CS264461B1

CS264461B1 - Connection of a resistance converter to a number with a large input range

Info

Publication number: CS264461B1
Application number: CS876728A
Authority: CS
Inventors: Josef Ing Jansa
Original assignee: Josef Ing Jansa
Priority date: 1987-09-17
Filing date: 1987-09-17
Publication date: 1989-08-14
Also published as: CS672887A1

Abstract

Řešení se týká zapojení převodníku odporu na číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot·,, sestávajícího ze zdroje taktovacího kmitočtu, výcebitového čítače s datovými výstupy a vstupním hradlem, startovacího monostabilnlho klopného obvodu, přesného monostabilního klopného obvodu,koncového monostabilního klopného obvodu a stavového výstupu. Cíle řešení se dosahuje tím, že snímací rezistor je zapojen jako součást časovacího členu přesného monostabilního klopného obvodu, připojeného vstupem na výstup startovacího monostabilního klopného obvodu, který je vstupem spojen s výstupem vícebitového čítače s datovými výstupy, jehož vstupní hradlo je spojeno jedním vstupem se zdrojem taktovacího kmitočtu a druhým vstupem s výstupem koncového monostabilního klopného obvodu, jehož vstup je spojen s výstupem přesného monostabilního klopného obvodu, přičemž výstup koncového monostabilního klopného obvodu je zároveň vyveden jako stavový výstup.The solution concerns the connection of a resistance-to-number converter with a large range of input values, consisting of a clock frequency source, a multi-bit counter with data outputs and an input gate, a starting monostable flip-flop, a precision monostable flip-flop, a final monostable flip-flop and a status output. The objective of the solution is achieved by the sensing resistor being connected as part of the timing element of a precision monostable flip-flop, connected by its input to the output of a starting monostable flip-flop, which is connected by its input to the output of a multi-bit counter with data outputs, whose input gate is connected by one input to the clock frequency source and by the second input to the output of a final monostable flip-flop, whose input is connected by its second input to the output of a final monostable flip-flop, whose input is connected by its output to the output of a precision monostable flip-flop, while the output of the final monostable flip-flop is also output as a status output.

Description

Vynález se týká zapojení převodníku odporu na číslo s velkým rozsahem hodnot vstupní veličiny, sestávajícího ze zdroje taktovacího kmitočtu, vícebitováho čítače s datovými výstupy a vstupním hradlem, startovacího monostabilního klopného obvodu, přesného monostabilního klopného obvodu, koncového monostabilního klopného obvodu a stavového výstupu.The invention relates to a resistor to a large value range input, comprising a clock frequency source, a multi-bit counter with data outputs and an input gate, a monostable start-up flip-flop, a precise monostable flip-flop, a monostable flip-flop, and a status output.

Při analogo\’ě-číslicovém převodu signálů některých snímačů fyzikálních veličin, například termistorů, je třeba převádět na číslo odpor, jehož velikost může nabýt značně rozdílných hodnot, například v rozmezí několika dekadických řádů. Zpracování takového rozsahu vstupních hodnot odporu není stávajícími převodníky možné. Proto je tyto převodníky nutno doplňovat nákladnými vícestupňovými děliči s omezenou přesností, popřípadě rozsah odporu snímače zmenšit jeho zapojením do vhodného obvodu, například rezistorové sítě. První způsob má nevýhodu v zavádění dodatečných chyb do převodu, nemožnosti měření v jednom rozsahu a komplikaci zapojení, druhý pak ve zmenšení citlivosti snímače a rovněž v zavedení dodatečných chyb do převodu.In analogue-to-digital conversion of the signals of some physical quantity sensors, such as thermistors, it is necessary to convert the resistor into a number whose size can take considerably different values, for example in the range of several decimal orders. Processing of such range of input resistance values is not possible by existing converters. Therefore, these converters need to be supplemented with expensive multistage dividers with limited accuracy, or the sensor resistance range can be reduced by connecting it to a suitable circuit, for example a resistor network. The first method has the disadvantage of introducing additional errors into the transmission, impossibility to measure in one range and complicating the wiring, the second one in reducing the sensitivity of the sensor and also introducing additional errors into the transmission.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení převodníku odporu na číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot, sestávající ze zdroje taktovacího kmitočtu, vícebitového čítače s datovými výstupy a vstupním hradlem, startovacího monostabilního klopného obvodu, přesného monostabilního klopného obvodu, koncového monostabilního klopného obvodu a stavového výstupu podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že snímací rezistor je zapojen jako součást časovacího členu přesného monostabilního klopného obvodu, připojeného vstupem na výstup startovacího monostabilního koncového odporu, který je vstupem spojen s výstupem vícebitového čítače s datovými výstupy, jehož vstupní hradlo je spojeno jedním vstupem se zdrojem taktovacího kmitočtu a druhým vstupem s výstupem koncového monostabilního klopného obvodu, jehož vstup je spojen s výstupem přesného monostabilního klopného obvodu, přičemž výstup koncového monostabilního klopného obvodu je zároveň vyveden jako stavový výstup.These disadvantages are overcome by the wiring of a resistor to a large input range, consisting of a clock frequency source, a multi-bit counter with data outputs and an input gate, a monostable starting flip-flop, a precise monostable flip-flop, a monostable flip-flop, and a state output. characterized in that the sensing resistor is connected as part of a precision monostable flip-flop timing member connected by an input to the output of a start monostable terminal resistor, which is connected to an output of a multi-bit counter with data outputs whose input gate is connected to a source the second input with the output of the terminal monostable flip-flop, the input of which is connected to the output of the precision monostable flip-flop, the output of the terminal monostab The common flip-flop is also output as a status output.

