DE3884350T2

DE3884350T2 - Vorrichtung zur nichteingreifenden Kalibration eines Flüssigkeitssensors.

Info

Publication number: DE3884350T2
Application number: DE88117819T
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Heller
Original assignee: Mine Safety Appliances Co
Current assignee: MSA Safety Inc
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1988-10-26
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2008-10-27
Also published as: DE3884350D1; EP0317778A3; US4897884A; EP0317778B1; EP0317778A2

Description

TECHNISCHER BEREICH DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft das Kalibrieren eines Fluid- Sensors. Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung das nicht-invasive Kalibrieren eines Fluid-Sensors unter Verwendung von Infrarot-Strahlung.

DER ERFINDUNG ZUGRUNDELIEGENDER ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Sensoren werden üblicherweise zur Feststellung, ob ein vorgegebenes Fluid vorhanden ist, verwendet. Beispielsweise werden Sensoren verwendet, um die Gegenwart gefährlicher oder explosiver Fluide und die vorhandenen Mengen derselben festzustellen. Unter solchen Umständen ist es wünschenswert, den Sensor und seinen Schaltungsaufbau in einem schützenden Gehäuse unterzubringen, so daß das gefährliche Fluid nicht eindringen und die Ausbreitung von Explosion oder Feuer im ganzen Bereich ermöglichen kann.
Damit Sensoren von Nutzen sein können, müssen sie fehlerfrei kalibriert sein. Wenn die Kalibrierung eines Sensors nicht genau ist, kann er die Gegenwart eines Fluids, wenn gar keines vorhanden ist, oder die falsche Menge eines Fluids anzeigen, was möglicherweise eine falsche Reaktion derjenigen, welche sich auf die abgelesenen Anzeigewerte des Sensors verlassen, zur Folge haben könnte.
Um größtmöglichen Schutz und Sicherheit zu erreichen wird ein Sensor idealerweise durch Fernsteuerung kalibriert. Dabei ist das Entfernen des den Sensor umschließenden schützenden Gehäuses dann nicht notwendig und folglich bleibt die Sicherheit erhalten.
Vorrichtungen zur Fernsteuerung sind gegenwärtig erhältlich. Das U.S.-Patent Nr. 4 156 134 (Minner) lehrt eine mittels Strahlung betriebene Fernsteuerungsvorrichtung. Die Vorrichtung weist einen Empfänger für die Strahlen auf, welcher eine Vorrichtung zum Umwandeln der Strahlen in ein elektrisches Signal und eine Gleichrichtungsvorrichtung zum Gleichrichten des elektronischen Signals besitzt. US-A-3 289 001 (Wilcox) lehrt ein System zur Betätigung entfernter elektrischer Schaltkreise mittels eines Strahls elektromagnetischer Strahlung. US-A-2 903 575 (Polley) lehrt ein Fernsteuerungssystem für einen durch eine Lichtquelle steuer- bzw. regelbaren Wellensignal-Empfänger. US-A-2 955 777 (Null et al) offenbart ein Infrarot-Fernsehgerät zum Erkennen und Steuern von Flugkörpern. Jedoch lehrt keine der obengenannten Druckschriften eine Fernsteuerungsvorrichtung zum Kalibrieren eines Sensors.
Die Rexnord Gas Detection Division, Sunnyvale, California, lehrt die Zweiwege-Kommunikation zwischen einem Sender und dem Kalibrationsmeßgerät eines Sensors, wobei aber anscheinend eine enge, genaue Kopplung zwischen den Komponenten erforderlich ist. Die Anzeige der Kalibrierung wird an den Sender ausgegeben. Das Rexnord-System erfordert eine Zweiwege-Kommunikation zwischen ihnen.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 180 423 offenbart ein System zur Ferneinstellung eines Parameters eines elektrischen Schaltkreises innerhalb eines Gehäuses. Das System wird bei Gas-Sensoren verwendet, welche an entsprechenden explosionsbeständigen Gehäusen angebracht sind. Die Signale zwischen den Schaltungsaufbauten und einer zentralen Steuereinheit werden mittels einer drahtlosen Zweiwege-Kommunikationsverbindungsvorrichtung übermittelt und ein kontaktloses Handgerät ist zum individuellen Einstellen der Betriebsparameter und zum Anzeigen derselben in einer Anzeige vorgesehen. Das Einstellen der Parameter erfolgt mittels einer ausschließlich digitale Daten verarbeitenden Microprozessor-Schaltung. Aus US-A-3 886 786 ist ein Nullwertspeichersystem für ein Gasanalysesystem