Beschreibung description
Vorrichtung und Verfahren zum Kompensierenvon Messwert¬ aufnehmernDevice and method for compensating Meßwert¬ sensors
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kom¬ pensieren von Messwertaufnehmern.The present invention relates to a device and a method for compensating transducers.
[0002] Messwertaufnehmer im Sinne der Erfindung können beispielsweise Messwert¬ aufnehmer der Prozessmesstechnik sein, wozu insbesondere Druckmesswert¬ aufnehmer, Durchflussmesswertaufnehmer, Füllstandsmesswertaufnehmer, potentio- metrische Messwertaufnehmer, amperometrische Messwertaufnehmer, photometrische Messwertaufnehmer, spektrometrische Messwertaufnehmer und Feuchtemesswert¬ aufnehmer.[0002] Transducers in the sense of the invention can be, for example, transducers of process measuring technology, in particular pressure transducers, flow transducers, fill level transducers, potentio metric transducers, amperometric transducers, photometric transducers, spectrometric transducers and moisture measuring transducers.
[0003] Messwertaufnehmer wandeln eine Messgröße in ein Sensorsignal, wobei dieTransducers convert a measured variable into a sensor signal, wherein the
Messwertaufnehmer häufig eine Querempfindlichkeit gegen eine Störgröße aufweisen. Die Störgröße kann beispielsweise eine Temperatur sein. Es ist daher üblich, Messwertaufnehmer über den Einsatzbereich der Messgröße und der Störgröße zu kompensieren, um ein Sensorsignal zu erhalten welches in einem definierten, vor¬ zugsweise proportionalen, Zusammenhang mit der Messgröße steht.Transducer often have a cross-sensitivity to a disturbance. The disturbance may be, for example, a temperature. It is therefore customary to compensate transducers over the range of application of the measured variable and the disturbance variable in order to obtain a sensor signal which is in a defined, preferably proportional, relationship with the measured variable.
[0004] Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird nun am Beispiel von Druck¬ messwertaufnehmer erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Druckmesswert¬ aufnehmer im Sinne der Erfindung umfassen Messwertaufnehmer für Absolutdruck, Relativdruck oder Differenzdruck.The problem underlying the invention will now be explained using the example of pressure transducer, without, however, being restricted thereto. Pressure transducers in the sense of the invention comprise transducers for absolute pressure, relative pressure or differential pressure.
[0005] Druckmesswertaufnehmer führen zum Erfassen der Messgröße Druck eine Trans¬ formation dieser Größe in ein elektrisches Signal durch welches mittels einer für das jeweilige Messprinzip angepassten Signalverarbeitung aufbereitet wird.Druckmesswertaufnehmer lead to detect the measured variable pressure a Trans¬ formation of this size in an electrical signal by which is processed by means of a customized for the respective measurement signal processing.
[0006] Beispielsweise wird bei Druckmesswertaufnehmern mit einer kapazitiven Druck¬ messzelle eine druckabhängige Kapazitätsänderung in ein vom Druck abhängiges elektrisches Primärsignal gewandelt, das jedoch von Störgrößen wie beispielsweise der Temperatur abhängig ist.For example, in the case of pressure transducers with a capacitive pressure measuring cell, a pressure-dependent change in capacitance is converted into a pressure-dependent primary electrical signal, which, however, is dependent on interference variables such as temperature.
[0007] Bei Druckmesswertaufnehmer mit einer piezoresistiven Druckmesszelle mit einer Brückenschaltung wird entsprechend ein druckabhängiges Brückensignal in ein Pri¬ märsignal gewandelt, das ebenfalls einen ausgeprägten Temperaturgang aufweist.In Druckmesswertaufnehmer with a piezoresistive pressure measuring cell with a bridge circuit, a pressure-dependent bridge signal is correspondingly converted into a primary signal, which likewise has a pronounced temperature response.
[0008] Zur Ermittlung der erforderlichen Korrekturterme zur Kompensation dieser Stö¬ reinflüsse wird das Primärsignal bezüglich Nullpunkt und Spanne sowie des Kennlini¬ enverlaufs bei verschiedenen Temperaturen und Druckwerten mit den tatsächlichen Referenzwerten verglichen.In order to determine the correction terms required to compensate for these disturbances, the primary signal is compared with the actual reference values with respect to zero point and span as well as the characteristic curve at different temperatures and pressure values.
