DE3421736A1

DE3421736A1 - Speichereinrichtung fuer messwandlerdaten

Info

Publication number: DE3421736A1
Application number: DE3421736A
Authority: DE
Inventors: Charles Donald Bellevue Wash. Bateman; R. Bruce Bellevue Wash. Butenko; Randall B. Redmond Wash. Sprague
Original assignee: Sundstrand Data Control Inc
Current assignee: Sundstrand Data Control Inc
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1984-06-12
Publication date: 1985-02-14
Also published as: GB2144225B; US4611304A; NL8402336A; SE8403823D0; ES8600519A1; GB8419145D0; AU553358B2; GB2144225A; NO842851L; AU2992684A; HK44188A; SE8403823L; IT8448631A0; JPS6042617A; BE900235A; ES534621A0; FR2549985A1; IL72289A0; ZA845137B

Description

Sundstrand Data Control, Inc. . Redmond, Washington 98o52, V.S-t.A.

Speichereinrichtung für Meßwandlerdaten

Die Erfindung betrifft allgemein Meßwandler-Datenübertragungsschaltungen und insbesondere eine Schaltung, die Betriebskenngrößen des Meßwandlers Cim folgenden kurz Wandler genannt) speichert.

In manchen bekannten Vorrichtungen, die von Wandlern Informationen beispielsweise über Flugzeuggewichts- und -gleichgewichtsdaten empfangen, wie dies in der US-Patentschrift 4 312 042 offenbart ist, hängen die Betriebscharakteristiken der Wandler von der Temperatur ab. Weil jeder einzelne Wandler einen unterschiedlichen Temperaturgang aufweist, muß zur Optimierung der Genauigkeit der von den Wandlern empfangenen Signale das Ausgangssignal jedes einzelnen Wandlers temperaturkompensiert werden. Üblicherweise geschieht dies durch ein Polynom vierten Grades. Vor dem Einbau des Wandlers wird sein Betriebsverhalten im Temperaturbereich geprüft und durch ein Polynom vierten Grades angenähert, das dann, indem geeignete Koeffizienten

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gewählt werden, den Betrieb des Wandlers als Funktion der Temperatur bestimmt.

Die Koeffizienten des Polynoms werden in der herkömmlichen Technik in den Speicher des Systemcomputers gleichzeitig mit dem Einbau des Wandlers eingeschrieben. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Koeffizienten im Computerspeicher jedesmal beim Auswechseln eines Wandlers erneuert werden müssen. Da in vielen Fällen die Koeffizientendaten manuell eingegeben wercfen müssen, können bei der Eingabe fehlerhafte Koeffizienten in den Speicher eingeschrieben werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Speichereinrichtung für Meßwandlerdaten zu ermöglichen, die direkt an einem Wandler befestigt ist und Daten über die Betriebscharakteristiken des Wandlers- speichert.

Zur Lösung der obigen Aufgabe' ist die erfindungsgemäße Speichereinrichtung für Meßwandlerdaten gekennzeichnet durch eine mechanischeBefestigungsvorrichtung, mit der die Speichereinrichtung am Wandler befestigt'ist, eine·Datenspeichereinheit, in der Betriebscharäkteristiken des Wandlers gespeichert sind, eine Zugriffsschaltung, die zu vorgegebeneji Stellen der Datenspeichereinheit zugreift und eine Datenübertragungsschaltung, die die aus dem Speicher ausgelesenen Daten zu einer zentralen Verarbeitungseinrichtung überträgt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Datenspeichereinheit aus einem Nur-Lesespeicher·. ίλί 3 Datenspeichereinheit kann Daten, die den je'tyeyLligen Wandler identifizieren, wie eine Teilenummer

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ode-r Seriennummer, Daten über die Temperatura'bhän'gigkeit des Wandlers sowie eine Prüfsumme speichern, die zur Fehlerprüfung bei der Datenübertragung von der Speicherschaltung zum zentralen Vererbeitungssystem verwendet wi\rd. Die Datenübertrag,ungsschaltung kann eine Einrichtung zur Übertragung der Temperatjrcharakteristikdaten des Wandlers und zur Übertragung der Betriebsdaten des Wandlers zum zentralen Verarbeitungssystem aufweisen. ; \ -.^

