DD282757A5

DD282757A5 - CONTROL UNIT FOR FLOW IN ION EXCHANGERS

Info

Publication number: DD282757A5
Application number: DD30802187A
Authority: DD
Inventors: Helge-Juergen Ahrend; Manfred Menge; Frank Scharfenberg; Winfried Wesenburg
Original assignee: Forsch Entw U Rationalisierung
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1990-09-19

Abstract

Die Schaltungsanordnung zur Umschaltung mehrerer analoger Stromsignale mit verschiedenen Signalbereichen und automatischen Umsetzung auf ein Signal mit einheitlichem Signalbereich sowie dessen Verstaerkung kann vorteilhaft bei Meszwerterfassungssystemen, insbesondere bei mehrkanaligen Analogeingabesystemen von rechnergesteuerten Automatisierungsanlagen angewendet werden. Die aus bekannten elektrischen und elektronischen Baugruppen bestehende Schaltungsanordnung ermoeglicht die wahlfreie serielle Umschaltung von Stromsignalen auf ein Signal mit einheitlichem Signalpegel, womit eine einheitliche Weiterverarbeitung aller Signale moeglich ist. Fig. 1{analoge Stromsignale; verschiedene Signalbereiche; Umschaltung; einheitlicher Signalbereich; Verstaerkung}The circuit arrangement for switching over a plurality of analog current signals with different signal ranges and automatic conversion to a signal with a uniform signal range and its amplification can be advantageously used in Meszwerterfassungssystemen, especially in multi-channel analog input systems of computer-controlled automation systems. The existing of known electrical and electronic assemblies circuit arrangement allows the optional serial switching of current signals to a signal with a uniform signal level, which is a uniform further processing of all signals is possible. Fig. 1 {analog current signals; different signal ranges; switching; uniform signal range; Strengthening}

Description

Erfindungsgemäß besteht die Schaltungsanordnung aus bekanrten Schaltern, Widerständen und einem Verstärker, wobei die Schalter die Stromsignale jeweils zeitlich nacheinander auf Wid. rstände schalten, an denen ein dem jeweiligen Stromsignal proportionaler Spannungsabfall auftritt und dem Verstärker zur rückwirkungsfreien Verstärkung dieser Spannungsabfälle zu einem Signal mit einheitlichem Signalbereich zugeführt wird.According to the invention, the circuit arrangement of bekanrten switches, resistors and an amplifier, wherein the switches, the current signals each time in succession to Wid. switch ranks at which a voltage drop proportional to the respective current signal occurs and the amplifier for feedback-free amplification of these voltage drops is fed to a signal with a uniform signal range.

Das erste Stromsignal wird über einen ersten Schalter auf einen ersten Widerstand' 'geschaltet, daß das erste Stromsignal über den ersten Widerstand zum Massepunkt fließt und einen zum ersten Stromsignal proportionalen ersten Spannungsabfall entsprechend der BeziehungThe first current signal is '' connected via a first switch to a first resistor, that the first current signal flows through the first resistor to the ground point and a first voltage drop proportional to the first current signal according to the relationship

U, = I, · R,U, = I, · R,

erzeugt.generated.

Das zweite Stromsignal wird über einen zweiten Schalter auf ein^n zweiten Widerstand geschaltet, der in Reihe zum ersten Widerstand zwischen dem ersten und zweiten Schalter geschaltet ist, so daß das zweite Stromsignal an der Summe des ersten und zweiten Widerstandes einen zum zweiten Stromsignal proportionalen Spannungsabfall entsprechend der BeziehungThe second current signal is coupled through a second switch to a second resistor connected in series with the first resistor between the first and second switches so that the second current signal at the sum of the first and second resistors has a voltage drop proportional to the second current signal according to the relationship

U, = I₂ · Σ Ri i = 1U, = I ₂ · Σ R i i = 1

erzeugt.generated.

