptanspruch gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous further developments and improvements to the measurement Direction according to the main claim go from the sub-claims forth.

Das Differenzsignal kann in der Signalvorverarbeitungseinrich tung mit einem festen oder einstellbaren Faktor verstärkt wer den. Mittels dieses Faktors ist die Empfindlichkeit der Meß vorrichtung einstellbar. Je größer der Faktor gewählt wird, desto größer ist auch die Empfindlichkeit. Bei der Wahl des Verstärkungsfaktors ist die Auflösung des ersten Analogein gangs zu berücksichtigen. Die gewünschte Empfindlichkeit kann über den Faktor in Abhängigkeit der Auflösung dieses Analog eingangs eingestellt werden.The difference signal can in the signal preprocessing with a fixed or adjustable factor the. By means of this factor, the sensitivity of the measurement device adjustable. The larger the factor is chosen, the greater the sensitivity. When choosing the Gain is the resolution of the first analog to take into account. The desired sensitivity can about the factor depending on the resolution of this analog be set at the beginning.

Zweckmäßigerweise ist die Subtrahierstufe als Differenzver stärker ausgebildet oder weist einen solchen auf. Mit Hilfe eines solchen Differenzverstärkers kann nicht nur das Diffe renzsignal aus dem Sensorsignal und dem Bezugssignal gebildet werden, sondern es ist zugleich möglich, das Differenzsignal mit dem gewünschten Faktor zu verstärken. The subtraction stage is expediently used as a difference ver more trained or has one. With help Such a differential amplifier can not only do the difference renzsignal formed from the sensor signal and the reference signal be, but it is also possible the difference signal with the desired factor.

Es ist besonders vorteilhaft den Differenzverstärker durch einen Operationsverstärker zu bilden. Dabei wird der Ausgang über einen Rückkoppelwiderstand auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers zurückgekoppelt. Gleichzeitig ist dieser invertierende Eingang über einen Vorwiderstand mit dem Bezugssignal verbunden. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers ist über einen Pull-Down-Widerstand mit Masse und über einen Parallelwiderstand mit dem Sensorsignal verbunden. Eine solche als Differenzverstärker ausgebildete Operationsverstärkerschaltung ermöglicht sehr hohe Verstär kungsfaktoren und ist dabei sehr billig. Zur Schwingungsunter drückung kann parallel zum Rückkoppelwiderstand ein Kondensa tor geschaltet sein.It is particularly advantageous through the differential amplifier to form an operational amplifier. This is the exit via a feedback resistor to the inverting input of the operational amplifier fed back. At the same time this inverting input via a series resistor with the Reference signal connected. The non-inverting input of the Operational amplifier is using a pull-down resistor Ground and via a parallel resistor with the sensor signal connected. One designed as a differential amplifier Operational amplifier circuit enables very high amplifications factors and is very cheap. To the vibration sub a condenser can be pressed in parallel to the feedback resistor gate connected.

Dadurch daß sowohl der Parallelwiderstand und der Vorwider stand als auch der Rückkoppelwiderstand und der Pull-Down-Wi derstand den gleichen Widerstandswert aufweisen, sind Sensor signal und Bezugssignal bei der Subtraktion gleich gewichtet. Grundsätzlich wäre aber auch jede andere Wahl von Widerstands werten möglich.Because both the parallel resistor and the series resistor stood as well as the feedback resistor and the pull-down Wi which have the same resistance value are sensors signal and reference signal weighted equally for subtraction. In principle, however, any other choice of resistance would be values possible.

Vorteilhafterweise kann das Bezugssignal zur Kontrolle auf einen zweiten Analogeingang der Meßwertauswerteeinrichtung ge führt sein. Über diesen zweiten Analogeingang kann die Meß wertauswerteeinrichtung überprüfen, ob das korrekte Bezugssi gnal anliegt.The reference signal can advantageously be used for checking a second analog input of the measured value evaluation device leads. The meas value evaluation device check whether the correct reference si gnal is present.

