CS274221B1

CS274221B1 - Connection of programmable regulator's analogue inputs

Info

Publication number: CS274221B1
Application number: CS686688A
Authority: CS
Inventors: Pavel Ing Kollert; Lubos Ing Kafka
Original assignee: Kollert Pavel; Kafka Lubos
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS686688A1

Abstract

The microcomputer controls activity of the switch via the accumulator. According to the selected address, the signal is switched from the selected thermistor meter to the input of the integrator for the duration of 20 ms. Subsequently the selected voltage level from the output of the source is connected to the output of the integrator. When the voltage on the unlimited output of the integrator reaches the zero level, it is interrupted via the comparator of time measurement of back integration. The time of back integration is proportional to the size of the measured voltage. When measurement does not take place, the reset signal for safeguarding the same condition for the beginning of each measurement is delivered to the input of the integrator. It can be used with programmable regulators controlled by one-chip microcomputers.<IMAGE>

Description

Vynález se týká zapojení analogových vstupů programovatelného regulátoru řízeného jednočipovým mikropočítačem.The invention relates to the connection of analog inputs of a programmable controller controlled by a single-chip microcomputer.

Analogové vstupy, které jsou určeny např. pro měření teploty pomocí termistorových čidel, pro snímání poloh servomotorů, pro měření napětí 0-1 V termistorů se připojují k řídícímu počítači pres analogově číslicové převodníky.Analog inputs, which are designed eg for temperature measurement by thermistor sensors, for sensing of actuator positions, for measuring voltage 0-1 V thermistors are connected to the control computer via analogue to digital converters.

Jsou známé integrační a komparační analogově číslicové převodníky, které se připojují k mikroprocesorovým obvodům. Většinou se používá zapojení s komparátorem, v němž se porovnává měřené napětí s napětím získaným z číslicově analogového převodníku. Převodník se připojuje přes bránu mikropočítače, protože vstupy číslicově analogového převodníku neumožňují přímé připojení na sběrnici mikropočítače. Při použití integračního převodníku se využívá specializovaných integrovaných obvodů, které jsou značně drahé. Jsou známé též levnější integrované obvody, které většinou neumožňují připojení na sběrnici mikropočítače. Jejich výstupy jsou přizpůsobeny pro přímé propojení s displejem v multiplexním režimu. Snímání výstupů takových obvodů pomocí brány mikropočítače je velmi obtížné z hlediska rozsahu a časového zatížení programového vybavení. Nevýhodou komparačních převodníků je, že jsou náchylné k rušení. Nevýhodou běžných integračních převodníků je, že nejsou určeny k připojení na mikropočítač. Proto vyžadují obsluhu přes vstupní/výstupní bránu. Tím se zvyšuje obvodová náročnost, komplikuje se i programová obsluha převodníku. Další nevýhodou je, že používají dobu integrace různou od 20 ms, což je nutné k tomu, aby se zamezilo znehodnocení měření v důsledku rušení napájecí sítě. Neumožňují též přímé přepínání jednotlivých vstupů.Integral and comparative analog-to-digital converters are known which are connected to microprocessor circuits. Usually a comparator circuit is used in which the measured voltage is compared with the voltage obtained from a digital to analog converter. The converter is connected via the microcomputer gateway because the inputs of the digital-to-analog converter do not allow direct connection to the microcomputer bus. When using an integration converter, specialized integrated circuits are used, which are very expensive. Cheaper integrated circuits are also known which usually do not allow connection to the microcomputer bus. Their outputs are adapted for direct connection to the display in multiplex mode. Sensing the outputs of such circuits using a microcomputer gate is very difficult in terms of scope and time load of software. The disadvantage of comparing converters is that they are susceptible to interference. The disadvantage of conventional integration converters is that they are not designed to be connected to a microcomputer. Therefore, they require operation through the input / output gate. This increases the peripheral demands and complicates the program operation of the converter. Another disadvantage is that they use integration times different from 20 ms, which is necessary to prevent measurement degradation due to disturbance of the power supply network. They also do not allow direct switching of individual inputs.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení analogových vstupů programovatelného regulátoru podle vynálezu. Skupinový analogový vstup zapojení je spojen se sdruženým analogovým vstupem přepínače. Výstup přepínače je spojen se vstupem integrátoru. Neomezený výstup integrátoru je spojen se vstupem komparátoru. Výstup střadače je spojen s adresovým vstupem přepínače. Podstata vynálezu spočívá v tom, že omezený výstup integrátoru je spojen s nulovaoím vstupem přepínače. Sdružený referenční vstup přepínače je spojen se sdruženým výstupem zdroje referenčních napětí. Napájecí výstup zdroje je spojen s napájecím výstupem zapojení. Uvolňovací vstup zapojení je spojen s uvolňovacím vstupem střadače. Sdružený datový vstup střadače je spojen se sdruženým datovým výstupem mikropočítače. Přerušovací vstup mikropočítače je spojen s výstupem komparátoru.These drawbacks are overcome by the wiring of the analog inputs of the programmable controller according to the invention. The group analog input of the wiring is connected to the wired analog input of the switch. The switch output is connected to the integrator input. The unrestricted integrator output is connected to the comparator input. The inverter output is connected to the address input of the switch. The essence of the invention is that the limited output of the integrator is connected to the reset input of the switch. The switching reference input of the switch is coupled to the reference output of the reference voltage source. The power supply output of the power supply is connected to the power supply output of the wiring. The wiring enable input is connected to the inverter release input. The coupled data input of the inverter is connected to the coupled data output of the microcomputer. The interrupt input of the microcomputer is connected to the output of the comparator.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je jednoduché zapojeni při značném počtu vstupů, které se snadno připojuje k mikropočítači. Zapojení umožňuje programově měnit citlivost vstupů. Měřené údaje jsou nezávislé na absolutní hodnotě referenčního napětí při měření odporu.The advantage of the arrangement according to the invention is that it is easy to connect with a large number of inputs, which is easily connected to a microcomputer. The wiring allows to programmatically change the sensitivity of the inputs. The measured data is independent of the absolute reference voltage when measuring resistance.