Das n-to Stromsignal wird über einen η-ten Schalter auf einen η-ten Widerstand geschaltet, der in Reihe zum ersten bis (n - 1)-ten Widerstand zwischen (n - 1 )-ten und η-ten Schalter geschaltet ist, so daß das n-te Stromsignal an der Summe des ersten bis η-ten Widerstandes einen zum η-ten Stromsignal proportionalen Spannungsabfall entsprechend der BeziehungThe n-to current signal is switched via an η-th switch to an η-th resistor, which is connected in series with the first to (n-1) -th resistor between (n-1) -th and η-th switch, such that the n-th current signal at the sum of the first to the η-th resistance, a voltage drop proportional to the η-th current signal according to the relationship

U„ = I_n . Σ R₁ ι = 1U "= I _n . Σ R ₁ ι = 1

erzeugt.generated.

Der durch das erste Stromsignal über dem ersten Widerstand erzeugte Spannungsabfall gelangt über die Reihenschaltung des zweiten bis η-ten Widerstandes an den Eingang eines Verstärkers mit einem im Verhältnis zur Summe des erstpn bis n-ten Widerstandes sehr großen Eingangswiderstand.The voltage drop generated by the first current signal across the first resistor passes through the series connection of the second to η-th resistor to the input of an amplifier with a very large in relation to the sum of the erstpn to nth resistor input resistance.

Der durch das zweite Stromsignal über der Summe des ersten und zweiten Widerstandes erzeugte Spannungsabfall gelangt über die Reihenschaltung der vom zweiten Schalter zum Eingang des Verstärkers geschalteten Widerstände zum Eingang des Verstärkers.The voltage drop generated by the second current signal over the sum of the first and second resistor passes through the series connection of the resistors connected by the second switch to the input of the amplifier to the input of the amplifier.

Der durch das n-te Stromsignal über dei Summe des ersten bis η-ten Wide/Standes erzeugte Spannungsabfall gelangt direkt an den Eingang das Ve.stärkers.The voltage drop generated by the nth current signal over the sum of the first to the ηth wide / state passes directly to the input of the amplifier.

Durch eine entsprechende Dimensionierung der Widerstände ist der Signalbereich der Spannungsabfälle gleich dem Signalbereich der Spannimg mit einheitlichem Signalbereich.By appropriate dimensioning of the resistors, the signal range of the voltage drops is equal to the signal range of the voltage with a uniform signal range.

Der Verstärker verstärkt den jeweils erzeugten und an seinem Eingang anliegenden Spannungsabfall mit einheitlichem Signalbereich rückwirkungsfrei mit dem Übertragungsfaktor zu einem Signal mit einheitlichem Signalbereich.The amplifier amplifies the respectively generated and applied to its input voltage drop with a uniform signal range without interference with the transmission factor to a signal with a uniform signal range.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführiingsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigtThe invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. In the drawings shows

Fig. 1: Analogmultiplexer für η verschiedene Stromsignalo mit Sif.nalanpassung auf einen einheitlichen Signalbereich Fig. 2: Analogmultiplexer mit '/ar Eingängen ζ ir Umschaltung ve η Stromsignalen mit zwei verschiedenen Signalbereichen.Fig. 1: analog multiplexer for η different current signal with Sif.nalanpassung to a uniform signal range Fig. 2: analog multiplexer with '/ ar inputs ζ ir switching ve η current signals with two different signal ranges.

