DE10050511A1 - Drucksensor, Drucksensorsteuervorrichtung und Drucksensorsystem - Google Patents

Abstract

Der Typ eines Drucksensors wird automatisch identifiziert, auch wenn nur drei Eingangs-/Ausgangsleitungen des Drucksensors vorgesehen sind, d. h. zwei Stromquellenleitungen und eine Spannungsausgangsleitung zur Ausgabe einer Spannung entsprechend einem aufgebrachten Druck. Der Stromwert Ip, der durch die Stromquellenleitungen des Drucksensors 16 fließt, variiert in Abhängigkeit von dem Typ des Drucksensors 16. Ein Spannungswert (Vr) (Vr = Ip x Rr, wobei Rr ein Widerstandswert eines Widerstandes 50 ist) wird durch Verwendung eines Differentialverstärkers 54 gemessen. Der Spannungswert Vr wird mit einem Spannungsbereich verglichen, der zuvor in dem ROM-Speicher 68 gespeichert wurde. Dementsprechend kann der Typ des Drucksensors 16 unter Verwendung eines Mikrocomputers 64 automatisch identifiziert werden.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drucksensor, eine Drucksen­ sorsteuervorrichtung und ein Drucksensorsystem, die es ermöglichen, eine au­ tomatische Identifizierung (automatische Unterscheidung) der Art des Druck­ sensors zu ermöglichen.

Stand der Technik

In jüngerer Zeit werden Drucksensoren weithin eingesetzt, um den Druck eines Druckfluides oder dgl. zu messen. Üblicherweise weist der Drucksensor einen Hauptdrucksensorkörper, bspw. einen Halbleiterdehnungsmesser, und einen Verstärker zur Ausgabe eines Spannungssignals, das einem auf dem Haupt­ drucksensorkörper ausgeübten Druck entspricht, auf. Ein Gehäuse des Druck­ sensors ist mit Gleichstrom-Eingangsanschlüssen versehen, die aus zwei An­ schlüssen für die Zufuhr des Gleichstromes zu dem Hauptdrucksensorkörper und dem Verstärker bestehen, und einem Spannungssignalausgangsanschluss zur Ausgabe des Spannungssignals, das dem aufgebrachten Druck entspricht.

Das heißt, dass der Drucksensor insgesamt drei Eingangs-/Ausgangsleitungen (drei Anschlussterminals) erfordert, nämlich zwei Leitungen für die Zufuhr des Gleichstromes und eine Leitung zur Ausgabe des Spannungssignals.

Herkömmlicherweise ist es zur Identifizierung des Typs des Drucksensors not­ wendig, den an dem Drucksensor bspw. durch Aufdrucken aufgebrachten Ty­ pennamen visuell zu unterscheiden.

In der Praxis ist der Spannungssignalausgang des Drucksensors mit einer Drucksensorsteuervorrichtung verbunden. Wenn der Typ visuell identifiziert wird, ist es notwendig, die Einstellung vorzunehmen, damit die Drucksen­ sorsteuervorrichtung sich an den Drucksensortyp anpassen kann.

Der Drucksensor selbst wird jedoch zwecks Erzielung einer geringen Größe und eines geringen Gewichtes immer kleiner. Es ist daher schwierig, den Typenna­ men visuell zu identifizieren. Außerdem tritt das Problem auf, dass die Einstel­ lung, die es der Drucksensorsteuervorrichtung erlaubt, auf den Drucksensortyp zu reagieren, mühsam ist. Außerdem ist in vielen Fällen der Drucksensor an einer von der Drucksensorsteuervorrichtung getrennten Position angeordnet und über Leitungen mit der Steuervorrichtung verbunden. In solchen Fällen ist es somit schwierig, den Typnamen des Drucksensors zu identifizieren und zuzu­ ordnen.

Es wurde bereits ein Drucksensor vorgeschlagen, der eine Technologie zur Lö­ sung der oben beschriebenen Probleme vorschlägt. Hierbei weist der Drucksen­ sor einen neu hinzugefügten Anschluss zur Ausgabe einer typenidentifizieren­ den Signalspannung auf. Die Eingangs-/Ausgangsleitungen des Drucksensors bestehen insgesamt aus vier Leitungen (vier Anschlussterminals), nämlich zwei Leitungen für die Zufuhr des Gleichstromes, eine Leitung zur Ausgabe der dem aufgebrachten Druck entsprechenden Spannung, und eine Leitung für den An­ schluss zur Ausgabe des Typenidentifizierungssignals. Bei dieser Anordnung kann die Typenidentifizierungssignalspannung einen Spannungswert anneh­ men, der abhängig von dem Typ des Drucksensors variiert. Daher kann der Typ automatisch identifiziert werden, indem die Typenidentifizierungssignalspan­ nung gemessen wird.

In dem Fall eines Drucksensors mit vier Verbindungsanschlüssen sind aber wie erwähnt vier Eingangs-/Ausgangsleitungen erforderlich. Daher werden die Pro­ duktionskosten entsprechend erhöht, wenn der Drucksensor hergestellt wird. Als Folge hiervon erhöhen sich auch die Produktionskosten beim Herstellen der Drucksensorsteuervorrichtung.

