DE2318280A1 - Verfahren und geraet zur bereichsanpassung bei frequenzabhaengigen sensoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Gerät zum Abtasten und Anzeigen eines physikalischen Zustande und insbesondere eine Schaltung zur Bereichsanpassung für einen frequenzabhängigen Drucksensor.

Die derzeit bekannten frequenzabhängigen Druckwandler können an einen Rechner angeschlossen werden, der als Maß für den Druck ein linearisiertes digitales Signal liefert. Solche Systeme arbeiten im allgemeinen nach folgendem Prinzip* Man mißt die Zeitdauer für eine bestimmte Anzahl von Perioden eines frequenzabhängigen Signals und wandelt dieses Zeit-

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Intervall in ein digitales Signal um, das mit der Oszillatorfrequenz linear variiert. Dieses digitale Signal wird dann von dem digitalen Rechner verarbeitet, der ein digitales Ausgangs signal schafft, das linear mit dem Druck variiert.

Die oben beschriebene Anordnung erfordert für verschiedenartige Wandler und unterschiedliche Anwendungsbereiche jeweils ein eigenes Rechnerprogramm. Außerdem sind relativ große Zähler erforderlich, um auch bei mittleren bis hohen Oszillatorfrequenzen eine ausreichende Genauigkeit erzielen zu können.

Ein Verfahren und eine Schaltung zur Bereichsanpassung gemäß der vorliegenden Erfindung schaffen ein genaues und für die Temperatur kompensiertes digitales Ausgangssignal, das über einen weiten Bereich in Abhängigkeit von einem physikalischen Zustand linear variiert. Im vorliegenden Beispiel ist ein Digitalrechner mit einem frequenzabhängigen Druckwandler verbunden; der Wandler enthält einen Oszillator, dessen Ausgang gemäß einem abgetasteten Druck variiert, einen Temperaturanzeiger, einen Festwertspeicher, der die von den speziellen Kennwerten des Wandlers abhängigen Eonstanten speichert, und einen Zähler mit zugehörigem Register, um ein digitales Signal zu schaffen, das ein Maß für die Oszillatorfrequenz darstellt. Da diese Elemente im Wandler selbst enthalten sind, besteht die Möglichkeit, Wandlersysteme auszutauschen, ohne das Rechnerprogramm oder die gespeicherten Daten ändern zu müssen.

Das Verfahren zum Erzeugen des genauen digitalen Ausgangssignals mit Temperaturkompensation umfaßt folgende Verfahrensschritte: Umwandlung des Ausgangssignals des frequenzabhängigen Oszillators in ein normiertes digitales Signal C_{p T}, das mit der Oszillatorfrequenz monoton anwächst und bei einer Bezugsfrequenz

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einen festgelegten Wert hat; Umwandlung des Analogsignals der Temperaturanzeige in ein digitales Signal K™, das die Wandlertemperatur darstellt', Berechnen eines linearisierten digitalen Drucksignals P mit Temperaturkompensation, das gemäß einer "bestimmten mathematischen Punktion aus C_{13 φ} Krp und den im Festwertspeicher gespeicherten Konstanten in Abhängigkeit vom Druck linear variiert; und Ausgabe des digitalen Signals P als Ausgangssignal.

Der Verfahrensschritt zur Umwandlung des Oszillatorausgangs in ein digitales Signal Cp -, enthält folgende Unterschritte» Eingeben der Oszillatorausgabe innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls in den Zähler; Zählen der Perioden der Oszillatorausgabe während dieses Intervalls; Übertragen der erhaltenen Zählung in ein Register; Übertragen der im Register gespeicherten Zählung in den Rechner; und Dimensionierung und Umwandlung der Zählung gemäß den im Festwertspeicher gespeicherten Konstanten, um ein normiertes digitales Zählungssignal Cp „, zu erhalten, das auf eine standardisierte Beziehung dimensioniert und auf einen Nullpunkt eingestellt ist, wobei die Eechnergenauigkeit optimal ausgenutzt wird. Ein im Rechner enthaltener Analog/Digital-Wandler liefert aus dem abgetasteten Temperatursignal das digitale Signal K™.

Es folgt nun eine Beschreibung der Erfindung anhand der Zeichnungen.