Aus der AIIg rieingültigkeit der Fig. 1, dargestellt durch die Indizes 1 bis n, sind Wesen und Funktion der Schaltungsanordnung ableitbar. Die spezielle Ausführungsform der Schaltungsanordnung in Fig. 2 wird als Beschreibungsbasis für das Ausführungsbeispiel verwendet. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 besteht aus vier Schaltern S₁ bis S₄, vier Dioden D₁ bis D₄, zwei Widerständen Ri, R₂ und einem Verstärker V. Die analogen Stromsignale I₁ und I₂ besitzen einen einheitlichen Signalbereich, der gegenüber dem einheitlichen Signalbereich der analogen Stromsignale I₃ und I₄ erweitert ist. Die einzelnen Stromsignale I₁ bis I₄ werden durch die Dioden D, bis D₄ voneinander entkoppelt. Im Ruhezustand wird jedes Stromsignal I, bis I₄ über den ihm zugeordneten Schalter S) bis S₄ nach Masse M abgeleitet. Wird Si geöffnet, so gelangt das Stromsignal I, über die Diode D₁ auf den Widerstand R_t. Wird S₂ geöffnet, so gelangt das Stromsignal I₂ über die Diode D₂ auf den Widerstand R₁. Wird S₁ oder S₂ geöffnet, so fließt das entsprechende Stromsignal I₁ oder I₂ über den Widerstand R₁ nach Masse M und ei zeugt einen proportionalen Spannungsabfall Ui über R₁ entsprechend der BeziehungFrom the validity of FIG. 1, represented by the indices 1 to n, the nature and function of the circuit arrangement can be derived. The specific embodiment of the circuit arrangement in Fig. 2 is used as a description basis for the embodiment. The circuit arrangement according to FIG. 2 consists of four switches S ₁ to S ₄ , four diodes D ₁ to D ₄ , two resistors Ri, R ₂ and an amplifier V. The analog current signals I ₁ and I ₂ have a uniform signal range which is opposite the uniform signal range of the analog current signals I ₃ and I _{4 is} extended. The individual current signals I ₁ to I ₄ are decoupled from each other by the diodes D to D ₄ . In the idle state, each current signal I, to I ₄ via the associated switches S) to S ₄ to ground M derived. If Si is opened, then the current signal I, via the diode D ₁ to the resistor R _t . If S _{2 is} opened, then the current signal I ₂ reaches the resistor R ₁ via the diode D ₂ . If S ₁ or S _{2 is} opened, the corresponding current signal I ₁ or I _{2 flows} via the resistor R ₁ to ground M and ei generates a proportional voltage drop Ui via R ₁ according to the relationship

U₁ = I_1n-R₁.U ₁ = I _1n -R ₁ .

Der Widerstand R, wird so dimensioniert, daß über ihn für den Signalbereich der Ströme Ii und I₂ iin Spannungsabfall in der Höhe der Spannung mit einheitlichem Signalbereich U_ES entsprechend der BeziehungThe resistor R, is dimensioned so that over him for the signal range of the currents Ii and I ₂ iin voltage drop in the height of the voltage with a uniform signal range U _ES according to the relationship

R - ^Ues K₁ = ·R - ^Ues K ₁ = ·

I,/2I, / 2

abfällt.drops.

Wird S₃ geöffnet, so gelangt das Stromsignal I₃ über die Diode D₃ auf die Reihenschaltung der Widerstands R, und R₂. Wird S₄ geöffnet, so gelangt das Stromsignal I₄ über die Diode D₄ auf die Reihenschaltung der Widerstände R₁ und R₂. Wird S₃ oder S₄ geöffnet, so fließt das entsprechende Stromsignal I₃ oder I₄ über rüe Reihenschaltung der Widerstände Ri und R₂ nach Masse M und erzeugt einen proportionalen Spannungsabfall U₂ über den V/iderständen R, und R₂ entsprechend der BeziehungIf S _{3 is} opened, then the current signal I ₃ passes through the diode D ₃ to the series connection of the resistor R, and R ₂ . If S _{4 is} opened, then the current signal I ₄ passes through the diode D ₄ to the series connection of the resistors R ₁ and R ₂ . If S ₃ or S _{4 is} opened, the corresponding current signal I ₃ or I _{4 flows} via series connection of the resistors Ri and R ₂ to ground M and produces a proportional voltage drop U ₂ across the stator R, and R ₂ according to the relationship

U₂ = la,« · (R, + R₂).U ₂ = la, «· (R, + R ₂ ).

Die Summe der Widerstände R₁ und R₂ ist so zu dimensionieren, daß über sie für den Signalbereich der Ströme I₃ und I₄ eine Spannung in der Höhe der Spannung mit einheitlichem Signalbereich Ues entsprechend der BeziehungThe sum of the resistors R ₁ and R ₂ is to be dimensioned so that over them for the signal range of the currents I ₃ and I _4, a voltage in the amount of voltage with a uniform signal range Ues according to the relationship

3/4 3.4

abfällt.drops.