In einer besonders geeigneten Ausführungsform bildet ein Microcontroller die Meßwertauswerteeinrichtung. Ein Microcon troller ist ein sehr flexibles Bauelement. Es ist programmier bar und kann auch nach Realisierung der Meßvorrichtung durch eine Umprogrammierung in seiner Funktion verändert, verbessert oder ergänzt werden. Durch die vielen Funktionen, die in einem solchen Microcontroller realisierbar sind, können große, un übersichtliche, aus vielen einzelnen Bauelementen gebildete Schaltungen vermieden werden. In a particularly suitable embodiment, a Microcontroller the measured value evaluation device. A microcon troller is a very flexible component. It is programmed bar and can also be implemented after the measurement device reprogramming changed in its function, improved or be supplemented. Due to the many functions in one such microcontrollers can be realized, large, un clear, made up of many individual components Circuits are avoided.

Insbesondere ist das Bezugssignal eine durch die Meßwertaus werteeinrichtung steuerbare Gleichspannung. Dabei kann die Gleichspannung auch direkt aus der Meßwertauswerteeinrichtung ausgegeben werden. Alternativ dazu ist es insbesondere mög lich, durch die Meßwertauswerteeinrichtung eine Gleichspan nungsquelle zu steuern. In diesem Fall wird das als Gleich spannung ausgebildete Bezugssignal aus einer externen Gleich spannungsquelle gespeist, die mit der Meßwertauswerteeinrich tung steuerbar verbunden ist.In particular, the reference signal is one through the measured values value device controllable DC voltage. The DC voltage also directly from the measured value evaluation device be issued. Alternatively, it is particularly possible Lich, a DC voltage through the measured value evaluation device source of control. In this case it is considered equal voltage-formed reference signal from an external DC voltage source fed with the measured value evaluation device device is controllably connected.

Die Gleichspannungsquelle weist vorzugsweise eine Integrier stufe auf, die eingangsseitig mit einer pulsweitenmodulierten Signalfolge der Meßwertauswerteeinrichtung verbunden ist. Ist die Meßwertauswerteeinrichtung von einem Microcontroller ge bildet, so kann der Integrierer eingangsseitig an den PLM-Aus gang (Pulse-Length-Modulation) des Microcontrollers angelegt sein. Über die Frequenz eines solchen pulsweitenmodulierten Signales kann die Gleichspannung sehr einfach variiert werden. Bei einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführung einer Integrierstufe ist der Eingang der Integrierstufe über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensa tor mit Masse verbunden. Das Ausgangssignal der Integrierstufe wird zwischen Kondensator und Widerstand abgegriffen. Um den Entladestrom des Kondensators zu reduzieren, kann die Inte grierstufe ausgangsseitig zusätzlich mit einem Impedanzwandler verbunden sein. Der Ausgang des Impedanzwandlers liefert dann das Bezugssignal. Vorteilhafterweise wird der Impedanzwandler von einem Operationsverstärker gebildet.The DC voltage source preferably has an integrator level, the input side with a pulse width modulated Signal sequence of the measured value evaluation device is connected. Is the measured value evaluation device ge from a microcontroller the integrator can connect to the PLM-Aus gang (pulse length modulation) of the microcontroller be. About the frequency of such a pulse width modulated The DC voltage can be varied very easily. With a particularly simple and inexpensive version an integration stage is the input of the integration stage above a series connection of a resistor and a condenser gate connected to ground. The output signal of the integration stage is tapped between the capacitor and resistor. To the The Inte can reduce the discharge current of the capacitor grier stage on the output side with an impedance converter be connected. The output of the impedance converter then delivers the reference signal. The impedance converter is advantageous formed by an operational amplifier.

In besonders vorteilhafter Weise weist die Meßwertauswerteein richtung eine in Abhängigkeit des am ersten Analogeingang an liegenden Meßsignals einen den Meßbereich einstellende Meßbe reichseinstelleinrichtung auf. Das Bezugssignal wird hierbei in Abhängigkeit des jeweiligen Meßbereichs vorgegeben. Der ge samte Meßbereich wird hier in mehrere kleinere Teilmeßbereiche unterteilt. Je mehr Teilmeßbereiche gebildet werden, desto ge ringer ist die maximale Schwankung der Empfindlichkeit. Die Meßbereichseinstelleinrichtung kann dabei insbesondere eine vorgegebene Anzahl von Meßbereichen aufweisen, wobei das je weilige Bezugssignal für jeden Meßbereich im Sinne einer mög lichst großen Meßauflösung einstellbar ist.The measured value evaluation has a particularly advantageous manner direction depending on the at the first analog input lying measurement signal a Meßbe setting the measuring range rich adjustment device on. The reference signal is here depending on the respective measuring range. The ge The entire measuring range is divided into several smaller measuring ranges divided. The more partial measuring ranges are formed, the more ringer is the maximum variation in sensitivity. The Measuring range setting device can in particular be a have a predetermined number of measuring ranges, the because reference signal for each measuring range in the sense of a poss largest possible resolution is adjustable.