Praktischerweise wird häufig ein mehrpoliges Kabel für die Eingangs- /Ausgangsleitungen verwendet. Hierbei tritt jedoch das Problem auf, dass die Kosten eines vierpoligen Kabels höher sind als die eines dreipoligen Kabels.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass dann, wenn vier Eingangs- /Ausgangsleitungen vorgesehen sind, die Zuverlässigkeit der Signalverbindung im Vergleich mit einem Fall von lediglich drei Eingangs-/Ausgangsleitungen ver­ ringert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme gemacht, wobei es Aufgabe der Erfindung ist, einen Drucksensor, ei­ ne Drucksensorsteuervorrichtung und ein Drucksensorsystem zu schaffen, die es ermöglichen, den Sensortyp auch dann zuverlässig zu identifizieren, wenn drei Eingangs-/Ausgangsleitungen verwendet werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe ein Druck­ sensor vorgesehen, der zwei Gleichstromeingangsanschlüsse aufweist und ei­ nen Signalausgangsanschluss zur Ausgabe eines einem aufgebrachten Druck entsprechenden Signals. Der Drucksensor weist außerdem eine Stromquellenstromeinstelleinrichtung auf, die es ermöglicht, einen durch die Gleichstromein­ gangsanschlüsse fließenden Stromwert auf einen Stromwert einzustellen, der abhängig von dem Typ des Drucksensors unterschiedlich ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Stromein­ stelleinrichtungen so verwendet, dass der durch die Gleichstromeingangsan­ schlüsse des Drucksensors fließende Stromwert der in Abhängigkeit von dem Typ des Drucksensors unterschiedliche Stromquellenstromwert ist. Dement­ sprechend ist es möglich, einen Drucksensor zu erhalten, dessen Typ identifi­ zierbar ist, indem der Stromquellenstromwert festgestellt wird, wobei lediglich drei Eingangs-/Ausgangsleitungen beibehalten werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Drucksen­ sorsteuervorrichtung vorgesehen, die mit aus zwei Anschlüssen bestehenden Gleichstromeingangsanschlüssen verbunden ist und einem Signalausgangsan­ schluss zur Ausgabe eines einem aufgebrachten Druck entsprechenden Signals eines Drucksensors, um den festgelegten Vorgang entsprechend dem Signal­ ausgang (Output) durchzuführen. Die Drucksensorsteuervorrichtung weist eine Stromquellenstromwert-Feststelleinrichtung zur Feststellung eines durch die Gleichstromeingangsanschlüsse fließenden Stromwertes auf und Typidentifizie­ rungsmittel zur Identifizierung eines Drucksensortyps entsprechend dem detek­ tierten Stromwert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Stromwert, der dem Drucksensor zugeführt wird und der durch die Gleichstromeingangsanschlüsse fließen darf, durch die Stromwertfeststellmittel festgestellt. Dadurch kann der Drucksensortyp mit Hilfe der Typidentifizierungsmittel auf der Basis des detektierten Stromwer­ tes identifiziert werden.

Da der Stromquellenstromwert detektiert wird, kann die Drucksensorsteuervor­ richtung den Typ identifizieren, obwohl die drei Eingangs-/Ausgangsleitungen für den Drucksensor beibehalten werden.

Bei dieser Anordnung ist die Drucksensorsteuervorrichtung so aufgebaut, dass sie eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen aufweist, die es ermöglichen, simultan eine Vielzahl von Drucksensoren mit unterschiedlichen Stromquellen­ stromwerten anzuschließen. Dementsprechend ist es möglich, simultan die Ty­ pen einer Vielzahl von Drucksensoren mit Hilfe einer einzigen Drucksensorsteu­ ervorrichtung zu identifizieren.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drucksen­ sorsystem vorgeschlagen, das Drucksensoren aufweist, die so eingestellt sind, dass sie Stromquellenstromwerte aufweisen, die voneinander in Abhängigkeit ihres Typs variieren. Das System weist außerdem eine Drucksensorsteuervor­ richtung mit einem Typidentifizierungsmittel auf, an das die Drucksensoren an­ geschlossen sind, um den Stromquellenstromwert zu detektieren und den Typ der Drucksensoren zu identifizieren, wenn ein festgelegter Vorgang entspre­ chend einem Ausgangsignal des Drucksensors durchgeführt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Drucksensorsystem auf­ zubauen, bei dem jeder der Drucksensoren mit der die Drucksensorsteuervor­ richtung über drei Leitungen verbunden ist.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Er­ findung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und der Zeichnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Schaltkreisblockdiagramm, das eine Anordnung eines Drucksensorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung darstellt;

Fig. 2 zeigt ein Schaltkreisblockdiagramm, das eine detaillierte Anord­ nung eines Drucksensors darstellt, der in dem Drucksensorsystem gemäß Fig. 1 enthalten ist;

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das einen beispielhaften Aufbau einer Typen­ konvertierungstabelle darstellt, die in dem permanenten Speicher (ROM) gespeichert ist;

Fig. 4 zeigt ein Schaltkreisblockdiagramm, das eine Anordnung eines Drucksensorsystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und

Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm, das zur Erläuterung der Funktion der Ausführungsform gemäß Fig. 4 verwendet wird.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung eines Drucksensorsystems 10 gemäß einer Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung. Das Drucksensorsystem 10 weist eine Gleichstromquelleneinheit 12 zur Ausgabe einer Stromquellenspannung Va (der Spannungswert wird auch als Va bezeichnet; diese Bezeichnung wird auch für "Gleichstromquelle Va" verwendet), einen Drucksensor 16 mit Gleichstromein­ gangsanschlüssen 21, 22 bestehend aus zwei Anschlüssen, und einem Signal­ ausgangsanschluss 23 zur Ausgabe eines Spannungssignals Vout (der Span­ nungswert wird ebenfalls als Vout bezeichnet) entsprechend einem aufgebrach­ ten Druck, und eine Drucksensorsteuervorrichtung 18 zur Durchführung eines festgelegten Prozesses auf, bspw. eines Druckanzeigeprozesses entsprechend dem Spannungssignal Vout. Die Gleichstromquelleneinheit 12 kann auch in die Drucksensorsteuervorrichtung 18 integriert sein.

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Anordnung des Drucksensors 16. Der Drucksen­ sor 16 weist einen Halbleiterhauptdrucksensorkörper 45 auf, der über eine Brü­ ckenschaltung mit einem Halbleiterdehnungsmesser verbunden ist, der mit ei­ nem von einer Konstantstromquelle 30 zugeführten Konstantstrom betrieben wird. In dem Hauptdrucksensorkörper 45 wird ein Spannungssignal Vs (der Spannungswert wird auch als Vs bezeichnet), das zwischen Anschlüssen 45b, 45d in Abhängigkeit von dem aufgebrachten Druck erzeugt wird, einem Differen­ tialverstärker 46 zugeführt. Der Differentialverstärker 46 verstärkt das Span­ nungssignal Vs, um ein Spannungssignal Vout entsprechend dem aufgebrach­ ten Druck zu erhalten, so dass das Spannungssignal Vout dem Signalaus­ gangsanschluss 23 zugeführt wird.

Bei dieser Anordnung wird eine Gleichstromzufuhr Vb (der Spannungswert wird auch als Vb bezeichnet), die unter Verwendung eines Spannungsreglers 36 (hier beispielhaft ein drei-Anschluss-Regler) durch Umwandlung eines Gleich­ stromes Vcc (der Spannungswert wird auch als Vcc bezeichnet), der von den Gleichstromeingangsanschlüssen 21, 22 zugeführt wird, in eine Konstantspan­ nung erhalten wird, der Konstantstromquelle 30 bzw. dem Differentialverstärker 46 zugeführt.

In diesem Fall ist ein Widerstand 40 mit einem Widerstandswert Rb, der als Stromquellenstromeinstellmittel dient, zwischen dem Ausgangsanschluss des Spannungsreglers 36 und dem Erde (GND)-Anschluss 22 angeschlossen. Der Widerstand 40 wirkt so, dass ein Stromquellenstrom Ip (der Stromwert wird auch als Ip bezeichnet), der von dem Gleichstromeingangsanschluss 21 zugeführt wird, einen Stromquellenstromwert Ip annehmen kann, der abhängig von dem Typ des Drucksensors 16 variiert. Der Widerstand 40 kann ein variabler Wider­ stand sein.

Bei dieser Anordnung, wie sie sich aus Fig. 2 ergibt, wird der Stromquellenstrom Ip nach folgender Gleichung (1) berechnet:

Ip = I1 + I2 = I1 + I3 + I4 = I1 + Vb/Rb + I4 (1)

In diesem Fall repräsentiert der Strom I1 den von dem Spannungsregler 36 zu dem Erde-Anschluss 22 fließenden Strom. Der Strom I2 repräsentiert den von dem Spannungsregler 36 zur Lastseite fließenden Strom. Der Strom I3 reprä­ sentiert den durch den Ableitungswiderstand 40 als dem Stromquellenstromein­ stellmittel fließenden Strom. Der Strom I4 repräsentiert den durch Kombination der durch den Hauptdrucksensorkörper 45, die Konstantstromquelle 30 und den Differentialverstärker 46 fließenden Ströme erhaltenen Strom.

Gemäß Gleichung (1) ergibt sich, dass der Wert des Stromquellenstromes Ip durch Änderung des Widerstandswertes Rb des Ableitungswiderstandes 40 ge­ ändert werden kann.

Mit Bezug auf Fig. 1 umfasst die Drucksensorsteuerungseinrichtung 18 An­ schlüsse 41, 42, an denen ein mit einem Anschluss ausgestatteter Leitungs­ draht 44 angeschlossen ist, und Anschlüsse 31, 32, 33, an denen ein mit einem Anschluss ausgestatteter Leitungsdraht 34 angeschlossen ist.

Bei dieser Anordnung wird der Gleichstrom Va an der Gleichstromquelleneinheit 12 den Anschlüssen 41, 42 über den mit dem Anschluss ausgestatteten Lei­ tungsdraht 44 zugeführt. Der Anschluss 42 und der Anschluss 32 sind geerdet. Eine Diode 52 zum Schutz und ein Widerstand 50 mit einem Widerstandwert Rr (Stromquellenstromfeststellmittel), der als präziser kleiner Resistor zur Feststel­ len des Stromquellenstromwertes Ip dient, sind zwischen dem Anschluss 41 und dem Anschluss 31 angeschlossen. Die Anschlüsse 31, 32 sind mit den Gleich­ stromeingangsanschlüssen 21, 22 des Drucksensors 16 über den mit einem An­ schluss ausgestatteten Leitungsdraht 34 verbunden.

