CN101476896A - 一种校零装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种校零装置，主要由振荡器、减法器、电压比较器、D触发器、16位可逆计数器、D/A转换器、校零/保持控制器组成。有两种工作模式：校零状态和保持状态，校零状态时，校零/保持控制器给16位可逆计数器提供一个校零信号，电压比较器开始工作，直到减法器输出的误差信号为零。当保持状态时，校零/保持控制器给16位可逆计数器提供一个保持信号，16位可逆计数器计数不变，保持输出零电压信号。本发明优点在于：减少热敏信号漂移所造成的测量误差，从而完成热敏信号的各种应用；实时性强，校零速度快，校零精度高以及输出稳定。
Description
技术领域
本发明涉及传感器信号测量领域，具体是指一种应用于传感器中的校零装置。
背景技术
在工业测控中，由于环境的变化，如温度、湿度等的影响，传感器及其二次仪表都不可避免地产生系统工作零点的漂移，这样，给后续信号处理带来了误差。
克服误差的方法很多，常见的有替代法、零值法、补偿法和微差法等。
替代法的基本原理是用给定的基准对其作校准用，将测得的误差存储起来，再从测量值中扣除此系统误差。这种方法在数字电压表中得到了广泛的应用，它可以将模拟电路的漂移、增益变化，放大器的失调电压、电流的影响予以克服，大大提高一起的测试精度，这种方法虽然很可靠，但在重复性很高，如10次/秒的生产过程控制中，就有不方便之处。
在红外测温领域，目前多常用电容校零的方法，该方法是采用电容保持零点漂移的补偿值，该方法存在电容漏电，补偿值衰减造成输出零点漂移的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效提高传感器测量准确度和稳定度的校零装置。本发明一种校零装置主要由振荡器、减法器、电压比较器、D触发器、16位可逆计数器、D/A转换器、校零/保持控制器组成。
振荡器用于产生电压信号的方波，并为D触发器和16位可逆计数器提供时钟源，控制校零装置的校零周期；
减法器用于对被校零电压信号进行接收，并将被校零电压信号与补偿信号相减，得到经校零补偿的电压信号，在校零状态时该信号作为误差信号，在保持状态时，作为信号输出；
电压比较器用于接收减法器输出的误差信号，并将误差信号与零电压进行比较后得到误差信号的正负极性；然后经D触发器对电压比较器的输出进行识别；如果误差信号的极性为正，则D触发器输出给16位可逆计数器递增信号，如果误差信号的极性为负，则D触发器输出给16位可逆计数器递减信号；
16位可逆计数器完成递增或递减的计数后，经D/A转换器转换成模拟信号，该模拟信号作为补偿信号反馈给减法器，减法器再输出被校零信号与校零补偿信号的差值，该差值信号在电压比较器内与零电压信号进行比较得到新的误差信号，如此经多次反馈使误差信号的输出为零。此时由校零/保持控制器发送给16位可逆计数器保持信号，该校零装置回到保持状态，16位可逆计数器、D/A转换器的输出保持不变，减法器的输出随被校零信号变化。
本发明提供的校零装置有两种工作模式：校零状态和保持状态，校零状态时，校零/保持控制器给16位可逆计数器提供一个校零信号，电压比较器开始工作，直到减法器输出的误差信号为零。当保持状态时，校零/保持控制器给16位可逆计数器提供一个保持信号，16位可逆计数器计数不变，保持D/A转换器输出不变，减法器输出随被校零信号变化。
本发明的优点在于：
1、减少热敏信号漂移所造成的测量误差，从而完成热敏信号的各种应用；
2、实时性强，校零速度快，校零精度高以及输出稳定。
附图说明
图1是本发明校零装置结构框图。
具体实施方式
下面通过附图对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种校零装置，主要由振荡器6、减法器1、电压比较器2、D触发器3、16位可逆计数器4、D/A转换器5、校零/保持控制器7组成。所述的振荡器6用于产生电压信号的方波，并为D触发器3和16位可逆计数器提供时钟源，控制校零装置的校零周期；所述的减法器1用于对被校零电压信号进行接收，并将被校零电压信号与补偿信号相减，得到误差信号；所述的电压比较器2用于接收减法器1输出的误差信号，并将误差信号与零电压进行比较后得到误差信号的正负极性；然后经D触发器3对电压比较器2的输出进行识别，如果误差信号的极性为正，则D触发器3输出给16位可逆计数器4递增信号，如果误差信号的极性为负，则D触发器3输出给16位可逆计数器4递减信号；16位可逆计数器4完成递增或递减的计数后，经D/A转换器5转换成模拟信号，该模拟信号作为补偿信号反馈给减法器1。