[0009] Bei der Kompensation von Druckmesswertaufnehmern mit analoger Signalver-
arbeitung werden Nullpunkt, Verstärkung und Linearität des Sensors durch ein Wi- derstands-/Thermistor-Netzwerk im gesamten Einsatztemperaturbereich des Druck¬ messwertaufnehmers kompensiert.[0009] In the compensation of pressure transducers with analog signal Zero point, gain and linearity of the sensor are compensated by a resistance / thermistor network in the entire operating temperature range of the pressure transducer.
[0010] Bei der digitalen Kompensation werden anhand des Vergleichs der Messwerte mit den Referenzwerten über ein mathematisches Modell mit einem Gleichungssystem n- ter Ordnung die Koeffizienten zur Minimierung der Kennlinien und Temperaturfehler bestimmt. Die Koeffizienten werden schließlich in einem Speicher der Sensor¬ elektronik abgelegt. Alternativ hierzu kann auch ein Raster von Stützstellen abgelegt werden, wobei zwischen diesen Stützstellen eine Interpolationsrechnung erfolgt. Die Koeffizienten werden schließlich in einem Speicher der Sensorelektronik abgelegt. Alternativ hierzu kann auch ein Raster von Stützstellen abgelegt werden, wobei zwischen diesen Stützstellen eine Interpolationsrechnung erfolgt.In digital compensation, the coefficients for minimizing the characteristic curves and temperature errors are determined on the basis of the comparison of the measured values with the reference values via a mathematical model with an equation system of the nth order. The coefficients are finally stored in a memory of the sensor electronics. Alternatively, a grid of interpolation points can also be stored, an interpolation calculation taking place between these interpolation points. The coefficients are finally stored in a memory of the sensor electronics. Alternatively, a grid of interpolation points can also be stored, an interpolation calculation taking place between these interpolation points.
[0011] Voraussetzung für die Kompensation ist eine Kennlinienmessung im gesamten Temperaturbereich des Sensors, beispielsweise -40°C bis 85°C mit Stützstellen bei Raumtemperatur und Zwischentemperaturen wie z.B. -10°C und 50°C.Prerequisite for the compensation is a characteristic measurement in the entire temperature range of the sensor, for example -40 ° C to 85 ° C with interpolation points at room temperature and intermediate temperatures such. -10 ° C and 50 ° C.
[0012] Dazu werden im Rahmen der Serienfertigung Chargen mit vielen Messwert¬ aufnehmern, beispielsweise in der Größenordnung von jeweils 100 Stück und mehr, in einer Kompensationsanordnung kompensiert. Die Kompensationsanordnung umfasst dazu beispielsweise eine Temperiervorrichtung zum Temperieren der Messwert¬ aufnehmer sowie Druckzuleitungen und elektrische Anschlüsse für jeden einzelnen Sensor.For this purpose, in the context of series production, batches with a large number of transducers, for example of the order of 100 units each and more, are compensated in a compensation arrangement. For this purpose, the compensation arrangement comprises, for example, a temperature control device for controlling the temperature of the measured value sensors as well as pressure supply lines and electrical connections for each individual sensor.
[0013] Nach Erreichen der vorgegebenen Temperaturwerte wird jeweils eine Druck¬ kennlinie aufgenommen. Bei Messwertaufnehmer mit analogem Signalausgang erfolgt die Abfrage des Ausgangssignals mittels eines Scanners bzw. Messstellenumschalters. Bei Messwertaufnehmern mit digitalem Signalausgang über ein Bus-System, wobei jede Messzelle einzeln angesprochen wird. Alternativ dazu ist es auch bei Messwert- aufnehmern mit einem digitalen Signalausgang möglich, die einzelnen Messwert¬ aufnehmer nacheinander mit einem Scanner anzusprechen.After reaching the predetermined temperature values, a pressure characteristic is recorded in each case. In the case of transducers with analog signal output, the interrogation of the output signal is carried out by means of a scanner or measuring point selector switch. For transducers with digital signal output via a bus system, each measuring cell being addressed individually. Alternatively, it is also possible for transducers with a digital signal output to address the individual transducers successively with a scanner.
[0014] Im Sinne einer aussagefähigen Statistik wird pro Drucksensor ein gemittelterIn the sense of a meaningful statistic, one averaged per pressure sensor
Datensatz aufgenommen der den Referenzruck, die Betriebsspannung sowie die Sen¬ sorsignale zu Druck und Temperatur enthält und beispielsweise über 30 Messungen gemittelt wurde.Data record recorded the reference pressure, the operating voltage and the Sen¬ sensor signals to pressure and temperature and was averaged over 30 measurements.
