DE2747986C3 - Analog-Digital-Wandler für Meßzwecke - Google Patents

Description

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator eine seiner Schwingkreiskapazität (Ci) parallelschaltbare Zusatzkapazität (C2) aufweist, für deren Zuschaltung ein von einem als Vergleichseinrichtung dienenden Operationsverstärker (OP3) gesteuerter Schalter, insbesondere Transistor (TR) vorgesehen ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Analog-Digital-Wandler für die digitale Anzeige von Meßgrößen, insbesondere für Gewichtsanzeige, bestehend aus einem von einem Oszillator beaufschlagten Zähler mit nachgeschaltetem Digital-Analog-Wandler, dessen Ausgangsspannung zusammen mit einer die Meßgröße j"> abbildenden Spannung einer den Oszillator bei Gleichheit dieser beiden Spannungen abschaltenden Vergleichseinrichtung zugeführt ist.

Üblicherweise erfolgt die Umsetzung von analogen Meßgrößen in digitale Anzeigegrößen uiit Hilfe von schrittweise weitergeschalteten Zählwerken, die einerseits die Anzeige bewirken und andererseits den jeweiligen Zählwert mittels eines Digital-Analog-Wandlers in eine analoge Kompensationsspannung umsetzen. Die schrittweise Weiterschaltung des Zähl- 4^r> werkes erfolgt, von der Stellung Null ausgehend, mit Hilfe eines die Zählimpulse liefernden Oszillators. Gleichsinnig mit dem Anstieg des vom Zähler angezeigten Zählwertes steigt auch die vom Digital-Analog-Wandler erzeugte Kompensationsspannung ^r><> und sobald diese den Wert einer die Meßgröße abbildenden Spannung erreicht hat, wird mittels einer Vergleichseinrichtung der Zähler vom Oszillator getrennt; somit entspricht der im Zeitpunkt der Abschaltung erreichte Zählerstand der Meßgröße. «

Zur Erzielung einer möglichst kurzen Meßzeit wird im allgemeinen eine hohe Oszillatorfrequenz gewählt. Diese führt jedoch zu Schwierigkeiten bei Messungen mit Geräten, die eine sich rasch ändernde Meßspannung verarbeiten müssen, was beispielsweise bei Waagen zur «> Gewichtsbestimmung der Fall ist. Zufolge der relativ raschen Einschwingdauer des Meßsystems kann es dazu kommen, daß der Zähler stillgesetzt wird, ohne den exakten Momentanwert der Meßgröße erfaßt zu haben und demgemäß einen fehlerhaften Wert anzeigt. In *■'' gleicher Weise kann auch die Trägheit der Vergleichseinrichtung die Anzeige eines fehlerhaften Wertes verursachen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei Analog-Digital-Wandlern für Meßzwecke, die den beschriebenen Aufbau aufweisen, trotz kurzer Meßzeit Ungenauigkeiten der angegebenen Art zu vermeiden und erreicht dies dadurch, daß der Oszillator auf zwei, vorzugsweise stark unterschiedliche Frequenzen einstellbar und mittels einer zweiten Vergleichseini ichtiing bei Unterschreiten einer vorgegebenen Differenz der beiden Spannungen von der höheren auf die niedere Frequenz umstellbar ist Eine konkrete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wandlers ist in einfacher Weise so zu gestalten, daß der Oszillator eine seiner Schwingkreiskapazität parallelschaltbare Zusatzkapazität aufweist, für deren Zuschaltung ein von einem als Vergleichseinrichtung dienenden Operationsverstärker gesteuerter Schalter, insbesondere Transistor vorgesehen ist.

Als Ausführungsbeispiele der Erfindung ist in der Zeichnung die Schaltung eines Analog-Digital-Wandlers für die Gewichtsanzeige einer Waage dargestellt. Der anzuzeigende Meßwert wird auf nicht näher dargestellte Weise in eine analoge Meßspannung Um, z. B. —5 V, umgesetzt, die über einen Widerstand R 1 dem invertierenden Eingang (—) eines Operationsverstärkers OPl zugeführt ist, dessen nichtinvertierender Eingang ( + ) geerdet ist. Als Kompensationsspannung wird dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OPi die Ausgangsspannung LA, eines Digital-Analog-Wandlers DAW über einen Widerstand R2 zugeführt. Dieser Wandler DA W ist eingangsseitig an einen Zähler ZA angeschlossen, der seine Zählimpulse von einem Taktgeber TC empfängt. Der letztere enthält einen nicht näher dargestellten Oszillator mit einer Schwingkreiskapazität CI, der mittels eines Schalttransistors TR eine weitere Kapazität C2 parallelgeschaltet werden kann. Im Taktgeber TG werden die Schwingungen des Oszillators in Impulse umgeformt. In den Übertragungsweg der Zählinipulse vom Taktgeber TG zum Zähler ZÄ ist eine Torschaltung TS eingeschaltet, die einen Steuereingang E für die Einschaltung der Zählimpulsübertragung und einen weiteren Steuereingang A zur Ausschaltung der Zählimpulsübertragung aufweist.

