DE1282303B - Linearisierungseinrichtung fuer Messwert-Umformer - Google Patents

Linearisierungseinrichtung fuer Messwert-Umformer

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DE1282303B
DE1282303B DEL44415A DEL0044415A DE1282303B DE 1282303 B DE1282303 B DE 1282303B DE L44415 A DEL44415 A DE L44415A DE L0044415 A DEL0044415 A DE L0044415A DE 1282303 B DE1282303 B DE 1282303B
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Germany
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pulse
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DEL44415A
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Hans Weitzel
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/60Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
    • G06F7/68Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using pulse rate multipliers or dividers pulse rate multipliers or dividers per se
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Description

  • Linearisierungseinrichtung für Meßwert-Umforiner Die Erfindung betrifft eine Linearisierungseinrichtung für Meßwert-Umformer, die eine nichtlineare Eingangsfunktion durch Geradenstücke annähert und entsprechend linearisierte Impulszahlen abgibt, bei der ein mittels eines Zeitgebers gesteuerter Impulszähler vorgesehen ist, in dessen Ausleseleitung Und-Verknüpfungsglieder und ein Bereichsvergleicher liegen, der jeweils bei Überschreiten einer der auf die Endpunkte der Geradenstücke eingestellten Impulszahlen die Und-Verknüpfungsglieder entsprechend steuert.
  • Bei einer derartigen bekannten Linearisierungseinrichtung ist der Zähler über einen Pulsfrequenzmultiplizierer, der im wesentlichen aus Und-Gliedern und einem Oder-Glied besteht, mit einem Ergebniszähler verbunden. Der Pulsfrequenzmultiplizierer wird durch einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler, der durch einen von dem Zähler beaufschlagten Zuordner (Dekoder) gesteuert wird, eingestellt. Das von dem Pulsfrequenzmultiplizierer abgegebene Resultat, das in den Ergebniszähler einläuft, ist das Produkt aus der in den Zähler während konstanter Zeiten eingezählten Impulszahl und dem in dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler stehenden Wert.
  • Es ist bei dieser Linearisierungseinrichtung nachteilig, daß mit Hilfe des Pulsfrequenzmultiplizierers lediglich ein Teil der im Zähler über konstante Zeiten gespeicherten Impulse unterdrückt werden kann, daß aber keine neuen Impulse hinzugefügt werden können. Mit Hilfe des Pulsfrequenzmultiplizierers ist es also nur möglich, einer Eingangsimpulsserie eine um einen bestimmten Faktor verkleinerte Ausgangsimpulsserie zuzuordnen. Außerdem ist die bekannte Einrichtung besonders dann verhältnismäßig aufwendig, wenn eine vorgeschriebene Funktion durch einen aus wenigen Geradenteilen bestehenden Linienzug angenähert wird, da unabhängig von den Geradenteilen in dem Pulsfrequenzmultiplizierer für jede Stelle des Zählers ein Und-Glied vorgesehen werden muß und ferner der Vorwärts-Rückwärts-Zähler zur Ansteuerung der Und-Glieder erforderlich ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearisierungseinrichtung zu schaffen, die eine nichtlineare Eingangsfunktion durch Geradenstücke mit beliebiger Steigung annähert und entsprechend linearisierte Impulszahlen abgibt und die sich durch einen möglichst niedrigen Aufwand auszeichnet.
  • Die Erfindung besteht darin, daß eine der Anzahl der Geradenstücke entsprechende Zahl von elektronischen Zählern vorgesehen ist, die über Und-Verknüpfungsglieder mit dem Umformerausgang einerseits und mit einem die verschiedenen Geradensteigungen berücksichtigenden Zeitgeber andererseits verbunden sind, in welchem durch verschieden einstellbare Integrationszeiten die unterschiedlichen Steigungen der Geradenstücke berücksichtigt werden, daß für den jeweiligen Meßwert die Ausleseleitung des zuständigen Zählers über das vom Bereichsvergleicher gesteuerte Und-Verknüpfungsglied durchgeschaltet ist und daß die einzelnen Zähler auf Impulszahlen voreinstellbar sind, die dem Abstand des Schnittpunktes des dem Zähler zugeordneten Geradenstückes mit der Ordinate vom Koordinatennullpunkt entsprechen.
