DE3002370A1

DE3002370A1 - Hybridanalogfunktionsgeber

Info

Publication number: DE3002370A1
Application number: DE19803002370
Authority: DE
Inventors: Iv Marion A Keyes; Jack W Malcolm; William L Thompson
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1976-01-29
Filing date: 1980-01-23
Publication date: 1980-07-31
Also published as: US4250558A; DE3002370C2

Description

The Babcock & Wilcox Company 23. Januar 1980 1010 Common Street Case 4270

E.O. Box 60035 . . B 1681

New Orleans, Louisiana 70160

USA

Beschreibung

Hybridanalogfunktionsgeber

«η Die Erfindung bezieht sich auf einen Funktionsgeber zur Erzeugung eines analogen Ausgangssignals entsprechend einer vorbestimmten nichtlinearen Funktion eines analogen Eingangssignals. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Hybridanalogfunktionsgeber, bei welchem ein analoges Eingangssignal in ein proportionales digitales Signal umgewandelt wird, das einen programmierbaren Festspeicher adressiert, der programmiert ist,um ein digitales Ausgangssignal zu erzeugen entsprechend der vorbestimmten Funktion des Eingangssignals, das in ein proportionales analoges Ausgangssignal umgewandelt wird.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, einen Analogfunktionsgeber zu schaffen, bei welchem die Funktionsbeziehung zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen ohne Änderung der Hardware geändert werden kann, um hierdurch einen Geber an eine große Vielzahl von Anwendungen anzupassen wie z.B. Quadratwurzelziehen, das beim Erzeugen eines Ausgangssignals erforderlich ist, das sich in linearer

030031/0817

Beziehung zum Fluidströmungsdurchsatz ändert; Extraktion der nichtlinearen Funktion zwischen der von einem Thermoelement erzeugten E.M.K. und der Temperatur oder der nichtlinearen Funktion zwischen dem Widerstand eines Widerstandsthermometers und der Temperatur; Extraktion der nichtlinearenFunktion zwischen der Temperatur und der Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion.

IQ Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Analogfunktionsgeber gemäß dem Schutzbegehren gelöst. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein analoges Ausgangssignal erzeugt werden, das sich in vorbestimmter Funktionsbeziehung zum Quotienten eines analogen Eingangssignals geteilt durch

]5 ein anderes analoges Eingangssignal ändert.

Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein analoges Ausgangssignal erzeugt werden, das sich in vorbestimmter Funktionsbeziehung zu dem Produkt eines analogen Eingangssignals multizpliziert mit einem anderen analogen Eingangssignal ändert.

Weiterhin kann gemäß der vorliegenden· Erfindung ein analoges Ausgangssignal erzeugt werden, das sich in vorbestimmter Funktionsbeziehung zum Quotienten eines analogen Eingangssignals geteilt durch ein anderes analoges Eingangssignal multipliziert mit einem weiteren analogen Eingangssignal ändert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine ausgewählte Zeitverzögerung zwischen dem Eingangssignal des Funktionsgebers und dem Ausgangssignal eingeführt werden.

Schließlich kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein ausgewähltes digitales Signal zu dem digitalen Signal, das den programmierbaren Festspeicher adressiert, addiert oder von diesem abgezogen werden.

030031/0817

-■■■;--■ - 5 -

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.

Die einzige Figur zeigt ein Blockdiagramm eines Hybridanalogfunktionsgebers gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.

In der Figur ist ein integrierender Analog-Digital-Konverter 1 dargestellt, der einen Analogabschnitt 2 und einen Zählerabschnitt 4 aufweist und von einem Taktgeber 6 aus mit Impulsen konstanter, jedoch einstellbarer Frequenz ■J5 mit Hilfe einer schematisch angedeuteten Schaltung 8 versorgt wird.

Der Analog-Digital-Konverter 1 kann z.B. aus einem National Semiconductor Corp. LF 13300 integrierenden Analog-Digital-Analogbaublock und einem National Semiconductor Corp. MM 5863 12-bit binärem Analog-Digital-Baublock oder vergleichbaren Komponenten bestehen. Der Taktgeber 6 kann ein National Semiconductor Corp. LM 555 Taktgeber sein, der zur Erzeugung einer ausgewählten Frequenz z.B. 250 kHz festgelegt ist, jedoch einstellbar, wie im vorhergehenden angedeutet, durch eine geeignete schematisch illustrierte Einstelleinrichtung 8.

Die digitale Ausgangslesung bzw. das digitale Ausgangssignal des Zählers 4 ist:

n„ = — χ n., (1)

* Vj. '

0 3 0 0 31/081'

— O ~

wobei

n₂ = Zählerausgangslesung

n.. = Anzahl der Taktgeberimpulse

V₁ = analoges Eingangssignal zum Analog-

Digital-Konverter

V' = analoges Eingangssignal zum Analog-Digital-Konverter

Aus Gleichung (1) ergibt sich, daß, wenn V' konstant ist z.B. mit Hilfe einer geeigneten Bezugseinrichtung, n_? direkt proportional zu V_T ist. Es ist ebenfalls klar, daß n₂ sich umgekehrt zu V' verändert. Der Analog-Digital-Konverter 1 stellt daher eine Einrichtung zur Erzeugung

,γ eines digitalen Ausgangssignals dar, das direkt proportional zu einem Eingangssignal (V₃.) ist, oder eines digitalen Ausgangssignals, das proportional zum Quotienten eines ersten Eingangssignals (V_T) geteilt durch ein zweites Eingangssignal (VI) ist.

Aus Gleichung (1) ergibt sich weiterhin, daß die Zeitverzögerung zwischen den EingangsSignalen V_T und V' und dem entsprechenden digitalen Ausgangssignal vom Analog-Digital-Konverter 1 durch die Einstelleinrichtung 8 geändert werden kann, wie dies erforderlich ist, um die Anforderungen einer bestimmten Anwendung zu erfüllen.

