DE3940341A1 - DEVICE FOR IMPROVING THE ACCURACY OF A MEASURING VALUE DETECTION - Google Patents
DEVICE FOR IMPROVING THE ACCURACY OF A MEASURING VALUE DETECTIONInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Verbesserung der Genauigkeit einer Meßwerterfassung nach der Gattung des Hauptan spruchs.The invention relates to a device for improving the Accuracy of a measured value acquisition according to the genus of the main saying.
Bei einigen Methoden zur Meßwerterfassung ist die Empfindlichkeit der Messung abhängig von bestimmten Größen, teilweise ist die Empfindlichkeit auch abhängig von der zu erfassenden Größe selbst. Dabei ist diese Abhängigkeit der Empfindlichkeit oft nichtlinear und führt daher zu erheblichen Problemen, wenn eine genaue Meßwert erfassung verlangt wird.For some methods of data acquisition, the sensitivity is the measurement depends on certain sizes, sometimes the Sensitivity also depends on the size to be recorded itself. This sensitivity dependency is often non-linear and therefore leads to significant problems if an accurate reading registration is required.
Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Genauigkeit ist die Lineari sierung von solchen Kennlinien, eine solche Linearisierung wird bei spielsweise in der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentan meldung P 39 08 795 vorgeschlagen. In der genannten Patentanmeldung wird ein aus Dickschichtwiderständen gefertigter Drucksensor be schrieben, dessen Ausgangsspannung sich abhängig vom herrschenden Druck nichtlinear ändert. Mit Hilfe einer geeigneten Schaltungsan ordnung wird die Kennlinie linearisiert, wodurch eine Verbesserung der Genauigkeit erhalten wird. Lineari is one way of improving accuracy Such characteristic curves, such a linearization is used for example in the as yet unpublished German patent message P 39 08 795 proposed. In the patent application mentioned will be a pressure sensor made of thick film resistors wrote, the output voltage of which depends on the prevailing Pressure changes nonlinearly. With the help of a suitable circuit order, the characteristic curve is linearized, resulting in an improvement accuracy is obtained.
Weiterhin ist die Linearisierung einer Kennlinie aus dem Artikel "Messen kleiner Temperaturdifferenzen mit Hilfe von NTC-Widerstän den" aus "Valvo, Technische Informationen für die Industrie Nr. 159, August 1971" bekannt. In diesem Artikel wird beschrieben, wie die temperaturabhängige Widerstandsänderung eines NTC-Widerstandes, der Teil einer Brückenschaltung ist, linearisiert wird. Dabei ist ein weiterer NTC-Widerstand als Vergleichswiderstand vorgesehen, der so in der Widerstandsbrücke liegt, daß die Brückenspannung ein Maß für die Temperaturdifferenz zwischen Meßwiderstand und Vergleichswider stand ist. Durch geeignete Dimensionierung der übrigen Brückenwider stände wird erreicht, daß die Brückenspannung im vorgesehenen Meß bereich linear ist, obwohl die Temperaturabhängigkeit der beiden NTC-Widerstände einen expotentiellen Verlauf aufweist.Furthermore, the linearization of a characteristic curve from the article "Measure small temperature differences with the help of NTC resistors the "from" Valvo, Technical Information for Industry No. 159, August 1971 ". This article describes how the temperature-dependent change in resistance of an NTC resistor, the Is part of a bridge circuit, is linearized. There is a another NTC resistor is provided as a comparison resistor, the so lies in the resistance bridge that the bridge voltage is a measure of the temperature difference between measuring resistor and comparative resistor stand is. By appropriate dimensioning of the other bridges is achieved that the bridge voltage in the intended measurement range is linear, although the temperature dependence of the two NTC resistors have an exponential course.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Verbesserung der Genauigkeit einer Meßwerterfassung mit den kennzeichnenden Merkmalen des An spruchs 1 hat gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Maß nahmen den Vorteil, daß die Nichtlinearität der Empfindlichkeit keine Auswirkungen auf die Genauigkeit der Meßwerterfassung hat, da die Meßwerterfassung stets im Bereich optimaler Empfindlichkeit er folgt. Durch die erfindungsgemäße Verschiebung des Arbeitspunktes auf der Kennlinie wird nicht nur eine maximale Auflösung erhalten, diese Vorgehensweise entspricht bei optimaler Verschiebung des Ar beitspunktes auch einer Linearisierung, jedoch mit stets der maximalen Ablösung.The device according to the invention for improving the accuracy a measured value acquisition with the characteristic features of the An Proverb 1 has the measure known from the prior art took advantage of the nonlinearity of sensitivity has no effect on the accuracy of the measured value acquisition, since the measured value acquisition is always in the range of optimal sensitivity follows. By shifting the working point according to the invention on the characteristic curve not only a maximum resolution is obtained, this procedure corresponds to an optimal shift of the Ar linearization, but always with the maximum detachment.
Zur Verschiebung des Arbeitspunktes sind verschiedene Schaltungsva rianten vorgesehen, die alle von einer Recheneinrichtung angesteuert werden, welche Variante eingesetzt wird, kann in vorteilhafter Weise ausgewählt werden. There are various circuit options for shifting the operating point Rianten provided, all controlled by a computing device which variant is used can be advantageous to be chosen.