[0015] Die Messwertaufnahme dauert beispielsweise bei einer Charge mit 120 Messwert¬ aufnehmern und 30 Messungen pro Datensatz und Messpunkt etwa 3 Minuten pro Messpunkt für die gesamte Charge. Dies ist einerseits hinsichtlich der Gesamtdauer der Kompensation nachteilig und andererseits für die Genauigkeit der Kompensation ver¬ besserungswürdig, da es schwierig ist, den vorgegebenen Druck und Temperatur über eine Zeit von 3 Minuten exakt konstant zu halten.
[0016] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und eine Verfahren zur verbesserten Kompensation von Messwertaufnehmer, ins¬ besondere Druckmesswertaufnehmer bereitzustellen.The measured value recording takes, for example, in a batch with 120 Meßwert¬ and 30 measurements per record and measuring point about 3 minutes per measurement point for the entire batch. On the one hand, this is disadvantageous with regard to the total duration of the compensation and, on the other hand, it is worth improving for the accuracy of the compensation since it is difficult to keep the predetermined pressure and temperature exactly constant over a period of 3 minutes. The present invention is therefore based on the object, an apparatus and a method for improved compensation of transducers, ins¬ particular Druckmesswertaufnehmer provide.
[0017] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Vorrichtung gemäß des un¬ abhängigen Patentanspruchs 1 und das Verfahren gemäß des unabhängigen Patent¬ anspruchs 12.The object is achieved according to the invention by the device according to the independent patent claim 1 and the method according to the independent patent claim 12.
[0018] Die erfindungsgemäße Kompensationsvorrichtung für eine Vielzahl vonThe inventive compensation device for a variety of
[0019] Messwertaufnehmern zum Erfassen einer Messgröße, wobei[0019] Transducers for detecting a measured variable, wherein
[0020] die Messwertaufnehmer[0020] the transducers
[0021] jeweils ein von der Messgröße abhängiges Primärsignal erzeugt welches Queremp¬ findlichkeiten zu einer Störgröße aufweisen; und[0021] In each case, a primary signal dependent on the measured variable generates which transverse sensitivities have an interference variable; and
[0022] die KompensationsvorrichtungThe compensation device
[0023] eine Vielzahl von Sensoraufnahmen zur Aufnahme von Messwertaufnehmern;A plurality of sensor receptacles for receiving transducers;
[0024] einen Messgrößensteller zum Einstellen von Referenzwerten der Messgröße, denen die Messwertaufnehmer ausgesetzt sind;[0024] a measured variable adjuster for setting reference values of the measured variable to which the transducers are exposed;
[0025] einen Störgrößensteiler, zum Einstellen von Werte der Störgröße denen die Messwertaufnehmer ausgesetzt sind; undA disturbance divider, for setting values of the disturbance to which the transducers are exposed; and
[0026] eine Datenerfassungsvorrichtung zum Auslesen von Messdatensätzen der einzelnen Messwertaufnehmer, wobei die Messdatensätze zumindest einen die Messgröße reprä¬ sentierenden Wert enthalten;[0026] a data acquisition device for reading out measured data sets of the individual transducers, wherein the measured data sets contain at least one value representing the measured variable;
[0027] umfasst;[0027] comprises;
[0028] dadurch gekennzeichnet, dassCharacterized in that
[0029] die Kompensationsanlage weiterhin einen Triggersignalausgang aufweist, undThe compensation system further comprises a trigger signal output, and
[0030] jedem Messwertaufnehmer ein Datenspeicher mit einer Steuerelektronik zugeordnet ist, die operativ mit dem Triggersignalausgang verbunden ist, wobei nach der Ausgabe eines Triggersignals an dem Triggersignalausgang gleichzeitig in jedem der Da¬ tenspeicher der aktuelle Messdatensatz des zugehörigen Sensors gespeichert wird.[0030] Each data recorder is assigned a data memory with control electronics, which is operatively connected to the trigger signal output, wherein the current measurement data record of the associated sensor is simultaneously stored in each of the data memory after the output of a trigger signal at the trigger signal output.
[0031] Die Steuerelektronik kann insbesondere einen Mikroprozessor umfassen.The control electronics may in particular comprise a microprocessor.
[0032] Die den Messwertaufnehmer zugeordneten Datenspeicher können beispielsweise Speichermodule sein, die jeweils Bestandteil des Sensors sind und ggf. funktionell mit der Korrekturschaltung verbunden sind.The data storage device associated with the measuring transducer can be, for example, memory modules, which are each part of the sensor and, if appropriate, are functionally connected to the correction circuit.