bekannt, welches für Prüfgeräte zur Feststellung der Alkoholkonzentration im Atem verwendet wird. Dabei sind Mittel zur Korrektur der Nullpunktsänderung des Systems vorgesehen, wobei eine Wheatstone-Brücke als Sensorelement eingebaut ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum nichtinvasiven Kalibrieren eines Fluid-Sensors. Die Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Aussenden eines elektromagnetischen Signals und eine Vorrichtung zum Empfangen des elektromagnetischen Signals von der Sendevorrichtung und zum Erzeugen eines dem empfangenen elektromagnetischen Signal entsprechenden Signals. Die empfangende Vorrichtung ist von der Sendevorrichtung entfernt angeordnet. Außerdem gibt es einen Detektor-Schaltkreis, welcher elektrisch mit der empfangenden Vorrichtung verbunden und in der Lage ist, den Sensor entsprechend dem von der empfangenden Vorrichtung erzeugten Signal zu rekalibrieren.
Die Sendevorrichtung umfaßt einen Kodierer und die empfangende Vorrichtung umfaßt einen Dekodierer, welcher in der Lage ist, Signale zur Nullpunktanhebung, -absenkung, Bereichvergrößerung und -verkleinerung in dem von der Sendevorrichtung empfangenen Signal zu unterscheiden.
Die Sendevorrichtung weist einen Infrarot-Sender auf, welcher ein Kodierer ist, und die empfangende Vorrichtung ist ein Infrarot-Empfänger, welcher ein Dekodierer ist.
Der Detektor-Schaltkreis umfaßt ferner ein erstes Potentiometer, welches elektrisch mit einem Signalausgangsanschluß des Dekodierers für die Nullpunktanhebungs-/-absenkungssignale verbunden ist, wobei das erste Potentiometer einen mittels der Nullpunktanhebungs-/-absenkungssignale steuer- bzw. regelbaren Widerstand umfaßt;
und einen Additionsschaltkreis, der in der Lage ist, ein viertes Signal zu erzeugen, welches der Summe eines ersten von einem ersten Sensoreingangsanschluß empfangenen Signals und eines dritten Signals von dem ersten Potentiometer entspricht, wobei der Additionsschaltkreis entsprechend einem zweiten Sensoreingangsanschluß einen Operationsverstärker aufweist, welcher mit dem zweiten Sensoreingangsanschluß und dem Additionsschaltkreis elektrisch verbunden ist.
Der Detektorschaltkreis umfaßt ferner ein zweites Potentiometer, welches elektrisch mit einem Bereichvergrößerungs- und einem Bereichverkleinerungssignaleingangsanschluß verbunden ist und einen Widerstand aufweist, der durch die Bereichvergrößerungs-/-verkleinerungssignale steuer- bzw. regelbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Kodierer eine erste Schaltvorrichtung zum Übermitteln eines kodierten Signals zur Nullpunktanhebung, eine zweite Schaltvorrichtung zum Übermitteln eines kodierten Signals zur Nullpunktabsenkung, eine dritte Schaltvorrichtung zum Übermitteln eines kodierten Bereichvergrößerungssignals und eine vierte Schaltvorrichtung zum Übermitteln eines kodierten Bereichverkleinerungssignals. Der Dekodierer ist in der Lage, ein Nullpunktanhebungs-, ein Nullpunktabsenkungs-, ein Bereichvergrößerungs- oder ein Bereichverkleinerungssignal zu erzeugen, wenn ein kodiertes Nullpunktanhebungs-, ein kodiertes Nullpunktabsenkungs-, ein kodiertes Bereichvergrößerungs- bzw. ein kodiertes Bereichverkleinerungssignal von dem Dekodierer (16) empfangen wird. Außerdem weist der Dekodierer einen Nullpunktanhebungsausgang, einen Nullpunktabsenkungsausgang, einen Bereichvergrößerungsausgang und einen Bereichverkleinerungsausgang auf, durch welche das Nullpunktanhebungssignal, das Nullpunktabsenkungssignal, das Bereichvergrößerungssignal bzw. das Bereichverkleinerungssignal von dem Dekodierer nach außen gegeben werden können. Ferner weist der Detektor-Schaltkreis einen Nullpunktanhebungseingang, einen Nullpunktabsenkungseingang, einen Bereichvergrößerungseingang und einen Bereichverkleinerungseingang auf, welche elektrisch mit dem Nullpunktanhebungsausgangsanschluß, dem Nullpunktabsenkungsausgangsanschluß, dem Bereichvergrößerungsausgangsanschluß bzw. dem Bereichverkleinerungsausgangsanschluß des Dekodierers verbunden sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Eine umfassendere Würdigung der vorliegenden Erfindung und vieler damit verbundener Vorteile derselben wird ohne weiteres mit einem besseren Verständnis derselben unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung durch Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erlangt, worin