Die Sensormittel können eine mit einer Spannung beaufschlagte Reihenschaltung eines Festwiderstands mit einem beeinflus sungsgrößenabhängigen Widerstand aufweisen. Das Ausgangssignal der Sensormittel wird dabei zwischen den beiden Widerständen abgegriffen. Eine solche Spannungsteilerschaltung ist sehr einfach und günstig herzustellen.The sensor means can be supplied with a voltage Series connection of a fixed resistor with an influence solution-dependent resistance. The output signal the sensor means is between the two resistors tapped. Such a voltage divider circuit is very easy and cheap to manufacture.

DRAWING

Das in den Zeichnungen näher dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:The embodiment shown in the drawings the invention is explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungs beispiels der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung und Fig. 1 is a block diagram of a first embodiment example of the measuring device according to the invention and

Fig. 2 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbei spiels der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung. Fig. 2 is a circuit diagram of a second game Ausführungsbei the measuring device according to the invention.

DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Fig. 1 zeigt in allgemeiner Darstellung das Blockschaltbild des ersten Ausführungsbeispiels. Eine Meßvorrichtung 1 weist Sensormittel 2, eine Signalvorverarbeitungseinrichtung 3, eine Meßwertauswerteeinrichtung 4 und eine steuerbare Bezugssignal quelle 5 auf. Eine derartige Meßvorrichtung 1 kann beispiels weise zur Steuerung von Rolläden eingesetzt werden. Bei diesem Anwendungsbeispiel messen die Sensormittel 2 beispielsweise die Lichteinstrahlung oder sonstige Parameter, wie Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Drehzahl oder dergleichen. Die gemessenen analogen Sensorsignale 9 werden dann über die Signalvorverar beitungseinrichtung 3 an einen ersten Analogeingang AN1 der Meßwertauswerteeinrichtung 4 übertragen. Die Meßwertauswerte einrichtung 4 interpretiert die erhaltenen Daten und kann ent sprechende Steuersignale erzeugen. Beispielsweise könnte das Öffnen bzw. das Schließen der Rolläden verursacht werden. Diese Steuersignale sind nicht näher dargestellt. Eine derar tige Meßvorrichtung 1 kann immer dann angewendet werden, wenn analoge Sensorsignale aufgenommen werden müssen und eine ent sprechende Auswertung nötig ist. Eine weitere Anwendungsmög lichkeit wäre beispielsweise die Temperaturmessung zur Rege lung einer Heizungsanlage. Fig. 1 shows a general representation of the block diagram of the first embodiment. A measuring device 1 has sensor means 2 , a signal preprocessing device 3 , a measured value evaluation device 4 and a controllable reference signal source 5 . Such a measuring device 1 can, for example, be used to control roller shutters. In this application example, the sensor means 2 measure, for example, the light radiation or other parameters such as temperature, pressure, humidity, speed or the like. The measured analog sensor signals 9 are then transmitted via the signal preprocessing device 3 to a first analog input AN1 of the measured value evaluation device 4 . The measured value evaluation device 4 interprets the data obtained and can generate corresponding control signals. For example, the opening or closing of the roller shutters could be caused. These control signals are not shown in detail. Such a measuring device 1 can always be used when analog sensor signals have to be recorded and a corresponding evaluation is necessary. Another application would be, for example, temperature measurement to control a heating system.

