DE2541750B2

DE2541750B2 - Schaltungsanordnung zur codierung der empfindlichkeit eines messwertumformers

Info

Publication number: DE2541750B2
Application number: DE19752541750
Authority: DE
Inventors: Allen P PaIo Alto Cahf Edwards (VStA)
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1974-10-03
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1977-07-14
Also published as: DE2541750A1; DE2541750C3; US3943440A; JPS5526431B2; JPS5163667A; CA1034204A; GB1476009A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Codierung der Empfindlichkeit eines Meßwertumformers für ein elektronisches Instrument mit Mcßschaltkreisen. der. entfernt von dem elektronischen Instrument angeordnet, mit diesem durch ein Kabel verbunden ist.

Obwohl derartige Schaitungsanordnungen allgemein in Meßgeräten Verwendung finden können, sind sie speziell bei Leistungsmeßgeräten bekanntgeworden, die im Mikrowellenbereich arbeiten. (Beschreibung zum Gerät 454A. »Thermoelectric Power Meter«, General Microwave Corp., 155 Marine St., Farmingdale. New York; Beschreibung zum Gerät PRD 6685-A »Digital Thermoelectric Power Meter«, PRD Electronics Inc., Prospect Ave.. Wcstbury, New York 11 590). Der das zu messende Signal aufnehmende Meßwertiimfor-11er wird aus Gründen der Bequemlichkeit in der Regel von der Meßschaltung entfernt ungeordnet und mit dieser durch ein flexibles Kabel verbunden, da entlang einer verlustfreien Übertragungsleitung der l.eistungsj.iegel konstant bleibt und sich lediglich die Strom- und !Spannungspegel des Signals periodisch mit der Entfernung ändern. Die Empfindlichkeit der üblicherweise verwendeten Leistungs-Meßwertumformer für Mikrowellenschaltungen ändert sich von Gerät zu Gerät.

Daher müssen die l.eisiungsmeßgeräte an der Frontplatte eine Einstellmöglichkeil haben, um die Empfindlichkeit der Meßschaltung auf die Empfindlichkeit des verwendeten Meßwertumformers einzustellen, um eine geeichte Anzeige zu erhalten. Auch können Leistungsmeßgeräle mit Meßwertumformern verwendet werden, welche verschiedene Meßbereiche überdecken; dieses erfordert eine Änderung des Sktilenfaktors des Meßgerätes, wenn der Meßwertumformer geändert wird.

Um die Verwendung von Meßwertumformern mit verschiedenen Empfindlichkeiten zu vereinfachen, enthalten manche Leistungsmeßgeräte Codierschaltungen innerhalb des Meßwertumformers. Diese Codierschaltungen sind mit dem Leistungsmeßschaltkreis über eine Anzahl von Leitungen in dem Kabel zwischen dem Meßwertumformer und dem Leistungsmeßgerät verbunden, um die Empfindlichkeit der Meßanordnung entsprechend dem Code einzustellen, der über die Leitungen in den Meßwertumformer eingegeben wird, und auch um die Anzeige in geeigneter Weise einzustellen. Solche Anzeigeeinstellungen können beispielsweise darin bestehen, daß verschiedene Meßbereichsskalen beleuchtet werden oder bei einer digitalen Anzeige eine Konstante hinzuaddiert wird. Während dieses spezielle System der Bequemlichkeit der Bedienungsperson dient, hat es den Nachteil, daß es die Kosten und die Größe des Meßumformers und des Kabels erhöhen und wegen der erhöhten Anzahl von Leitungen und Steckkontakten teuere Stecker erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, daß der gerätetechnische Aufwand für die F.mpfindlichkcitscodicrung wesentlich herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs aufgeführten Schaltungsanordnung erfindungsgemäß wie im Kennzeichen des Anspruchs 1 beansprucht gelöst.