Figur 1 ein Prinzipschaltplan der Vorrichtung zum nicht-invasiven Kalibrieren eines Fluid-Sensors darstellt,
Figur 2 ein Prinzipschaltplan eines Detektor-Schaltkreises entsprechend der Vorrichtung zum nicht-invasiven Kalibrieren eines Fluid-Sensors darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, worin gleiche Bezugsziffern identische oder einander entsprechende Teile in jeder der Ansichten darstellen, und im einzelnen auf Figur 1, wo eine Vorrichtung 10 zum nicht-invasiven Kalibrieren eines Fluid-Sensors 12 gezeigt wird. Die Vorrichtung 10 umfaßt die Vorrichtung 14 zum Übermitteln eines elektromagnetischen Signals und die Vorrichtung 16 zum Empfangen des elektromagnetischen Signals von der Sendevorrichtung 14 und zum Erzeugen eines dem empfangenen elektromagnetischen Signal entsprechenden Signals. Die empfangende Vorrichtung 16 ist von der Sendevorrichtung 14 entfernt angeordnet. Außerdem gibt es einen Detektor-Schaltkreis 18, der elektrisch mit der empfangenden Vorrichtung 16 verbunden und in der Lage ist, den Sensor 12 gemäß dem von der empfangenden Vorrichtung 16 erzeugten Signal zu rekalibrieren.
Die Sendevorrichtung 10 kann beispielsweise ein Infrarot-Sender 14 sein. Vorzugsweise ist der Infrarot-Sender 14 ein Kodierer 14. Der Kodierer 14 umfaßt eine erste Schaltvorrichtung 20 zum Übermitteln eines kodierten Signals zur Nullpunktanhebung, eine zweite Schaltvorrichtung 22 zur Übermittlung eines kodierten Signals zur Nullpunktabsenkung, eine dritte Schaltvorrichtung 24 zur Übermittlung eines kodierten Signals zur Bereichvergrößerung, und einer vierten Schaltvorrichtung 26 zur Übermittlung eines kodierten Signals zur Bereichverkleinerung. Siehe Motorola CMOS/NMOS Special Functions Data Book, DL130, 1984, Seiten 7-27 bis 7-33 für eine umfassendere Beschreibung eines Infrarot-Kodierers und seiner Betriebsweise.
Die empfangende Vorrichtung 16 kann beispielsweise ein Infrarot-Empfänger 16 sein und ist vorzugsweise ein Infrarot-Dekodierer 16. Der Dekodierer 16 ist in der Lage, ein Nullpunktanhebungs-, ein Nullpunktabsenkungs-, ein Bereichvergrößerungs- bzw. ein Bereichverkleinerungssignal zu erzeugen, wenn ein kodiertes Nullpunktanhebungs-, ein kodiertes Nullpunktabsenkungs-, ein kodiertes Bereichvergrößerungs- bzw. ein kodiertes Bereichverkleinerungssignal von dem Dekodierer 16 empfangen wird. Vorzugsweise weist der Dekodierer 16 einen Nullpunktanhebungsausgang 28, einen Nullpunktabsenkungsausgang 30, einen Bereichvergrößerungsausgang 32 und einen Bereichverkleinerungsausgang 34 auf, durch welche das Nullpunktanhebungssignal, das Nullpunktabsenkungssignal, das Bereichvergrößerungssignal bzw. das Bereichverkleinerungssignal von dem Dekodierer 16 nach aussen gegeben werden können. Siehe Motorola CMOS/NMOS Special Functions Data Book, DL130, 1984, Seiten 7-27 bis 7-33 für eine umfassendere Beschreibung eines Infrarot-Dekodierers und seiner Bedienung.
Der Dekodierer 16, der Sensor 12 und der Detektor-Schaltkreis 18 sind von einem Gehäuse 74 umschlossen. Das Gehäuse 74 weist vorzugsweise ein Fenster 76 auf, welches für Infrarotstrahlen transparent ist. Das Fenster 76 ist so angeordnet, daß infrarote Strahlung durch das Fenster 75 hindurchtreten und mit dem Dekodierer 16 kommunizieren kann.
Der Detektor-Schaltkreis 18 kann beispielsweise einen Nullpunktanhebungseingang 38, einen Nullpunktabsenkungseingang 36, einen Bereichvergrößerungseingang 40 und einen Bereichverkleinerungseingang 42 aufweisen, welche elektrisch mit dem Nullpunktanhebungsausgangsanschluß 28, dem Nullpunktabsenkungsausgangsanschluß 30, dem Bereichvergrößerungsausgangsanschluß 32 bzw. dem Bereichverkleinerungsausgangsanschluß 34 des Dekodierers 16 verbunden sind. Der Detektor-Schaltkreis 18 weist vorzugsweise ein erstes Potentiometer 44 auf, welches elektrisch mit dem Signaleingangsanschluß 36 für die Nullpunktanhebung und den