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf ein Flugzeugfahrwerk, das mit einem Gewichts- und Balancesystem versehen ist,

Fig. 2 einen Servobeschleunigungs-Meßwandler in Schnittdarstellung und eine zugehörige Datenübertragungsschaltung ,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines mit einer Wandler-Speicherschaltung verbundenen Beschleunigungsmessers, und

Fig. 4 ein Blockschaltbild des in Fig. 3 dargestellten Wandlerspeichers.

Fig. 1 zeigt ein mit einem Gewichts- und Balancesystem ausgerüstetes Flugzeugfahrwerk, bei dem die vorliegende Erfindung einsetzbar ist. Das Gewichts- und Balancesystem ist an einem mit den Ziffern 10 und 12 bezeichneten Hauptfahrwerk und an einem mit der Ziffer 14 bezeichneten Bugfahrwerk eines Flugzeugs angebracht. Das Flugzeuggewicht wird durch Messung der Auslenkung der Hauptfahrwerkstreben 16 und 18 und der Bugfahrgestellachse 20 mittels Beschleunigungsmessern erfaßt. Die eingangs erwähnte US-PS 4 312 042 beschreibt im Detail, wie bei der Bestimmung des Flugzeuggewichts und des Flugzeuggleichgewichts mittels Beschleunigungsmessern im einzelnen verfahren wird. Das in Fig. 1 dargestellte System ist im Gegensatz zu den aus der US-PS 4 312 042 bekannten System ein Zweikanalsystem. Das heißt, daß an jedem Ort zwei Beschleunigungsmesser angebracht sind, die redundante Information erzeugen, die einem zentralen Verarbeitungsrechner 22 zugeführt wird. Beispielsweise sind an der linken Seite der Hauptfahrwerksstrebe 16 zwei Beschleunigungsmesser 24 und 26 angebracht, die mit dem Rechner 22 mittels Leitungen 28 und

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verbunden sind. Am anderen Ende der Hauptfahrwerksstrebe 16 sind ebenfalls zwei Beschleunigungsmesser 32 und 34 angebracht, die mit Leitungen 36 und 38 mit dem Rechner 22 verbunden sind. In derselben Weise sind an der anderen Hauptfahrwerkstrebe 18 Beschleunigungsmesser 40 bis 46 angebracht, die die Auslenkung dieser Hauptfahrwerkstrebe 18 erfassen und Inklinationssignale über Leitungen 48 bis 54 dem Rechner 22 zuführen. Die Auslenkung der Bugfahrwerkachse 20 wird durch vier Beschleunigungsmesser 56 bis 62 erfaßt, die Inklinationssignale über Leitungen 64 bis 70 dem Rechner 22 zuführen. Es ist zu bemerken, daß in Fig. 1 zur Vereinfachung nur die Leitungen dargestellt sind, die die Inklinationssignale zum Rechner 22 übertragen, daß jedoch in Wirklichkeit eine Anzahl weiterer Leitungen zwischen den Beschleunigungsmessern und dem Rechner andere Signale übertragen, wie Temperatursignale, Eigentestsignale und Versorgungsspannungen. Diese zusätzlichen Leitungen werden anhand der Fig. 3 behandelt.

In Fig. 2 ist ein servobetriebener Pendel-Beschleunigungsmesser 71 dargestellt, der bei dem in Fig. 1 dargestellten Gewichtsund Gleichgewichtssystem als Beschleunigungs~Meßwandler dient. Ein pendelnd aufgehängter Prüfkörper 70 kann bezüglich der empfindlichen Achse 64 um eine flexible Aufhängung 76 ausgelenkt werden. Mittels zwei Magnetspulen 78 und 80, die mit Magneten 82 und 84 zusammenwirken, wird der Prüfmasse 70 eine Kraft erteilt, die der Kapazitätsänderung zweier Aufnahmekondensatoren 86 und 88 entgegenwirkt. Die Kapazitätsänderung der Kondensatoren 86 und 88 wird über einen Verstärker 90 gemessen, der einen durch die Spulen 78 und 80 fließenden Rückstellstrom erzeugt, der an einem Widerstand 92 in ein Spannungsausgangssignal umgesetzt wird. Der Prinzipaufbau eines solchen Beschleunigungsmessers ist in der US-Patentschrift 3 702 073 offenbart.