Vorzugsweise kann der Leisuings-Meßwenumlormer mit einem Codierungswiderstand verschen worden, der mit dem Leistungsmeßschaltkreis durch eine ein/eine Leitung verbunden ist. Der Strom fließt durch den Widerstand über diese Leitung und verwendet den ohnehin vorhandenen Massoleiter im Kabel zur Rückführung. Der Spannungsabfall am Widerstand wird gemessen und durch einen A/D-Umsetzer binar codiert, um die Empfindlichkeit des Meßschaltkreises einzustellen. Der A/D-Umset/er verwendet eine Reihe von nicht rückgekoppelten Komparatoren. bei denen der Ausgang des vorherigen Komparator zur Einstellung des Referenzpegels verwendet \urd. mit dem der Spannungsabfall am Widerstand verglichen wird. Der A/D-l'msetzer erfordert keinen Taktgeber oder rückgekoppelte Komparatoren und vermindert daher den Aufwand des Sv stems.

Im folgenden wird eine bevorzugte Auslührungslorm der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert; es stellen dar;

I'ig. I ein Leistungsmeßgerät. welches über cm Kabel mit einem 1 .eisiungs-Meßi'mfonncr verbunden ist.

I ig. 2 em Blockdiagraivm einer Schaltungs.mord nung nach der Erfindung.

I ι g. i schcni.il ι seh einen -X-D-IImSeIZCi' gcm.iH der Erfindung.

E ig. 1 stellt perspektivisch ein l.eistungsmeßgerai IO dar. welches mit einem Meßwertliniformer 12 über ein K:ihel 14 verbunden ist. Tvpische Meßwertuniformer sind Thermopaare oder Thermostoren, welche als abgestimmte Abschlußwiderstände für die Wcllenleitiing ausgelegt sind, die das zu messende Signal überträgt. Einige Mcßwertumformer umfassen auch Signalaufbereilungsschaltkreise, beispielsweise Vorverstärker. Die die aufgenommene Leistung darstellenden Signale vom Meßwertumformer werden über das Kabel zur Meßschaltung in dem Leisiungsmeßgerät 10 übertragen. Das Kabel kann auch verschiedene Vorspannungs- und Stroniversorgungssignalc für die Schaltungsanordnung im Meßwertumformer 12 übertragen. Die Meßwertschaltung im Leistungsmeßgerät 10 gibt eine geeichte Anzeige der durch den Meßwertumformer aufgenommenen Leistung, wenn das Leistungsmeßgerät ordnungsgemäß eingestellt ist.

Wie bereits erwähnt wurde, haben L.eisiungsmeßgeräte in der Regel eine Einrichtung zum Einstellen der Empfindlichkeit der Meßschaltunpsanordnunj,». um den verschiedenen Empfindlichkeiten der Meßwertuniformer Rechnung zu tragen. Derartige Einstellungen sind erforderlich, wenn das Meßgerät eine geeichte Anzeige des absoluten Pegelwertes der gemessenen Leistung abgeben soll, und die Bedienungsperson muß die Empfindlichkeit genau einstellen, um fehlerhafte Mos sungen zu vermeiden. Die bevorzugte Ausführungsform, die nachfolgend erläutert wird, vermeidet den Nachteil, daß die Empfindlichkeil eingestellt werden muß, indem Einrichtungen im Meßwertumformer und Leistungsmeßgerät vorgesehen werden, welche automatisch die Empfindlichkeit des Leistungsmeßgerätes derart einstellen, daß sie der Empfindlichkeit des Meßweriumfoimers entspricht.

E i g. 2 stellt ein Blockdiagramm einer Leistungsmeßanordnung dar, die einen Leisumgs-Meßwertiimformer 12 enthält, der durch ein Kabel 14 mit einem l.eisiungsmcßgeräl 10 verbunden ist. das ein Anzeigegerät 16, eine Meßschaltung 18 und einen Empfindlichkeitswähler 20 enthalt. Der Empfindlichkeitswahler 20 bestimmt den Wert des Codierungswiderslandes im Leisiungs-MeßwerUimformer 12 und erzeugt ein digitales Signal, welches die Empfindlichkeit der Meßschahung entsprechend einstellt. Eine solche Einstellung kann beispielsweise darm bestehen, daß der Verstärkungsfaktor eines Verstärkers eingestellt wird, ein Licht zur Beleuchtung einer der Skalen auf dom Anzeigegerät 16 eingeschaltet wird, eine Zahl von einer digitalen Anzeige subtrahiert oder zu dieser addiert wird oder die Anzeige der gerade gemessenen Einheiten geändert wird. Beispielsweise konnte eine Änderung von einem Meßumformer hoher Empfindlichkeit zu einem solchen mit niedriger Empfindlichkeit eine Änderung der Skala von μ W m mW erfordern.

