DE2747338A1

DE2747338A1 - Verfahren zur analog/digital-umwandlung

Info

Publication number: DE2747338A1
Application number: DE19772747338
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Hillebrand
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1977-10-21
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1979-04-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analog/Digital-
Umwandlung mit einem vom Kennlinienverlauf eines analogen Meßwertaufnehmers unabhängigen meßgrößenproportionalen Ausgangssignal.
Zur Erzeugung meßgrößenproportionaler Ausgangssignale ist es bekannt, die Kennlinien von nichtlinearen Meßwertaufnehmern durch nichtlineare Netzwerke oder Verstärker mit von den Eingangssignalen abhängigen Verstärkungsfaktoren zu linearisieren, um sie anschließend einem Analog/Digital-Wandler zuzuführen.
Digital arbeitende Verfahren zur Herstellung linearer Zusammenhänge zwischen Meßgrößen und Ausgangssignalen sind in den deutschen Offenlegungsschriften 25 18 914 und 25 o5 382 beschrieben. Dort wird jeder Meßwert mit Hilfe eines Analog/ Digital-Wandlers in einen Digitalwert umgewandelt und anschließend in einen linearisierten Wert umgeformt, wozu beispielsweise gespeicherte Tabellen herangezogen werden können.
Die bekannten Verfahren weisen allerdings einen sehr großen Speicherbedarf auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein einfaches Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch einen erheblich geringeren Bedarf an Speicherplätzen auszeichnet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Rückintegrationsphase eines Zweirampenumsetzers in einzelne Zeitabschnitte eingeteilt wird, in denen unterschiedliche Steilheiten des Rückintegrationsverlaufes eingestellt werden.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Fig. 1 bis 3 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und Fig. 2 Prinzipschaltbilder und Fig. 3 ein Diagramm.
In Fig. 1 sind mit S1 bis 53 Umschalter, mit R, R1, R2, R3 ohmsche Widerstände, mit V ein Verstärker und mit C ein Kondensator bezeichnet. Die genannten Bauelemente bilden in ihrer Zusammenschaltung den Integrator eines Zweirampenumsetzers. Die Umschalter S2, S3 beeinflussen durch ihre Stellung die Steilheit der Rückintegrationsphase.
Der Umschalter S1 wird nach dem bekannten Prinzip der Zweirampenumsetzer betätigt. Zur Steuerung der Umschalter S2, S3 bedient man sich beispielsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung, die ein Schieberegister SR, mehrere UND-Gatter &1 bis & n und ein ODER-Gatter OR enthält. Während jeweils ein Eingang eines UND-Gatters &1 bis & n am Ausgang des Schieberegisters angeschlossen ist, sind den weiteren Eingängen einstellbare Logik-Pegel zugeordnet.
Gemäß Fig. 3 ist die Rückintegrationsphase eines Zweirampenumsetzers in n Abschnitte unterteilt. Dies geschieht mit den in Fig. 1 und 2 vorgestellten Schaltungen während der Rückintegrationsphase in einfacher Weise dadurch, daß der Ergebniszähler des Zweirampenumsetzers nach jeweils n Zählschritten einen Taktimpuls ausgibt, der dem Schieberegister SR zugeführt wird. Durch die Taktimpulse gelangt ein logisches "1-Signal" nacheinander zu verschiedenen Registerstufen. Immer dann, wenn das logische "1-Signal" der Registerstufe zu einem UND-Gatter & 1 bis & gelangt, n dessen zweiter Eingang ebenfalls "1-Signal" führt, gibt das ODER-Gatter OR ein Signal aus, das den Umschalter betätigt. Bei Betätigung des Umschalters S2 wird dem Rückintegrationswiderstand R des Zweirampenumsetzers jeweils der Widerstand R1 parallelgeschaltet. In gleicher Weise kann über ein zweites Schieberegister der Schalter 53 betätigt werden.
In Fig. 3 wurde zum Zeitpunkt t1 der Widerstand R1 zugeschaltet. Der nunmehr kleinere Rückintegrationswiderstand hat zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 eine Versteilerung der Rückintegration zur Folge. Durch die Programmierung der UND-Gatter &1 bis n wird der Widerstand zum Zeitpunkt t2 abgeschaltet, um dann zum Zeitpunkt t4 wiederum zugeschaltet zu werden. Die zwischen vorgewählten Zeitpunkten größere Steilheit hat zur Folge, daß die Rückintegrationsphase, die normalerweise einen Zeitraum Tr für sich in Anspruch nimmt, bereits nach der kürzeren Zeit Tr' abgeschlossen ist. Dadurch wird der jeweilige Digitalwert im Ergebniszähler linearisiert.
Die im Beispiel gewählte Zahl von vier UND-Gattern kann auf n erhöht werden, wenn mehr Knickpunkte der Kurve erforderlich sind.
Umkehrpunkte im Rückintegrationsablauf sind durch den Umschalter S3 einstellbar, der den Widerstand R3 an eine Referenzspannung Uref legt und der beispielsweise von einer in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung angesteuert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 durch einen von den Taktimpulsen betriebenen Parallel/Serien-Umsetzer zu ersetzen, dessen Ausgang den Umschalter S2 steuert. Die Programmierung der Knickpunkte ist in diesem Fall durch Einlesen eines festverdrahteten Wertes vor jeder Umsetzung vorzunehmen. Auch in diesem Fall werden Umkehrpunkte durch ein zweites Register erzeugt, das den Umschalter S3 steuert. Bei einer hohen Anzahl von Knickpunkten ist es vorteilhaft, die festverdrahtete Programmierung durch ein ROM mit entsprechender Ablaufsteuerung zu ersetzen. Ferner kann die Programmierung auch extern im Betrieb verändert werden, wenn eine Aufrufmöglichkeit vorgesehen ist, die eine neue Programmierung während des Betriebes gestattet. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil einer Mehrfachausnutzung des gleichen linearisierenden Analog/Digital-Wandlers in Verbindung mit einem Rechner.
Das beschriebene Verfahren weist im Vergleich zu bekannten Lösungen als wesentlichen Vorteil einen sehr geringen Bedarf an Speicherplätzen auf. Die Zahl der erforderlichen Speicherplätze entspricht der Anzahl der Knickpunkte der zu linearisierenden Geberkennlinie. Ein entscheidender Unterschied zu den bekannten Lösungen liegt ferner darin, daß die Linearisierungskennlinie digtial vorprogrammiert wird.
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Claims