Figur 1 ist ein kombiniertes Block- und Schalt diagramm einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Bereichsanpassung für einen frequenzabbängigen Sensor.

Figur 2 ist eine graphische Darstellung, aus der zu ersehen ist, wie das ursprüngliche Zählungssignal in ein normiertes Zählungssignal umgewandelt wird, das in Abhängigkeit von der Frequenz monoton variiert.

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Eine erfindungsgemäße Schaltung zur Bereichsanpassung für einen frequenzabhängigen Sensor reagiert auf einen abgetasteten physikalischen Zustand in der Weise, daß sie ein digitales Signal mit Temperaturkompensation liefert, daß in Abhängigkeit von dem abgetasteten Zustand variiert. Obwohl der abgetastete physikalische Zustand im vorliegenden Beispiel der Druck ist, läßt sich das Verfahren genau so gut auch für andere Parameter wie Entfernung, Temperatur etc. anwenden.

Wie Figur 1 zeigt, auf die jetzt Bezug genommen wird, enthält eine Bereichsanpassungsschaltung 10 einen Digitalrechner 12 mit einem eingebauten Analog/Digital-Wandler 14 (A/D-Wandler) und einem Ausgaberegister 15. Der Rechner 12, der betrieblich mit einer Druck~Wandleranlage 16 verbunden ist, ist ein Rechner mit Festkomma-Arithmetik, Bruchzahlendarstellung und 2er Komplement, der mit 20-Bit-Worten (19 Bit plus 1 Vorzeichen-Bit) arbeitet.

In der Wandleranlage 16 sind Geräte enthalten, die ein digitales Signal in Abhängigkeit von dem Druck und ein analoges Signal in Abhängigkeit von der Wandlertemperatur liefern und die zum Speichern digitaler Eonstanten dienen, die gemäß den speziellen Kennwerten und gewünschten Anwendungsbereichen des Sensors festgelegt sind. Zu den gespeicherten Konstanten gehören Steilheits- und .Versetzungskonstanten, die dazu dienen, die ursprüngliche Zählung in eine normierte Zählung umzuwandeln, die praktisch über den vollen Bereich einer Wortlänge in Abhängigkeit vom abgetasteten Druck monoton variiert. Da diese Geräteausrüstung in jedem Sensor 16 enthalten ist, können im Austausch verschiedene Sensoren verwendet werden, ohne daß die Programmierung oder die im Rechner 12 gespeicherte Information geändert werden muß.

In der Wandleranlage 16 ist ein Zylinder 18 mit einer Membran

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und einem Zugang 22, der ej.ne Verbindung zwischen der Membran 20 und einem Ansaugdruck herstellt, der abgetastet werden soll. Die Membran 20 ist mechanisch so angebracht, daß sie den Wert eines variablen Kondensators 24 steuern kann, der zwischen den Klemmen der einen Wicklung eines Transformators 26 liegt. Der Transformator 26 hat eine feste Induktanz und besteht aus weiteren Wicklungen, die dazu dienen, die Frequenz eines frequenzabhängigen Oszillators 28 gemäß dem Wert des Kondensators 24· zu steuern. Das frequenzabhängige Ausgangssignal des Oszillators 28 ist durch einen Verstärker 30 gepuffert und liegt über den einen Eingang eines UND-Gatters an einem Zähler 34 an.

Der Rechner 12 ist mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters verbunden und liefert ein genau festgelegtes "Fenster¹¹, durch das die gepufferte Oszillatorausgabe für eine festgelegte Zeitdauer an den Zähler 34 angeschlossen wird, wobei die festgelegte Zeitdauer durch eine Abwärtszählung einer mit fester Frequenz arbeitenden Rechneruhr bestimmt wird (die Rechneruhr ist nicht dargestellt, gehört jedoch als Standardausrüstung zu einem üblichen Rechner des hier dargestellten Typs).

