CN110114638B - 模拟输入单元以及基准电压稳定化电路 - Google Patents

模拟输入单元以及基准电压稳定化电路 Download PDF

Info

Publication number
CN110114638B
CN110114638B CN201780079904.XA CN201780079904A CN110114638B CN 110114638 B CN110114638 B CN 110114638B CN 201780079904 A CN201780079904 A CN 201780079904A CN 110114638 B CN110114638 B CN 110114638B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistor
reference voltage
analog
input unit
stabilizing circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780079904.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110114638A (zh
Inventor
奥田有记浩
渡边健太
二宫圭治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN110114638A publication Critical patent/CN110114638A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110114638B publication Critical patent/CN110114638B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

模拟输入单元(1)具备：输入端子(2、3、4、5)，它们能够输入来自模拟传感器的模拟值；开关(8、9)，它们使模拟传感器的选择或者非选择成为可能；AD转换器(6)，其将来自所选择的模拟传感器的模拟值变换为数字值；基准电阻(7)，其生成由AD转换器(6)参照的基准电压；以及基准电压稳定化电路(10)，其与基准电阻(7)并联连接。

Description

模拟输入单元以及基准电压稳定化电路
技术领域
本发明涉及以能够通过开关来选择与测温电阻体的连接、与电流输出传感器的连接以及与电压输出传感器的连接的方式而构成的模拟输入单元，以及以能够应用于该模拟输入单元的方式而构成的基准电压稳定化电路。
背景技术
就与模拟输入单元的输入端子连接的传感器而言，存在对温度进行检测的测温电阻体、对压力以及流量这些物理量进行检测的电流输出传感器或者电压输出传感器。当前，存在模拟输入单元，其以能够连接这些传感器的方式而构成，通过内置执行与传感器的输入规格对应的输入处理的电路，从而能够将各种传感器选择性地与输入端子连接(例如，下述专利文献1)。
另外，还存在以下技术，即，将由实际的模数(Analog to Digital：下面记作“AD”)变换得到的变换值与没有变动量的AD变换值进行比较，通过进行运算处理而计算出变动量，对恒定电流值进行校正(例如，下述专利文献2)。
专利文献1：日本特开2008-304203号公报
专利文献2：日本特开2013-19738号公报
发明内容
但是，对于上述专利文献1、2所代表的当前的模拟输入单元，在根据连接的传感器对内部的开关进行切换而选择输入时，会通过开关而在未选择的电路流过泄漏电流。存在以下问题，即，由于该泄漏电流，没有向本来应流过的电路供给所需要的电流。
另外，在连接了3线式测温电阻体的情况下，需要生成基准电压。基准电压是通过在基准电阻流过电流而生成的。但是，由于泄漏电流，本来应流过的电流变小。如果电流变小，则基准电压变动。由于基准电压变动，AD变换所需要的分辨率以及精度下降。从上述的观点出发，在将需要生成基准电压的传感器连接至模拟输入单元的情况下，需要将基准电压高精度地保持恒定的机制。
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供基准电压稳定化电路，该基准电压稳定化电路即使在将传感器连接至需要生成基准电压的模拟输入单元的情况下，也能够降低由在传感器输入的切换时产生的泄漏电流引起的基准电压的变动。
