DE2541750C3

DE2541750C3 - Schaltungsanordnung zur Codierung der Empfindlichkeit eines Meßwertumformers

Info

Publication number: DE2541750C3
Application number: DE2541750A
Authority: DE
Inventors: Allen P. Palo Alto Calif. Edwards (V.St.A.)
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1974-10-03
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1978-03-16
Also published as: DE2541750B2; CA1034204A; US3943440A; JPS5526431B2; DE2541750A1; JPS5163667A; GB1476009A

Description

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

Obwohl derartige Schaltungsanordnungen 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., Westbury, New York 11 590). Der das zu messende Signal aufnehmende Meßwertumformer wird aus Gründen der Bequemlichkeit in der Regel von der Meßschaltung entfernt angeordnet und mit dieser durch ein flexibles Kabel verbunden, da entlang einer verlustfreien Übertragungsleitung der Leistungspegel konstant bleibt und sich lediglich die Strom- und Spannungspegel des Signals periodisch mit der Entfernung ändern. Die Empfindlichkeit der üblicherweise verwendeten Leistungs-Meßwertumformei für Mikrowellen-Haltungen ändert sich von Gerät zu Gerät.

Daher müssen die Leistungsmeßgeräle ;·η der f-^rontplatte eine Einslellmöglichkeit haben, um die Empfind lichkeit der Meßschallung auf die Empfindlichkeil des verwendeten Meßwertumformers einzus'elier:, urn eine geeichte Anzeige zu erhallen. Auch können Leistung:. ■ meßgeräte mit Meßweriumformern verwendet werden. welche verschiedene Meßbereiche überdecken; diesem erfordert eine Änderung des Skalenfakiors des Meßgerätes, wenn der Meßwertumformer geändert wird.

Um die Verwendung von Meßwertumformerr, 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 Bequemlichkeil der Bedienungsperson dient, hat es den Nachteil, daß es die Kosten und die Ciöße des Meßumformers und des Kabels erhöhen und wegen der erhöhten An ah! von Leitungen und Steckkontakten teuere Stecker erfordert.

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

Diese Aufgabe wird bei der eingangs aufgeführten Schaltungsanordnung erfindungsgemäß wie im Kennzeichendes Anspruchs I beansprucht gelöst

Vorzugsweise kann der Leislungs-Meßwertumformcr mit einem Codierungswiderstand versehen werden, der mit dem Leistungsmeßschaltkreis durch eine einzelne Leitung verbunden ist. Der Strom fließt durch den Widerstand über diese Leitung und verwendet den ohnehin vorhandenen Masseleiter im Kabel zur Rückführung. Der Spannungsabfall am Widerstand wird gemessen und durch einen A/D-Umsetzer binär codiert, um die Empfindlichkeit des Meßschaltkreises einzustellen. Der A/D-Umsetzer verwendet eine Reihe von nicht rückgekoppelten Komparatoren, bei denen der Ausgang des vorherigen Komparators zur Einstellung des Referenzpegels verwendet wird, mit dem der Spannungsabfall am Widerstand verglichen wird. Der A/D-Umsetzer erfordert keinen Taktgeber oder rückgekoppelte Komparatoren und vermindert daher den Aufwand des Systems.

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

Fig. 1 ein Leistungsmeßgerät, welches über ein Kabel mit einem Leistungs-Meßumformer verbunden ist.

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. 3 schematisch einen A/D-Uinset/er gemäß der Erfindung.

Fig. 1 stellt perspektivisch ein Leistungsmeßgerät 10 dar, welches mit einem Meßwertumformer 12 über ein Kabel 14 verbunden ist. Typische Meßwertumformer sind Tnerrnopaarc oder Thermistoren, welche ais abge-.timmte Abschlußwiderslände für die Wellenlcilunj! ausgelegt find, die das /u messende Signal übertragt. Einige Meßwertumformer umfassen auch Signalaufbercitungsschalikrcise. beispielsweise Vorver stärker. Die die aufgenommene Leistung darstellenden Signale '. om Meßwertumformer werden über das Kübel zur Meßschaltung in dem Leistunjjsmeßgerät 10 übet tragen. Das Kabel kann auch verschiedene

ίο Vorspannungs- und Stromversorgungssignale fur die Schaltungsanordnung im Meßwcrtumlormer 12 übertragen. Die Meßwertschaltung im Leistungsmeßgerät 10 gibt eine geeichte Anzeige der durch den Meßwertumformer aufgenommenen Leistung, wenn

ι? das Leistungsmeßgeräl ordnungsgemäß eingestellt ist.