Der Zähler 34 arbeitet als Frequenzdetektor, da die aufsummierte Zählung Cp J proportional zur Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators 28 ist. Da innerhalb des abgetasteten Druckbereichs nicht" zwei verschiedene Frequenzen vorkommen, die im Zähler 34 clie gleiche Zählung erzeugen, kann der Zähler ohne Verletzung der Eindeutigkeit oder Verlust an Genauigkeit ein oder mehrmals überlaufen. Das Zeitintervall des FenBters braucht also nicht geändert zu werden, um eine Anpassung an verschiedene Mittenfrequenzen des Oszillators 28 oder verschiedene abzutastende Druckbereiche zu schaffen. Die im Festwertspeicher 36 des Wandlers 16 gespeicherten Konstanten dienen zur Dimensionierung und Umwandlung der aufsummierten

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Zählung Cp φ¹ in eine normierte Zählung Cp „,, die auf standardisierte Kriterien zurückgeführt ist, wobei ein "bestimmter Nulldurchgang und Maßstabsfaktor verwendet wird. Der Rechner 12 kann also für "verschiedene Wandler bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen arbeiten, ohne daß für jeden Wandler ein eigenes Programm erstellt werden muß. Im vorliegenden Beispiel kann der Wandler 16 über einen Druckbereich von 0 bis 915 mm Hg (36.000 in. Hg) arbeiten. Die maximale Betriebsfrequenz des Oszillators 28 darf nicht größer als die Eingabekapazität des Zählers sein; die Frequenzänderung darf maximal einer Zahl entsprechen, die sich aus maximaler Zählung des Zählers dividiert durch Zeitintervall des Frequenzfensters errechnet. Bei einem 20-Bit-Zähler und einem Fenster von 0,042 Sekunden, die in Verbindung mit einem 20-Bit-Rechner (19 Bit plus 1 Vorzeichen-Bit) arbeiten, beträgt also der maximale Frequenzbereich 25 MHz. Das bedeutet, daß der gemäß den abgetasteten Zuständen (im vorliegenden Fall ein Druckbereich von 0-915 mm Hg) erzeugte Frequenzbereich zwischen 0-25 IiHz, 50-75 MHz oder ähnlichen Frequenzbereichen liegen muß, deren Delta-Frequenz (Differenz) nicht größer als 25 MHz sein darf. Ein Sensor mit einem Bereich von nur 2, 5 MHz kann natürlich angepaßt werden.

Der Festwertspeicher 36 enthält einen Adressen-Decodierer 38, der auf eine vom Rechner 12 gelieferte Adresse anspricht, und ein Register 40, das den Inhalt des adressierten Speicherplatzes in den Rechner 12 eingibt. Außer den Dimensionierungsund Umwandlungskonstanten für die ursprüngliche Frequenzzählung enthält der Festwertspeicher 36 weitere Konstanten, die mit den speziellen Kennwerten und Verwendungszwecken des Wandlers 16 zusammenhängen.

Der Rechner 12 erhält die auf summierte Zählung C_{p T} ^f dadurch, daß zuerst ein Rucksetz-Abschnitt 42 des Zählers 34 aktiviert,

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dann ein UND-Gatter 32 durchgeschaltet wird, um das Fenster zu erzeugen, in dem der Zähler 34 aufeinanderfolgende Perioden des Ausgangssignals des Oszillators 28 zählt, und dann ein Übertragungsabschnitt 44 des Zählers 34 aktiviert wird, der die aufsummierte Zählung Cp J an ein Register 46 (parallel) überträgt. Die aufsummierte Zählung C_{0 m}' wird dann (im vorliegenden Beispiel seriell) in den Rechner 12 übertragen, wo die Zählung digital verarbeitet wird, um das endgültige digitale Ausgangssignal P zu schaffen. Man beachte» Da der Zähler in dem für das Fenster festgelegten Zeitintervall ein oder mehrmals überlaufen kann, entspricht die am Ende eines Fenster-ZeitIntervalls im Zähler 34 aufsummierte Zählung möglicherweise nicht der Gesamtzahl der Perioden des Ausgangssignals während dieses Steuerintervalls..