  • Die erfindungsgemäße Linearisierungseinrichtung hat den Vorteil, daß sich nach Maßgabe von dem Zeitgeber vorgegebener, unterschiedlicher Integrationszeiten in einfacher Weise praktisch beliebige Geradensteigungen realisieren lassen. Für jedes Geradenstück ist zum Einzählen der Impulszahlen in einen Zähler mit beliebig vielen Stellen nur ein Und-Verknüpfungsglied erforderlich. Die Und-Verknüpfungen in den Ausleseleitungen der von einem Bereichsvergleicher gesteuerten Zähler sind einfach zu verwirklichen, da jeweils der Inhalt eines Zählers vollständig ausgelesen wird. Arbeitet die Linearisierungseinrichtung mit einer Datenverarbeitungsanlage zusammen, so wird durch Ausnutzung eines in der Anlage vorhandenen Bereichsvergleiches der Aufwand für die Linearisierungseinrichtung weiter herabgesetzt.
  • Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 1 bis 3 der Zeichnungen erläutert. Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt F i g. 1 das Schaltschema einer Linearisierungseinrichtung, F i g. 2 das zur Erläuterung der F i g. 1 dienende Kurvenbild und F i g. 3 eine Linearisierungseinrichtung mit mehreren Bereichsvergleichern. In F i g. 1 ist mit 1 der eigentliche Analog-Digital-Umsetzer bezeichnet, der eine Meßspannung in eine proportionale Impulsfrequenz umwandelt. Der Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers ist mit den linken Eingängen von drei Und-Verknüpfungsgliedern Ui, UIJ, UIII verbunden. Die rechten Eingänge dieser Und-Verknüpfungsglieder sind zu einem Zeitgeber 2 geführt, der in an sich bekannter Weise von einem HF-Generator gespeist wird und eine Reihe von Zeitprogrammen einzustellen gestattet. Durch Auswahl der Zeitprogramme lassen sich diejenigen Zeitabschnitte festlegen, in denen die einzelnen Und-Verknüpfungsglieder durchgeschaltet sind und die Meßfrequenz f von den elektronischen Zählern Zi, Züi, Z", aufsummiert wird. Mit den einzelnen Zählern ist ein Bereichsvergleicher verbunden, an welchem die Impulszahlen N, N2, N3, N, eingestellt werden können. Der Zähler Z, wird von den Impulszahlen NI. und N2, der Zähler Xii von N, und N3 und der Zähler ZII, von N, und N4 beeinflußt. Diese Beeinflussung erfolgt in der Weise, daß den Zählern nachgeschaltete Und-Verknüpfungsglieder Ull, Ul. und Ul, von den eingestellten Impulsen des Bereichsvergleichers so ausgesteuert werden, daß nur der Ausgang desjenigen Zählers durchgeschaltet wird, dessen Impulszahl zwischen zwei am Bereichsvergleicher eingestellten Impulszahlen liegt.
  • In dem Schaubild gemäß F i g. 2 ist eine zu linearisierende Kurve eingetragen, die sich zwischen den Punkten P, und P2 erstreckt. Diese Kurve soll durch drei Geradenstücke 1, 11, 111 angenähert werden. In Abszissenrichtung ist die Meßfrequenz f aufgetragen, wie sie vom Analog-Digital-Umsetzer geliefert wird. Diese Meßfrequenz kann beispielsweise der Spannung eines Thermoelementes proportional sein, Auf der Ordinate sind die Impulszahlen N angegeben, die von ,der Linearisierungseinrichtung abgegeben werden sollen. Diese Impulszahlen sind gemäß dem Beispiel der Temperatur eines Thermoelementes proportional. Die zwischen den Punkten P, und P2 verlaufende und zu linearisierende Kurve stellt dann nichts anderes dar als die nichtlineare Abhängigkeit zwischen der Temperatur 0 und der von einem Thermoelement abgegebenen Spannung u. Aus F i g. 2 ist zu erkennen, daß die drei Näherungsgeraden verschiedene Neigung haben. Die unterschiedlichen Steigungen der Näherungsgeraden werden in der Linearisierungseinrichtung ,dadurch berücksichtigt, daß jedem Geradenstück ein Zähler zugeordnet ist, der innerhalb einer Meßperiode mit Hilfe des Zeitgebers für eine von der gewünschten Steigung abhängige Integrationszeit durchgeschaltet wird. Da die Gerade I eine kleinere Steigung hat als die Gerade Il und eine größere als die Gerade III, müssen die Integrationszeiten tj, t2 und t3 am Zeitgeber so eingestellt werden, daß tz> tl> t, gilt. Die Zähler Z" Z" und Z", müssen voreinstellbar sein, um berücksichtigen zu können, daß die Verlängerungen der einzelnen Näherungsgeraden normalerweise nicht den Koordinatennullpunkt schneiden. Die voreinzustellenden Impulszahlen Nvi, Nvji, N"ii, sind durch die Abstände des Koordinatennullpunktes von den Schnittpunkten der einzelnen Geraden mit der Ordinate bestimmt.
  • Durch den Bereichsvergleicher wird festgelegt, in welchen Grenzen die einzelnen Geradenstücke Gültigkeit haben. Die Gerade I und dementsprechend der Zähler Zi sind zuständig, wenn die Impulszahl kleiner als N, und größer als N, ist. Die Gerade II gilt für Impulszahlen größer als N, und kleiner als lV'", während die Gerade III durch die untere Impulszahl N3 und die obere Impulszahl N, begrenzt ist. Der Bereichsvergleicher kann so aufgebaut sein, daß in ihm nacheinander die Inhalte der einzelnen Zähler eingegeben und mit den eingestellten Impulszahlen (NI bis N4) derart verglichen werden, daß am Ende der Meßperiode derjenige Zähler durchgeschaltet ist, dessen Impulszahl zwischen zwei eingestellten, benachbarten Impulszahlen liegt.
  • Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Die Meßwerte werden fortlaufend innerhalb recht kurzer Meßperioden (etwa 1 Sekunde) erfaßt und nach der Linearisierung weiterverarbeitet. Zu Beginn der Meßperiode sind mit Hilfe des Zeitgebers alle Und-Verknüpfungsglieder Ui, Uil, Uul durchgeschaltet, so daß die Meßfrequenz f zunächst in allen Zählern zugleich erfaßt wird. Nach Ablauf der durch die Geradensteigungen bedingten Integrationszeiten werden die Zähler nacheinander abgeschaltet. Die Zählerinhalte sind nun einerseits durch die Voreinstellimpulszahlen Nvi, Nvii, Nviii und andererseits durch die unterschiedlichen Integrationszeiten bestimmt. Liegt nun beispielsweise die innerhalb einer Meßperiode anfallende Impulszahl zwischen NI und N., so wird lediglich der Zähler ZI:mit Hilfe desUnd-Verknüpfungsgliedes Ull durchgeschaltet, während die Ausgänge der Zähler Zil und Zill gesperrt bleiben. Ist dagegen der Meßwert so groß, daß die innerhalb der Meßperiode erreichte Impulszahl zwischen N2 und N3 liegt, so wird beim Überschreiten der Impulszahl N2 das Und-Verknüpfungsglied Ull gesperrt -und U,2 geöffnet. Beim Überschreiten der Impulszahl N3 wird U12 gesperrt und U.13 geöffnet. Der maximal erfaßbare Meßwert ist durch die Impulszahl N4 gegeben. Am Ende der Meßperiode kann an der von den Und-Verknüpfungsgliedern Uli, U12, U,3 beaufschlagten Oder-Schaltung eine der linearisierten Meßfunktion entsprechende Impulszahl abgegriffen werden, In F i g. 3 ist eine Linearisierungseinrichtung mit vier Zählern-dargestellt, die sich im Prinzip von F i g. 1 dadurch unterscheidet, daß praktisch jedem Zähler ein Bereichsvergleicher zugeordnet ist. Diese Bereichsvergleicher BVi bis BViv sind an die Ausleseleitungen 11, 12, 13, 14 der Zähler Zi, Zil, Zui und Ziv angeschlossen. Der Meßbereichsanfang ist durch die Impulszahl NI bestimmt. Die Und-Verknüpfungsglieder Ull, UJ2, U13, U14 werden sowohl von den Ausgängen der zugehörigen Zähler Zi bis ZIv als auch von sämt-Echen vorgeschalteten Bereichsvergleichern gesteuert. Sie schalten nur dann einen bestimmten Zähler zur Oder-Schaltung durch, wenn sämtliche von den Bereichsvergleichern kommenden Leitungen ein Signal führen, das die Überschreitung der eingestellten Impulszahlen symbolisiert.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Linearisierungseinrichtung für Meßwert#Um# former, die eine nichtlineare Eingangsfunktion durch Geradenstücke annähert und entsprechend linearisierte Impulszahlen abgibt, bei der ein mittels eines Zeitgebers gesteuerter Impulszähler vorgesehen ist, in dessen Ausleseleitung Und-Verknüpfungsglieder und ein Bereichsvergleicher liegen, der jeweils bei Überschreiten einer der auf die Endpunkte der Geradenstücke eingestellten Impulszahlen die Und-Verknüpfungsglieder entsprechend steuert, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Anzahl der Geradenstücke (1, 11, 111) entsprechende Zahl von elektronischen Zählern (ZI bisZill) vorgesehen ist, dieüberUnd-Verknüpfungsglieder (UI bis Ulii) mit dem Umformerausgang einerseits und mit einem die verschiedenen Geradensteigungen berücksichtigenden Zeitgeber (2) andererseits verbunden sind, in welchem durch verschieden einstellbare Integrationszeiten die unterschiedlichen Steigungen der Geradenstücke (1, 11, 111) berücksichtigt werden, daß für den jeweiligen Meßwert die Ausleseleitung des zuständigen Zählers über das vom Bereichsvergleicher gesteuerte Und-Verknüpfungsglied durchgeschaltet ist und daß die einzelnen Zähler auf Impulszahlen (Nvj, Nvii, Nvlll) voreinstellbar sind, die dem Abstand des Schnittpunktes des dem Zähler zugeordneten Geradenstückes mit der Ordinate vom Koordinatennullpunkt entsprechen.
  2. 2. Linearisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zähler ein Bereichsvergleicher zugeordnet ist, der auf alle diejenigen Und-Verknüpfungsglieder einwirkt, die den Zählern für die größeren Impulszahlen nachgeschaltet sind (F i g. 3). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1135 187.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1135187B (de) * 1960-03-29 1962-08-23 Siemens Ag Anordnung zur Korrektur von Messwerten nach Eichkurven

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1135187B (de) * 1960-03-29 1962-08-23 Siemens Ag Anordnung zur Korrektur von Messwerten nach Eichkurven

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