Bei dieser Anordnung wird die Gleichstromzufuhr Vcc [Vcc = Va - (vorwärts ge­ richtete Spannung der Diode 52 + Kr × Ip)], die durch Absenkung der Spannung der Gleichdruckquelle Va mit der Diode 52 und dem Widerstand 50 erhalten wird, dem Anschluss 21 zugeführt.

Der Signalausgangsanschluss 23, der das Spannungssignal Vout entsprechend dem aufgebrachten Druck des Drucksensors 16 ausgibt, ist über den Leitungs­ draht 34 mit dem Anschluss 33 verbunden.

Das Spannungssignal Vout wird über einen Verstärker 56 einem A/D-Wandler (Analog/Digital-Wandler) 62 zugeführt. Es wird als ein Spannungssignal (durch Vout bezeichnet) als digitales Signal einem Mikrocomputer 64 zugeführt.

Ein Spannungssignal Vr (der Spannungswert wird auch als Vr bezeichnet), das an beiden Enden des Widerstands 50 zum Detektieren des Stromquellenstrom­ wertes Ip erzeugt wird, wird einem A/D-Wandler 61 über einen Differentialver­ stärker 54 zugeführt. Es wird als ein Spannungssignal (mit Vr bezeichnet) als Digitalsignal dem Mikrocomputer 64 zugeführt, der als Typenidentifizierungsmit­ tel dient.

Der Mikrocomputer 64 ist ein Computer mit einer CPU (central processing unit, Zentraleinheit) 66, ROM (permanenter Speicher, einschließlich eines EEPROM) 68 als Speicher, RAM (random access memory, flüchtiger Speicher) 70 und an­ deren Komponenten einschließlich bspw. einer Eingabe-/Ausgabeeinheit und eines Timers als Zeitmessmittel. Der Mikrocomputer 64 dient als Steuereinheit, Recheneinheit und Bearbeitungseinheit.

In dem ROM 68 sind eine Spannung-Strom-Umwandlungstabelle zum Umwan­ deln des Spannungssignals Vr, das dem Stromquellenstromwert Ip als dem Verbrauchsstrom des Drucksensors 16 proportional ist, in den Stromquellen­ stromwert Ip, und eine Stromquellenstrom-Typ-Umwandlungstabelle zur Identifi­ zierung des Drucksensortyps aus dem umgewandelten Stromquellenstromwert Ip gespeichert. Es erübrigt sich zu sagen, dass die Spannung-Strom- Umwandlungstabelle und die Stromquellenstrom-Typ-Umwandlungstabelle zu einer Typidentifikationstabelle kombiniert werden können. Alternativ kann eine Rechenvorschrift anstelle der Tabelle verwendet werden.

Fig. 3 zeigt einen beispielhaften Aufbau der in dem ROM 68 gespeicherten Typ- Umwandlungstabelle 74. In Fig. 3 zeigt die Charakteristik 76 der geraden Linie die Charakteristik des Differentialverstärkers 54.

Die Typ-Umwandlungstabelle 74 der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform kann dazu verwendet werden, die fünf Arten (fünf Typen) von Drucksensoren 16A bis 16E, die den Bereich des Stromquellenstroms Ip(y) über dem Ausgangsspan­ nungssignal Vr(x) des Differentialverstärkers 54 betreffen, automatisch zu identifizieren, d. h., den Drucksensor 16A zwischen Ip(1) bis Ip(3) entsprechend dem Schwellenwert Vr(1) bis Vr(3) des Spannungssignals Vr, den Drucksensor 16B zwischen Ip(4) bis Ip(6) entsprechend dem Schwellenwert Vr(4) bis Vr(6), den Drucksensor 16C zwischen Ip(7) bis Ip(9) entsprechend dem Schwellenwert Vr(7) bis Vr(9), den Drucksensor 16D zwischen Ip(10) bis Ip(12) entsprechend dem Schwellenwert Vr(10) bis Vr(12) und den Drucksensor 16E zwischen Ip(13) bis Ip(15) entsprechend dem Schwellenwert Vr(13) bis Vr(15).

Beispielsweise ist der Abstand zwischen dem Schwellenwert Vr(3) und dem Schwellenwert Vr(4) vorgesehen, um eine fehlerhafte Identifikation benachbar­ ter Drucksensoren 16A und 16B zu vermeiden.

Außerdem ist eine Spannung-Druck-Umwandlungstabelle oder eine Spannung- Druck-Berechnungsvorschrift zur Umwandlung des Spannungssignals Vout ent­ sprechend dem aufgebrachten Druck des Drucksensors 16 in den Druckwert in dem ROM 68 gespeichert. Die Spannung-Druck-Umwandlungstabelle oder die Berechnungsvorschrift, die dem Drucksensor 16 zugeordnet sind, wird in Ab­ hängigkeit von dem Resultat der automatischen Identifikation des Typs des Drucksensors 16 automatisch ausgewählt.