为了解决上述课题，达成目的，本发明涉及的模拟输入单元具备：输入端子，其能够输入来自模拟传感器的模拟值；开关，其使模拟传感器的选择或者非选择成为可能；AD转换器，其将来自所选择的模拟传感器的模拟值变换为数字值；基准电阻，其生成由AD转换器参照的基准电压；以及基准电压稳定化电路，其与基准电阻并联连接。
发明的效果
根据本发明，取得以下效果，即，即使在将传感器连接至需要生成基准电压的模拟输入单元的情况下，也能够降低由在传感器输入的切换时产生的泄漏电流引起的基准电压的变动。
附图说明
图1是表示实施方式涉及的模拟输入单元中的输入处理部的结构的图。
图2是表示向图1所示的模拟输入单元连接了电压输出传感器的状态的图。
图3是表示向图1所示的模拟输入单元连接了电流输出传感器的状态的图。
图4是表示向图1所示的模拟输入单元连接了3线式测温电阻体的状态的图。
图5是表示图1至图4所示的基准电压稳定化电路的内部结构的电路图。
具体实施方式
下面，基于附图，对本发明的实施方式涉及的模拟输入单元以及基准电压稳定化电路详细地进行说明。此外，本发明不受下面的实施方式限定。
实施方式.
图1是表示实施方式涉及的模拟输入单元中的输入处理部的结构的图。在图1中，实施方式涉及的模拟输入单元1具备3线式测温电阻体、电压输出传感器以及电流输出传感器中的至少1个所使用的输入端子2、3、4、5。更详细地说，输入端子2、3是3线式测温电阻体的电压输入用端子。输入端子4是3线式测温电阻体的电流输入用端子，并且也用作电压输出传感器的电压输入用端子以及电流输出传感器的电流输入用端子。输入端子5是电压输出传感器的电压输入用端子以及电流输出传感器的电流输入用端子。此外，这里举出的3线式测温电阻体、电压输出传感器以及电流输出传感器是输出模拟值的模拟传感器的例示。另外，输入端子2、3、4、5是一个例子，只要是能够输入电压值或者电流值中的至少一个的端子即可，可以是任何端子。
另外，模拟输入单元1还具备：AD转换器6，其将输入来的模拟值变换为数字值；基准电阻7，其生成由AD转换器6参照的基准电压；以及开关8、9，它们使模拟传感器的选择或者非选择成为可能。更详细地说，开关8对从3线式测温电阻体供给来的电流、来自电压输出传感器的施加电压或者来自电流输出传感器的供给电流的输入进行选择。另外，开关9对来自电压输出传感器的施加电压或者来自电流输出传感器的供给电流的输入进行选择。
另外，模拟输入单元1还具备：基准电压稳定化电路10，其抑制由基准电阻7生成的基准电压的变动；以及电流电压变换用电阻11。这里，如图1也示出的那样，将基准电阻7的电阻值设为Rref，将电流电压变换用电阻11的电阻值设为R。
图2是表示向图1所示的模拟输入单元1连接了电压输出传感器12的状态的图。如图2所示，电压输出传感器12连接在输入端子4与输入端子5之间。如果电压输出传感器12连接在输入端子4、5之间，则通过模拟输入单元1的内部的软件而将开关8控制为断开。另外，通过模拟输入单元1的内部的软件，将开关9切换至从输入端子4施加的电压能够向AD转换器6直接输入侧。由此，从输入端子4施加的电压经由开关9而输入至AD转换器6，在AD转换器6中，测定输入端子4与输入端子5之间的电位差。
图3是表示向图1所示的模拟输入单元1连接了电流输出传感器13的状态的图。电流输出传感器13连接在输入端子4与输入端子5之间。如果电流输出传感器13连接在输入端子4、5之间，则通过模拟输入单元1的内部的软件而将开关8控制为断开。另外，通过模拟输入单元1的内部的软件，将开关9切换至从输入端子4供给的电流流过电流电压变换用电阻11侧。此时，通过电流电压变换用电阻11将电流变换为电压。即，从输入端子4供给来的电流经由开关9而流过电流电压变换用电阻11，由电流电压变换用电阻11将电流值变换为电压值。并且，在电流电压变换用电阻11的两端产生的电压通过AD转换器6而进行测定，通过AD转换器6而计算出从输入端子4供给来的电流的电流值。
图4是表示向图1所示的模拟输入单元1连接了3线式测温电阻体14的状态的图。3线式测温电阻体14与输入端子2、3、4连接。如果3线式测温电阻体14与输入端子2、3、4连接，则通过模拟输入单元1的内部的软件而将开关8控制为接通。另外，通过模拟输入单元1的内部的软件而将开关9控制为断开。