Wie bereits erwähnt wurde, haben Leistungsmeßgeräte in der Rege! eine Einrichtung zum Einstellen der Empfindlichkeit der Meßsehallungsanordnung. um den verschiedenen Empfindlichkeiten der Meßwertumformer 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 Mes-

2s sungen zu vermeiden. Die bevorzugte Ausiührungsform, die nachfolgend erläutert wird, vermeidet den Nachteil, daß die Empfindlichkeit eingestellt werden muß. indem Einrichtungen im Meßwertunrormer und Leistungsmeßgerät vorgesehen werden, welche automatisch die Empfindlichkeit des l.eisiungsmeßgerätes derart einstellen, daß sie der Empfindlichkeit des Meßwertumformers entspricht.

F i g. 2 stellt ein Blockdiagramm einer Leistungsmeßanordnung dar, die einen Leistungs-Meßwertumformer 12 enthält, der durch ein Kabel 14 mit einem Leistungsmeßgerät 10 verbunden ist. das ein Anzeigegerät 16, eine Meßschaltung 18 und einen Empfindlichkeitswähler 20 enthält. Der Empfindlichkeitswähler 20 bestimmt den Wert des Codierungswiderstandes mi Leistungs-Meßwertumformer 12 und erzeugt ein digitales Signal, welches die Empfindlichkeit der Meßschaltung entsprechend einstellt. Eine solche Einstellung kann beispielsweise darin bestehen, daß der Verstärkungsfaktor eines Verstärkers eingestellt wird, ein Licht zur Beleuchtung einer der Skalen auf dem 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 könnte eine Änderung von einem Meßumformer hoher Empfindlichkeit zu einem solchen mit niedriger Empfindlichkeit eine Änderung der Skala von μW in mW erfordern.

Fig. 3 stellt den Empfindlichkeitswähier 20 dar, der über eine Leitung 22 des Kabels 14 mit dem Codierungswiderstand 24 im Leistungs-Meßwertumformer verbunden ist. Eine Gleichspannungsquelle V, mit beispielsweise 15 V treibt einen Strom durch den Codierungsv.iderstand 24 und einen Widerstand 2f>. Die Rückleitung für den Strom wird durch Verbindung des Codierungswiderstandes mit einem Masseanschluß 28. beispielsweise dem Masseleiter im Kabel 14 vorgesehen. Der Codierungswiderstand 24 ist mit einem A/D-Umsetzer durch einen Eingangs, iderstand 30 verbunden.

(15 Der A/D-Umsetzer umfaßt vier Komparatoren 32, 34, 36 und 38. Der nicht invertierte Eingang jedes Komparators ist mit dem Codierungswiderstand 24 über den Eingangswiderstand 30 und die Leitung 22 des

Kabels 14 verbunden. Der invertierende Eingang jedes Komparator* ist jeweils mit eine" anderer, Referenzspan nungsquelIe verbunden.

Die Referenzspannung für den Komparator 32 wird durch einen Spannungsteiler bereitgestellt, cl«_r Widerstände 40, 42 und 44 umfaßt und bei welchem die Verbindungsstelle der Widerslände 40 und 42 mit dem invertierenden Eingang des Kompanuors 32 verbunden ist. Diese Referenzspannung ist derart gewählt, daß die Atisgangsspannung dieses Komparator: einen niedrigen .Spannungspegel \on etwa OV abgibt, wenn ein Codierungswiderstand angeschlossen ist. Der Spannungspegel am Ausgang ist »hoch«, beispielsweise 13 V, falls kein Codierungswiderstand angeschlossen ist. Der Komparator 32 gibt somit ein »ein/ausu-Signal ab. welches angibt, ob tatsächlich in dem Schallkreis ein Codierungswiderstand angeschlossen ist. Die Referenz spannung 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 V«i an diesem Punkt ist etwa halb so groß wie die Spannung V₁ die an dem Codierungswiderstand mit dem höchsten Widerstandswert entsteht. Daher gibt das Ausgangssignal des Komparators 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 Vk für den Komparator 36 kann in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Komparators 34 einen von zwei Werten haben. Wenn der Spannungspegel am Ausgang des Komparators 34 »lief« ist, beträgt die Referenzspannung V/4. da der Strom vom Widerstand 46, der mit der Spannungsquelle V₁ verbunden ist, durch die parallelgeschalteten Widerstände 48 und 50 fließt. Wenn das Ausgangssignal des Komparalors 34 »hoch« ist, beträgt die Spannung am invertierenden Eingang des Komparators 36 ^J/₄ V. da die Referenzspannung nun am Widerstand 50 anliegt, der Strom über die Widerstände 46 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 Komparatoren 34 und 36 über Widerstände 52 und 54 verbunden ist. Das Verhältnis der verschiedenen Referenzspannungen, Signalpegel am Ausgang des Komparators und Werte der folien'

'.¹ iJersiandi' ist lür jeden Komparator in doi

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14.7 kl.	V/2	3 V/ 4	7V/8	0	1	1	1
21,5 ki.	V/2	3 V/4	7V/8	0	1	I	1
34.8 ki.	V/2	3V/4	1	1
O lie η