Gemäß Fig. 1 sind die Sensormittel 2 mit einem Sensoreingang der Signalvorverarbeitungseinrichtung 3 verbunden. Sie über tragen das Sensorsignal 9 an eine Subtrahierstufe 11 der Si gnalvorverarbeitungseinrichtung 3. An einem zweiten Eingang der Subtrahierstufe 11 liegt ein Bezugssignal 10 an, das aus der Bezugssignalquelle 5 gespeist wird. Die Subtrahierstufe 11 bildet aus dem Sensorsignal 9 und dem Bezugssignal 10 ein Differenzsignal 13. Durch Verstärkermittel 12 wird das Diffe renzsignal 13 in der Signalvorverarbeitungseinrichtung 3 ver stärkt und das so erhaltende erste Analogsignal 16 an dem er sten Analogeingang AN1 der Meßwertauswerteeinrichtung 4 ange legt. Die Verstärkung kann dabei auch den Wert Eins annehmen. In der Regel ist sie aber größer als Eins. Über ein Ausgangs signal SA steuert eine in der Meßwertauswerteeinrichtung 4 enthaltene Meßbereichseinstelleinrichtung 6 die Bezugssignal quelle 5. Beispielsweise könnte das Ausgangssignal SA auch eine digitale Signalfolge enthalten, die in der Bezugssignal quelle 5 decodiert wird, um das korrekte Bezugssignal 10 zu erzeugen. Das ausgangsseitig an der Bezugssignalquelle 5 an liegende Bezugssignal 10 wird einem zweiten Analogeingang AN2 der Meßwertauswerteeinrichtung 4 zur Kontrolle zugeführt. Referring to FIG. 1, the sensor means 2 are connected to a sensor input of the signal preprocessing. 3 They transmit the sensor signal 9 to a subtraction stage 11 of the signal preprocessing device 3 . A reference signal 10 is present at a second input of the subtracting stage 11 and is fed from the reference signal source 5 . The subtracting stage 11 forms a difference signal 13 from the sensor signal 9 and the reference signal 10 . By amplifier means 12 , the difference signal 13 is amplified in the signal preprocessing device 3 and the first analog signal 16 thus obtained is connected to the first analog input AN1 of the measured value evaluation device 4 . The gain can also assume the value one. As a rule, however, it is greater than one. Via an output signal SA, a measuring range setting device 6 contained in the measured value evaluation device 4 controls the reference signal source 5 . For example, the output signal SA could also contain a digital signal sequence which is decoded in the reference signal source 5 in order to generate the correct reference signal 10 . The reference signal 10 on the output side at the reference signal source 5 is fed to a second analog input AN2 of the measured value evaluation device 4 for control purposes.

Die am Ausgang der Sensormittel 2 anliegenden Sensorsignale 9 sind häufig nur sehr schwierig auswertbar, da die Empfindlich keit im gesamten, sehr großen Meßbereich stark schwankt. Die beste Meßauflösung, die am ersten Analogeingang AN1 der Meß wertauswerteeinrichtung 4 noch erreicht werden kann, soll aber über den gesamten Meßbereich optimal eingestellt werden kön nen. Deshalb wird der gesamte Meßbereich in mehrere, kleinere Teilmeßbereiche untergliedert. Über die Umschaltung von einem Meßbereich in den anderen entscheidet die Meßwertauswerteein richtung 4 in Abhängigkeit des an einer Meßwerteingangsstufe 7 der Meßwertauswerteeinrichtung 4 empfangenen Signals am ersten Analogeingang AN1. Ist eine Meßbereichsumschaltung während des Betriebs der Meßvorrichtung 1 notwendig, so wird das Ausgangs signal SA der in der Meßwertauswerteeinrichtung 4 enthaltenen Meßbereichseinstelleinrichtung 6 derart geändert, daß die mit Hilfe dieses Signals steuerbare Bezugssignalquelle 5 das von ihr ausgegebene Bezugssignal 10 dem jeweiligen Teilmeßbereich anpaßt. Die Anzahl der Meßbereiche kann in der Meßbereichsein stelleinrichtung 6 variabel oder fest vorgegeben sein. Das Bezugssignal 10 wird so eingestellt, daß die Meßauflösung im jeweiligen Meßbereich möglichst groß ist, was dadurch erreicht wird, daß das Differenzsignal möglichst klein eingestellt wird, so daß sich Sensorsignaländerungen sehr stark auswirken. Vor allem bei den Meßbereichsumschaltungen ist die Kontrolle des Bezugssignals 10 über den zweiten Analogeingang AN2 nütz lich.The sensor signals 9 present at the output of the sensor means 2 are often very difficult to evaluate, since the sensitivity fluctuates widely in the entire, very large measuring range. The best measurement resolution, which can still be achieved at the first analog input AN1 of the measured value evaluation device 4 , should, however, be able to be set optimally over the entire measuring range. Therefore, the entire measuring range is divided into several smaller measuring ranges. The measurement value evaluation device 4 decides on the changeover from one measurement range to the other depending on the signal received at a measurement value input stage 7 of the measurement value evaluation device 4 at the first analog input AN1. Is a range selection during the operation of the measuring device 1 is necessary, the output signal SA of the Meßbereichseinstelleinrichtung 6 contained in the Meßwertauswerteeinrichtung 4 is changed such that the controllable with the aid of this signal, the reference signal source 5 adapts the each partial measuring range of its output reference signal 10th The number of measuring ranges can be variable or fixed in the measuring range setting device 6 . The reference signal 10 is set so that the measurement resolution in the respective measuring range is as large as possible, which is achieved in that the difference signal is set as small as possible so that changes in the sensor signal have a very strong effect. The control of the reference signal 10 via the second analog input AN2 is particularly useful in the case of measuring range switchovers.