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Fig. 3 zeigt in Blockform ein Gesamtschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Beschleunigungsmesser ist mit 71 bezeichnet und entspricht dem in Fig. 2 dargestellten Beschleunigungsmesser. Der Beschleunigungsmesser 71 ist durch eine Anzahl von Leitungen mit einem Verbindungsstecker 94 verbunden. Die Leitungen sind im einzelnen "eine Signalausgangsleitung 96, eine Signaleingangsleitung 98, eine Masseleitung 100, zwei Stromversorgungsleitungen 102 und 104 und eine Eigentestleitung 106. Mit dem Beschleunigungsmesser ist eine Wandler-Speichereinheit 108 mechanisch und elektrisch verbunden. Die Wandler-Speichereinheit 108 empfängt über eine Leitung 110 ein von einem Temperaturfühler 111 erzeugtes Temperatursignal. Wie Fig. 2 zeigt , ist der Temperaturfühler 111 der Beschleunigungsmesserelektronik 90 zugeordnet. Das vom Temperaturfühler 111 erzeugte Temperatursignal kann ein analoges Stromsignal sein, das die innere Temperatur des Beschleunigungsmessers 71 angibt.

Fig. 4 stellt ein Blockschaltbild der Wandler-Speichereinheit 108 dar. Diese wird durch eine Steuerschaltung 112 in Betrieb gesetzt, die auf ein Eigentestsignal des Computers 22, das auf einer Leitung 104 ankommt, anspricht. Der Eigentestvorgang ist eine in elektronischen Systemen übliche Technik, um fehlerhafte Schaltkreise oder Verarbeitungsabläufe zu erkennen. In dem beschriebenen Gewichts- und Gleichgewichtssystem wird ein den Eigentestzyklus des gesamten Systems initiierendes Eigentestsignal normalerweise beim Einschalten des Systems oder während eines eigenen Null-Zyklus erzeugt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erzeugt die Steuerschaltung 112, die ein Schalter sein kann, auf das Eigentestsignal auf der Leitung 104 hin ein logisches Signal auf einer Leitung 114.

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-TO-

Ein Zähler 116 erzeugt auf das Logiksignal auf der Leitung 114 hin eine Reihe von Adress-Signalen auf einer Leitung 120.

Dem Zähler 116 ist ein Kristall 118 von außen angeschlossen.

Die Adressen auf der Leitung 120 entsprechen Datenbereichen eines programmierbaren Nur-Lesespeichers 122 (PROM). Der PROM 122 speichert die Daten über die Charakteristiken des jeweiligen Wandlers 71. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Teilenummer des Beschleunigungsmessers 71 in einem Bereich 124 und die Seriennummer des jeweiligen Beschleunigungsmessers in einem Bereich 126 gespeichert. Zusammen mit der Teilenummer und der Seriennummer sind im PROM 122 auch Daten gespeichert, die die Betriebscharakteristiken des Beschleunigungsmessers 71 angeben. Die Genauigkeit der Beschleunigungsmesser sowie anderer Wandlertypen wird durch die innere Temperatur des jeweiligen Wandlers beeinflusst. Das Ausgangssignal des Wandlers ist deshalb temperaturabhängig. Die Temperaturabhängigkeit wird normalerweise durch ein Polynom vierten Grades, wie das folgende angenähert, worin t die Temperatur angibt:

Skalierungsfaktor = C_Q + C₁t + C₂t² + C₃t³ c C₄t⁴ (1) Nullabgleich = B_Q + B^ + B₂t² + Bjt³ + B₄t⁴ (2)

Ausrichtung der ~ , .

Pendelachse = P_Q + P.,t + ?₂t + ?^t + P₄t (3)

Ausrichtung der - , .