[0033] Gleichermaßen können die den Messwertaufnehmer zugeordneten Datenspeicher Komponenten der Kompensationsvorrichtung sein, die operativ mit den zugehörigen Messwertaufnehmer verbunden sind.Similarly, the data storage associated with the transducer may be components of the compensation device operatively connected to the associated transducers.
[0034] Sofern die Messwertaufnehmer analoge Ausgangssignale ausgeben, ist jedem Sensor weiterhin ein Analog/Digital- Wandler (ADC) zugeordnet, über den die Messdatensätze in den Datenspeicher eingelesen werden.If the transducers output analog output signals, each sensor is further associated with an analog / digital converter (ADC), via which the measurement data records are read into the data memory.
[0035] Die Messwertaufnehmer weisen ab einem bestimmten Schritt ihrer Herstellung eine
Korrekturschaltung auf, welche das Primärsignal anhand von Kompensations¬ parametern und einem jeweils erfassten Wert der Störgröße verarbeitet und ein Aus¬ gangssignals erzeugt, das die Messgröße nach erfolgter Kompensation unabhängig von der Störgröße repräsentieren soll, wobei die Kompensationsparameter unter Einsatz der Kompensationsvorrichtung ermittelt sind. Für die Realisierung der Erfindung ist es aber grundsätzlich unerheblich, ob die Messwertaufnehmer bereits während der Kom¬ pensation in der Kompensationsvorrichtung die Korrekturschaltung aufweisen oder nicht. Bei der erfindungsgemäßen Kompensationsvorrichtung sind lediglich die Schnittstellen zu den Messwertaufnehmern der entsprechend der Ausstattung der Messwertaufnehmer zu gestalten.The transducers have a certain step of their production Correction circuit, which processes the primary signal on the basis of Kompensations¬ parameters and each detected value of the disturbance and generates a Aus¬ output signal which is to represent the measured variable after compensation regardless of the disturbance, the compensation parameters are determined using the compensation device. For the realization of the invention, however, it is fundamentally irrelevant whether or not the transducers already have the correction circuit in the compensation device during the compensation. In the compensation device according to the invention, only the interfaces to the transducers are to be designed according to the equipment of the transducers.
[0036] Die Messwertaufnehmer weisen gleichermaßen ab einem bestimmten Schritt ihrer Herstellung jeweils einen Störgrößensensor zum Erfassen der Störgröße auf, da ein aktueller Wert der Störgröße für die Verarbeitung des Primärsignals der Messgröße un- erlässlich ist. Hier ist es ebenfalls eine Frage der Zweckmäßigkeit, ob die Messwert¬ aufnehmer bereits während der Kompensation in der Kompensationsvorrichtung den Störgrößensensor aufweisen oder nicht. Wenn beispielsweise die Störgröße bei einem vorgegebenen Störgrößenwert über die gesamte Kompensationsvorrichtung identisch ist, und die Genauigkeit der Störgrößenmessung mit nachträglich eingebauten Störgrö¬ ßensensoren unproblematisch ist, so kann während der Kompensation auf eine in¬ dividuelle Messung der Störgrößen an dem Ort der jeweiligen Messwertaufnehmer verzichtet werden. Dementsprechend ist in diesem Fall der Einbau der Störgrö¬ ßensensoren in die Messwertaufnehmer vor der Kompensation nicht zwingend er¬ forderlich. Wenn dagegen einerseits der Wert der Störgröße über die Kompensations¬ vorrichtung räumlich variiert, oder wenn andererseits das Messverhalten der Störgrö¬ ßensensoren fertigungsabhängige Schwankungen aufweisen, so ist es ratsam wenn die Messwertaufnehmer bereits zum Zeitpunkt der Kompensation in der Kompensations¬ vorrichtung jeweils einen Störgrößensensor aufweisen, so dass dessen Störgrößen- messwerte der Störgröße in dem jeweiligen Messdatensatz mit erfasst werden können.The transducers likewise each have a disturbance variable sensor for detecting the disturbance variable as of a specific step in their production, since a current value of the disturbance variable is indispensable for processing the primary signal of the measured variable. Here too it is a question of the expediency whether or not the transducers already have the disturbance variable sensor during the compensation in the compensation device. If, for example, the disturbance variable is identical for a given disturbance variable value over the entire compensation device, and the accuracy of disturbance measurement with subsequently installed disturbance sensors is unproblematic, an individual measurement of the disturbance variables at the location of the respective transducer can be dispensed with during the compensation , Accordingly, in this case the incorporation of the interference quantity sensors in the transducers prior to the compensation is not absolutely necessary. If, on the other hand, the value of the disturbance variable on the one hand spatially varies over the Kompensations¬, or if on the other hand have the measurement behavior of Störgrö¬ ßensensoren production-dependent fluctuations, it is advisable if the transducers already have a disturbance variable sensor at the time of compensation in the Kompensations¬ so that its Störgrößen- measured values of the disturbance in the respective measurement data set can be detected.