Signaleingangsanschluß 38 für die Nullpunktabsenkung verbunden ist. An das erste Potentiometer 44 kann eine Spannung angelegt werden. Das erste Potentiometer 44 weist außerdem einen Widerstand auf, der zunimmt, wenn ein Nullpunktanhebungssignal durch den Dekodierer 16 empfangen wird, und der abnimmt, wenn ein Nullpunktabsenkungssignal durch den Dekodierer 16 empfangen wird, wie wohlbekannt ist. Das erste Potentiometer 44 ist in der Lage ist, ein drittes, dem Widerstand des ersten Potentiometers 44 und der daran anliegenden Spannung entsprechendes Signal zu erzeugen. Siehe beispielsweise das Potentiometer X9MME von XICOR, INC., bzw. die damit verbundenen Unterlagen für ein zur Verwendung bei dieser Erfindung geeignetes Potentiometer bzw. einer Beschreibung desselben.
Der Detektor-Schaltkreis 18 weist außerdem einen ersten Sensoreingangsanschluß 46 zum Empfangen eines ersten Signals von dem Sensor 12 und einen zweiten Sensoreingangsanschluß 48 zum Empfangen eines zweiten Signals von dem Sensor 12 auf. Der Sensor 12 hat bevorzugt die Form einer Wheatstone-Brücke mit einem Bezugssignal und einem Brückensignal. Das Bezugssignal von einem Sensor, welcher die Form einer Wheatstone-Brücke aufweist, stammt typischerweise von einer Stelle 50, welche zwischen einem Kompensationssensor 52 und einem Detektor-Sensor 54 angeordnet ist und eine Spannung aufweist, die im wesentlichen die Hälfte der an dem Sensor 12 angelegten Spannung ist. Das Brükkensignal stammt typischerweise von einer Stelle 56, welche zwischen dem ersten Widerstandszweig 58 und dem zweiten Widerstandszweig 60 der Wheatstone-Brücke angeordnet ist und eine Spannung aufweist, welche dem zu untersuchenden, in dem Sensor 12 befindlichen Fluid entspricht. Siehe REF Data for Radio Engine, H. W. Sams, ITT Sixth Edition, Seiten 12-1 für eine umfassendere Beschreibung eines Sensors in der Form einer Wheatstone-Brücke. Wird bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Sensor 12 in der Form einer Wheatstone-Brücke verwendet, so ist das erste Signal von dem Sensor 12 das Brückensignal, welches von dem Detektor-Schaltkreis 18 durch den ersten Sensoreingangsanschluß 46 empfangen wird. Gleichermaßen ist das zweite Signal das Bezugssignal, welches von dem Detektor-Schaltkreis 18 durch den zweiten Sensoreingangsanschluß 48 empfangen wird.
Ferner ist ein Additionsschaltkreis 62 mit dem ersten Sensoreingangsanschluß 46 und dem ersten Potentiometer 44 elektrisch verbunden. Der Additionsschaltkreis 62 kann ein viertes Signal erzeugen, welches der Summe des ersten Signals von dem ersten Sensoreingangsanschluß 46 und dem dritten Signal von dem ersten Potentiometer 44 entspricht. Das vierte, von dem Additionsschaltkreis erzeugte Signal ist vorzugsweise eine Addition des ersten Signals und des dritten Signals. Siehe REF Data For Radio Engineers, Seiten 21 - 30, Fig. G, für eine umfassendere Beschreibung eines Additionsschaltkreises 62.
Ein Operationsverstärker 64 ist mit dem zweiten Sensoreingangsanschluß 48 elektrisch verbunden und bildet einen Teil des Additionsschaltkreises 62. Der Operationsverstärker 64 ist in der Lage, das vierte Signal entsprechend der algebraischen Summe des ersten Signals und des dritten Signals von dem ersten Potentiometer 44 bzw. dem ersten Sensoranschluß 46 mit Bezug auf das zweite Signal von dem zweiten Sensoreingangsanschluß 48 zu erzeugen. Die Differenz zwischen den ersten und dritten Signalen des zweiten Signals entspricht der Menge des zu untersuchenden Fluids in dem Sensor 12. Siehe REF Data, Seiten 21 - 28; 21 - 29 für eine ausführlichere Beschreibung eines Operationsverstärkers 64.
Zusätzlich ist ein zweites Potentiometer 66 mit dem Bereichvergrößerungseingangsanschluß 40 und dem Bereichverkleinerungseingangsanschluß 42 elektrisch verbunden und ist auch mit dem Operationsverstärker 64 elektrisch verbunden. An dem zweiten Potentiometer ist eine Spannung anlegbar, welche dem vierten Signal des Operationsverstärkers 64 entspricht. Das zweite Potentiometer 66 weist einen Widerstand auf, welcher zunimmt, wenn ein Bereichvergrößerungssignal von dem Dekodierer 16 empfangen wird, und welcher abnimmt, wenn ein Bereichverkleinerungssignal von dem Dekodierer 16 empfangen wird. Das zweite Potentiometer 66 ist in der Lage, ein fünftes Signal zu erzeugen, welches dem Widerstand des zweiten Potentiometers 66 und der daran angelegten Spannung entspricht.
