DE2363522C2 - Korrekturschaltung für eine Schaltungsanordnung zum Bearbeiten von Analogsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Korrekturschaltung für eine Schaltungsanordnung zum Bearbeiten von Analogsignalen mit einem Vergleicher, der während einer Abgleichphase ein Prüfsignal mit einem während der übrigen Zeit gespeicherten Korrektursignal vergleicht und aufgrund dessen Ausgangssignal das Korrektursignal so eingestellt wird, daß es gleich dem Prüfsignal ist, und mit einer Addierschaltung, der das Prüfsignal und das zu bearbeitende Analogsignal zugeführt sind.

Bei einer derartigen Schaltung, die aus der britischen Patentschrift 9 99 280 bekannt ist und in Verbindung mit einem Analog-Digital-Umsetzer eingesetzt ist, wird das Korrektursignal in einem Kondensator gespeichert Dabei bereitet die Zeitkonstante, mit welcher der Speicherkondensator auf- und entladen wird, Schwierigkeiten; denn einerseits muß er während der Abgleichphase auf den Wen des neuen Korrektursignals umgeladen werden, andererseits darf er sich während der zwischen zwei Abgleichphasen liegenden Zeit nicht um mehr als die Meßgenauigkeit entladen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

ίο zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der das Korrektursignal über eine größere Zeitdauer gespeichert werden kann und die darüber hinaus die Möglichkeit bietet den Nullpunktfehler von Meßwertgebern, insbesondere induktiven Durchflußmessern; zu kompensieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daS der Vergleicher die Zufuhr von Impulsen zu einem Register steuert, an das ein das Korrektursignal liefernder Digital-Analog-Umsetzer angeschlossen ist Das Prüfsignal wird also in ein Digitalsignal umgesetzt, dieses in dem Register gespeichert und in ein Analogsignal, welches das Korrektursignal ist rückverwandelt Nach dem Abgleich sind Korrektursignal und Prüfsignal gleich.

Der Vergleicher kann in verschiedener Weise die Zufuhr der Impulse zum Register steuern. Beispielsweise kann der Vergleicher eine Ablaufsteuerung ansteuern, die zu Beginn der Abgleichphase zunächst die höchste Stelle des Registers einschaltet Der Vergleieher prüft dann, ob das daraus resultierende Korrektursignal kleiner oder größer als das Prüfsignal ist. Ist das Korrektursignal größer, wird die Registerstufe wieder zurückgesetzt und die nächste eingeschaltet, ist es kleiner, bleibt die Registerstufe eingeschaltet und die nächste wird zusätzlich gesetzt. Dieser Vorgang wird für sämtliche Registerstufen wiederholt.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, an den Vergleicher einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer anzuschließen, dessen Ausgangsimpulse dem Register zugeführt sind. Dieses ist in diesem Falle als Zähler auszubilden. Zusätzlich ist noch eine Schaltung erforderlich, welche die Polarität der Abweichung von Korrektur und Prüfsignal feststellt. Im Falle, daß das Register ein Zweirichtungszähler ist wird mit dem Ausgangssignal des Korrektursignals Zählrichtung eingeschaltet Es kann aber auch ein einfacher Zähler verwendet werden. Der Vergleicher muß dann Signale beider Polarität liefern, von denen z. B. über einen Gleichrichter jeweils nur das zum Spannungs-Frequenz-Umformer gelangt, auf welches dieser anspricht. Es kann dann der Fall eintreten, daß die Differenz zwischen Korrektur und Vergleichssignal zunächst größer wird. Bei Überschreiten der Kapazität des Zählers springt das Korrektursignal vom Maximalwert zum Minimalwert und nähert sich dann dem Prüfsignal.

Schließlich kann an den Vergleicher auch ein Schwellwertverstärker angeschlossen sein, der einen Eingang eines Koinzidenzgliedes ansteuert. Dem zweiten Eingang dieses Koinzidenzgliedes werden Taktimpulse zugeführt. Ist die Ausgangsspannung des Vergleichers größer als der eingestellte Schwellwert, so werden die Taktimpulse von dem Koinzidenzglied zu einem Zähler durchgeschaltet. Auch in einer solchen Schaltung kann der Zähler ein einfacher Zähler oder ein Vorwärts-Rückwärtszähler sein. Im ersten Fall können vom Vergleicher zwei Signale entgegengesetzter Polarität abgegeben werden, die je einer Schwellwertstufe zugeführt werden, nach einer ODER-Bedingung

verknüpft werden und dem Koinzidenzglied zugeführt werden. Im zweiten Falle kann mit den Ausgangssignalen der Schwellwertstufe die Zählrichtung gesteuert werden, oder es können zwei verschiedene Koinzidenzglieder angesteuert werden, an deren eines der Eingang für die vorwärts zu zählenden Impulse und an deren anderes der Eingang für die Rückv.ärtszählung angeschlossen ist.