[0037] Die Kompensationsvorrichtung kann in einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weiterhin eine Datenverarbeitungseinheit, zum Bestimmen der Kompensati¬ onsparameter anhand der ausgelesenen Messdatensätze aufweisen. Alternativ dazu können die erfassten Messdatensätze zu einer von der Kompensationsvorrichtung getrennten Datenverarbeitungseinheit übertragen werden, um von dieser die Kompen¬ sationsparameter bestimmen zu lassen.In a currently preferred embodiment of the invention, the compensation device can furthermore have a data processing unit for determining the compensation parameters on the basis of the read-out measurement data sets. Alternatively, the acquired measurement data sets can be transmitted to a data processing unit separate from the compensation device in order to have the compensation parameter determined by it.
[0038] Die Messdatensätze können beispielsweise neben dem die Messgröße repräsen¬ tierenden Wert, einen die Störgröße repräsentierenden Wert enthalten der vom jeweiligen Störgrößensensor gemessen wurde. Weitere Zusatzparameter wie bei¬ spielsweise die jeweilige Versorgungsspannung können ebenfalls mit den einzelnen
Messdatensätzen in den jeweils den Messwertaufnehmer zugeordneten Datenspeichern gespeichert werden. Die Speicherung der genannten zusätzlichen Informationen mit den einzelnen Messwertaufnehmer ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Varianz der entsprechenden Größen wie Störgrößenwert oder Wert der Versor¬ gungsspannung über die Vielzahl der Messwertaufnehmer über die Kompensations¬ vorrichtung zu erwarten ist.The measured data records can contain, for example, in addition to the value representing the measured variable, a value representing the disturbance variable which was measured by the respective disturbance variable sensor. Further additional parameters, such as, for example, the respective supply voltage, can also be used with the individual ones Measurement data sets are stored in the respective data storage associated with the transducer. The storage of said additional information with the individual transducers is particularly advantageous if a variance of the corresponding variables such as interference value or value of the supply voltage is to be expected via the plurality of transducers via the compensation device.
[0039] Gleichermaßen kann es wünschenswert sein, abgeschlossene vollständigeSimilarly, it may be desirable to complete complete
Datensätze zu verarbeiten, die ausreichend sind, um die Bestimmung der Kompensati¬ onsparameter zu ermöglichen. In diesem Fall ist es beispielsweise vorteilhaft den vor¬ gegebenen Referenzwert ggf. den Störgrößenwert mit dem Messdatensatz zu speichern.To process records that are sufficient to allow the determination of Kompensati¬ on parameters. In this case, it is advantageous, for example, to store the predefined reference value, if necessary, the disturbance variable value with the measured data record.
[0040] Insoweit als durch die zusätzlichen Daten die aus der Vielzahl von Datenspeichern auszulesende Datenmenge vergrößert wird erhöht sich die Auslesezeit. Um dies zu vermeiden, können zum Zeitpunkt der Erfassung der Messdatensätze vorgegebene Größen wie der Referenzwert der Messgröße und der vorgegebene Wert der Störgröße den Messdatensätzen auch an anderer Stelle oder zu einem anderen Zeitpunkt zugeordnet werden, Beispielsweise in der Datenverarbeitungseinheit bei der Bestimmung der Einzelnen Kompensationsparameter für die Vielzahl der Messwert¬ aufnehmer. Die Zuordnung ist beispielsweise über die Identifikationsdaten des Messdatensatzes ohne weiteres möglich.Insofar as the data to be read from the plurality of data memories is increased by the additional data, the read-out time increases. In order to avoid this, given variables such as the reference value of the measured variable and the predetermined value of the disturbance variable can also be assigned to the measured data sets at another point or at a different time, for example in the data processing unit when determining the individual compensation parameters for the plurality of Meßwert¬ sensor. The assignment is readily possible, for example, via the identification data of the measurement data record.