Das digitale Ausgangssignal des Analog-Digital-Konverters 1 dient als Eingang und formt die Adresse für einen programmierbaren Festspeicher (PROM) 10, der aus einem oder mehreren Intel 2716 W löschbaren PROMS, programmiert, um ein digitales Ausgangssignal mit einer vorbestimmten oder gewünschten Funktionsbeziehung zu der Adresse zu erzeugen, besteht. Es ist klar, daß bei einigen Anwendungen ein Festspeicher (ROM) ausreichend ist. Ein PROM erlaubt jedoch die Veränderung der Funktionsbeziehung, falls gewünscht, wobei er für eine sichere Funktion sorgt, wenn er einmal programmiert ist.

030031/081 7

Um die Nulleinstellung des Funktionsgebers zu erleichtern, kann ein Addierer 12 zwischen den Analog-Digital-Konverter 1 und den PROM 10 eingeschaltet werden, wobei eine Zahl zu der Adresse addiert oder von dieser subtrahiert werden kann, die in dem Analog-Digital-Konverter 1 erzeugt wird, mit Hilfe eines manuell betätigbaren, schematisch gezeigten einpoligen Schalters 14.

.- Das digitale Ausgangssignal vom PROM 10 dient als Eingangssignal für einen Digital-Analog-Konverter 16, der z.B. ein National Semiconductor Corp. Serie DAC 1285 Konverter sein kann, der ein Ausgangssignal (V_Q) erzeugt. Dem Digital-Analog-Konverter 16 wird ein weiteres Eingangssignal

,c V" zugeführt, so daß sich (V_Q) direkt proportional zu diesem ändert. Wenn daher V" konstani/gehalten wird, z.B. mit Hilfe einer konstanten Bezugseinrichtung (nicht gezeigt) , ändert sich V₀ in direktem Verhältnis zum digitalen Eingangssignal des Digital-Analog-Konverters 16. Wenn V" jedoch ein veränderbares Eingangssignal ist, ist V_Q proportional zum digitalen Ausgangssignal des PROM 10 multipliziert mit V".

D30031/08 17

Leerseite

Claims

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

RECHTSANWALT PATENTANWÄLTE-

JOCHEN PAGENBERG dr jur.ll μ harvard WOLFGANG A. DOST dr . dipl

UDO W. ALTENBURG D.PL.-

.GALILEIPLATZ 1, 8000 MÜNCHEN 80

TELEFON (0 89) 98 66 64 TELEX: (05) 22 791 pad d CABLE: PADBÜRO MÜNCHEN

Datum ₂3 _m _Januar 1980 B'1681 Al/a

Patentansprüche

^ΊΓΐ.) Analogfunktionsgeber zur Erzeugung eines analogen Ausgangssignals , das sich in vorbestimmter nichtlinearer Beziehung zu einem analogen Eingangssignal ändert, gekennzeichnet durch einen Analog-Digital-Konver-

-> ter (1) , der das analoge Eingangssignal empfängt und ein erstes digitales Signal proportional zu diesem analogen Eingangssignal erzeugt, einen programmierbaren Festspeicher (10), der als Adresse dieses erste digitale Signal empfängt und einen Speicher aufweist, der programmiert ist, um ein zweites digitales Signal zu erzeugen, das sich in der nichtlinearen Beziehung zum ersten digitalen Signal verändert, und einen Digital-Analog-Konverter (16), der das zweite digitale Signal empfängt und ein analoges Ausgangssignal proportional zu dem zweiten digitalen Signal erzeugt, wobei sich das analoge Ausgangssignal in der vorbestimmten nichtlinearen Beziehung zum analogen Eingangssignal ändert.
2. Analogfunktionsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgeber (6) zur Erzeugung von Impulsen mit ausge-

0 3 0 0 3 1/081 Τ

'ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

MANDATAIRES AGREES PRbS L^- OFFICE EUROPEEN DES BREVETS

wählter Frequenz vorgesehen ist und daß der Analog-Digital-Konverter (1) einen integrierenden Analogabschnitt (2), der periodisch eine Anzahl von Impulsen proportio- - nal zum Eingangssignal empfängt, und einen Zählerabschnitt (4) aufweist, welcher diese Anzahl von Impulsen empfängt und das erste digitale Signal entsprechend der Anzahl von Impulsen .erzeugt.

ιλ
3. Analogfunktionsgeber nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (8) zur Einstellung der ausgewählten Frequenz der Impulse, um hierdurch die Zeitverzögerung zwischen dem analogen Eingangssignal und dem ersten digitalen Signal zu verändern.
4. Analogfunktionsgeber nach mindestens einem der Ansprüche

1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Addierer (12), der das erste digitale Signal und ein einstellbares digitales Signal empfängt und ein digitales Signal gleich der on algebraischen Summe des ersten digitalen Signals und des einstellbaren digitalen Signals erzeugt, wobei der programmierbare Festspeicher das durch den Addierer erzeugte digitale Signal als Adresse empfängt.
5. Analogfunktionsgeber nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß der Analog-Digital-Konverter (1) ein zweites analoges Eingangssignal empfängt und ein erstes digitales Signal proportional zum Quotienten des ersten analogen Eingangssignals geteilt durch das zweite analoge Eingangssignal erzeugt.
6. Analogfunktionsgeber nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Digital-Analog-Konverter (16) ein analoges Eingangssignal empfängt und ein analoges Ausgangssignal proportional zum Produkt des zweiten digitalen Signals multipliziert mit dem letztgenannten analogen Signal erzeugt.

030031/0817