Außerdem ist ein variabler Widerstand 68 elektrisch parallel mit dem zweiten Potentiometer 66 verbunden. Der variable Widerstand 68 kann ein sechstes Signal entsprechend dem fünften Signal von dem zweiten Potentiometer 66 und dem Widerstand des variablen Widerstands 68 erzeugen. Der Detektor-Schaltkreis 18 kann auch einen Sensorausgangsanschluß 70 aufweisen, welcher mit dem Operationsverstärker 64 und dem variablen Widerstand 68 elektrisch verbunden ist, um hier die jeweiligen Signale davon durchzulassen. Vorzugsweise weist die Vorrichtung 20 eine Anzeige 72 auf, welche mit dem Sensorausgangsanschluß 70 elektrisch verbunden ist, um die Kalibrierung des Sensors anzuzeigen.
Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zuerst der Sensor 12 mit einem Nullfluid versehen. Ein Nullfluid ist ein Fluid, welches keine von dem Sensor erkennbaren reagierenden Komponenten enthält. Die Vorrichtung 10 erzeugt ein Signal, welches dem Nullfluid darin entspricht, und dieses Signal wird in der Anzeige 72 angezeigt. Wenn der angezeigte Nullwert beim Vorhandensein von Nullgas in dem Sensor 12 nicht Null ist, dann wird je nachdem, ob der angezeigte Wert zu hoch oder zu niedrig ist, der angezeigte Wert zu dem gewünschten Wert geändert.
Wenn der abgelesene Wert zu hoch ist, wird die Vorrichtung 22 zur Nullpunktabsenkung aktiviert. Dann wird ein kodiertes Signal zur Nullpunktabsenkung an den Dekodierer 16 übermittelt. Der Dekodierer 16 entschlüsselt das empfangene Signal zur Nullpunktabsenkung. Der Dekodierer 16 erzeugt ein Ausgangssignal zur Nullpunktabsenkung, welches von dem Nullpunktabsenkungsausgangsanschluß 30 zu dem Detektor-Schaltkreis 18 geht. Bei dem Detektor-Schaltkreis 18 empfängt der Nullpunktabsenkungseingangsanschluß 38 das Signal. Im einzelnen empfängt das erste Potentiometer 44 das Nullpunktabsenkungssignal, was bewirkt, daß der Widerstand des ersten Potentiometers 44 zunimmt. Das erste Potentiometer erzeugt ein drittes Signal entsprechend der an dem ersten Potentiometer angelegten Spannung und dem Widerstand des ersten Potentiometers. Der Widerstand nimmt weiter zu, solange das Nullpunktabsenkungssignal empfangen wird. Wenn das Nullpunktabsenkungssignal von dem Sender 14 aufhört, wird der Widerstand des ersten Potentiometers 44 auf dem Widerstandswert beibehalten, der bei der Beendigung des Nullpunktabsenkungssignals vorlag. Das dritte Signal von dem ersten Potentiometer ist kontinuierlich und wird an den Additionsschaltkreis 62 geleitet.
Der Operationsverstärker 64 des Additionsschaltkreises 62 empfängt ebenfalls ein erstes Signal von dem Sensor 12 durch den ersten Sensoreingangsanschluß 46. Das erste Signal von dem Sensor 12 entspricht dem Signal von dem Sensor, wenn Nullgas darin vorhanden ist. Der Additionsschaltkreis 62 nimmt das erste Signal von dem Sensor 12 und das dritte Signal von dem Potentiometer 44 und addiert sie zusammen. Da das dritte Signal von dem Potentiometer 44 einem Nullpunktabsenkungssignal entspricht, entspricht das vierte Signal von dem Additionsschaltkreis 62 einer niedrigeren Nullkalibrierung des Sensors.
Ein zweites Signal von dem Sensor 12, nämlich sein Bezugssignal, wird ebenfalls zu dem Operationsverstärker 64 des Additionsschaltkreises 64 durch den zweiten Sensoreingangsanschluß 48 weitergeleitet. Der Operationsverstärker 64 erzeugt das vierte Signal, welches der algebraischen Summe der ersten und dritten Signale mit Bezug auf das zweite Signal, oder Bezugssignal, von dem Sensor 12 entspricht. Das vierte Signal wird von der Anzeige 72 empfangen und zeigt die Kalibrierung bei Vorhandensein von Nullfluid in dem Sensor 12.
Das vierte Signal von dem Operationsverstärker 64 wird auch an ein zweites Potentiometer 66 weitergeleitet. Das vierte Signal definiert die an dem zweiten Potentiometer 66 anliegende Spannung. Da das vierte Signal von dem Operationsverstärker 64 der Nullkalibrierung des Sensors 12 entspricht, umfaßt die an dem zweiten Potentiometer 66 anliegende Spannung jegliche Kompensation der Nullkalibrierung des Sensors.