Der Rechner 12 erhält ein nicht linearisiertes, digitales Temperatursignal K™, indem er ein analoges Ausgangssignal eines Temperaturanzeigers 48 im eingebauten Analog/Digital-Wandler 14 in das digitale Signal !^umwandelt. Die Temperaturanzeigeschaltung 48 enthält einen Verstärker 50, dessen Ausgang ein analoges Temperatursignal ist", einen Widerstand 52 mit einem Widerstandswert Rq, einen temperaturabhängigen Widerstand 54 mit einem Widerstandswert Em und zwei Widerstände 56 und 58, die den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 50 steuern. Das analoge Ausgangssignal des Verstärkers und das umgewandelte digitale Signal E^ sind auf Grund der besonderen Anordnung des Temperaturanzdigers 48 proportional dem Wert R_n,

^ET^+RO

Das linearisierte und mit einer Temperaturkompensation versehene letztliche Drucksignal P wird vom Rechner 12 in Form eines aus 19 Bit plus Vorzeichen-Bit bestehenden binären Wortes X ausgegeben, dessen Maßstabsanpassung so gewählt ist, daß

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•in

das "binäre Wort den Wert X = * hat, wenn der abgetastete Druck 915 mm Hg beträgt. P kann in einen Dezimalwert P₁₀ gemäß der Punktion _p (915)

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umgewandelt werden, wobei P₁Q in mm Hg gemessen wird. P wird aus einer allgemeinen endlichen Potenzreihe errechnet:

m j - ■

f,(Zj f(C_p J³

ρ = f_o(K_T) + f.,(K_T) _> ,

In der obigen Gleichung ist Zm ein Maß für die Temperatur, und Cp φ ist ein für Steiheits- und Versetzungsfaktor kompensiertes, normiertes Signal, das das gezählte frequenzabhängige Signal gemäß der Punktion _n ⁰P,I * ⁰G darstellt,

P, T ^β Z

wobei C« und Z Anfangskonstanten für Steiheit und Versetzung darstellen, die im Festwertspeicher 36 gespeichert sind. Der Buchstabe m ist eine positive Ganzzahl, die im vorliegenden Beispiel 2 beträgt. Wie schon erwähnt wurde, können eine Reihe von Wandlern 16 mit verschiedenen Mittenfrequenzen und unterschiedlichen Frequenzbereichen verwendet werden, ohne das Rechnerprogramm für den Rechner 12 ändern zu müssen. Dies wird dadurch ermöglicht, daß im Wandler die Anfangskonstanten für Steilheit und Versetzung gespeichert sind, aus denen der Rechner 12 ein normiertes Signal Cp „ berechnet, das für eine Bezugsfrequenz immer einen bekannten Wert hat. In diesem Pail hat C_{15 m} den Wert O für die jeweilige Mittenfrequenz der verschiedenen Frequenzbereiche und reicht für einen abgetasteten Druckbereich zwischen O und 915 mm Hg etwa von -2 ^J bis +2 , unabhängig von dem jeweils verwendeten Wandler. Der Maßstabsfaktor Z ist für eine optimale Ausnutzung des numerischen Bereichs des Rechners 12 von Bedeutung, wodurch für eine größtmögliche Genauigkeit Abrundungsfehler minimal klein gehalten werden^ ^ _{$ / Q}

Auf welche Weise das Signal Gp J der aufsummierten Zählung in ein normiertes Signal Cp ^ umgewandelt wird, das sich mit der Frequenz monoton ändert, läßt sich am "besten in Verbindung mit Figur 2 erläutern, auf die jetzt Bezug genommen wird. In dem Diagramm stellt die waagerechte Achse die Frequenz des Oszillators 28 und die senkrechte Achse die Zählung dar.Entlang der senkrechten Achse sind Dezimalzahlen in Klammern und Binärzahlen ohne Klammern dargestellt. Für ein zur Erläuterung dienendes Beispiel sei angenommen, daß ein bestimmter Drucksensor für die in einem bestimmten Einsatzbereich herrschenden Temperaturen und Drücke einen Frequenzbereich von 6o-7o MHz aufweist.

Für eine maximale Rechnergenauigkeit und Wirksamkeit ist es zweckmäßig, daß sich die normierte Zählung Cp ^ über den vollen Bereich von -2¹⁹ (dezimal -524.288) bei der niedrigsten Frequenz von 60 IJHz bis +2¹^-I (dezimal +524.287) für die maximale Frequenz von 70 MHz erstreckt, wobei der Nullpunkt bei der Mittenfrequenz von 65 MHz liegt. Diese Beziehung ist durch die Linie 70 dargestellt. Die normierte Zählung C_{13 m} variiert linear mit der Ausgangsfrequenz und nicht-linear, aber monoton mit dem abgetasteten Druck.