E ι g. 5 stellt den Enipfindlichkeitswahler 20 dar. der über eine Leitung 22 des Kabels 14 mn dem Codierungswiderstand 24 im 1 eistungs Meßweruimformer verbunden ist. Eine (ileichspanniingsquelle W mit beispielsweise 15 V treibt einen Strom durch den C udierungswiderstand 24 und einen Willerstand 26. Die Ruckleitung lür den Strom wird durch Verbindung des Codierungswiderslandes mit einem Masseanschluß 28, beispielsweise dem Masseleiter im Kabel 14 vorgesehen. Der Codierungswiderstand 24 ist mn einem A'D Umsetzer durch einen Eingangsw iderstand 50 verbunden

Der Al) Umsetzer umfaßt vier K'nnparaioren ?2. 34, 3b und 38. Der nichi invertierte Eingang |edes Komparalors ist mit dem C. odierungsw iderstand 24 über den Eingangswidersland ?0 und die I ellung 22 des

Kabels 14 verbunden. Dw invertierende Eingang jedes !"Comparators ist jeweils mit einer anderen Referenz Spannungsquelle verbunden.

Die Referenzspannung für ilen Komparator 32 wird durch einen Spannungsteiler bereitgestellt, der Widerstände 40, 42 und 44 umfaßt und bei welchem die Verbindungsstelle der Widerstände 40 und 42 mit dem invertierenden Eingang des Komparator 32 verbunden ist. Diese Refcren/.s|)aniiii"p ist derart gewählt, daß die Ausgangsspannung dieses Komparator einen niedrigen Spannungspegel von etwa 0 V abgibt, wenn ein Codierungswidersiand angeschlossen ist. Der Span nungspegel am Ausgang ist »hoch«, beispielsweise IJ V. falls kein Codierungswiderstand angeschlossen ist. Der Komparator 32 gibt somit ein »ein/aus«-Signal ab. welches angibt, ob tatsächlich in dem Schaltkreis ein Codierungswiderstand angeschlossen ist. Die Referenzspannung für den Komparator 34 wird bereitgestellt durch den Spannungsteiler mit den Widerständen 40.42 und 44, wobei nunmehr die Referenzspannung zwischen den Widerständen 42 und 44 abgegriffen wird. Die Spannung Vm an diesem Punkt ist etwa halb so groß wie die Spannung V. die an dem Codierungswiderstand mit dem höchsten Widerslandswert entsteht. Daher ergibt das Ausgangssignal des Komparator 34 an. ob der Wert des Codierungswiderstandes in dem Schaltkreis größer oder kleiner als die Hälfte des größten Wertes, d. h. des Mittelwertes des Codierungswiderstandes ist. wodurch ein Informationsbit erzeugt wird.

Die Referenzspannung \'κ: für den Komparator Jh kann in Abhängigkeil von dem Ausgangssignal des Komparator 34 einen von zwei Werten haben. Wenn der Spanniingspegel am Ausgang des Komparators 34 »tief« ist, beträgt die Referenzspannung V/4, da der Strom vom Widerstand 4b, der nut der Spunnungsi|ueHe V, verbunden ist, durch die parallelgeschalteien Widerstände 48 und 50 fließt. Wenn das Ausgangssignal des Komparators 34 »hoch" ist. beträgt die Spannung am inverlierenden Eingang des Komparators 3h 'Λ V, da die Referenzspannung nun am Widerstand 50 anliegt, der Strom über die Widerstände 4h und 48 erhält.