Fig. 2 zeigt ein zweites detaillierteres Ausführungsbeispiel einer Meßvorrichtung 22. Sensormittel 23 sind dabei von einer Versorgungsspannung VDD beaufschlagt, die an einer Reihen schaltung eines Sensorwiderstands 24 und eines beeinflussungs größenabhängigen Widerstands 25 anliegt. Der beeinflussungs größenabhängige Widerstand 25 ist in diesem Beispiel ein lichtabhängiger Widerstand. Der den Sensorausgang bildende Mittelabgriff zwischen dem Sensorwiderstand 24 und dem beein flussungsgrößenabhängigen Widerstand 25 liefert das Sensorsignal 27, das an einen Vorwiderstand 26 in einer Signalvorver arbeitungseinrichtung 29 angelegt wird. Fig. 2 shows a second detailed embodiment of a measuring device 22nd Sensor means 23 are acted upon by a supply voltage VDD which is connected to a series connection of a sensor resistor 24 and an influencing variable-dependent resistor 25 . The influencing variable-dependent resistor 25 is a light-dependent resistor in this example. The center tap forming the sensor output between the sensor resistor 24 and the influencing variable-dependent resistor 25 supplies the sensor signal 27 , which is applied to a series resistor 26 in a signal preprocessing device 29 .

Die Signalvorverarbeitungseinrichtung 29 kann einen Differenz verstärker aufweisen oder einen Differenzverstärker bilden. In diesem Ausführungsbeispiel enthält die Signalvorverarbeitungs einrichtung 29 hierzu einen entsprechend geschalteten Operati onsverstärker 31, der gleichzeitig eine Subtrahierstufe und einen Verstärker darstellt. Sein nicht-invertierender Eingang ist mit dem Vorwiderstand 26 sowie über einen Pull-Down-Wider stand 30 mit Masse verbunden. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 31 ist mit einem Parallelwiderstand 32 verbunden, an dessen zweitem Anschluß ein Bezugssignal 35 an gelegt ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 31 führt zu einem ersten Analogeingang AN1 eines als Meßwertauswerteein richtung dienenden Microcontrollers 34 und ist zugleich über einen Rückkoppelwiderstand 36 auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 31 rückgekoppelt. Zur Schwin gungsunterdrückung ist parallel zum Rückkoppelwiderstand 36 ein Kondensator 37 geschaltet. Dieser wäre zur Bildung eines Differenzverstärkers grundsätzlich nicht notwendig. Prinzipi ell könnte der in der Signalvorverarbeitungseinrichtung 29 enthaltene Differenzverstärker auch beispielsweise durch Tran sistorschaltungen realisiert sein.The signal preprocessing device 29 can have a differential amplifier or form a differential amplifier. In this exemplary embodiment, the signal preprocessing device 29 contains a correspondingly switched operational amplifier 31 , which simultaneously represents a subtracting stage and an amplifier. Its non-inverting input is connected to the series resistor 26 and a pull-down resistor 30 to ground. The inverting input of the operational amplifier 31 is connected to a parallel resistor 32 , at the second connection of which a reference signal 35 is applied. The output of the operational amplifier 31 leads to a first analog input AN1 of a microcontroller 34 serving as a measured value evaluation device and is also fed back via a feedback resistor 36 to the inverting input of the operational amplifier 31 . For vibration suppression, a capacitor 37 is connected in parallel to the feedback resistor 36 . In principle, this would not be necessary to form a differential amplifier. In principle, the differential amplifier contained in the signal preprocessing device 29 could also be implemented, for example, by transistor circuits.