Das Signal C₁₃ „,' der auf summierten Zählung, dargestellt durch die nicht zusammenhängenden Linien 72a und 72b,unterscheidet sich jedooh beträchtlich von dem gewünschten normierten Signal Cp _,. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, hat die aufsummierte Zählung bei'einem Steuerfenster von 0,042 Sekunden den Dezimalwert +422^848 bei der kleinsten frequenz 60 MHz (der 20-Bit-Zähler ist zweimal übergelaufen), dann eine interpretierende Diskontinuität 74 zwischen 6o~65 MHz (wenn der mit einer Zahlendarstellung im 2er Komplement arbeitende Zähler von maximal positiver naoh maximal negativer Anzeige umspringt) und einen Dezimalwert von -414.758 bei der Mittenfrequenz. Bei der Maximalfrequenz von 70 MHz hat die

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aufsuTTimierte Zählung einen Dezimalwert von -205.728.

Die auf summier te Zählung Cp ^¹ kann so verschoben werden, daß ihre Funktion durch die Linie 76 dargestellt werden kann, "bei der die Zählung linear und monoton mit der Frequenz anwächst. Im allgemeinen läßt sich das dadurch erreichen, daß die Differenz zwischen der aufsummierten Zählung 72a und der versetzten Funktion 76 für Frequenzen unterhalb der Sprungstelle 74 ermittelt und für die betreffenden Frequenzen von der aufsummierten Zählung subtrahiert wird. In ähnlicher Weise kann die Differenz zwischen den beiden Funktionen 72b und 76 bestimmt werden und für entsprechende Frequenzen oberhalb der Sprungstelle 74 zur aufsummierten Zählung addiert werden, um dadurch die Versetzungsfunktion 76 für höhere Frequenzen zu erhalten. Die Konstanten für diese beiden Versetzungswerte und die ursprünglichen Zählbereiche, für die diese beiden Konstanten gelten, können im Speicher 36 des Wandlers 16 gespeichert werden. Unabhängig vom jeweiligen Wandler kann also ein einziges Programm dazu verwendet werden, die aufsummierte Zählung Cp m' in. eine normierte Zählung Cp ~ und dann in ein linearisiertes, temperaturkompensiertes Ausgangssignal P umzuwandeln. Für Fachleute ist ersichtlich, daß "eine Zahl addieren¹* gleichbedeutend ist mit "den negativen Wert der Zahl subtrahieren"; die hier verwendete Terminologie Addieren/Subtrahieren soll also anzeigen, daß beide mathematischen Operationen wechselweise verwendet werden können.

Wenn ein für Festkomma-Arithmetik, Bruchzahlendarstellung und 2er Komplement ausgelegter Rechner in Verbindung mit einem Zähler gleicher Wortlänge verwendet wird (z. B. 20 Bits, wobei das höchstwertige oder 20. Bit des Zählers dem Vorzeichen-Bit des Rechners zugeordnet ist), läßt sich die Versetzungs-Operation erheblich vereinfachen. In diesem Fall kann mit einer einzigen Konstanten, die über den gesamten Frequenzbereich zur ursprüngliohen Zählung äddiert/öubtrahiert

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wird, die V_ersetzungsfunktion 76 ermittelt werden. Im vorliegenden Beispiel kann der negative Wert der aufsummierten Zählung bei der Mittenfrequenz (0_c * 415·728) addiert werden. Ein im Rechner möglicherweise auftretender überlauf wird einfach ignoriert_f wobei ein Überlauf in das Vorzeichen-Bit exakt dazu dient, die Summe an die versetzungskompensi'erte Funktion 76 anzugleichen. Unter diesen Umständen genügt es, eine einzige Versetzungskonstante 0~ im wandlereigenen Speicher 36 zu speichern.

Das Prinzip, nach dem die Versetzungskonstante eine monotone Punktion erzöugt, die bei der Mittenfrequenz durch Null geht, läßt Si₁Ch weiterhin durch das folgende vereinfachte Beispiel erklären, bei dem Zähler und Rechner eine Kapazität von lediglich 3 Bits haben.