Soll der Abgleichvorgang von Hand eingeleitet werden können, so sieht man vorteilhaft eine bistabile ίο Kippstufe vor, deren Ausgang auf einen dritten Eingang des Koiiizidenzgliedes geführt ist und die von Hand gesetzt wird. Nach Beendigung des Abgleichvorganges wird sie vom Vergleicher gesteuert zurückgesetzt.

Das Korrektur- und das zu bearbeitende Analogsignal werden so addiert, daß ein etwaiger Fehler des Analogsignals kompensiert wird. Zweckmäßig besteht die Addierschaltung, der Vergleicher und der Digital-Analog-Umsetzer aus einem Verstärker, dessen erster Eingang über in Abhängigkeit vom Registerinhalt zu- und abgeschalteten Gegenkopplungswiderständen das Korrektursignal und dessen zweitem Eingang das zu bearbeitende Analogsignal zugeführt ist Von dessen Ausgang kann dann das verstärkte Analogsignal abgenommen werden. Mit einer solchen Schaltung ist nicht nur die Nullpunktsdrift des Verstärkers zu kompensieren, sondern auch der eines der Korrekturschaltung vorgeschalteten Meßwertgebers. Die mit diesem zu messende physikalische Größe muß dann während der Abgleichphase auf einen bestimmten Wert }o gebracht werden. Beispielsweise wird im Falle eines induktiven Durchflußmessers der Durchfluß gestoppt.

Anhand der Zeichnung, in der ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert

In zwei Eingängen Ei und £2 werden zwei Spannungen entgegengesetzter Polarität zugeführt, die von einem induktiven Durchflußmesser geliefert werden und deren Summe beim Durchfluß Null 0 sein soll. Über Widerstände R1 und R 2 gelangen die beiden Spannungen auf den invertierenden Eingang eines Verstärkers 1, der über einen Widerstand R 4 gegengekoppelt ist und die beiden Eingangsspannungen addiert Auf den Verstärker 1 folgt ein weiterer Verstärker 2, an den zwei Komparatoren 3 und 4 angeschlossen sind, von denen der eine »!«-Signal abgibt, wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 2 einen bestimmten positiven Schwellwert überschreitet und von denen der zweite, 4, »!«-Signal abgibt, wenn der Ausgang des Verstärkers 2 kleiner als ein bestimmter negativer Schwellwert ist Die Absolutbeträge der Schwellwerte sind gleich. Die Ausgänge der Komparatoren 3 und 4 sind in einem ODER-Glied 5 verknüpft, das demgemäß ein Signal abgibt, wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 2 entweder den oberen positiven Schwellwert überschritten oder den unteren, negativen Schwellwert unterschritten hat.