Über seinen PLM-Ausgang (Pulse-Length-Modulation) steuert eine im Microcontroller 34 enthaltene Meßbereichseinstelleinrich tung die Größe des Bezugssignals 35 in Abhängigkeit von dem am ersten Analogeingang AN1 anliegenden ersten Analogsignal 20. Der PLM-Ausgang ist mit dem Eingang einer Integrierstufe 38 verbunden. Für einen Aufbau einer Integrierstufe 38 gibt es mehrere Möglichkeiten. In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist die Integrierstufe 38 eine Reihenschaltung aus einem In tegrierwiderstand 39 und einem Integrierkondensator 40 auf, die den Eingang der Integrierstufe 38 mit Masse verbindet. Der Mittelabgriff zwischen dem Integrierwiderstand 39 und dem Integrierkondensator 40 liefert ein integriertes Signal 41 am Ausgang der Integrierstufe 38.Via its PLM output (pulse length modulation), a measuring range setting device contained in the microcontroller 34 controls the size of the reference signal 35 as a function of the first analog signal 20 present at the first analog input AN1. The PLM output is connected to the input of an integrating stage 38 . There are several options for building an integration stage 38 . In the embodiment according to FIG. 2, the integrating stage 38 has a series circuit comprising an integrating resistor 39 and an integrating capacitor 40 , which connects the input of the integrating stage 38 to ground. The center tap between the integrating resistor 39 and the integrating capacitor 40 supplies an integrated signal 41 at the output of the integrating stage 38 .

Mittels des pulsweitenmodulierten Signals PLM des Microcon trollers 34 und die nachgeschaltete Integrierstufe 38 wird ein integriertes Signal 41 gebildet, das eine Gleichspannung dar stellt. Um den Entladestrom des Integrierkondensators 40 sehr gering zu halten, wird der Integrierstufe 38 ein Impedanzwand ler 44 nachgeschaltet. Am Ausgang des Impedanzwandlers 44 wird das Bezugssignal 35 gebildet. Der Impedanzwandler 44 wird durch einen zweiten Operationsverstärker 45 gebildet. Impe danzwandler 44 und Integrierer 38 bilden eine gesteuerte Be zugssignalquelle 42.By means of the pulse width modulated signal PLM of the Microcon trollers 34 and the downstream integrator 38 , an integrated signal 41 is formed, which represents a DC voltage. In order to keep the discharge current of the integrating capacitor 40 very low, the integrating stage 38 is followed by an impedance wall 44 . The reference signal 35 is formed at the output of the impedance converter 44 . The impedance converter 44 is formed by a second operational amplifier 45 . Impedance converter 44 and integrator 38 form a controlled reference signal source 42nd

Die Subtrahierstufe und die Verstärkermittel werden im vorlie genden Ausführungsbeispiel durch einen Differenzverstärker ge bildet. Der Vorwiderstand 26 und der Pull-Down-Widerstand 30 gewichten dabei das Sensorsignal 27, wohingegen der Rückkop pelwiderstand 36 und der Parallelwiderstand 32 den Gewichts faktor des Bezugssignals 35 vorgeben. Werden sowohl der Vorwi derstand 26 und der Parallelwiderstand 32, als auch der Pull-Down-Widerstand 30 und der Rückkoppelwiderstand 36 paarweise mit dem gleichen Widerstandswert gewählt, so werden das Sen sorsignal 9 und das Bezugssignal 10 gleichstark gewichtet.The subtracting stage and the amplifier means are formed in the exemplary embodiment by a differential amplifier. The series resistor 26 and the pull-down resistor 30 weight the sensor signal 27 , whereas the feedback coupling resistor 36 and the parallel resistor 32 specify the weight factor of the reference signal 35 . If both the Vorwi resistance 26 and the parallel resistor 32 , as well as the pull-down resistor 30 and the feedback resistor 36 are selected in pairs with the same resistance value, the sensor signal 9 and the reference signal 10 are weighted equally.

Prinzipiell wäre es selbstverständlich auch denkbar, die Ope rationsverstärker durch ihre bekannten Transistorschaltungen zu ersetzen.In principle, it would of course also be conceivable for the opera rations amplifier through their known transistor circuits to replace.