Bruchzahlendarstellung Iquivalente Dezimalschreibweise

-0,25

	ΦΑΏΤΤΓ,Τ.ΙΕ	1
Frequenz	Zähler-Zustand
Maximum	1 1 1
Mitte	1 0 0
Minimum	O 0 1

0,25

Tabelle 1 zeigt die Zustände des Zählers, wobei das höchste oder Vorzeichen-Bit links steht. Wie leicht zu ersehen iet, steigt die auJTeummierte Zählung nicht monoton mit der Frequenz, und der Zähler ist bei der Mittenfrequenz nicht Null, Wenn man jedoch für jede Frequenz einzeln 10 0 (-1,00) zur aufsummierte» Zählung addiert und dabei einen auftretenden Überlauf ignoriert (in der folgenden Auflistung links vom senkrechten Strich angegeben), ergibt sich eine Funktion, die mit der Frequenz monoton anwächst und bei der Mittenfrequenz duroh Null läuft, wie im folgenden dargestellt ist.

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Minimum Frequenz	LTit-!;e	riaximum Frequenz
O O 1 1 O O	1 0 0 1 0 0	1 1 1 1 0 0
1 O 1 (-0,75)	1 0 0 0 (ο,οο)	10 11 (0,75)

Nachdem min aus der ursprünglichen Zählung durch Versetzung die Funktion 76 ermittelt wurde, muß noch der Maßstab oder die Steilheit der versetzungskompensierten Punktion 76 korrigiert werden, um die normierte Funktion Cp ^ zu erhalten. Hierfür kann die Versetzungsfunktion 76 mit einer Steilheitskonstanten Z dividiert/multipliziert werden, die gleich dem Quotienten (oder dem reziproken Wert des Quotienten "beim Multiplizieren) aus der Versetzungsfunktion 76 und der normierten Punktion 70 ist. Für Fachleute ist ersichtlich, daß"Dividieren durch eine Eonstante" gleichbedeutend ist mit "Multiplizieren mit dem reziproken W^rt der Konstanten"; die hier verwendete Terminologie Dividieren/Multiplizieren soll also anzeigen, daß beide mathematischen Operationen wechselweise verwendet werden können. In diesem Beispiel entspricht die Versetzungsfunktion 76 bei 60 MHz einem Dezimalwert von -210.000, die normierte Funktion 70 entspricht einem Dezimalwert von -524.288 und Z entspricht etwa dem Dezimalwert 0,40. Der festgelegte Wert der Steilheitskonstanten Z wird ebenfalls im wandlereigenen Speichor 36 gespeichert.

Das druckabhängige Glied f(Cp J) der allgemeinen Funktion wird aus der endlichen Potenzreihe

f(Cp m) =Σ a C_{p m} ^{i 1} i=0 ' ^±

berechnet, wobei die sieben a. Glieder Konstanten sind, die im wandloreigenen Festwertspeicher 36 gespeichert sind.

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In ähnlicher Weise werden die Teilfunktionen fQ, f₁ und fp der allgemeinen Punktion aus endlichen Poterizreihen "berechnet:

4
f ?(Κ_φ) « Z. cL.E

Die 15 Glieder "b., c. und d. sind Konstanten, die im wnadler— eigenen Festwertspeicher 36 gespeichert sind.

Wenn diese endlichen Potenzreihen zu einer allgemeinen Potenz reihe zusammengefaßt werden, ergibt sieht

iO ^χ iO ³^ ^x IO¹^*¹ i0 ^{χ λ} i0 ^x

Obwohl im vorstehenden eine spezielle Schaltung zur Bereichsanpassung für einen frequenzabhängigen Sensor beschrieben wurde, um anhand dieses Beispiels das erfindungsgemäße Prinzip zu erläutern, sollte die Järfindung ersichtlicherweise nicht darauf beschränkt sein. PtIr Fachleute ist ersichtlich, daß alle Abänderungen, Abwandlungen und äquivalenten Anordnungen in den Bereich der Erfindung fallen.