Der Spannungsabfall U, gelangt über den Widerstand R₂ und der Spannungsabfall U₂ gelangt direkt ?n den Eingang eines Verstärkers V mit einem im Verhältnis zur Summe der Widerstände R₁ und R₂ sehr hohen Eingangswiderstand. Der Verstärker V verstärkt die Spannungsabfall U₁ und U₂, die in ihrem Signalbereich der Spannung mit einheitlichem Signalbereich U_ES entsprechen, rückwirkungsfrei um den Übertragungsfaktor K zu einem Signal im einheitlichem Signalbereich U_A-Der Einsatz der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist besonders dort vorteilhaft, wo an ein Meßwerterfassungs-.ystem Stromsignale mit verschiedenen Signalbereichen unter minimalem Aufwand angeschlossen werden sollen.The voltage drop U, passes through the resistor R ₂ and the voltage drop U ₂ passes directly to the input of an amplifier V with a very high input resistance in relation to the sum of the resistors R ₁ and R ₂ . The amplifier V amplifies the voltage drops U ₁ and U ₂ , which correspond in their signal range of the voltage with a uniform signal range U _ES , without feedback effect by the transfer factor K to a signal in the uniform signal range U _A -The use of the circuit arrangement according to the invention is particularly advantageous where be connected to a Meßwerterfassungs-. System current signals with different signal ranges with minimal effort.

Claims

Circuit arrangement for switching over a plurality of analog current signals with different signal ranges and automatic conversion to a signal with a uniform signal range, consisting of η switches, η resistors and an amplifier, characterized in that the resistors (R ₁ ... R _n ) in series and the series circuit in turn to an amplifier (V) with a relation to the sum of the resistors (R ₁₁₁₁ R _n ) very high input resistance is connected in parallel and each resistor (R ₁ ... R _n ) either individually via an associated switch (Si ... S _n ) is connected to the associated current signal (I ₁ ..I _n ), wherein the signal range of the current signals Ί > I2> In, so that in the case of selective individual switching of a current signal (I ₁ ... I _n ) on the Series connection of the associated resistors (R ₁ ... R _n ) to her a voltage drop (U ₁ ... U _n ) with a signal range is formed, which coincides with the signal range of the voltage with Einheitlic hem signal range (U _E s) is identical, according to the relationship

U _ES = Ii ·. Σ Rj, -1 <i <η

and amplified via the amplifier (V) with the transmission factor (K) to a signal with a uniform signal range (U _A ) without feedback.

For this

2 pages drawings

Field of application of the invention

The use of the circuit arrangement according to the invention is particularly advantageous where to be connected to a Meßwerterfassungssystem with minimal effort current signals with different signal ranges, such. B. in multi-channel analog input systems of computer-controlled automation systems.

Characteristic of the known state of the art ^v

The invention relates to a circuit arrangement for switching a plurality of current signals with different signal ranges and their automatic conversion to a signal with a uniform signal range. In DD 247510 a digitally controllable Meßstellenumschalter with signal adjustment is boschrieben. The electrically analog input signals, in this case voltage signals, are applied to a respective operational amplifier operated as an inverting amplifier. The outputs of the operational amplifiers are connected to each other via diodes. The respective input signal is transmitted to the output of the operational amplifier with the signal amplification determined by the negative feedback resistances of the operational amplifier. The non-inverting inputs of the operational amplifiers are each connected to the output of a CMOS gate. If a CMOS gate is driven so that its output is at the common reference potential of the circuit, the operational amplifier operates as an inverting amplifier, the D'ode at its output is conductive and the corresponding amplified signal is available. If the outputs of the remaining CMOS CcUe, at a potential which is greater than the maximum possible Signalp 39c 'of the input signal, the diodes are blocked at the outputs of the operational amplifier. Thus, an election-free switching of individual signals with signal adaptation is possible.

Compared with the aforementioned measuring point switch, the solution according to the invention has the advantage that a switching of current signals with simultaneous signal adaptation is realized with a much lower circuit complexity. Furthermore, it is advantageous that only one precision resistor is required for signal adaptation for each desired signal range, while two precision resistors are required per signal input in the aforementioned Meßstellenumcchalter.

Object of the invention

The aim of the invention is, with a low cost of material several analog current signals with different signal ranges without previous signal range adjustment via suitable signal converter on a signal with a uniform signal range optionally temporally successively switch to process these signals in the subsequent signal or information processing device can.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to develop a circuit arrangement for switching a plurality of analog current signals with different signal ranges and their automatic conversion via suitable signal converter to a signal with a uniform signal range without previous signal range adjustment.