Příklad uspořádání podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese v blokovém schématu .An example of an arrangement according to the invention is shown in the attached drawing in a block diagram.

Jednotlivé bloky zapojení je možno charakterizovat takto.Individual wiring blocks can be characterized as follows.

Zdroj 1^ je stabilizátor kladného napětí v integrovaném provedení. Z něho je odvozen zpětnovazební smyčkou záporný referenční zdroj s možností nastavování několika úrovní napětí. Slouží jednak k napájeni odporových čidel a jednak jako referenční zdroj napětí pro analogově číslicový převodník.The power supply 10 is an integrated voltage positive voltage stabilizer. From it is derived a feedback loop negative reference source with the possibility of setting several voltage levels. It serves both for the supply of resistance sensors and also as a reference voltage source for the analog-to-digital converter.

Přepínač ϊ_ je vytvořen z analogových multiplexerů. Slouží k přepínání jednotlivých analogových vstupů a jednotlivých napětových úrovní pro analogově číslicový převodník. Integrátor 3_ je součástí analogově číslicového převodníku. Je tvořen operačním zesilovačem s malým vstupním proudem a pasivními prvky. Slouží k integraci měřeného a referenčního napětí.The switch vytvořen_ is made up of analog multiplexers. It is used to switch between individual analog inputs and individual voltage levels for an analog-to-digital converter. The integrator 3 is part of an analog-to-digital converter. It consists of an operational amplifier with low input current and passive elements. It serves for the integration of measured and reference voltages.

Komparátor £ je součástí analogově číslicového převodníku, je v integrovaném provedení a slouží k vyhodnocení nulového napětí integrátoru.The comparator 6 is part of the analog-to-digital converter, is integrated and is used to evaluate the zero voltage of the integrator.

Střadač 2 je v integrovaném provedení a slouží k uchování řídícího slova pro řízeníThe inverter 2 is integrated and serves to store the control word for control

CS 274 221 Bl činnosti analogově číslicového převodníku a přepínače.CS 274 221 B1 analog-to-digital converter and switch operation.

Mikropočítač £ je jednočipový mikropočítač s pamětí programu a s pamětí dat. Slouží k řízení chodu celého zapojení, k přepočtu a k uchování naměřených hodnot.The microcomputer 8 is a single-chip microcomputer with program memory and data memory. They are used to control the operation of the whole wiring, to recalculate and to store the measured values.