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Claims (1)

1. IATMTANSPRÜCHj

   Gerät zur Anzeige eines ^physikalischen Zustande, "bei dem ein Wandler den physikalischen Zustand abtastet und ein erstes Signal erzeugt, das mit dem physikalischen Zustand variiert und das einem angeschlossenen Rechner eingegeben wird, gekennzeichnet durch einen im Wandler (16) vorgesehenen Speicher (36), der Steilheits- und Versetzungskonstanten speichert, mit denen das erste Signal auf einen bestimmten Maßstab und Nullpunkt normiert wird, wobei der Rechner so ausgelegt ist, daß er das erste Signal dadurch normiert, daß er ein zweites Signal berechnet, das gemäß einer bestimmten mathematischen Punktion von dem ersten Signal, von der Steilheits- und von der Versetzungskonstanten abhängt.

   2, Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derabgetastete physikalische Zustand der Druck, das erste Signal ein digitales Signal, der im Wandler vorgesehene Speicher ein digitaler Pestwertspeicher und der Rechner ein Digitalrechner ist.

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   3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler ("Q einen frequenzabhängigen Oszillator (28), der so angeschlossen ist, daß die Frequenz seines Ausgangssignals mit der Größe des abgetasteten Drucks variiert und (2.) einen Zähler (34) enthält, der so angeschlossen ist, daß er aufeinanderfolgende Perioden des Oszillator-Ausgangssignals zählt, wobei das erste Signal jene Zählung ist, die am Ende einer bestimmten Zeitdauer im Zähler gespeichert ist.

   4. Gerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal monoton mit dem abgetasteten physikalischen Zustand variiert und der Zähler während der bestimmten Zeitdauer überlaufen darf.

   5. Gesät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal monoton mit dem abgetasteten physikalischen Zustand variiert und der Zähler mindestens einmal während der bestimmten Zeitdauer überläuft.

   6. Gerät nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch im Wandler vorgesehene Temperatur-Abtastvörrichtungen, die so angeschlossen sind, daß sie dem Rechner ein drittes Signal übermitteln, das ein Maß für die Wandlertemperatur ist; wobei der im Wandler vorgesehene Speicher außer der Steilheitsund Versetzungskonstanten mindestens eine zusätzliche Konstante speichert, die zur Linearisierung und Temperaturkompensation des zweiten Signals gemäß einer bestimmten mathematischen Funktion dient, die von dem zweiten Signal, der (wenigstens) einen zusätzlichen Konstanten und dem dritten S i gnal abhängt.

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   7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mathematische Punktion eine allgemeine endliche Potenzreihe H_ f f I

   der Form 2L_ j ist, wobei f. Potenzreihen sind, die j-0 ³

   von dem dritten Signal abhängen und f eine Potenzreihe ist, die von dem zweiten Signal abhängt.

   8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das normierte zweite Signal dadurch erzeugt wird, daß eine im wandlereigenen Speicher gespeicherte Versetzungskonstante zum ersten Signal addiert/subtrahiert wird und das Resultat durch eine im Wandlereigenen Speicher gespeicherte Maßstabskonstante dividiert/multipliziert wird.

   9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler folgende Komponenten umfaßt: einen Druckwandler zum Abtasten des Ansaugdrucks, einen frequenzabhängigen Oszillator, dessen Ausgangssignal-Prequenz mit dem abgetasteten Ansaugdruck variiert, einen rückstellbaren und ansteuerbaren Zähler, der, wenn er durch ein Steuersignal angesteuert wird, Perioden des Oszillator-Ausgangssignals zählt, und ein Register, das gemäß einem Übertragungssignal eine im Zähler gespeicherte Zählung C-Tv m¹ empfängt; wobei der Speicher einen Festwertspeicher umfaßt, der mehrere Konstanten speichert, deren Größen duroh die speziellen Kennwerte des Wandlers bestimmt werden, wobei die Konstanten auf Adressensignale hin ausgegeben werden; wobei weiterhin Vorrichtungen zum Abtasten der Wandlertemperatur und Erzeugen eines entsprechenden Analogsignals vorgesehen Bind} wobei der Rechner einen Digitalrechner umfaßt, der (a) den Zähler rücksetzt, (b) den Zähler für eine bestimmte Zeitdauer ansteuert, in der das Zählsignal Cp -,' erzeugt werden soll, (c) das Zählsignal vom Zähler zum Register überträgt, (d) das im Register gespeicherte Zählsignal für Berechnungen verwendet, (e) Adressensignale an den

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   Pestwertspeicher abgibt und als Antwort darauf AuBgangssignale empfängt und (f) das analoge Signal der Temperaturanzeige empfängt, wobei der Digitalrechner einen Analog/Digital-Wandler, der das analoge Temperatursignal empfängt und in ein digitales Signal K™ umwandelt, und ein Ausgaberegister enthält, das ein digitales Ausgangssignal P liefert, das den Ansaugdruok genau anzeigt, wobei P gemäß einer bestimmten mathematischen Punktion errechnet wird, die von Cp J, K™ und den im Pestwertspeicher gespeicherten Eonstanten abhängt.