Mit dem Mikrocomputer 64 sind eine Displayeinheit 72 zur Anzeige des von dem Drucksensor 16 gemessenen Druckwertes und des Typenidentifikationsnamens (bspw. Typname, Modell oder Typcode, die durch Zahlen und Buchstaben rep­ räsentiert werden) des Drucksensors 16, die von dem Mikrocomputer 64 auto­ matisch identifiziert werden, und eine Operationseinheit 71 zur Durchführung verschiedener Eingabeoperationen verbunden.

Nachfolgend wird eine prinzipielle Erläuterung der Funktion des Drucksensor­ systems 10 der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zur automatischen Identifi­ kation des Typs gegeben.

Zunächst werden, wie in Fig. 1 gezeigt, die Gleichstromzufuhreinheit 12 und der Drucksensor 16 über die mit Anschlüssen versehenen Leitungsdrähte 44 bzw. 34 mit der Drucksensorsteuervorrichtung 18 verbunden.

Zu dieser Zeit wird in dem Widerstand 50 durch den Stromquellenstrom Ip, der der durch den Drucksensor 16 fließende Verbrauchsstrom ist, ein Spannungsabfall bewirkt. Das Spannungssignal Vr wird zwischen den Anschlüssen des Widerstandes 50 erhalten.

Das Spannungssignal Vr wird von dem Differentialverstärker 54 verstärkt und als digitales Spannungssignal Vr dem Mikrocomputer 64 über den A/D-Wandler 61 zugeführt.

Der Mikrocomputer 64 setzt das digitale Spannungssignal Vr und den Schwel­ lenwert Vr(x) in der Typ-Umwandlungstabelle 74 in Beziehung, um den geeigne­ ten Schwellenwertbereich Vr(x) bis Vr(x + 2) (in dieser Vorschrift hat x irgendei­ nen der Werte von 1, 4, 7, 10 und 13) zu unterscheiden, in den das Spannungs­ signal Vr fällt. Der Mikrocomputer 64 identifiziert automatisch den Drucksensor 16, der mit dem Schwellenwertbereich Vr(x) bis Vr(x + 2) übereinstimmt.

Die nicht dargestellte Spannung-Druck-Umwandlungstabelle oder die Span­ nung-Druck-Berechnungsvorschrift, die zur Umwandlung des dem aufgebrach­ ten Druck des identifizierten Drucksensors 16 entsprechenden Spannungssig­ nals Vout in den Druckwert verwendet wird, wird auf der Basis des Resultats der automatischen Identifikation automatisch ausgewählt. Anschließend wird das Spannungssignal Vout entsprechend der ausgewählten Spannung-Druck- Umwandlungstabelle oder der Berechnungsvorschrift in den Druckwert umge­ wandelt, und der Druckwert wird auf der Anzeigeeinheit 72 angezeigt.

Ist das Spannungssignal Vr ein Spannungswert, der außerhalb des Schwellen­ wertbereiches Vr(x) bis Vr(x + 2) in der Typenumwandlungstabelle 74 liegt, wird eine Fehleranzeige an der Anzeigeeinheit 72 ausgegeben.

Wie oben beschrieben wurde, ist bei der oben genannten Ausführungsform der Widerstand 40, der als Stromquelleneinstellmittel dient, um den Stromquellen­ stromwert Ip, der durch die Gleichstromquelleneingangsanschlüsse 21, 22 des Drucksensors 16 fließt, zu dem Stromwert zu machen, der in Abhängigkeit von dem Typ des Drucksensors 16 unterschiedlich ist, an dem Drucksensor 16 an­ gebracht. Der Stromquellenstromwert Ip, der durch den Gleichstromquellenein­ gangsanschluss 21 fließt, wird von der Drucksensorsteuervorrichtung 18 festge­ stellt. Der festgestellte Wert des Stromquellenstromwertes Ip kann dazu ver­ wendet werden, den Typ des Drucksensors 16 automatisch zu identifizieren.

Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform genügt es, dass die Ein­ gangs-/Ausgangsleitungen des Drucksensors 16 drei Leitungen für die Strom­ quellenspannung Vcc, das Ausgangsspannungssignal Vout und die Erde GND sind. Daher ist es nicht notwendig, das Gehäuse des Drucksensors 16 gegen­ über einem herkömmlichen Gehäuse zu verändern.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung eines Drucksensorsystems 110 gemäß einer ande­ ren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Bei dem Drucksensorsystem 110 der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform wer­ den diejenigen Komponenten oder Teile, die den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen oder durch mit den Buchstaben A, B, C, D ergänzte Bezugszeichen bezeichnet, und auf ihre erneute detaillierte Beschreibung wird verzichtet.

Bei dem Drucksensorsystem 110 sind drei Typen von Drucksensoren 16A, 16B, 16C über mit Anschlüssen ausgestattete Leitungsdrähte 34A, 34B, bzw. 34C mit einer Drucksensorsteuervorrichtung 118 verbunden.

Die Drucksensoren 16A, 16B, 16C weisen die gleiche Schaltkreisverbindungs­ anordnung auf wie der in Fig. 2 gezeigte Drucksensor, und sie umfassen Wider­ stände 40A, 40B, 40C als Stromquellenstromeinstellmittel zur Lieferung unter­ schiedlicher Werte des Stromquellenstroms Ip.