[0041] Der Vorteil der Erfindung ist zweifach. Erstens kann bereits der nächste Re¬ ferenzwert für die Messgröße und/oder der nächste Wert für die Störgröße von der Kompensationsvorrichtung eingestellt werden, unmittelbar nachdem die Messdatensätze sämtlicher Messwertaufnehmer einer Charge synchron erfasst und ge¬ speichert worden sind,. Währenddessen können die Datenspeicher der einzelnen Messwertaufnehmer ohne Zeitverzug für den gesamten Kompensationsvorgang mittels der Datenerfassungsvorrichtung sequentiell ausgelesen werden. Zweitens muss der Re¬ ferenzwert der Messgröße nur für kurze Zeit konstant gehalten werden um möglichst einheitliche Randbedingungen für die Kompensation aller Sensormodule zu erzielen.The advantage of the invention is twofold. First, the next reference value for the measured variable and / or the next value for the disturbance variable can already be set by the compensation device immediately after the measurement data sets of all transducers of a batch have been recorded and stored synchronously. Meanwhile, the data memories of the individual transducers can be read out without delay for the entire compensation process by means of the data acquisition device sequentially. Secondly, the reference value of the measured variable only has to be kept constant for a short time in order to achieve as uniform boundary conditions as possible for the compensation of all sensor modules.
[0042] Einzelheiten zum mechanischen Aufbau einer Kompensationsvorrichtung sind bei¬ spielsweise der unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 103 59 866.9 zu entnehmen.Details of the mechanical structure of a compensating device can be found, for example, in the unpublished German patent application with the file reference 103 59 866.9.
[0043] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kompensieren einer Charge von Messwert¬ aufnehmern, welche eine Vielzahl von Messwertaufnehmern umfasst, wobeiThe inventive method for compensating a batch of Meßwert¬ sensors, which comprises a plurality of transducers, wherein
[0044] die Messwertaufnehmer jeweils ein von der Messgröße abhängiges Primärsignal erzeugen, welches Querempfindlichkeiten zu einer Störgröße aufweist; undThe transducers each generate a dependent of the measured variable primary signal having cross-sensitivities to a disturbance variable; and
[0045] das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:The method comprises the following steps:
[0046] Einstellen eines Wertepaars von einem Referenzwert der Messgröße und einem
Störgrößenwert der Störgröße, dem die Vielzahl von Messwertaufnehmer ausgesetzt ist;Setting a value pair of a reference value of the measured variable and a Disturbance variable value of the disturbance to which the plurality of transducers is exposed;
[0047] gleichzeitiges Schreiben von gleichzeitig erfassten Messdatensätzen von den Mess wertaufnehmern in eine Vielzahl von Datenspeichern, wobei jeweils einem Messwertaufnehmer ein Datenspeicher zugeordnet ist;Simultaneous writing of simultaneously recorded measurement data records from the measurement value receivers into a multiplicity of data memories, one data memory being allocated to each transducer;
[0048] sequentielles Auslesen der Messdatensätzen aus der Vielzahl von Datenspeichern in eine Datenverarbeitungseinrichtung zur Ermittlung von Kompensationsparameter, undSequential reading of the measurement data sets from the plurality of data memories into a data processing device for determining compensation parameters, and
[0049] wobei die Schritte wiederholt durchgeführt werden, bis für eine hinreichendeWherein the steps are repeated until sufficient
Anzahl von Wertepaaren von einem Referenzwert der Messgröße und einem Stör¬ größenwert der Störgröße Messdatensätze ermittelt worden sind, um die Kompensati¬ onsparameter für die Vielzahl der Messwertaufnehmer bestimmen zu können.Number of pairs of values from a reference value of the measured variable and a Stör¬ size value of the disturbance measurement data sets have been determined in order to determine the Kompensati on parameters for the plurality of transducers can.
[0050] Zur Beschleunigung des Verfahrens kann das sequentielle Auslesen derTo speed up the process, the sequential readout of the
Messdatensätze aus der Vielzahl von Datenspeichern zeitgleich mit dem Einstellen eines neuen Wertepaars von Wertepaaren von einem Referenzwert der Messgröße und einem Störgrößenwert der Störgröße erfolgen.Measurement data records from the plurality of data memories take place simultaneously with the setting of a new value pair of value pairs of a reference value of the measured variable and a disturbance variable value of the disturbance variable.
[0051] Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft insbesondere die zuvor diskutierten Mes¬ saufnehmer und kann insbesondere mittels der erfindungsgemäßen Kompensations¬ vorrichtung durchgeführt werden.The method according to the invention relates in particular to the measuring probes discussed above and can be carried out in particular by means of the compensation device according to the invention.