   10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mathematische Punktion zur Berechnung von P die Porm P * f_o(K_T) + If₁(K₁) f(C_pl) + f₂(K_T) f(C_PiT)² hat, mit

   Cp «· + C_c
   Cp m » , wobei Cq und Z Anfangskonstanten für

   Versetzung und Maßstab sind, die im Festwertspeicher ge~ speichert sind, um Cp „zu einem normierten Parameter umzuformen, der monoton mit dem Druck variiert und einen bestimmten Nulldurchgang und eine bestimmte Steigung aufweist, die unabhängig von den speziellen Kennwerten des Wandlers sind.

   11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

   f(Cp J «2__ a (Cp J¹

   4 _Λ

   i-0

   f. (Kj

   τι _imQ

   Jf₂(KJ «έ: äK¹

   ^{ä λ} i-0 ■ ^{x L}

   wobei a,, b.,Ό_± und d. im Festwertspeicher gespeicherte Eonstanten sind.

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   12. Verfahren zum Betrieb einer Bereichsanpassungsschaltung mit einem Wandler, der gemäß einem abgetasteten physikalischen Zustand ein erstes Signal erzeugt, einem im Wandler vorgesehenen Speicher, der Steüheits- und Versetzungskonstanten speichert, deren Werte gemäß den speziellen Wandlerkennwerten festgelegt sind, und einem Rechner, der so angeschlossen ist, daß er mit dem ersten Signal und dem wandlereigenen Speicher verbunden werden kann und ein Ausgangssignal liefert, das mit dem abgetasteten physikalischen Zustand linear variiert, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschrittej

   Normieren des ersten Signals auf einen festgelegten Nullpunkt und Maßstab, die unabhängig von dem jeweiligen Wandler sind, indem die Steüheits- und Versetzungskonstanten zur Berechnung eines normierten zweiten Signals verwendet werden; und

   Durchführen von Rechnungen mit dem normierten

   zweiten Signal im Rechner gemäß einer bestimmten mathematischen Funktion, wobei das Ergebnis der Berechnungen ein linearisiertes Ausgangssignal ist.

   13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler ein Drucksensor ist, der Rechner ein Digitalrechner ist und das erste Signal dadurch normiert wird, daß die Versetzungakonstante zum ersten Signal addiert und die Summe durch die Steilheitskonstante dividiert wird.

   14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler einen Oszillator enthält, der ein Signal erzeugt, dessen Frequenz mit dem abgetasteten Zustand variiert, wobei zum Erzeugen des ersten Signals ein Zähler für jede Periode des erzeugten Signals während einer bestimmten Zeitdauer um einen Zählschritt inkrementiert wird, so daß am Ende der bestimmten Zeitdauer eine aufsummierte Zählung im Zähler gespeichert ist, und wobei zum Normieren des ersten Signals

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   diese aufsummierte Zählung dadurch normiert wird, daß eine ■bestimmte Versetzungskonstante zur Zählung addiert und die Summe durch eine bestimmte Steilheitskdnstante dividiert
   wird, so daß sich als Resultat eine normierte Zählung ergibt, die linear und monoton mit der Frequenz des erzeugten Signals variiert.

   15· Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin gekennzeichnet durch firfeeugen eines digitalen Signals, dasr die Wandlertemperatur angibt, und Berechnen eines temperaturkompensierten linearen Signals, das den abgetasteten Zustand anzeigt,
   wobei die Berechnung·gemäß einer bestimmten mathematischen Punktion durchgeführt wird, die von der normierten Zählung, dem TeBg>eraturanzeigesignal und mehreren Konstant en abhängt, deren Größen durch die speziellen Kennwerte des Wandlers
   bestimmt sind.

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