Die Drucksensorsteuervorrichtung 118 weist Verbindungsanschlüsse 31A bis 33A, 31B bis 33B, 31C bis 33C und 31D bis 33D auf, die vier Drucksensoren 16 anschließen können. Bei dieser Anordnung wird die Stromquellenspannung Va, die von der Gleichstromeinheit 12 zugeführt wird, über eine gemeinsame Diode 52 durch entsprechende Widerstände (Stromquellenstromfeststellmittel) 50A, 50B, 50C bzw. 50D den Verbindungsanschlüssen 31A, 32A; 31B, 32B; 31C, 32C bzw. 31D, 32D zugeführt. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind die Verbindungsanschlüsse 31D, 32D, 33D vorbereitende Anschlüsse.

Die Spannungssignale Vr1 bis Vr4 zwischen den Anschlüssen, die in den Wi­ derständen 50A, 50B, 50C, 50D erzeugt werden, werden durch die Differential­ verstärker 54A, 54B, 54C bzw. 54D verstärkt und dann durch die A/D-Wandler 61A, 61B, 61C bzw. 61D in Spannungssignale VrA, VrB, VrC, VrD als digitale Signale, die einem Mikrocomputer 64 zugeführt werden, umgewandelt.

Spannungssignale VoutA, VoutB, VoutC der Drucksensoren 16A, 16B, 16C, die an den Anschlüssen 33A, 33B, 33C erzeugt werden, werden den festen An­ schlüssen 80b, 80c, 80d, die einen Multiplexer 80 bilden, zugeführt. Ein Span­ nungssignal Vout D, das an dem Anschluss 33D erzeugt wird, wird dem verblei­ benden festen Anschluss 80e zugeführt.

Ein nicht dargestellter Widerstand mit einem hohen Widerstandswert ist zwi­ schen dem Erde-Anschluss und jedem der Anschlüsse 33A, 33B, 33C, 33D an­ geschlossen, um eine Absenkung auf 0 Volt zu erzielen, so dass die Spannung, die an dem Anschluss 33A, 33B, 33C, 33D erscheint, keinem Schweben (fehlender Erdung) unterworfen wird, wenn der Drucksensor 16A nicht mit dem An­ schluss 33A, 33B, 33C, 33D verbunden ist.

Das Spannungssignal, das an dem gemeinsamen Anschluss 80A des Multiple­ xers 80 erscheint, wird mit Hilfe eines Verstärkers 56 verstärkt und durch einen A/D-Wandler 62 in das Spannungssignal Vout als dem digitalen Signal umge­ wandelt, das den Mikrocomputer 64 zugeführt wird. Der gemeinsame Anschluss 80A des Multiplexers 80 wird auf einen gewünschten festen Anschluss 80B bis 80D bspw. entsprechend einem 2-Bit-Signal, das einem Umschaltanschluss 80f von dem Mikrocomputer 164 zugeführt wird, umgeschaltet.

Nachfolgend wird mit Bezug auf ein in Fig. 5 gezeigtes Flussdiagramm prinzi­ piell die Funktion des Drucksensorsystems 110 der in Fig. 4 gezeigten Ausfüh­ rungsform zur automatischen Typidentifizierung erläutert.

Die Ursprungsbearbeitung, die in Schritt S1 gezeigt ist, wird durchgeführt, wenn die Stromquelle der Drucksensorsteuervorrichtung 118 eingeschaltet wird, nachdem die Stromquelle der Gleichstromquelleneinheit 12 in Fig. 4 eingeschal­ tet wurde. Bei der Ursprungsbearbeitung wird das automatische Identifikations­ programm in dem ROM-Speicher 68 durch die Zentraleinheit 66 gelesen, um die Steuerung zu starten. Die Typenumwandlungstabelle 74, die in dem in Fig. 3 gezeigten ROM-Speicher 68 geschrieben ist und die nicht dargestellte Span­ nung-Strom-Umwandlungstabelle zur Umwandlung des dem aufgebrachten Druck des Drucksensors 16 entsprechenden Spannungssignals Vout in den Druckwert werden in den RAM-Speicher 70 eingelesen.

Anschließend werden in Schritt S2 die entsprechenden Spannungssignale VrA, VrB, VrC, VrD, die den in den jeweiligen Widerständen 50A, 50B, 50C, 50D durch die Stromquellenströme IpA, IpB, IpC, IpD (IpD = 0) als den durch die Drucksensoren 16A, 16B, 16C fließenden Verbrauchsströmen erzeugten Spannungsabfällen entsprechen, von den Ausgängen der A/D-Wandler 61A, 61B, 61C bzw. 61D gelesen.