本发明提供的校零装置有两种工作模式：校零状态和保持状态，校零状态时，校零/保持控制器7给16位可逆计数器4提供一个校零信号，电压比较器2开始工作，直到减法器1输出的误差信号为零。当保持状态时，校零/保持控制器7给16位可逆计数器4提供一个保持信号，16位可逆计数器4计数不变，保持输出零电压信号。
当热敏电阻感应到红外波长的辐射时，就会产生电压信号，该信号有较大的直流漂移，这个电压信号经过放大，进入了本校零装置。
当应用本发明提供的校零装置进行电压校零时，首先由校零/保持控制器7给16位可逆计数器4提供一个校零信号，同时振荡器6产生电压信号的方波，为D触发器3和16位可逆计数器提供时钟源，控制校零装置的校零周期；电压信号(被校零信号)通过减法器1与校零补偿信号相减得到经过校准的传感器信号；若电路工作在保持状态，经校准的电压信号，就做为信号输出；若电路处在校零状态，则此电压信号进入电压比较器2。
电压比较器2将减法器1的输出信号和零进行比较，得到误差信号的正负极性，随后进入D触发器3进行正负极性的判断，通过16位可逆计数器4进行加减计数；若电压比较器2输出的误差信号为正，则D触发器3将给16位可逆计数器4一个递增信号，16位可逆计数器4将进行递增运算；若误差信号为负，则D触发器3将给16位可逆计数器4一个递减信号，16位可逆计数器4进行递减运算。16位可逆计数器4完成递增或递减计数后，将计数结构输出给D/A转换器5，得模拟信号，该模拟信号作为校零补偿信号，反馈到减法器1，减法器1再输出被校零信号与校零补偿信号的差值，该差值信号在电压比较器2内与零电压信号进行比较得到新的误差信号，如此经多次反馈使误差信号的输出为零。此时由校零/保持控制器7发送给16位可逆计数器4保持信号，该校零装置回到保持状态，16为可逆计数器、D/A转换器5的输出保持不变，减法器1的输出随被校零信号变化，被校零信号的漂移得到补偿校正。
Claims (2)
1、一种校零装置，其特征在于：包括振荡器、减法器、电压比较器、D触发器、16位可逆计数器、D/A转换器、校零/保持控制器；所述的振荡器用于产生电压信号的方波，并为D触发器和16位可逆计数器提供时钟源，控制校零装置的校零周期；所述的减法器用于对被校零电压信号进行接收，并将被校零电压信号与补偿信号相减，得到误差信号；所述的电压比较器用于接收减法器输出的误差信号，并将误差信号与零电压进行比较后得到误差信号的正负极性；然后经D触发器对电压比较器的输出进行识别，如果误差信号的极性为正，则D触发器输出给16位可逆计数器递增信号，如果误差信号的极性为负，则D触发器输出给16位可逆计数器递减信号；所述的D/A转换器用于将16位可逆计数器的输出转换成模拟信号，该模拟信号作为补偿信号反馈给减法器。
2、根据权利要求1所述的一种校零装置，其特征在于：校零/保持控制器控制校零装置的两种工作模式：校零状态时，校零/保持控制器给16位可逆计数器提供一个校零信号，电压比较器开始工作，直到减法器输出的误差信号为零；当保持状态时，校零/保持控制器给16位可逆计数器提供一个保持信号，16位可逆计数器计数不变，D/A转换器输出的补偿信号保持不变，减法器输出随被校零信号变化。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102364880A (zh) * | 2011-06-30 | 2012-02-29 | 成都芯源系统有限公司 | 一种采样保持电路及其方法 |
| CN103616556A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-03-05 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 用于同步降压型变换器的过零检测电路及检测方法 |
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2008
- 2008-12-15 CN CNA2008102396915A patent/CN101476896A/zh active Pending
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