Wird die Erhöhung der Nullkalibrierung gewünscht, so wird die Schaltvorrichtung 20 zur Nullpunktanhebung aktiviert und die für das Nullpunktabsenkungssignal zur Verfügung gestellte vorstehende Beschreibung ist anwendbar. Ein Unterschied besteht bei dem Additionsschaltkreis 62, wo der Wert des ersten Signals von dem Sensor 12 ansteigt, weil der Additionsschaltkreis 62 das dritte Signal hinzuaddiert.
Wenn die gewünschte Nullkalibrierung erreicht ist, wird das Nullgas aus dem Sensor 12 entfernt und der Sensor 12 mit einem Bereichsfluid versehen. Ein Bereichsfluid ist ein Fluid mit einem bekannten Prozentsatz an reagierenden Komponenten. Je nachdem, ob die Kalibrierung des Sensors 12 bei Vorhandensein von Bereichsfluid zu hoch oder zu niedrig ist, können die Schaltvorrichtungen 24 bzw. 26 zur Bereichvergrößerung bzw. zur Bereichverkleinerung verwendet werden, um die Bereichskalibrierung zu ändern.
Ist die Bereichskalibrierung zu hoch, so wird die Schaltvorrichtung 26 zur Bereichverkleinerung aktiviert, welche ein kodiertes Bereichverkleinerungssignal erzeugt. Das kodierte Bereichverkleinerungssignal wird von dem Dekodierer 16 empfangen, welcher das kodierte Bereichverkleinerungssignal entschlüsselt und ein Bereichverkleinerungssignal erzeugt, das durch den Bereichverkleinerungssignalausgangsanschluß 34 ausgegeben wird. Das Bereichverkleinerungssignal wird vom Bereichverkleinerungssignalausgangsanschluß 34 des Dekodierers in den Bereichverkleinerungseingangsanschluß 42 des Detektor-Schaltkreises 18 geleitet.
Im einzelnen wird das von dem Detektor-Schaltkreis 18 durch den Bereichverkleinerungseingangsanschluß 42 empfangene Bereichverkleinerungssignal zu dem zweiten Potentiometer 66 weitergeleitet. Das Bereichverkleinerungssignal bewirkt die Verringerung des Widerstands des zweiten Potentiometers 66. Das zweite Potentiometer 66 erzeugt ein fünftes Signal, welches der an dem zweiten Potentiometer angelegten, durch das vierte Signal von dem Verstärker 64 bestimmten Spannung und dem an dem zweiten Potentiometer 66 angelegten Widerstand entspricht. Das vierte Signal von dem Operationsverstärker 64 entspricht dem in dem Detektor 12 vorhandenen Bereichsfluid. Das von dem zweiten Potentiometer 66 erzeugte fünfte Signal wird durch den variablen Widerstand 68 geleitet. Da der Widerstand des zweiten Potentiometers 66 und der Widerstand des variablen Widerstands 68 parallel sind, führt der niedrigere Widerstand des zweiten Potentiometers zu einer niedrigeren Bereichskalibrierung. Der Wert der Kalibrierung bei Vorhandensein von Bereichsgas in dem Sensor 12 wird von dem variablen Widerstand 68 zu der Anzeige 72 weitergeleitet.
Wird die Erhöhung der Bereichskalibrierung gewünscht, so wird die Schaltvorrichtung 24 zur Bereichvergrößerung aktiviert. Dieselbe Beschreibung, die für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem vorliegenden Bereichverkleinerungssignal zur Verfügung gestellt wurde, ist auch hierauf anwendbar, außer daß der Widerstand des zweiten Potentiometers 66 abnimmt. Die Verringerung des Widerstands des zweiten Potentiometers 66, welcher zu dem variablen Widerstand 68 parallel ist, führt zu einer Erhöhung der Bereichskalibrierung.
Bei einer alternativen Ausführungsform können anstatt einer elektromagnetischen Sendevorrichtung 14, welche die kodierten Signale liefert, die von der empfangenden Vorrichtung 16 entschlüsselt werden und infolgedessen die Kalibrierung des Systems ändern, ein erster und zweiter Draht 102 bzw. 104 (gestrichelte Linien), welche elektrisch mit dem ersten und zweiten Potentiometer verbunden sind, zur Leitung der jeweiligen entschlüsselten Signale direkt dorthin verwendet werden. Dann kann zum Kalibrieren des Systems einfach eine Sendevorrichtung 100, siehe Figur 2, zum Übermitteln eines entschlüsselten Signals entlang der Drähte verwendet werden. Der übrige Teil des Detektor-Schaltkreises funktioniert wie oben beschrieben.