Anschließend werden in Schritt S3 die gelesenen Spannungssignale VrA, VrB, VrC, VrD mit den Schwellenwertbereichen Vr(x) bis Vr(x + 2) (x = 1, 4, 7, 10, 13) verglichen. Wenn die Spannungssignale VrA, VrB, VrC in den jeweiligen Schwellenwertbereichen Vr(1) bis Vr(3), Vr(4) bis Vr(6), Vr(7) bis Vr(9), Vr(10) bis Vr(12) festgestellt werden, wird in den Schritten S4, S5, S6 automatisch identifiziert, dass die Drucksensoren 16A, 16B bzw. 16C angeschlossen sind.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist der Drucksensor 16 nicht mit dem Anschluss 31D verbunden. Daher wird die Verarbeitung in Schritt S7 nicht durchgeführt, und die Fehlerverarbeitung in Schritt S8 wird durchgeführt. In die­ sem Fall wird bei der Fehlerverarbeitung in Schritt S8 VrD = 0 Volt als Span­ nungssignal Vr festgestellt. Dementsprechend legt der Mikrocomputer 164 fest, dass der Stromquellenstromwert nicht größer ist als der vorgeschriebene Wert und er urteilt, dass kein Drucksensor 16 mit dem Anschluss 31D verbunden ist.

Anschließend wird in Schritt S9 der gemeinsame Anschluss 80a des Multiple­ xers 80 auf der Basis des Resultats der automatischen Identifikationsverarbei­ tung des Drucksensors nacheinander zu den festen Anschlüssen 80b, 80c, 80d geschaltet (Schritte S2 bis S8). Jedes Mal, wenn das Umschalten durchgeführt wird, wird das Spannungssignal Vout (VoutA, VoutB, VoutC), das das Aus­ gangssignal des Drucksensors 16A, 16B bzw. 16C ist, von dem Mikrocomputer 164 mit Hilfe des A/D-Wandlers 62 gelesen.

Anschließend werden in Schritt S10 die gelesenen Spannungssignale VoutA, VoutB, VoutC unter Bezugnahme auf die nicht dargestellte Spannung-Druck- Umwandlungstabelle in die jeweiligen Druckwerte umgewandelt.

Die Resultate der Umwandlung in die Druckwerte werden in Schritt S11 auf der Anzeigeeinheit 72 mit Bezug auf die Drucksensoren 16A, 16B bzw. 16C ange­ zeigt.

Anschließend werden die Operationen wiederholt durchgeführt für die automati­ sche Identifikationsverarbeitung des Drucksensors in den Schritte S2 bis S3, die Leseverarbeitung des Spannungssignals in Schritt S8 auf der Basis des Resul­ tats der automatischen Identifikationsverarbeitung, die Druckumwandlungsbear­ beitung in Schritt S9 und die Anzeigeverarbeitung in Schritt S11.

Wie oben beschrieben wurde, ist die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform so aufgebaut, dass sie eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen (31A, 32A, 33A), (31B, 32B, 33B), (31C, 32C, 33C), (31D, 32D, 33D) aufweist, die jeweils aus drei Einzelelementen (drei Leitungen als Eingangs-/Ausgangsleitungen) beste­ hen, die es ermöglichen, gleichzeitig die vier Drucksensoren 16 mit den unter­ schiedlichen Stromquellenstromwerten Ip anzuschließen. Dadurch wird erreicht, dass durch Verwendung der einen Drucksensorsteuervorrichtung 118 die Typen der Vielzahl von, d. h. der vier Drucksensoren 16A bis 16D in der in Fig. 4 ge­ zeigten Ausführungsform simultan identifiziert werden können. Es versteht sich, dass selbst wenn vier Drucksensoren 16A mit der selben Spezifikation mit den Verbindungsanschlüssen (31A, 32A, 33A), (31B, 32B, 33B), (31C, 32C, 33C), (31D, 32D, 33D) verbunden werden, die Druckwerte, die auf der Basis der den aufgebrachten Drücken entsprechenden Ausgangsspannungssignalen Vout durch die jeweiligen Drucksensoren 16A festgestellt werden, auf der Anzeige­ einheit 72 angezeigt werden können.

Es versteht sich außerdem, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, die in unterschiedlicher Form abgeändert werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Erfindung auch auf spannungsbetriebene Formen des Hauptdrucksensorkörpers 45 angewandt werden anstelle der oben beschriebenen strombetriebenen Körper.

Außerdem kann der Widerstand 50 als Stromquellenstromeinstellmittel durch eine Stromquelle ersetzt werden, die bspw. aus einem integrierten Schaltkreis besteht.

Wie oben beschrieben wurde, kann mit dem Drucksensor, der Drucksen­ sorsteuervorrichtung und dem Drucksensorsystem gemäß der vorliegenden Er­ findung der Typ des Drucksensors zuverlässig identifiziert werden, auch wenn die Eingangs-/Ausgangsleitungen des Drucksensors nur drei sind.

Außerdem ist es möglich, eine Vielzahl von Typen zu identifizieren.

Claims (10)

1. Drucksensor mit Gleichstrom-Eingangsanschlüssen, die aus zwei An­ schlüssen (21, 22) bestehen, und einem Signalausgangsanschluss (23) zur Ausgabe eines einem aufgebrachten Druck entsprechenden Signals, gekenn­ zeichnet durch ein Stromquellenstromeinstellmittel (40), das es einem durch die Gleichstromeingangsanschlüsse fließenden Stromquellenstromwert (Ip) er­ laubt, ein Stromquellenstromwert zu sein, der abhängig von dem Typ des Drucksensors unterschiedlich ist.