Die Referenzspannung für den Komparator 38 kann einen von vier verschiedenen Werten haben, da der invertierende Eingang des Komparators 38 mit den Ausgängen der beiden Kompanitoren 34 und Ib über Widerstände 52 und 54 verbunden ist. Das Verhältnis tier verschiedenen Referenzspannungen. Signalpcgel am Ausgang des Komparator und Werte der Codierungswiderxiände ist für jeden Komparator in der folgenden Tabelle dargestellt:

W ill IT-	SiXHiminyspcgcl	' κ ■	logik pegel	H	(	/)
s stand 24	' A' 1 K '	WS	I	0	(I	0
O ii	VV2 VV4	WS	(I	0	0	I
1,62 kii	VV 2 W 4	3WS	0	0	I	0
,ο 3.48 kii	V/2 W 4	3WS	0	0	I	1
6,I¹JkU	W 2 VV 4	5 V/ 8	0	1	0	0
10.0 kii	VV 2 3W4	5WS	0	I	0	1
14.7 kii	VV 2 3 W 4	7VVH	0	1	I	0
21.5 kii	V/2 3W4	7VVS	0	I	I	I
is 34,8 kii	VV2 3V/4	7WS	0	1	I	I
Ollen	VV 2 3 W 4	1

ledes der digitalen Ausgangssignale A. Ii. (und D ist mit den Komparatoraiisgängen über einen Spannungs-

ίο teiler verbunden, der dazu dient, die Ausgangsspannung auf einen solchen Pegelwert festzulegen, daß die herkömmlichen Logikelemente für 5 V verbunden werden können. Wenn daher das Ausgangssignal eines Komparators 0 V beträgt, hat das digitale Ausgangssig

-'s Ausgangssignal den Spannungspegel »tief«, d.h. etwa 0 V. Wenn der Spannungspcgcl am Ausgang eines Komparators »hoch« ist, hat das digitale Ausgangssig nal den Spannungspegel »hoch«, d. h. etwa 4¹/.. V. Es versteht sich natürlich, daß andere Spannungspcgel zur

ίο Festlegung der l.ogikpegel verwendet werden können. Zur Unterdrückung von Rauschsignalen wurden die Werte der Codierungswidcrstände derart gewählt, daß die an jedem Codierungswiderstand abfallende Span nung in die Mitte zwischen den Referen/spannungs-

is punkten fallt, die dem entsprechenden Widerstandswert zugeordnet sind. Diese Widerstandswahl setzt die Wahrscheinlichkeit herab, daß in dein Kabel 14 induziertes Rausehen zu einer fehlerhaften Anzeige der Empfindlichkeit führt.

·)<> Die digitalen Ausgänge sind gemal.l IΊ g. 2 mit der Meßschaltung verbunden, um die Empfindlichkeit der Schaltung oder der Skala des Sichtgerätes ilurch den Binärcode einzustellen, der in der Tabelle angegeben ist.

Während acht verschiedene Einpfindliehkcitswerie

•ts ilurch einen dreistufigen A/D-Umselzcr codiert werden, versteht es sich, daß eine andere Anzahl von Empfindlichkeitswerten durch einen A/D-Umselzer mit entsprechend vielen Stufen codiert werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schallungsanordnung zur Codierung der Empfindlichkeit eines Meßumformers für ein eiekironisches Instrument mit Meßschaltkreisen, der, entfernt vom elektronischen Instrument angeordnet, mit diesem durch ein Kabel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Meßumformer (12) ein einem einer Anzahl von Werten, die Maße für mögliche Empfindlichkeiten des Meßumformers darstellen, entsprechender Widerstand (24) vorgesehen ist, der über eine Leitung (22) des Kabels (14) sowohl mit einer Stromversorgung f KS, 26) als auch mit einer Komparatorschaltung (32, 34, 36, 38) verbunden ist, die ihrerseits mit unterschiedlichen und in einem bestimmten Verhältnis zueinander Itehenden Referenzspannungen verbunden ist. ciertrt, daß der Vergleich des sich am jeweils eingestellten Wert des Widerstandes (24) ergebenilen Spannungsabfalls mit den Referenzspannungen <ler einzelnen Komparatoren an deren Ausgängen (A, B. C. D) ein dem Widerstandswert entsprechendes codiertes Signal ergibt, und daß dieses die Empfindlichkeit der Meßschaltkreise entsprechend einstellt.