Výhodou zapojení podle vynálezu je, že umožňuje převod odporu na číslo ve velkém rozsahu vstupních hodnot bez nutnosti použít dílčí podrozsahy či umělé zmenšení rozsahu vstupních hodnot, čímž umožňuje plné využití citlivosti odporových snímačů různých fyzikálních veličin, například termistorů, při jednoduché konstrukci. Další výhodou je snadné připojení celého převodníku k mikropočítači, který přebírá naměřená číslicová data k dalšímu zpracování.The advantage of the circuitry according to the invention is that it enables the conversion of a resistance to a number over a wide range of input values without the need to use sub-ranges or to artificially reduce the range of input values, thereby enabling full sensitivity of resistance sensors of various physical variables such as thermistors. Another advantage is the easy connection of the whole converter to the microcomputer, which takes the measured digital data for further processing.

Příklad provedení převodníku odporu na číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot je proveden na přiloženém výkrese, kde je znázorněno základní zapojení.An example of the design of a resistor to a number with a large range of input values is shown in the attached drawing, where the basic connection is shown.

Zapojení podle vynálezu sestává ze zdroje 2 taktovacího kmitočtu, který je spojen s jedním vstupem vstupního hradla 2 vícebitového čítače 2 s, datovými výstupy Výstup čítače 2 je spojen se startovacím monostabilnlm klopným obvodem 2» jehož výstup je spojen se vstupem přesného monostabilního klopného obvodu 2· K přesnému mónostabilnímu klopnému obvodu 2 í^e připojen měřený snímací rezistor 9, jehož odpor nabývá velkého rozsahu. Výstup přesného monostabilního klopného obvodu 5 je spojen se vstupem koncového monostabilního klopného obvodu 2· jehož výstup je spojen s druhým vstupem vstupního hradla 2. Zároveň je výstup koncového monostabilního klopného obvodu 2 vyveden jako stavový výstup 8. Vyvedeny jsou rovněž datové výstupy 2 vícebitového čítače 2· ·The circuit according to the invention consists of a clock frequency source 2 which is connected to a single input of the input gate 2 of the multi-bit counter 2 with data outputs The counter output 2 is connected to a start monostable flip-flop 2 to accurately mónostabilnímu flip-flop 2 is connected ^te the sensor measurement resistor 9 having a resistance becomes large scale. The output of the precision monostable flip-flop 5 is connected to the input of the terminal monostable flip-flop 2, the output of which is connected to the second input of the input gate 2. At the same time the output of the monostable flip-flop 2 is outputted as status output 8. · ·