2. Drucksensorsteuervorrichtung (18) zur Verbindung mit Gleichstrom- Eingangsanschlüssen, die aus zwei Anschlüssen (21, 22) bestehen, und einem Signalausgangsanschluss (23) zur Ausgabe eines Signals (Vout) entsprechend einem aufgebrachten Druck, eines Drucksensors (16) und zur Durchführung ei­ nes festgelegten Prozesses entsprechend dem Signalausgang, wobei die Drucksensorsteuervorrichtung (81)
ein Stromquellenstromwertfeststellmittel (50, 54, 61, 64) zur Feststellung eines Stromquellenstromwertes (Ip), der durch die Gleichstrom-Eingangsanschlüsse fließt, und
ein Typenidentifizierungsmittel (64) zur Identifizierung eines Typs des Druck­ sensors entsprechend dem festgestellten Stromquellenstromwert aufweist.

3. Drucksensorsteuervorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen (31A, 32A, 33A; 31B, 32B, 33B; 31C, 32C, 33C; 31D, 32D, 33D), die es ermöglichen, gleichzeitig eine Vielzahl von Drucksensoren (16A; 16B; 16C) mit unterschiedlichen Stromquellenstrom­ werten anzuschließen, wobei die Typenidentifizierungsmittel die Stromquellen­ stromwerte feststellen, die durch die jeweiligen Gleichstromquelleneingangsanschlüsse (21, 22) der Vielzahl von Drucksensoren fließen, um die jeweiligen Ty­ pen zu identifizieren.

4. Drucksensorsteuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (72) zur Verbindung mit dem Typenidentifizierungs­ mittel (64), wobei das Typenidentifizierungsmittel einen identifizierten Typeni­ dentifikationsnamen auf der Anzeigeeinheit anzeigt.

5. Drucksensorsteuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch
eine Anzeigeeinheit (72) zur Verbindung mit dem Typenidentifizierungsmittel (64) und
eine Typenumwandlungstabelle (74), auf die das Typenidentifizierungsmittel Bezug nimmt, und die eine Beziehung zwischen dem Stromquellenstromwert (Ip) und einem Typ des Drucksensors speichert,
wobei die Typenidentifizierungsmittel einen identifizierten Typenidentifikations­ namen auf der Anzeigeeinheit anzeigen, und
wobei die Typenidentifizierungsmittel eine Unmöglichkeit der Typbeurteilung feststellen, wenn der Stromquellenstromwert (Ip), der von dem Stromquellen­ stromfeststellmittel detektiert wird, innerhalb eines Bereiches liegt, in dem kein entsprechender Typ in der Typenumwandlungstabelle eingestellt ist, und wobei sie diese Tatsache auf der Anzeigeeinheit darstellen.

6. Drucksensorsteuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (72) zur Verbindung mit dem Typenidentifizierungs­ mittel (64), wobei die Typenidentifizierungsmittel keine Verbindung des Drucksensors (16) festlegt, wenn der Stromquellenstromwert (Ip) nicht größer ist als ein festgelegter Wert, und es diese Tatsache auf der Anzeigeeinheit darstellt.

7. Drucksensorsystem (110) mit:
Drucksensoren (16A, 16B, 16C), die so eingestellt sind, dass sie Stromquellen­ stromwerte (IpA, IpB, IpC) aufweisen, die voneinander in Abhängigkeit ihrer Ty­ pen variieren, und
einer Drucksensorsteuervorrichtung (118) einschließlich eines Typenidentifizie­ rungsmittels (164), an das die Drucksensoren angeschlossen sind, um die Stromquellenstromwerte festzustellen, um den Typ des Drucksensors zu identi­ fizieren, wenn ein festgelegter Prozess entsprechend einem Output des Druck­ sensors durchgeführt wird.

8. Drucksensorsteuervorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (72) zur Verbindung mit dem Typenidentifizierungsmittel (164), wobei das Typenidentifizierungsmittel einen identifizierten Typenidentifi­ kationsnamen auf der Anzeigeeinheit anzeigt.

9. Drucksensorsteuervorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch
einer Anzeigeeinheit (72) zur Verbindung mit dem Typenidentifizierungsmittel (164) und
einer Typenumwandlungstabelle (74), auf die das Typenidentifizierungsmittel Bezug nimmt, und die eine Beziehung zwischen dem Stromquellenstromwert (Ip) und einem Typ des Drucksensors speichert,
wobei die Typenidentifizierungsmittel einen identifizierten Typenidentifikations­ namen auf der Anzeigeeinheit anzeigen, und
wobei die Typenidentifizierungsmittel eine Unmöglichkeit der Typbeurteilung feststellen, wenn der Stromquellenstromwert (IpA, IpB, IpC) der von dem Stromquellenstromfeststellmittel detektiert wird, innerhalb eines Bereiches liegt, in dem kein entsprechender Typ in der Typenumwandlungstabelle eingestellt ist, und wobei sie diese Tatsache auf der Anzeigeeinheit darstellen.

10. Drucksensorsteuervorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (72) zur Verbindung mit dem Typenidentifizierungsmittel (164), wobei das Typenidentifizierungsmittel keine Verbindung des Drucksen­ sors (16) festlegt, wenn der Stromquellenstromwert (Ip) nicht größer ist als ein festgelegter Wert, und es diese Tatsache auf der Anzeigeeinheit darstellt.