Claims

1. Vorrichtung zum nicht-invasiven Kalibrieren eines Fluidsensors (12) mit:

einer Vorrichtung (14) zum Aussenden eines elektro-magnetischen Signales, welche einen als Kodierer arbeitenden Infrarot-Sender umfaßt;

einer Vorrichtung (16) zum Empfangen des elektro-magnetischen Signals, welche einen als Dekodierer arbeitenden Infrarot-Empfänger umfaßt;

wobei die empfangende Vorrichtung (16) entfernt von der Sendevorrichtung (14) angeordnet ist und ein Signal erzeugt, welches dem empfangenen elektro-magnetischen Signal entspricht, welches Signale zur Nullpunktabsenkung und zur Nullpunktanhebung sowie Signale zur Bereichvergrößerung oder Bereichverkleinerung übermittelt; und mit

einem Detektor-Schaltkreis, welcher elektrisch mit der empfangenden Vorrichtung verbunden ist und in der Lage ist, den Sensor entsprechend dem von der empfangenden Vorrichtung erzeugten Signal zu rekalibrieren;

wobei der Dekodierer (16) die Signale zur Nullpunktanhebung, -absenkung und zur Bereichvergrößerung oder -verkleinerung in dem von der Sendevorrichtung empfangenen Signal unterscheidet;

wobei der Detektor-Schaltkreis (18) ein erstes Potentiometer (44) umfaßt, welches elektrisch mit dem Signaleingang des Dekodierers für die Nullpunktanhebungs-/-absenkungssignale verbunden ist, wobei das Potentiometer (44) einen mittels der Nullpunktanhebungs-/-absenkungssignale regelbaren Widerstand umfaßt;

wobei der Detektor-Schaltkreis (18) ferner einen Additionsschaltkreis (62) umfaßt, der in der Lage ist, ein viertes Signal zu erzeugen, welches der Summe eines ersten vom Sensor (12) über einen ersten Sensoreingangsanschluß (46) empfangenden Signals und eines dritten vom ersten Potentiometer (44) stammenden Signals entspricht;

entsprechend einem zweiten Sensoreingangsanschluß (48), über den ein Bezugssignal vom Sensor (12) bereitgestellt wird, weist der Additionsschaltkreis einen Operationsverstärker (64) auf, welcher mit dem zweiten Sensoreingangsanschluß (48) und dem Additionsschaltkreis (62) verbunden ist; und

wobei der Detektorschaltkreis (18) ferner ein zweites Potentiometer (66) umfaßt, welches elektrisch mit einem Bereichvergrößerungs- (40) und einem Bereichverkleinerungssignaleingangsanschluß (42) und außerdem mit dem Operationsverstärker elektrisch verbunden ist und einen Widerstand aufweist, der durch die Bereichvergrößerungs-/-verkleinerungssignale regel- bzw. steuerbar ist, und ein Sensorausgangsanschluß (70), welcher elektrisch mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers und dem zweiten Potentiometer (66) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Kodierer (14) eine erste Schaltvorrichtung (20) zum Übermitteln der kalibrierten Signale zur Nullpunktanhebung, eine zweite Schaltvorrichtung (22) zum Übermitteln eines kodierten Signals zur Nullpunktabsenkung, eine dritte Schaltvorrichtung (24) zum Übermitteln eines kodierten Bereichsvergrößerungssignals und eine vierte Schaltvorrichtung (26) zum Übermitteln eines kodierten Bereichverkleinerungssignals umfaßt; und worin der Dekoder (16) ein Nullpunktanhebungs-, ein Nullpunktabsenkungs-, ein Bereichvergrößerungs- oder ein Bereichverkleinerungssignal erzeugen kann, wenn ein kodiertes Nullpunktanhebungs-, ein Nullpunktabsenkungs-, ein Bereichsvergrößerungs- bzw. ein Bereichverkleinerungssignal von dem Dekodierer (16) empfangen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, worin der Dekodierer (16) einen Nullpunktanhebungsausgang (28), einen Nullpunktsabsenkungsausgang (30), einen Bereichvergrößerungsausgang (32) und einen Bereichverkleinerungsausgang (34) aufweist, durch welche das Nullpunktanhebungssignal, das Nullpunktabsenkungssignal, das Bereichvergrößerungssignal bzw. das Bereichverkleinerungssignal von dem Dekodierer nach außen gegeben werden können; und