An den Ausgang des Operationsverstärkers OPl ist der nichtinvertierende Eingang eines weiteren Operationsverstärkers OP2 und der invertierende Eingang eines dritten Operationsverstärkers OP3 angeschlossen. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers OP2 liegt an Erde, während sein Ausgang an den Steuereingang A der Torschaltung TSangeschlossen ist. Mit KQ ist eine Konstantspannungsquelle bezeichnet, die an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP3 eine kleine Spannung vom Wert AU liefert (z. B. 50 mV).

Die erfindungsgemäße Schaltung wird in Betrieb gesetzt durch Betätigung eines an den Sleuereingang E der Torschaltung TS angeschlossenen Tasters T, wodurch die Zählimpulsüberiragung an den Zähler ZÄ eingeleitet wird. In dem Maße, in dem der Zählerstand ansteigt, erhöht sich die als Kompensationsspannung wirkende Ausgangsspannung U, des Digital-Analog-Wandlers DAW. Sobald diese einen Wert U_n, erreicht hat, welcher am inverlierenden Eingang des OPl mit der Meßspannung U_n,den Spannungswert O abgibt, wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers OP I Null Volt, wodurch sich auch die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers OP2 verändert, die, bisher am Steuereingang A der Torschaltung TS liegend, die

Zahlimpulsübertragung aufrechterhalten hat. Dadurch wird also der Zähler ZÄ stillgesetzt und der dem aufgelegten Gewicht entsprechende Meßwert beispielsweise an einem Sichtgerät SC in Ziffern zur Anzeige gebrachL

Während des Zählvorganges arbeitet der im Taktgeber TG enthaltene Oszillator mit einer hohen, durch seine Schwingkreiskapazität Cl bestimmten Frequenz, ζ. B. von 33 kHz. Sobald sich jedoch die Ausgangsspannung 14 des Digital-Analog-Wandlers DA Wso weit an den Wert der Meßspannung U_n, angenähert hat, daß die Ausgangsspannung des als Vergleichseinrichtung wirkenden Operationsverstärkers OP 1 unter den durch die Konstantspannungsquelle KQ vorgegebenen Spannungswert Δ Usinkt, wird ein vom Operationsverstärker OP3 an den Transistor TR gelegtes Sperrpotentia! aufgehoben. Dadurch wird die Kapazität C2 als Paralleikapazität zur Kapazität Cl des Oszillators wirksam und dessen Schwingungsfrequenz stark reduziert, beispielsweise auf 600 Hz. Dies hat zur Folge, daß in der Endphase des Zählvorganges, wenn also der Zähler seinen Endwert nahezu ei reicht hat, die Zählfrequenz so weit reduziert wird, daß die bis zum Erreichen des Endwertes erforderliche Zeitspanne länger dauert als die durch die Trägheit der Vergleichseinrichtung bedingte Verzögerungszeit, wodurch eine fehlerfreie Anzeige erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Palentansprüche:

1. Analog-Digital-Wandler für die digitale Anzeige von Meßgrößen, insbesondere für Gewichtsanzeige, bestehend aus einem von einem Oszillator beaufschlagten Zähler mit nachgeschaltetem Digital-Analog-Wandler, dessen als Kompensationsspannung wirkende Ausgangsspannung zusammen mit einer die Meßgröße abbildenden Spannung einer den Oszillator bei Gleichheit dieser beiden Spannungen abschallenden Vergleichseinrichtung zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator auf zwei, vorzugsweise stark unterschiedliche Frequenzen einstellbar und mittels einer zweiten Vergleichseinrichtung bei Unterschreiten einer vorgegebenen Differenz der beiden Spannungen von der höheren auf die niedrigere Frequenz umstellbar ist.