Jedes der digitalen Ausgangssignale A. B, Cund D ist mit den Komparatorausgängen über einen Spannungsteiler 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 eine« Komparators OV beträgt, hat das digitale Aus gangssignal den Spannungspegel »tief«, d. h. etws 0 V. Wenn der Spannungspegel am Ausgang eines Komparators »hoch« ist, hat das digitale Ausgangssignal den Spannungspegel »hoch«, d. h. etwa 4V₂ V. Es versteht sich natürlich, daß andere Spannungspegel zur Festlegung der Logikpegel verwendet werden können Zur Unterdrückung von Rauschsignalen wurden die Werte der Codierungswiderstände derart gewählt, daD die an jedem Codierungswiderstand abfallende Spannung in die Mitte zwischen den Referenzspannungs

.15 punkten fällt, die dem entsprechenden Widerstandswen zugeordnet sind. Diese Widerstandswahl setz; die Wahrscheinlichkeit herab, daß in dem Kabel 14 induziertes Rauschen zu einer fehlerhaften Anzeige der Empfindlichkeit führt.

•te Die digitalen Ausgänge sind gemäß Fig. 2 mit der Meßschaltung verbunden, um die Empfindlichkeit der Schaltung oder der Skala des Sichtgerätes durch der Binärcode einzustellen, der in der Tabelle angegeben ist.

Während acht verschiedene Empfindlichkeitswerte

•15 durch einen dreistufigen A/D-Umsetzer codiert werden versteht es sich, daß eine andere Anzahl vor Empfindlichkeitswerten durch einen A/D-Umsetzer mil entsprechend vielen Stufen codiert werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Codierung der Empfindlichkeit eines Meßumformers für ein elektronisches 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 (VS. 26) als auch mit einer Komparatorschaitung (32, 34, 36, 38) verbunden ist, die ihrerseits mit unterschiedlichen und in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehenden Referenzspannungen verbunden ibt, derart, daß der Vergleich des sich am jeweils eingestellten Wert des Widerstandes (24) ergebenden Spannungsabfalls mit den Referenzspannungen der einzelnen Komparatoren an deren Ausgängen (Λ, B, C D) ein dem Widerstandswert entsprechendes codiertes Signal ergibt, und daß dieses die Empfindlichkeit der MeBschaltkreise entsprechend einstellt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatorschaitung eine erste Referenzspannungsquelle (VS, 40, 42, 44) aufweist, ein erster Komparator (34) einen ersten mit dem Widerstand über das Kabel (14) verbundenen Eingang, einen zweiten mit der ersten Referenzspannungsquelle 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 Referenzspannung ist, und ein zweites Ausgangssignal abgibt, wenn der Spannungsabfall an? Widerstand kleiner als die erste Referenzspannung ist, eine zweite Referenzspannungsquelle (VS, 46, 48, 50) mit dem Ausgang des ersten Komparators verbunden ist und eine zweite Referenzspannung abgibt, deren erster Wert dem ersten Ausgangssignal des ersten Komparators entspricht und deren zweiter Wert dem zweiten Ausgangssignal des ersten Komparators 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 abgibt, wenn dieser Spannungsabfall größer als die zweite Referenzspannung ist, und ein zweites Ausgangssignal abgibt, wenn der Spannungsabfall am Widerstand kleiner als die zweite Referenzspannung ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatorschaitung eine dritte Referenzspannungsquelle (VS, 52, 54, 56, 58) aufweist, die mit den Ausgängen der ersten und zweiten Komparatoren verbunden ist und eine dritte Referenzspannung abgibt deren erster Wert dem ersten Ausgangssignal des ersten Komparators und <>s dem ersten Ausgangssignal des zweiten Kornparators entspricht und der zweite Wen dem ersten Ausgangssigna! des ersten Komparators und dem zweiten Ausgangssignal des zweiten Komparators entspricht, und deren dritter Wert dem zweiten Ausgangssignal des ersten Komparators und dem ersten Ausgangssignal des /weiten Komparators entspricht und deren vierier Wert dem zweiten Ausgangssignal des ersten Komparators und dem zweiten Ausgangssignal des zweiten Komparators entspricht, und ein dritter 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 Komparatorschaitung einen vierten Komparator (32) mit einem mit dem Kabel verbundenen Eingang und einen mit den Meßschaltkreisen verbundenen Ausgang aufweist und ein Signal abgibt, welches anzeigt, ob der Widerstand mit dem Kabel verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Stromversorgungsqnelle 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 V4 V ist und der erste Wert der dritten Referenzspannung V/8 ist, der zweite Wert der dritten Referenzspannung V₈ V ist, der dritte Wen der dritten Referenzspannung V₈ V ist und der vierte Wert der dritten Referenzspannung V₈ V ist.