在3线式测温电阻体14与输入端子2、3、4连接时，输入端子2、3是电压输入用端子，并且也作为电流输入用端子而动作。具体地说，如图4所示，从AD转换器6向3线式测温电阻体14供给恒定电流I。由此，从输入端子2、3流向3线式测温电阻体14的电流2I经由输入端子4以及开关8而流入基准电阻7，生成基准电压Rref·2I。这里，电流2I中的一部分作为泄漏电流Ileak而流向开关9。因此，就流入基准电阻7的电流2I而言，电流以泄漏电流Ileak的量变小。其结果，基准电压下降Rref·Ileak。
基准电压稳定化电路10与基准电阻7并联连接。由于该连接，基准电压稳定化电路10能够对基准电压的下降进行检测。基准电压稳定化电路10根据基准电阻7的电压对下降的电压成分即Rref·Ileak进行检测，根据检测到的电压生成与泄漏电流Ileak相同的补偿电流Icomp，将所生成的补偿电流Icomp返回至基准电阻7，从而抵消电流2I中的减少部分即泄漏电流Ileak。
图5是表示图1至图4所示的基准电压稳定化电路10的内部结构的电路图。如图示的那样，在运算放大器15的输出端与运算放大器15的输入侧的正极侧(+侧)的端子之间连接有第1电阻即电阻16，在运算放大器15的输入侧的负极侧(-侧)的端子与基准电压稳定化电路10的负极侧负极侧(-侧)的端子之间连接有第2电阻即电阻17，在运算放大器15的输出端与运算放大器15的输入侧的负极侧(-侧)的端子之间连接有第3电阻即电阻18。另外，如图4所示，基准电压稳定化电路10的正极侧(+侧)的端子与连接有基准电阻7的AD转换器6的基准电压输入端子20连接。
这里，将基准电阻7的电压设为Vref。此时，补偿电流Icomp的极性成为图示的方向，另外，如果将电阻17的电阻值R2和电阻18的电阻值R3设定为相同值，则得到下面的关系式。
Vref＝-R1·Icomp…(1)
其中，R1是电阻16的电阻值
在上述(1)式的右边带有-的符号，意味着如果基准电压Vref增加，则补偿电流Icomp被引入至基准电压稳定化电路10的内部，如果基准电压Vref下降，则补偿电流Icomp从基准电压稳定化电路10流出。因此，如果产生泄漏电流Ileak，则基准电压Vref试图下降，但检测到该下降的基准电压稳定化电路10生成补偿电流Icomp而向基准电阻7正反馈。由此，泄漏电流Ileak被抵消，基准电压Vref的下降得到抑制。
如上所述，基准电压稳定化电路10通过电阻以及运算放大器而被赋予电流正反馈的功能。通过设置具有本功能的基准电压稳定化电路10，从而能够使流过基准电阻7的电流恒定，能够高精度地维持基准电压Vref。
此外，在上述的说明中，对将电阻17的电阻值R2与电阻18的电阻值R3设定为相同值进行了说明，但电阻值R2和电阻值R3也并非必须取相同值。具体地说，也可以是满足下面的关系的数值。
0.95·R2≤R3≤R2…(2)
即，在电阻值R2和电阻值R3满足上述(2)式的情况下，也可以视为电阻值R2和电阻值R3为相同值。
另外，上述(1)式意味着通过选择电阻16的电阻值R1能够降低基准电压Vref的误差。即，如果使用本实施方式的方法，则无论基准电阻7的电阻值Rref如何都能够降低基准电压Vref的误差。
此外，在模拟输入单元1具备能够与相当于基准电阻7的元件并联连接的端子的情况下，基准电压稳定化电路10还能够外接于模拟输入单元1的外部端子。根据该结构，在需要时，将基准电压稳定化电路10在后安装即可，不需要将基准电压稳定化电路10进行内置，因而能够抑制模拟输入单元1的成本增加。
另外，在图1～图4的结构中，使基准电压稳定化电路10连接于AD转换器6的外部，但也可以内置于AD转换器6的内部。在AD转换器6被IC化的情况下，通过与AD转换器6一起IC化，从而实现模拟输入单元1的小型化。
另外，以上将使用了3线式测温电阻体的情况作为一个例子进行了说明，但也能够应用于2线式测温电阻体或者4线式测温电阻体。
另外，以上说明了向通过在基准电阻流过电流来生成基准电压的电路结构的应用，但也能够应用于通过电流而生成基准电压的电路结构，能够得到以下效果，即，能够高精度地维持基准电压。
此外，以上的实施方式所示的结构表示的是本发明的内容的一个例子，也能够与其它的公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围也能够省略、变更结构的一部分。
标号的说明
1模拟输入单元，2、3、4、5输入端子，6AD转换器，7基准电阻，8、9开关，10基准电压稳定化电路，11电流电压变换用电阻，12电压输出传感器，13电流输出传感器，14 3线式测温电阻体，15运算放大器，16、17、18电阻，20基准电压输入端子。