Drehachse = H_Q + H.,t + H^ + ^f⁵ + H₄t⁴ (4)

Skalierungsfaktor und Nullabgleich sind elektrische Eigenschaften des Beschleunigungsmessers und Pendelachsenausrichtung und Drechachsenausrichtung sind mechanische Eigenschaften des Beschleunigungsmessers, die jeweils mit der

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Temperatur variieren können. Die Pendelachsenausrichtung kann sich ändern, wenn sich die Ausrichtung des Pendels oder der Prüfmasse 70 des Beschleunigungsmessers bezüglich der empfindlichen Achse 74 bei Temperaturänderungen bewegt. Die Wirkung der Pendelachsenausrichtung auf den Ausgang des Beschleunigungsmessers 71 kann durch Gleichung (3) angenähert werden. Die Koeffizienten P„, P₁, P₂, P., und P. der Gleichung (3) erhält man üblicherweise beim Test der einzelnen Beschleunigungsmesser. Genauso erhält man die Koeffizienten Hq, H., H-, H,, und H. der Gleichung (4), die die Änderungen des Ausgangssignals des Beschleunigungsmessers 71 durch die Temperaturabhängigkeit der Ausrichtung der Drehachse angeben, die in Figur 2 senkrecht in die Zeichenebene durch den Aufhängungspunkt 76 geht, durch Testen der einzelnen Beschleunigungsmesser . Die Koeffizienten C_n, C₁, C₇, C, und C. der Skalierungsfaktorgleichung (i) sowie die Koeffizienten Bq, B₁, B₂, B, und B. der Nullabgleichsgleichung (2) werden auf dieselbe Weise ermittelt. Diese Koeffizienten werden in den einzelnen Bereichen 128, 130, 132 und 134 des Speichers 122 gespeichert, wie es Fig. 4 darstellt.

Der PROM 122 enthält auch eine Prüfsumme im Bereich 136. Die darin gespeicherte Prüfsumme stellt die Summe all der im PROM 122 gespeicherten Daten dar.

Der Zähler 116 erzeugt die Adressfolge für die im PROM 122 gespeicherten Daten, durch die die Daten auf einer Leitung ausgelesen werden. Das Logiksignal auf der Leitung 114 gibt den PROM 122 und damit das Auslesen der darin gespeicherten Daten frei. Ein Multiplexer 140 empfängt die Daten in Bitserieller Form vom PROM 122 über die Leitung 138 nach der Freigabe durch das Logiksignal 114 und überträgt sie über eine Ausgangsleitung 142 zum Verbindungsstecker 94. Der Multiplexer 140 kann auch ein Signal auf einer Leitung 120 empfangen, das die Adresse des Speicherbereichs angibt, aus dem Daten empfangen werden.

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Im Normalbetrieb des Beschleunigungsmessers wird das Stromsignal auf der Leitung 110, das die innere Temperatur des Beschleunigungsmessers 71 angibt, an einer Ohm'schen Last 144 in ein Spannungssignal umgesetzt,das über eine Leitung 146 dem Multiplexer 140 zugeführt wird. Wenn das Logiksignal auf der Leitung 114 nicht anliegt, überträgt der Multiplexer das Spannungssignal auf der Leitung 146 zum Verbindungsstecker 94 über die Leitung 142. Somit werden über die Leitung 142 sowohl das analoge Temperatursignal als auch die digitalen Daten im Speicher 122, die den einzelnen Wandler charakterisieren zum Rechner 22 übertragen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht eine optische Anzeige am Beschleunigungsmesser vor, die anzeigt, ob der Beschleunigungsmesser beim Eigentest eine Fehlfunktion zeigte. In Figur 3 ist eine Leuchtdiode 148 dargestellt, die zwischen der positiven Versorgungsspannung + V auf der Leitung 104 und einem Transistor 150 eingeschaltet ist. Bei Erfassung eines Fehlers des Beschleunigungsmessers durch den Rechner 22 legt dieser auf die Eigentestleitung 106 ein Signal , d.is iUmi Transistor ISO t: iu-..<iia 1 f e I in.·) 11 . Leuchtdiode 148 leuchten läßt. Diese Anzeige ist insbesondere bei einem zweikanaligen System, wie in Fig. 1 nützlich, das zwei Beschleunigungsmesser nebeneinander enthält.