2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatorschaltung eine trste Referenzspannungsquelle (VS, 40, 42, 44) aufweist, ein erster Komparator (34) einen ersten mit <iem Widerstand über das Kabel (14) verbundenen Eingang, einen /weiten mit der ersten Refercn/spanfiungsquelle verbundenen Eingang und einen Ausgang hat und den Spannungsabfall am Widerstand mit der ersten Referenzspannung vergleicht und ein erstes Ausgangssignal abgibt, wenn der Spannungsabfall am Widerstand größer als die erste Referenz-Spannung ist, und ein zweites Ausgangssignal abgibt, wenn der Spannungsabfall am Widerstand kleiner »Is die erste Referenzspannung ist, eine zweite Referenzspannungsquelle (VS. 46, 48, 50) mit dem Ausgang des ersten Komparator verbunden ist und eine zweite Referenzspannung abgibt, deren erster Wert dem ersten Ausgangssignal des ersten Komparator entspricht und deren zweiler Wert dem zweiten Ausgangssignai des ersten Komparator entspricht, ein zweiter Komparator (36) einen ersten mit dem Widerstand über das Kabel verbundenen Eingang, einen zweiten mit der zweiten Referenzspannungsquelle verbundenen Eingang und einen Ausgang hat und den Spannungsabfall am Widerstand mit der zweiten Referenzspannung vergleicht und ein erstes Ausgangssignal »bgibt. wenn dieser Spannungsabfall größer als die zweite Referenzspannung ist. und ein zweites Ausgangssignal abgibt, wenn der Spannungsabfall «m Widerstand kleiner als die /weite Referenzspannung ist.

3 Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatorschaltung eine (>o dritte Referenzspannungsquelle (VS, 52, 54, 56, 58) aufweist, die niit den Ausgängen der ersten und zweiten Komparatoren verbunden ist und eine dritte Referenzspannung abgibt, deren erster Wert dem ersten Ausgangssignal des eisten Komparator und (15 dem ersten Ausgangssignal des zweiten Komparalors entspricht und der zweite Wert dem ersten Ausgangssignai des ersten Komparator und dem zweiten Ausgangssignai des zweiten Komparator entspricht, und deren dritter Wert dem /.weilen Ausg-angssignal des ersten Komparator und dem ersten Ausgangssignai des zweiten Komparator* entspricht und deren vierter Wert dem zweiten Ausgangssignal des ersten Komparator und dem zweiten Ausgangssignal des zweiten Komparator entspricht, und ein driller Komparator (38) einen ersten mit dem Widerstand über ein Kabel verbundenen Eingang, einen zweiten mit der dritten Referenzspannungsquelle verbundenen Eingang und einen Ausgang hat und den Spannungsabfall am Widerstand mit der dritten Referenzspannung vergleicht und ein erstes Ausgangssignal abgibt, wenn der Spannungsabfall größer als die dritte Referenzspannung ist und ein zweites Ausgangssignal abgibt, wenn der Spannungsabfall am Widerstand kleiner als die dritte Referenzspannung ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatorschaltung einen vierten Komparator (32) mit einem mit dem Kabel verbundenen Eingang und einen mit den Meßschaltkreisen verbundenen Ausgang aufweist und ein Signal abgibt, welches unzeigt, ob der Widers.and mit dem Kabel verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Stromversorgungsquelle am Widerstand hervorgerufene Spannungsabfall mit dem höchsten Wert aus der Anzahl der Werte V ist, die erste Referenzspannung V/2 ist. der erste Wert der zweiten Referenzspannung V/4 ist und der zweite Wert der zweiten Referenzspannung ¹U V ist und der erste Wert der dritten Referenzspannung V/8 ist, der zweite Wert der dritten Referenzspannung Vb V ist, der dritte Wert der dritten Referenzspannung V» V ist und der vierte Wert der dritten Referenzspannung ¹U V ist.