Claims (5)

1.一种模拟输入单元，其特征在于，具备：
输入端子，其能够输入来自模拟传感器的模拟值；
开关，其使所述模拟传感器的选择或者非选择成为可能；
AD转换器，其将来自所选择的所述模拟传感器的模拟值变换为数字值；
基准电阻，其生成由所述AD转换器参照的基准电压；以及
基准电压稳定化电路，其与所述基准电阻并联连接，
所述基准电压稳定化电路通过电阻以及运算放大器而被赋予电流正反馈的功能。
2.根据权利要求1所述的模拟输入单元，其特征在于，
所述基准电压稳定化电路安装于所述AD转换器的内部。
3.根据权利要求1或2所述的模拟输入单元，其特征在于，
所述基准电压稳定化电路以能够后安装于所述模拟输入单元的外部或者内部的方式而构成。
4.一种基准电压稳定化电路，其应用于模拟输入单元，该模拟输入单元具备：输入端子，其能够输入来自模拟传感器的模拟值；开关，其使所述模拟传感器的选择或者非选择成为可能；AD转换器，其将来自所选择的所述模拟传感器的模拟值变换为数字值；以及基准电阻，其生成在将所述模拟值变换为数字值时参照的基准电压，
该基准电压稳定化电路的特征在于，
该基准电压稳定化电路具有电阻以及运算放大器，该基准电压稳定化电路与所述基准电阻并联连接，该基准电压稳定化电路在泄漏电流流过所述模拟输入单元的内部时，以使得用于补偿所述泄漏电流的补偿电流流过所述基准电阻的方式而动作。
5.根据权利要求4所述的基准电压稳定化电路，其特征在于，
所述电阻包含第1电阻、第2电阻以及第3电阻，
在所述运算放大器的输出端与所述运算放大器的输入侧的正极侧的端子之间连接有所述第1电阻，在所述运算放大器的输入侧的负极侧的端子与所述基准电压稳定化电路的负极侧的端子之间连接有第2电阻，在所述运算放大器的输出端与所述运算放大器的输入侧的负极侧的端子之间连接有第3电阻。
CN201780079904.XA 2017-03-31 2017-03-31 模拟输入单元以及基准电压稳定化电路 Active CN110114638B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/013706 WO2018179372A1 (ja) 2017-03-31 2017-03-31 アナログ入力ユニット及び基準電圧安定化回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110114638A CN110114638A (zh) 2019-08-09
CN110114638B true CN110114638B (zh) 2020-08-28

Family

ID=62555991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780079904.XA Active CN110114638B (zh) 2017-03-31 2017-03-31 模拟输入单元以及基准电压稳定化电路

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6342100B1 (zh)
CN (1) CN110114638B (zh)
WO (1) WO2018179372A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110554241B (zh) * 2019-10-08 2020-11-27 哈尔滨市科佳通用机电股份有限公司 机车信号接收线圈绝缘电阻在车测试方法及装置
KR102253854B1 (ko) * 2020-12-06 2021-05-20 주식회사 알에스팀 범용 IoT 안전관제 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH085675A (ja) * 1994-06-16 1996-01-12 Sony Tektronix Corp 電圧電流測定器の入力回路
JPH11134588A (ja) * 1997-10-29 1999-05-21 Hitachi Ltd アナログ入力装置
JP2008304203A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Omron Corp アナログ入力モジュールおよび機器
JP2009217809A (ja) * 2008-02-12 2009-09-24 Seiko Epson Corp 基準電圧生成回路、集積回路装置および信号処理装置
CN201748983U (zh) * 2010-06-21 2011-02-16 江苏安科瑞电器制造有限公司 综合信号智能温度变送器
CN101872193B (zh) * 2010-06-23 2012-05-02 鞍山永恒自控仪表有限公司 基于现场总线的多功能测控模块
CN105547341B (zh) * 2014-10-31 2018-07-27 南京河海南自水电自动化有限公司 一种测量五线制差动电阻式传感器的装置和方法
CN205861232U (zh) * 2016-07-26 2017-01-04 高准有限公司 温度测量电路及变送器

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018179372A1 (ja) 2019-04-11
CN110114638A (zh) 2019-08-09
WO2018179372A1 (ja) 2018-10-04
JP6342100B1 (ja) 2018-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010249817A (ja) 温度検出のための回路及び方法
US8718152B2 (en) Two-wire transmitter
EP1840526A2 (en) Temperature characteristic correction method and sensor amplification circuit
WO2017038513A1 (ja) 断線検出装置
CN110114638B (zh) 模拟输入单元以及基准电压稳定化电路
JP5315386B2 (ja) 温度測定回路
US9116028B2 (en) Thermal flow sensor and method of generating flow rate detection signal by the thermal flow sensor
JP5608328B2 (ja) 定電流回路、及び試験装置
JP2014178290A (ja) 電流検出装置、電流検出方法およびプログラム
JP5013254B2 (ja) 車両用計器回路
JP5051103B2 (ja) モニタ電圧補正回路および電圧モニタ回路
JP2005326313A (ja) 電圧変動検知回路
JP2005321295A (ja) 測定装置及び測定装置の温度補償方法
JP7304748B2 (ja) 電流検出装置、電流検出方法
JP4830058B2 (ja) ２線式伝送器
JP5370915B2 (ja) 電圧制限回路
JP4650011B2 (ja) コンパレータ回路
JP2012073937A (ja) ２線式伝送器、補正回路
JPH088743A (ja) アナログ／ディジタル信号変換器
JP6349789B2 (ja) 補正装置、電圧検出装置、及び電力測定システム
KR101118961B1 (ko) 온도 보상장치
JP2009140117A (ja) 電流制御装置
JP2010011294A (ja) 増幅器および荷重信号増幅装置
JP5315184B2 (ja) 温度検出回路
JP2012047545A (ja) ガス濃度測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant