DE3303798A1

DE3303798A1 - Verfahren zum einstellen von referenzspannungen an einem a/d-wandler

Info

Publication number: DE3303798A1
Application number: DE19833303798
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.-Ing.(FH) 8013 Haar Heuwieser; Heinz Dipl.-Phys. 8028 Taufkirchen Preißinger; Steffen Dipl.-Ing. 8012 Riemerling Storandt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-02-04
Filing date: 1983-02-04
Publication date: 1984-08-09
Also published as: DE3303798C2

Description

Verfahren zum Einstellen von Referenzspannunqen an einem
A/D-Wandler Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen von Referenzspannungen für Grenzwerte unterschiedlicher Meßbereiche an einem A/D-Wandler, wobei dem A/D-Wandler Meßspannungen verschiedener Meßstellen zugeführt und die durch den A/D-Wandler digitalisierten Meßwerte einem Prozeßrechner zur Weiterverarbeitung zugeleitet werden.
In der modernen Meß-, Steuer- und Regeltechnik werden die Zustandsgrößen unterschiedlicher Meßstellen durch Sensoren erfaßt. Die Ausgangssignale, beispielsweise Meßspannungen, dieser Sensoren werden einem Prozeßrechner zugeleitet, der die jeweiligen Meßwerte verarbeitet und die daraus abgeleiteten Steuerbefehle erteilt. Da die Sensoren analoge Ausgangssignale liefern muß zwischen Sensor und Prozeßrechner ein A/D (Analog/ Digital)-Wandler zwischengeschaltet werden, der die jeweiliqen Meßwerte in digitalisierter Form an den Prozeßrechner weiterleitet.
Derartige A/D-Wandler haben einen Eingangsspannungsbereich, wobei der entsprechende Meßwert des Sensors innerhalb dieses Spannungsbereiches liegen muß. Es besteht zwar die Möglichkeit, bei modernen A/D-Umsetzern den Eingangsspannungsbereich in gewissen Grenzen durch Einstellung einer (oder auch zweier) Referenzspannungen festzulegen, jedoch muß dieser Bereich so groß ausgelegt werden, daß sämtliche von unterschiedlichen Sensoren gelieferte Meßspannungen in diesem Bereich liegen. Da diesem definierten Bereich der volle Umfang an Digitalworten zugeordnet ist, wird die Meßgenauigkeit umso mehr verringert, je gröBer der Bereich ausgewählt werden muß, damit sämtliche Meßsignale verarbeitet werden können.
Die angeführten Referenzspannungen zur Einstellung des Eingangsspannungsbereichs werden üblicherweise durch extern angeschlossene Spannungsquellen erzeugt und sind im Betrieb nicht zu verändern.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der Eingangsbereich des A/D-Wandlers auch während des Betriebs der jeweiligen Meßstelle angepaßt und damit die Meßgenauigkeit erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß vor jeder Messung die der jeweiligen Meßstelle entsprechenden Referenzspannungen im Prozeßrechner ausgewählt und in digitalisierter Form einem D/A-Wandler (Digital/Analoq-Wandler) zuqeführt werden, und daß die vom D/A-Wandler umgeformten Meßsignale zur Einstellung des den jeweiligen Meßstellen zugeordneten Meßbereichs des A/D-Wandlers benutzt werden.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß vor jeder Messung aus einem größeren Gesamtbereich ein kleinerer, der jeweiligen Meßstelle und dem zugeordneten Sensor entsprechender, Teilbereich ausgewählt wird, wodurch die Meßgenauigkeit entsprechend erhöht wird. Der Teilbereich wird dabei beispielsweise so ausgewählt, daß seine Grenzen dem Minimal- bzw. Maximalwert des jeweiligen Sensors entsprechen.
Eine weitere Steigerung der Meßgenauigkeit ist nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch möglich, daß nach Durchführung einer Messung im Prozeßrechner ein den Meßwert einschließender Teilbereich ausgewählt und als neuer Meßbereich dem A/D-Wandler zugeführt wird.