An das ODER-Glied 5 ist ein Eingang eines Koinzidenzgliedes 6, im Ausführungsbeispiel eines UND-Gliedes 6 angeschlossen. Ein zweiter Eingang des UND-Gliedes 6 liegt am Ausgang eines Taktimpulsgenerators 7. Ein dritter Eingang ist schließlich mit dem Ausgang einer bistabilen Kippstufe 8 verbunden. An diese kann mittels einer Taste T gesetzt werden. Gibt einer der beiden Komparatoren 3 und 4 ein Signal ab und ist die bistabile Kippstufe gesetzt so werden die Taktimpulse zu einem Zähler 9 durchgeschaltet Von dessen Stufen werden Schalter Si, S2...Sn betätigt, über die Gegenkopplungswiderstände RK1, RK2...RKn dem Widerstand R2 parallel geschaltet werden. Der Wert dieser Widerstände entspricht jeweils der Wertigkeit derjenigen Zählerstufe, die den zugehörigen Schalter betätigt. Im Falle eines Dualzählers sind daher die Widerstände im Verhältnis 1 : 2 :4 :8... gestuft Im allgemeinen genügt es, wenn mit den Widerständen RKl... RKn, R 2 ein Widerstandswert eingeschaltet werden kann, der zwischen dem 0,8fachen bis l,2fachen des Wertes des Widerstandes R 1 einschaJtbar ist. Der Zähler 9 kann ein einfacher Zähler sein, der die Taktimpulse bis zur maximalen Zählkapazität aufsummiert und dann wieder beim Stand NuIi mit dem Zählen beginnt Sind bei der maximalen Zählkapazität sämtliche Schalter Sl, S2...Sn geschlossen und damit sämtliche Widerstände RK1, RK2... RKn dem Widerstand R2 parallel geschaltet, so wird das dem Eingang El zugeführte Signal mit einem größeren Gewicht summiert als das dem Eingang E 2 zugeführte, vorausgesetzt, daß die Parallelschaltung der Widerstände einen geringeren Widerstandswert ergibt als den Wert des Widerstandes R 1. Steht der Zähler 9 auf NuIi und sind damit sämtliche Schalter Si ...Sn geöffnet, so liegt zwischen dem Eingang E1 und dem Verstärkereingang nur der Widerstand R 2, so daß, wenn dieser größer als der Widerstand R1 ist das dem Eingang E\ zugeführte Signal mit geringerem Gewicht addiert wird als das dem Eingang £2 zugeführte Signal. Während der Zähler 9 von Null an hochgezählt wird, ändert sich stets der Anteil des Signals £1 am Eingang des Verstärkers 1. Ist dieser Anteil entgegengesetzt gleich dem Ober den Widerstand Ät an den Summierpunkt gelangenden, dem Eingang £2 zugeführten Signal, so ist das Ausgangssignai des Verstärkers 1 nahezu Null, ebenso das des Verstärkers 2, beide Komparatoren 3 und 4 geben »O«-Signal ab, das UND-Glied 6 ist für die Taktimpulse gesperrt so daß der Zähler 9 auf dem Stand, bei dem sich die Eingangssignale am Summierpunkt kompensieren, festgehalten wird. Ferner wird vom Ausgang des ODER-Gliedes 5 die bistabile Kippstufe 8 zurückgesetzt, so daß ein neuer Abgleichvorgang durch einen erneuten Tastendruck eingeleitet werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Korrekturschaltung für eine Schaltungsanordnung zum Bearbeiten von Analogsignalen mit einem Vergleicher, der während einer Abgleichphase ein Prüfsignal mit einem während der übrigen Zeit gespeicherten Korrektursignal .vergleicht und aufgrund dessen Ausgangssignal das Korrektursignal so eingestellt ist, daß es gleich dem Prüfsignal ist, und mit einer Addierschaltung, der das Prüfsignal und das zu bearbeitende Analogsignal zugeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (1) die Zufuhr von Impulsen zu einem Register (9) steuert, an das ein das Korrektursignal liefernder Digital-Analog-Umsetzer (10) angeschlossen ist.

2. Korrekturschaltung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Vergleicher ein Spannungsfrequenzumformer angeschlossen ist dessen Ausgangsimpulse dem als Zähler ausgebildeten Register zugeführt sind.

3. Korrekturschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Vergleicher ein Schwellwertverstärker (3. 4) angeschlossen ist, der einen Eingang eines Koinzidenzgliedes (6) ansteuert, dem über einen zweiten Eingang Taktimpulse zugeführt sind und an welches das als Zähler ausgebildete Register (9) angeschlossen ist

4. Korrekturschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Eingang des Koinzidenzgliedes (6) an eine bistabile Kippstufe (8) angeschlossen ist die mittels eines Startimpulses für den Abgleichvorgang gesetzt und bei Gleichheit von Korrektur und Prüfsignal vom Vergleicher (1) rückgesetzt wird.

5. Korrekturschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher, die Addierschaltung und der Digital-Analog-Umsetzer aus einem Verstärker (1) mit zwei Eingängen bestehen, dessen erster über in Abhängigkeit vom Inhalt des Registers (9) zu- und abgeschalteten Gegenkopplungswiderstände (RK 1... RKn) das Korrektursignal und dessen zweitem Eingang das Analogsignal zugeführt ist und von dessen Ausgang das verstärkte, zu bearbeitende Analogsignal abnehmbar ist.

6. Anwendung einer Korrekturschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung an einen Meßwertgeber angeschlossen ist und daß die zu messende physikalische Größe während der Abgleichphase auf einen bestimmten Wert gebracht ist.