Činnost zapojení spočívá v tom, že volně běžící vícebitový čítač 2 je přes vstupní hradlo 2 plněn impulzy ze zdroje 2 taktovacího kmitočtu. Po přetečen’! čítače 2 dojde k jeho vynulování a ke generování výstupního signálu, který se přivede do startovacího monostabilního klopného obvodu 4_. Výstupem startovacího monostabilního klopného obvodu 4 je úzký. impuls o délce několika desítek nanosekund, který nahodí přesný monostabilnl klopný obvod 2» Jc němuž je připojen snímací rezistor 2 s velkým rozsahem odporu jako součást časovacího členu. Po uplynutí doby kyvu, úměrné velikosti odporu snímacího rezistoru 2< ^se výstupem přesného monostabilního klopného obvodu 2 nahodí koncový monostabilní klopný obvod 6, který generuje impuls o délce několika stovek mikrosekund. Tento impuls úzavře vstupní hradlo 2 a zastaví tak po danou dobu plněni vícebitového čítače 23The operation of the circuit is that the freely running multi-bit counter 2 is filled with pulses from the clock frequency source 2 via the input gate 2. After overflow '! counter 2 is reset and an output signal is generated which is fed to the start monostable flip-flop 4. The output of the starting monostable flip-flop 4 is narrow. a pulse of several tens of nanoseconds that drives a precise monostable flip-flop 2, to which a high-resistance sensing resistor 2 is connected as part of a timing member. Upon expiration of the swivel time, proportional to the resistor size of the sensor resistor 2 ^{, the} output of the precision monostable flip-flop 2 throws an end monostable flip-flop 6 that generates a pulse of several hundred microseconds. This pulse closes the input gate 2 and thus stops filling the multi-bit counter 23 for a given time

Zároveň je výstupní impuls koncového monostabilního klopného obvodu 6 vyveden jako stavový výstup j3, který oznámí připojenému mikropočítači připravenost převodníku k předání naměřených dat. Tato data jsou ve formě vícebitového čísla k dispozici na datových výstupech 7. čítače 2, odkud je mikropočítač převezme v době, vymezené délkou kyvu koncového monostabilního. klopného obvodu 6. Po odeznění kyvu koncového monostabilního klopného obvodu £ doběhne celý děj plnění vícebitového čítače Ji až do okamžiku přetečení, který je zároveň výchozím stavem dalšího převodníku cyklu.At the same time, the output pulse of the terminal monostable flip-flop 6 is output as a status output 13, which indicates to the connected microcomputer that the transmitter is ready to transmit the measured data. This data is available in the form of a multi-bit number on the data outputs 7 of the counter 2, from where the microcomputer takes it over at the time defined by the swing length of the terminal monostable. 6. After the oscillation of the terminal monostable flip-flop 6, the entire filling process of the multi-bit counter J1 is completed until it overflows, which is also the starting state of the next cycle converter.

Zapojení lze využít ke konstrukci, termistorového teploměru, kdy připojený mikropočítač převádí data z převodníku např. s délkou čítače 24 bitů na zaokrouhlené číslo o délce 13 bitů s exponentem. Při vstupním taktovacím kmitočtu 18 MHz, což je systémový kmitočet připojeného mikropočítače, je doba převodu asi 0,93 s. Z 13 bitové přesnosti převodu odporu na číslo s plovoucí řádovou čárkou v rozsahu hodnot odporu přes tři řády vyplývá rozlišitelnost měření 0,01 °C v teplotním intervalu o šířce asi 200 °C.The connection can be used for the construction of a thermistor thermometer, where the connected microcomputer converts data from the converter with, for example, a counter length of 24 bits to a rounded number of 13 bits with the exponent. At an input clock frequency of 18 MHz, which is the system frequency of the connected microcomputer, the conversion time is about 0.93 seconds. The 13 bit accuracy of the resistor conversion to floating point number over a range of three order resistance results in a measurement resolution of 0.01 ° C at a temperature interval of about 200 ° C.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Wiring a resistor to a large input range, consisting of a clock frequency source, a multi-bit counter with data outputs and an input gate, a monostable flip-flop, a precise monostable flip-flop, a terminal monostable flip-flop, and a status output. 9) is connected as part of a timing monostable flip-flop (5) timing member, connected to the output of the starting monostable flip-flop (4), which is connected to the output of a multi-bit counter (3) with data outputs (7) 2) is connected by one input to the clock frequency source (1) and the other by the output of the terminal monostable flip-flop (6), the input of which is connected to the output of the precise monostable flip-flop (5), show forms the same time the status output (8) of the converter.