Der Vorteil der Erfindung wird leicht veranschaulicht, wenn man berücksichtigt, daß beispielsweise bei einem 8bit-Wandler der Gesamteingangsspannungsbereich in 28 Abschnitte unterteilt wird. Daraus ist ohne weiteres zu erkennen, daß bei kleiner gewähltem Eingangsspannungsbereich die Meßgenauigkeit erhöht wird.
Weitere Vorteile des Gegenstandes der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In der dazugehörenden Zeichnung ist ein Blockschaltbild zur rechnergesteuerten Referenzspannungseinstellung dargestellt.
Ein Analoq-Multiplexer MUX schaltet die Meßspannungen M7 bis M4 abwechselnd auf den Analog/Digital-Wandler A/D.
Die Meßspannungen MI bis M4 werden von Sensoren geliefert, die an den entsprechenden Meßstellen angeordnet sind.
Der A/D-Wandler leitet die in digitalisierte Form umgewandelten Meßspannungen MI bis M4 einem Prozeßrechner P zu, in dem die weitere Verarbeitung erfolgt.
Der Prozeßrechner P erteilt dem Multiplexer MUX den Umschaltbefehl auf die jeweilige Meßstelle. Gleichzeitig mit dem Umschaltbefehl für den Multiplexer MUX wird im Prozeßrechner P anhand eines Programms der der jeweiliqen Meßstelle entsprechende Referenzspannungsbereich ausgewählt und über einen Digital/Analog-Wandler D/A erfolgt daraus die Einstellung des Eingangsspannungsbereichs des A/D-Wandlers.
Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, mit der Umschaltung des Analog-Muliplexers MUX auf einen anderen Kanal auch die Referenzspannungen des A/D-Wandlers zu ändern.
Der Eingangsspannungsbereich des A/D-Wandlers ist somit der jeweiligen Meßstelle optimal angepaßt, wodurch sich die höchstmögliche Meßgenauigkeit ergibt.
Weiterhin ist es auch möglich, daß nach Einstellung eines einer Meßstelle zugeordneten Gesamteingangsspannungsbereichs des A/D-Wandlers eine Messung als Grob-Messung durchgeführt wird, worauf im Prozeßrechner P ein neuer Teil-Eingangsbereich aus dem Gesamteingangsbereich festgelegt werden kann. Bei einer anschließenden Feinmessung ergibt sich eine weitere Erhöhung der Meßgenauigkeit. Der neue Teilbereich wird vorzugsweise so festgelegt, daß der in der Grobmessung ermittelte Meßwert in der Mitte des neu ausgewählten Teilbereichs liegt.
Die gesamte in der Zeichnung dargestellte Schaltung mit Multiplexer MUX, A/D- und D/A-Wandler sowie Prozeßrechner P kann beispielsweise auf einem Einchip-Rechner realisiert werden. Der Prozeßrechner P wird dann vor seinem Einsatz so programmiert, daß er die den jeweiligen Meßstellen zugeordneten Referenzspannungen liefert.
Es versteht sich dabei von selbst, daß an Stelle der in der Zeichnung dargestellten vier Meßstellen auch eine kleinere oder größere Anzahl von Meßstellen zur Steuerung herangezogen werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf allen Gebieten, insbesondere bei integrierten C-Systemen, der Meß-, Steuer- und Regeltechnik angewendet werden, z.B. in der Autoelektronik (elektronische Zündanlagen), der Heizungsregelung und der Haushaltselektronik (Waschmaschinensteuerung).
2 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche 1.)Verfahren zum Einstellen von Referenzspannungen für grenzwerte unterschiedlicher Meßbereiche an einem A/D-Wandler, wobei dem A/D-Wandler Meßspannungen verschiedener Meßstellen zugeführt und die durch den A/D-Wandler diqitalisierten Meßwerte einem Prozeßrechner zur Weiterverarbeitung zugeleitet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß vor jeder Messung die der jeweiligen Meßstelle entsprechenden Referenzspannungen im Prozeßrechner ausgewählt und in digitalisierter Form einem D/A-Wandler zugeführt werden, und daß die vom D/A-Wandler umgeformten Meßsignale zur Einstellung des den jeweiligen Meßstellen zugeordneten Meßbereichs des A/D-Wandlers benutzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß nach Durchführung einer Messung im Prozeßrechner ein den Meßwert einschließender Teilbereich ausgewählt und als neuer Meßbereich dem A/D-Wandler zugeführt wird.