[0052] Die Erfindung wird nun anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungs¬ beispiels einer Kompensationsvorrichtung für DruckMesswertaufnehmer erläutert. Es zeigt:The invention will now be explained with reference to an exemplary embodiment of a compensating device for pressure measuring sensors shown in the FIGURE. It shows:
[0053] Fig. 1: ein Blockdiagramm zur Darstellung der Funktionsweise der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung;FIG. 1 shows a block diagram for illustrating the mode of operation of the device according to the invention; FIG.
[0054] Die in Fig. 1 gezeigte Kompensationsvorrichtung umfasst einen Kompensati¬ onskörper 1, mit N Sensormodulaufnahmen. Eine Temperiervorrichtung 60 dient als Störgrößensteiler.The compensating device shown in FIG. 1 comprises a compensating body 1 with N sensor module receptacles. A tempering device 60 serves as a disturbance size divider.
[0055] Der Kompensationskörper 1 wird mittels der Temperiervorrichtung 60, die einen Umwälzthermostaten umfasst, mit einem temperierten flüssigen Temperiermedium über Temperiermedienleitungen 65 gespeist, wodurch die Temperatur des Kompensati¬ onskörpers auf Werte zwischen -40°C und 200°C exakt eingestellt werden kann. Der Umwälzthermostat weist beim beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Heizleistung von 3kW und eine Kühlleistung von etwa 1 kW auf.The compensating body 1 is fed by means of the tempering device 60, which comprises a circulating thermostat, with a tempered liquid temperature control medium via Temperiermedienleitungen 65, whereby the temperature of the Kompensati¬ onskörpers can be set to values between -40 ° C and 200 ° C exactly. The circulating thermostat has in the described embodiment, a heating power of 3kW and a cooling capacity of about 1 kW.
[0056] Zylindrische Druckmesswertaufnehmer, welche in die Sensoraufnahmen des Kom- pensationskörpes 1 eingesetzt werden, kommen nicht mit dem Temperiermedium in direkten Kontakt. Stattdessen wird durch eine enge thermische Kopplung zwischen den Sensormodulen und dem Kompensationskörper, der vergleichsweise geringen thermischen Masse der Sensormodule und einer angemessenen Führung der Tempe¬ rierflüssigkeit im Kompensationskörper ein Temperieren der Sensormodule im Minu-
tenbereich erzielt. So ist z.B. ein Temperaturwechsel von 80 C auf — 20 C innerhalb von 15 min möglich.Cylindrical pressure transducers, which are inserted into the sensor receptacles of the compensation body 1, do not come into direct contact with the temperature control medium. Instead, by means of a close thermal coupling between the sensor modules and the compensation body, the comparatively low thermal mass of the sensor modules and an adequate guidance of the tempering liquid in the compensation body, a tempering of the sensor modules in a minute is achieved. scored. For example, a temperature change from 80 C to - 20 C within 15 min is possible.
[0057] Die Temperiervorrichtung 60 wird von einer zentralen Steuereinheit 50 gesteuert, welche mit der Temperiervorrichtung über einen Datenbus, beispielsweise einen IEEE 488 Datenbus, kommuniziert. Es können beliebig viele Temperaturstufen angefahren werden, was u. a. eine Kompensation höherer Ordnungen erlaubt.The temperature control device 60 is controlled by a central control unit 50 which communicates with the temperature control device via a data bus, for example an IEEE 488 data bus. It can be approached any number of temperature levels, what u. a. a compensation of higher orders allowed.
[0058] Die N Sensoraufnahmen können einen programmierbaren Druckregler 70 mit einem Druck versorgt werden, der zur Kennlinienmessung bei den unterschiedlichsten Tem¬ peraturen für die Sensormodule benötigt wird. Der Druckregler 70 wird ebenfalls von der zentralen Steuereinheit 50 gesteuert. Der Druckregler dient insoweit als Referenz¬ wertsteller.The N sensor receptacles can be supplied to a programmable pressure regulator 70 with a pressure which is required for characteristic curve measurement at the most varied temperatures for the sensor modules. The pressure regulator 70 is also controlled by the central control unit 50. The pressure regulator serves as a reference value adjuster to this extent.
[0059] Anstelle der beschriebenen Anordnung können auch beliebige herkömmliche Tem¬ perierschränke mit geeigneten Druckstellern eingesetzt werden.Instead of the arrangement described, any conventional temperature cabinets with suitable pressure actuators can also be used.