Claims

1. Measuring device ( 1 ; 22 ) with a measured value evaluation device ( 4 ; 34 ), sensor means ( 2 ; 23 ) for detecting an influencing variable and a signal preprocessing device ( 3 ; 29 ), the sensor means ( 2 ; 23 ) via an analog gene Sensor output sensor signals ( 9 ; 27 ) which are fed via the signal preprocessing device ( 3 ; 29 ) to the measured value evaluation device ( 4 ; 34 ), characterized in that the signal preprocessing device ( 3 ; 29 ) has a subtraction stage ( 11 ; 33 ) for formation a difference signal ( 13 ) from the sensor signal ( 9 ; 27 ) and the reference signal ( 10 ; 35 ) ent, the difference signal ( 13 ) a first analog input (AN1) of the measured value evaluation device ( 4 ; 34 ) can be supplied for evaluation.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the signal preprocessing device ( 3 ; 29 ) amplifies the difference signal ( 13 ) with a fixed or adjustable factor gate.

3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the subtracting stage ( 11 ; 33 ) is designed as a differential amplifier or has such.

4. Measuring device according to claim 3, characterized in that the differential amplifier is formed by an operational amplifier ( 31 ), the output of which is fed back via a feedback resistor ( 36 ) to the inverting input of the operational amplifier ( 31 ), the inverting input being simultaneous is connected to the reference signal ( 35 ) via a parallel resistor ( 32 ), whereas the non-inverting input of the operational amplifier is connected to ground via a pull-down resistor ( 30 ) and to the sensor signal ( 27 ) via a series resistor ( 26 ) is.

5. Measuring device according to claim 4, characterized in that is resistant to the feedback (36), a capacitor (37) connected in parallel to the vibration suppression.

6. Measuring device according to claim 4 or 5, characterized in that both the parallel resistor ( 32 ) and the series resistor ( 26 ) and the feedback resistor ( 36 ) and the pull-down resistor ( 30 ) each have the same resistance value in pairs.

7. Measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the reference signal ( 10 ; 35 ) for control on a second analog input (AN2) of the measured value evaluation device ( 4 ; 34 ) is performed.

8. Measuring device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the measured value evaluation device ( 4 ) is formed by a microcontroller ( 34 ).

9. Measuring device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the reference signal ( 10 ; 35 ) is a DC voltage controllable by the measured value evaluation device ( 4 ; 34 ).

10. Measuring device according to claim 9, characterized in that a DC voltage source ( 5 ; 42 ) is provided which can be controlled by the measured value evaluation device ( 4 ; 34 ).

11. Measuring device according to claim 10, characterized in that the DC voltage source ( 42 ) has an integrating stage ( 38 ) to which a pulse-width modulated signal sequence of the measured value evaluation device ( 34 ) is placed on the input side.

12. Measuring device according to claim 8 and 11, characterized in that the PLM output (pulse length modulation) of the microcontroller ( 34 ) for supplying the pulse width modulated signal sequence is connected to an input of the integrating stage ( 38 ).

13. Measuring device according to claim 11 or 12, characterized in that the input of the integrating stage ( 38 ) via a series circuit of an integrating resistor ( 39 ) and an integrating capacitor ( 40 ) is connected to ground and the output signal of the integrator between the integrating resistor ( 39 ) and the integrating capacitor ( 40 ) is tapped.

14. Measuring device according to claim 13, characterized in that the integrating stage ( 38 ) is connected on the output side to an impedance converter ( 44 ), the output signal of which forms the reference signal ( 35 ).

15. Measuring device according to claim 14, characterized in that the impedance converter ( 44 ) is formed by a second operational amplifier (45).

16. Measuring device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the measured value evaluation device ( 4 ; 34 ) has a measuring range setting device ( 6 ) which, depending on the first analog signal ( 16 ; 20 ) connected to the first analog input (AN1) , wherein the reference signal ( 10 ; 35 ) is predetermined as a function of the respective measuring range.

17. Measuring device according to claim 16, characterized in that the measuring range setting device ( 6 ) has a predetermined number of measuring ranges.

18. Measuring device according to claim 16 or 17, characterized in that the respective reference signal ( 10 ; 35 ) is adjustable for each measuring range in the sense of the greatest possible measurement resolution.

19. Measuring device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the sensor means ( 23 ) have a series connection of a sensor resistor ( 24 ) acted upon with a voltage ( 24 ) with an influencing variable-dependent resistor ( 25 ), a tap between the sensor resistor ( 24 ) and the influencing variable-dependent resistance ( 25 ) forms the output of the sensor means ( 23 ).