Verfahren zur Analog/Digital-Umwandlung Ansprüche: Verfahren zur Analog/Digital-Umwandlung zur Bildung eines vom Kennlinienverlauf eines analogen Meßwertaufnehmers unabhängigen meßgrößenproportionalen Ausgangssignals, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückintegrationsphase eines Zweirampenumsetzers in einzelne Zeitabschnitte eingeteilt wird, in denen unterschiedliche Steilheiten des Rückintegrationsverlaufes eingestellt werden.
2. Schaltungsanordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem Rückintegrationswiderstand (R) des Zweirampenumsetzers über einen Umschalter (S2) ein Widerstand (R1) parallelgeschaltet ist, daß eine Referenzspannung (-Uref) über einen Widerstand (R3) und einen weiteren Umschalter (S3) an einen Eingang eines Rückintegrationsverstärkers (V) angeschaltet ist und daß die Umschalter (S2, S3) durch Programmschaltwerke gesteuert sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Programmschaltwerk ein Schieberegister (SR) mit an den Ausgängen angeschlossenen UND-Gattern (&1 bis &n) eingesetzt ist, deren zweite Eingänge ihrerseits mit einstellbaren Logiksignalen beaufschlag sind und deren Ausgänge über ein ODER-Gatter (OR) einem Umschalter (S2r S3) zugeführt sind und daß die Schieberegisterstufen nacheinander ein logisches "1-Signal" führen.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Programmschaltwerk ein Parallel/ Serien-Umsetzer oder ein ROM mit einer Ablaufsteuerung eingesetzt ist.