Jednotlivě bloky jsou zapojeny takto. Skupinový analogový vstup 01 zapojení je spojen se sdruženým analogovým vstupem 21 přepínače £. Výstup 25 přepínače 2_ je spojen se vstupem 31 integrátoru 3_. Neomezený výstup 33 integrátoru 2 je spojen se vstupem 41 komparátoru £. Sdružený výstup 53 střadače 2 je spojen se sdruženým adresovým vstupem 24 přepínače 2. Omezený výstup 32 integrátoru 2 je spojen s nulovacím vstupem 23 přepínače 2. Sdružený referenční vstup 22 přepínače 2_ je spojen se sdruženým výstupem 12 zdroje £. Napájecí výstup 11 zdroje 2 je spojen s napájecím výstupem 02 zapojení. Uvolňovací vstup £3 zapojení je spojen s uvolňovacím vstupem 52 střadače 2· Sdružený datový vstup 51 střadače 2 je spojen se sdruženým datovým výstupem 62 mikropočítače £. Přerušovací vstup 61 mikropočítače £ je spojen s výstupem 42 komparátoru £. Skupinový analogový vstup 01 zapojení je spojen s výstupy jednotlivých termistorových čidel v jednotlivých místech, která měří teplotu v regulované soustavě. Napájecí výstup 02 zapojení je spojen se vstupy jednotlivých termistorových čidel. Uvolňovací vstup 03 zapojení je využit jako uvolňovací vstup střadače £·Individual blocks are connected as follows. The group wiring analog input 01 is coupled to the wired analog input 21 of the switch 6. The output 25 of the switch 2 is connected to the input 31 of the integrator 3. The unlimited output 33 of the integrator 2 is connected to the input 41 of the comparator 6. The coupled output 53 of the switch 2 is coupled to the coupled address input 24 of the switch 2. The limited output 32 of the integrator 2 is coupled to the reset input 23 of the switch 2. The coupled reference input 22 of the switch 2 is coupled to the coupled output 12 of the source. The power output 11 of the power supply 2 is connected to the power output 02 of the wiring. The wiring release input 3 is coupled to the release input 52 of the inverter 2. The coupled data input 51 of the inverter 2 is coupled to the associated data output 62 of the microcomputer. The microcomputer interrupt input 61 is connected to the comparator output 42. The group analog input 01 of the wiring is connected to the outputs of individual thermistor sensors at individual locations, which measure the temperature in the controlled system. The power supply output 02 of the wiring is connected to the inputs of the individual thermistor sensors. The wiring enable input 03 is used as the inverter enable input.

Zapojení pracuje takto. Z napájecího výstupu 11 zdroje £ se napájejí jednotlivá termistorová čidla přes napájecí výstup 02 zapojení. Analogové měřicí signály z odporových čidel, které se mají převádět na dvouhodnotové signály přecházejí ze skupinového analogového vstupu 01 zapojení na sdružený analogový vstup 21 přepínače £. Na sdružený referenční vstup 22 přepínače 2_ přecházejí ze sdruženého napájecího výstupu 12 zdroje £ signály odpovídající jednotlivým referenčním napětím analogově číslicového převodníku. Tyto signály jsou odvozeny od napájecího napěti pro odporová čidla. Činnost celého zapojení řídí mikropočítač £. Data ze sdruženého datového výstupu 62 mikropočítače £ přecházejí na sdružený datový vstup 51 střadače £· Střadač 2 je pamětovým prvkem pro adresování přepínače £. Ve střadači 2 jsou uloženy adresy. Do střadače 2 ^se zapisuje stejně jako do paměti dat. Zápisový signál je ve formě impulsu, který přichází z uvolňovacího vstupu 03 zapojení na uvolňovací vstup 52 střadače 2· Adresy ze sdruženého výstupu 53 střadače 5_ přecházejí na sdružený adresový vstup 24 přepínače 2. Tím se přímo ovládá přepínání signálů z termistorů, které přicházejí ze skupinového analogového vstupu 01 zapojení na sdružený analogový vstup 21 přepínače 2.The wiring works as follows. Individual thermistor sensors are fed from the power supply output 11 of the power supply unit via the power supply output 02 of the wiring. The analog measuring signals from the resistance sensors to be converted into two-valued signals are transferred from the group analog input 01 of the circuit to the associated analog input 21 of the switch 6. The signals corresponding to the individual reference voltages of the A / D converter are transferred to the associated reference input 22 of the switch 2 from the common supply output 12 of the source 6. These signals are derived from the supply voltage for resistance sensors. The operation of the whole circuit is controlled by the microcomputer 8. Data from the composite data output 62 of the microcomputer 6 is transferred to the composite data input 51 of the inverter. The inverter 2 is a memory element for addressing the switch 6. Addresses are stored in the storeroom 2. The inverter 2 ^is written in the same way as in the data memory. The write signal is in the form of a pulse that comes from the enable input 03 of the wiring to the enable input 52 of the inverter 2. The addresses from the wiring output 53 of the wiper 5 pass to the wiring address input 24 of switch 2. analog input 01 wiring to the combined analog input 21 of switch 2.