worin der Detektor-Schaltkreis (18) einen Nullpunktanhebungseingang (38), einen Nullpunktabsenkungseingang (36), einen Bereichvergrößerungseingang (40) und einen Bereichverkleinerungseingang (42) aufweist, welche elektrisch mit dem Nullpunktanhebungsausgangsanschluß, dem Nullpunktabsenkungsausgangsanschluß, dem Bereichvergrösserungsausgangsanschluß bzw. dem Bereichverkleinerungsausgangsanschluß des Dekodierers verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin das erste Potentiometer (44) elektrisch mit dem Nullpunktanhebungseingang (36) und dem Nullpunktabsenkungseingang (38) verbunden ist, wobei an das erste Potentiometer eine Spannung anlegbar ist, wobei das erste Potentiometer einen Widerstand aufweist, der vergrößert wird, wenn das Nullpunktsanhebungssignal durch den Dekodierer empfangen wird, und der verkleinert wird, wenn das Nullpunktabsenkungssignal durch den Dekodierer empfangen wird, wobei das erste Potentiometer in der Lage ist, ein drittes Signal zu erzeugen, welches dem Widerstand des Potentiometers und der daran anliegenden Spannung entspricht;

worin ein erster Sensoreingangsanschluß (46) zum Empfangen eines ersten Signals von dem Sensor vorhanden ist;

worin ein zweiter Sensoreingangsanschluß (48) zum Empfangen eines zweiten Signals von dem Sensor vorhanden ist;

wobei der Additionsschaltkreis elektrisch mit dem ersten Sensoreingangsanschluß (46) und dem ersten Potentiometer (44) verbunden ist und wobei der Additionsschaltkreis in der Lage ist, das vierte Signal zu erzeugen, welches der Differenz zwischen dem zweiten Signal am zweiten Sensoreingangsanschluß und dem vierten Signal vom Additionsschaltkreis entspricht; wobei das zweite Potentiometer (66) elektrisch mit dem Bereichvergrößerungseingangsanschluß (40) und dem Bereichverkleinerungseingangsanschluß (42) und ferner elektrisch mit dem Operationsverstärker (64) verbunden ist, wobei an das zweite Potentiometer eine Spannung entsprechend dem vierten Signal des Operationsverstärkers anlegbar ist, wobei das zweite Potentiometer einen Widerstand aufweist, welcher vergrößert wird, wenn das Bereichvergrößerungssignal vom Dekoder (16) empfangen wird und welches verkleinert wird, wenn ein Bereichverkleinerungssignal von dem Dekoder empfangen wird, wobei das zweite Potentiometer in der Lage ist, ein fünftes Signal entsprechend dem Widerstand des zweiten Potentiometers und der daran anliegenden Spannung zu erzeugen;

worin ein variabler Widerstand (68) elektrisch parallel mit dem zweiten Potentiometer verbunden ist, wobei der variable Widerstand in der Lage ist, ein sechstes Signal entsprechend dem fünften Signal des zweiten Potentiometers und dem Widerstand des variablen Widerstands zu erzeugen; und

worin ein Sensorausgangsanschluß (70) elektrisch mit dem Differenzverstärker und dem variablen Widerstand verbunden ist, um die jeweiligen Signale daraus hier durchzulassen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 einschließlich einer Anzeigeeinheit (72), welche elektrisch mit dem Sensorausgangsanschluß (70) zum Anzeigen der Kalibrierung des Sensors verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 einschließlich eines Gehäuses (74), welches den Dekodierer (16), den Sensor (12) und den Detektorschaltkreis (18) umschließt und welches ein für Infrarot-Strahlung transparentes Fenster (76) aufweist, welches so angeordnet ist, daß infrarote Strahlung durch das Fenster hindurchtreten und mit dem Dekodierer kommunizieren kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, worin der Sensor (12) die Gestalt einer Wheatstone-Brücke aufweist mit einem Bezugssignal (50) und einem Brückensignal (56) und worin das erste Signal das Brückensignal ist und das zweite Signal das Bezugssignal.