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Claims

Patentansprüche

Speichereinrichtung für Daten.eines Meß-Wandlers, der mit einem zentralen Verarbeitungsrechner verbunden ist und eine gemessene physikalische Größe dem zentralen Verarbeitungsrechner überträgt,

eine Befestigungsvorrichtung, mit der die Speichereinrichtung am Wandler (71) befestigt ist, eine Speichereinheit (122), in der Daten über Kenngrößen des Wandlers gespeichert sind, eine Zugriffseinheit (112, 116), die mit der Speichereinheit (122) verbunden ist und wahlweise zu vorgegebenen Elementen der Kenngrößendaten zugreift, und eine Übertragungseinheit (140), die mit der Zugriffseinheit (112, 116), und der Speichereinheit (122) verbunden ist und die vorgegebenen Elemente der Kenngrößendaten dem zentralen Verarbeitungsrechner (22) überträgt.
2. Speichereinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kenngrößendaten mechanische Kenngrößen des Wandlers enthalten.

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3. Speichereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Wandler ein Beschleunigungsmesser ist, der eine pendelartig gehalterte Prüfmasse (70) enthält und daß dessen mechanische Kenngrößen Daten bezüglich der Pendelachsenausrichtung enthalten.
4. Speichereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die mechanischen Kenngrößen Daten über die Ausrichtung der Gelenkachse enthalten.
5. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kenngrößendaten elektrische Kenngrößen des Wandlers enthalten.
6. Speichereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die elektrischen Kenngrößen Skalierungsfaktordaten enthalten.
7. Speichereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Kenngrößen Nullabgleichsdaten enthalten.
8. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kenngrößendaten in der Speichereinheit (122)in Form von Polynom-Koeffizienten gespeichert sind.

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9. Speichereiarichtung nach Anspruch 1, , ■ dadurch gekennzeichnet,

daß die Speichereinheit (122) einen Nur-Leses-peicher enthält. ■ \
10. Speichereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

daß die Zugriffseinheit eine mit der zentralen Verarbeitungseinheit verbundene Steuerschaltung und einen Zähler (116), der mit dem Nur-Lesespeicher (122) verbunden ist, aufweist, wobei der Zähler (116) auf ein Steuersignal (114) der Steuerschaltung hin zu vorgegebenen Bereichen des Nur-Lesespeichers, die die Kenngrößendaten enthalten, zugreift.
11. Speichereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuerschaltung (112) das Steuersignal in Abhängigkeit von einem von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgegebenen Prüfsignal erzeugt.
12. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Übertragungseinheit (140) eine Einrichtung enthält, die Temperaturwerte vom Wandler zur zentralen Verarbeitungseinheit überträgt.
13. Speichereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

daß die Übertragungseinheit (140) einen Multiplexer enthält, der sowohl die aus der Speichereinheit ausgelesenen Kenngrößendaten als auch die Temperaturwerte zur zentralen Verarbeitungseinheit überträgt.
14. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Anzeigeeinrichtung, die auf ein Fehlersignal der zentralen Verarbeitungseinheit hin eine Sichtanzeige erzeugt.
15. Speichereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit eine Leuchtdiode aufweist.
16. Verwendung der Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 in einem Flugzeuggewichts- und -gleichgewichtssystem, das eine Vielzahl von am Fahrwerk befestigten Meß-Wandlern aufweist, die jeweils mit einem zentralen Rechner verbunden sind.
17. Speichereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

daß die Speichereinheit zusätzlich Daten zur Identifizierung des Wandlers enthält. ·
18. Speichereinrichtung nach Anspruch:16,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Zugriffseinheit einen mit der Speichereinheit verbundenen Zähler aufweist-, der auf ein Steuersignal des zentralen Verarbeitungsrechners anspricht.
19. Speichereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal ein Eigentestsignal ist.

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