M době, kdy se neprovádí měření přichází nulovací signál z nulovacího vstupu 23 přepínače 2 na výstup 25 přepínače 2 a odtud na vstup 31 integrátoru 3_. Nulování integrátoru 2 ^se zajištuje uzavřením záporné zpětné vazby na integrátoru 2 prostřednictvím přepínače £. Tím se zajištuje nulové výstupní napětí na vstupu 31 integrátoru i na jeho neomezeném výstupu 33 a vytvářejí se shodné podmínky pro každý počátek měření.In the absence of measurement, the reset signal comes from the reset input 23 of the switch 2 to the output 25 of the switch 2 and from there to the input 31 of the integrator 3. Resetting the integrator 2 ^is ensured by closing the negative feedback on the integrator 2 via a switch 6. This provides a zero output voltage at both the integrator input 31 and its unlimited output 33, and creates equal conditions for each measurement start.

Při měření přichází z uvolňovacího vstupu 03 zapojení zápisový impuls, který přechází na uvolňovací vstup 52 střadače 2· Zápisový impuls přichází v době, kdy je na sdruženém datovém vstupu 51 střadače £ adresa měřeného signálu. Adresa přechází ze sdruženého výstupu 53 střadače 2 ^na sdružený adresový vstup 24 přepínače £. Tak se připojí žádaný vodič podle určené adresy ze sdruženého analogového vstupu 21 přepínače 2_ na jeho výstup 25. Odtud přechází výstupní signál na vstup 31 integrátoru 2· Tento stav trvá přesně 20 ms. Po uplynutí tohoto intervalu, který se vytváří v mikropočítači £, se z uvolňovacího vstupu 03 zapojení přivede na uvolňovací vstup 52 střadače 2 další zápisový impuls. Současně se nastaví sdružený datový výstup 62 mikropočítače £ na úroveň zaručující připojení příslušného vodiče ze sdruženého referenčního vstupu 22 přepínače 2_ na jeho výstup 25. Napětová úroveň z výstupu 25 přepínače £ přechází na vstup 31 integrátoru 2· Tento stav trvá do té doby, než napětí na neomezeném výstupu 33 integrátoru 2 dosáhne nulové úrovně. Napětí nulové úrovně, které je na neomezeném výstupu 33 integrátoru 2 je i na vstupu 41 komparátoru £. Jakmile se objevi na vstupu 41 komparátoru £ napětí nulové úrovně, objeví se na výstupu 42 komparátoru £ signál úrovně log. 0. Tento signál přechází na přerušovaCS 274 221 Bl cí vstup 61 mikropočítače £. Tím se okamžitě přeruší měření času zpětné integrace, který je úměrný velikosti měřeného vstupního napětí. Tím se celý měřicí cyklus ukončí a celé zapojení se převede do stavu, v němž se neprovádí měření.During the measurement, a write pulse comes from the enable input 03, which passes to the enable input 52 of the inverter 2. The address passes from the composite output 53 of the inverter 2 ^{to the} composite address input 24 of the switch 6. In this way, the desired wire is connected to its output 25 from the associated analog input 21 of the switch 2 to its output 25. From there, the output signal passes to the integrator 2 input 31. After this interval, which is generated in the microcomputer 8, a further write pulse is fed from the wiring release input 03 to the release input 52 of the inverter 2. At the same time, the composite data output 62 of the microcomputer 6 is set to a level guaranteeing the connection of the corresponding wire from the composite reference input 22 of the switch 2 to its output 25. on the unrestricted output 33 of the integrator 2 reaches zero. The zero level voltage present at the unrestricted output 33 of the integrator 2 is also present at the comparator input 41. As soon as a zero level voltage appears at the comparator input 41, a log level signal appears at the comparator output 42. This signal passes to the interrupter 274 221 Bleach input 61 of the microcomputer 6. This immediately interrupts the measurement of the back-integration time, which is proportional to the magnitude of the measured input voltage. This completes the entire measuring cycle and puts the entire wiring in a non-measuring state.

Vynález se využije u programovatelných regulátorů řízených jednočipovým mikropočítačem .The invention is applicable to programmable controllers controlled by a single-chip microcomputer.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Programmable controller analog inputs wiring, where the group analog input wiring is coupled to the switch analog input, whose output is coupled to the integrator input, the unrestricted output is coupled to the comparator input, and the inverter coupled output is coupled to the switch address associated input, in that the limited output (32) of the integrator (3) is connected to the reset input (23) of the switch (2), whose associated reference input (22) is coupled to the associated output (12) of the power supply (1), ) is connected to the power supply output (02) of the circuit, whose release input (03) is coupled to the release input (52) of the inverter (5), whose associated data input (51) is coupled to the associated data output (62) of the microcomputer (6) whose interruption input (61) is connected to the output (42) of the comparator (4).