[0060] Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel 51 zur rechner¬ gestützten Archivierung der Messdaten in einem Datenbanksystem, so dass mittels dieser Daten beliebige künden- und produktspezifische Protokolle erstellt werden können. Zusätzlich ist dadurch eine kontinuierliche Prozesskontrolle über statistische Verfahren möglich.Furthermore, the device according to the invention comprises means 51 for the computer-aided archiving of the measurement data in a database system, so that by means of this data arbitrary report and product-specific protocols can be created. In addition, continuous process control via statistical methods is possible.
[0061] Die Druckmesswertaufnehmer umfassen neben einer Druckmesszelle und einem Temperatursensor eine integrierte Leiterplatte mit einem ASIC, sowie eine Standard¬ schnittstelle zu kundenspezifischen Funktionselektroniken, beispielsweise für Spannung, Strom, Schaltfunktionen und Datenaustausch. Die Leiterplatte dient u. a. der einheitlichen elektrischen Kontaktierung während des Kompensationsprozesses.The pressure transducers comprise, in addition to a pressure measuring cell and a temperature sensor, an integrated circuit board with an ASIC, as well as a standard interface to customer-specific functional electronics, for example for voltage, current, switching functions and data exchange. The circuit board is u. a. the uniform electrical contact during the compensation process.
[0062] Die Messwertaufnehmer weisen auf der Leiterplatte ein beschreibbares Spei¬ cherelement, z.B. einen EEPROM oder einen Flash-Datenspeicher auf, wobei das be¬ schreibbare Speicherelement in einen MikroController integriert sein kann. In dem Speicherelement werden nach erfolgter Kompensation die ermittelten Kompensations¬ parameter, z.B. Koeffizienten für ein polynomiales Kompensationsmodell abgelegt.The transducers have on the printed circuit board a writable memory element, e.g. an EEPROM or a flash memory, wherein the writable memory element can be integrated into a microcontroller. In the memory element, after the compensation has been carried out, the determined compensation parameters, e.g. Coefficients for a polynomial compensation model filed.
[0063] Die Kommunikation zwischen den Druckmesswertaufnehmern und derThe communication between the pressure transducers and the
Steuereinheit kann beispielsweise über den Datenbus 55, und einen Scanner 80 mit einer ASIC-Schnittstelle erfolgen, wobei letzterer Messdatensätze ausliest.Control unit can be done, for example via the data bus 55, and a scanner 80 with an ASIC interface, the latter reads out measurement data sets.
[0064] Nach Einstellen eines Druck-Temperatur- Wertepaares wird über den Datenbus ein Triggersignal an jeden Sensor ausgegeben, woraufhin die gleichzeitige Druck und Temperaturmessung und die gleichzeitige Aufzeichnung der Messdatensätze in den jeweiligen Speicherelementen der Messwertaufnehmer erfolgt. Anschließend tastet der Scanner 80 Schnittstellenleitungen 82 zu den Sensormodulen nacheinander ab und liest die Messdatensätze nacheinander aus. Die Messdatensätze umfassen den vom Druck¬ messwertaufnehmer gemessenen Druck, die Temperatur am Ort des Druckmesswert-
aufnehmers, welche mit dem internen Temperatursensor des Drucksensors gemessen wurde. Der Referenzdruckwert wird in einer derzeit bevorzugten Ausführungsform dem ausgelesenen Messdatensatz erst nachträglich zugeordnet. Gleichermaßen kann dem Messdatensatz nachträglich ein Temperaturwert, der im Kompensationskörper gemessen wurde, als Referenz wert zugeordnet werden, um jeweils den internen Tem¬ peratursensor der einzelnen Druckmesswertaufnehmer zu kalibrieren.
After setting a pressure-temperature value pair, a trigger signal is output to each sensor via the data bus, whereupon the simultaneous pressure and temperature measurement and the simultaneous recording of the measurement data records in the respective memory elements of the transducers takes place. Subsequently, the scanner 80 scans interface lines 82 to the sensor modules in succession and reads out the measurement records sequentially. The measured data records comprise the pressure measured by the pressure transducer, the temperature at the location of the pressure measurement value. sensor, which was measured with the internal temperature sensor of the pressure sensor. The reference pressure value is assigned in a currently preferred embodiment, the retrieved measurement data only later. Similarly, the measured data set can subsequently be assigned a temperature value, which was measured in the compensation body, as the reference value, in order to calibrate the internal temperature sensor of the individual pressure transducers in each case.