Die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen zeigen die insge samt möglichen vorteilhaften Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Einrichtung.The measures specified in the subclaims show the total including possible advantageous further training and improvements of device specified in claim 1.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nach folgenden Beschreibung näher erläutert. In Fig. 1 ist die Tempera turabhängigkeit eines Widerstands am Beispiel eines NTC-Widerstands dargestellt, Fig. 2 zeigt eine übliche Schaltungsanordnung zur Temperaturerfassung mit einem NTC, in Fig. 3 ist der Verlauf der Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Temperatur für drei un terschiedliche Vorwiderstände dargestellt und in den Fig. 4, 5 und 6 ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Verbesserung der Genauigkeit einer Meßwerterfassung für einen, als Temperatursensor verwendeten NTC-Widerstand abgebildet.The invention is illustrated in the drawing and is explained in more detail in the description below. In Fig. 1, the temperature dependency of a resistor is shown using the example of an NTC resistor, Fig. 2 shows a conventional circuit arrangement for temperature detection with an NTC, in Fig. 3 is the course of the output voltage depending on the temperature for three un different series resistors and shown in Figs. 4, 5 and 6 of the basic structure is ready NTC resistor of the inventive device for improving the accuracy of a measurement value for one, used as a temperature sensor.
Die Fig. 7 zeigt den Verlauf der Auflösung für eine Anordnung mit drei verschiedenen Vorwiderständen, Fig. 8 zeigt eine entsprechende Anordnung mit drei parallel schaltbaren Vorwiderständen und Fig. 9 eine entsprechende Ausbildung der Schaltelemente mittels Transi storen. In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel mit Operationsver stärkern (aktiven Dioden) dargestellt und Fig. 11 zeigt eine weite re Realisierungsmöglichkeit, bei der ein umschaltbarer Konstantstrom auf den NTC gegeben wird. Fig. 7 shows the course of the resolution for an arrangement with three different series resistors, Fig. 8 shows a corresponding arrangement with three parallel series resistors and Fig. 9 a corresponding design of the switching elements by means of transistors. In Fig. 10, an embodiment with operational amplifiers (active diodes) is shown and Fig. 11 shows a wide re implementation possibility in which a switchable constant current is given to the NTC.
In Fig. 1 ist der bekannte Verlauf der Temperaturabhängigkeit eines NTC-Widerstandes abgebildet. Mit zunehmender Temperatur sinkt der Wert eines solchen NTC-Widerstandes deutlich ab. Diese Abnahme er folgt jedoch nicht linear sondern expotentiell, dieser nichtlineare Widerstandsverlauf führt zu einer Verringerung der Meßgenauigkeit, falls ein solcher NTC-Widerstand zur Temperaturmessung bei höheren Temperaturen verwendet wird.In Fig. 1 the known profile of the temperature dependence of an NTC resistor is ready. With increasing temperature, the value of such an NTC resistor drops significantly. However, this decrease does not follow linear but exponential, this non-linear resistance curve leads to a reduction in the measuring accuracy if such an NTC resistor is used for temperature measurement at higher temperatures.
In Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung angegeben, mit der eine Temperaturerfassung mittels eines NTC durchgeführt werden kann. Wird der temperaturabhängige NTC-Widerstand 10 über einen weiteren Wider stand 11 zwischen die Versorgungsspannung Uv und Masse geschaltet, kann an der Klemme 12 zwischen diesen beiden Widerständen 10 und 11 die Ausgangsspannung UA abgegriffen werden, aus der die Temperatur der NTC ermittelt werden kann.In FIG. 2, a circuit arrangement is specified, can be carried out with a temperature detection means of a NTC. If the temperature-dependent NTC resistor 10 was connected via a further opp 11 between the supply voltage U v and ground, the output voltage U A can be tapped at terminal 12 between these two resistors 10 and 11 , from which the temperature of the NTC can be determined .
Je nach Größe des Widerstands 11, der als Pull-up-Widerstand wirkt, weist die Spannung Uv den in Fig. 3 dargestellten Verlauf über der Temperatur auf.Depending on the size of the resistor 11 , which acts as a pull-up resistor, the voltage U v has the profile over temperature shown in FIG. 3.
Die Genauigkeit der Temperaturerfassung in einem bestimmten Bereich ist mit einer Schaltungsanordnung nach Fig. 2 abhängig von der Wahl des Pull-up-Widerstandes 11. Je nach Wert des Widerstandes 11 ist die Genauigkeit der Meßwerterfassung bei tiefen Temperaturen gering und bei hohen Temperaturen groß oder genau umgekehrt. Dabei ist wie in Fig. 3 dargestellt für einen kleinen Wert des Widerstandes 11 die Genauigkeit bei tiefen Temperaturen gering, bei mittleren Temperaturen maximal und bei hohen Temperaturen immer noch aus reichend (Kurve 1), während bei einem großen Widerstand 11 die Genauigkeit bei tiefen Temperaturen ausreichend, bei mittleren Temperaturen maximal und bei hohen Temperaturen gering ist (Kurve 2). Der Grund für diese Unterschiede ist, daß je nach Wert des Pull-up-Widerstands 11 die am NTC 10 anliegende Spannung verändert wird. With a circuit arrangement according to FIG. 2, the accuracy of the temperature detection in a specific range depends on the selection of the pull-up resistor 11 . Depending on the value of the resistor 11 , the accuracy of the measured value acquisition is low at low temperatures and high at high temperatures or vice versa. As shown in FIG. 3, the accuracy at low temperatures is low for a small value of the resistor 11 , maximum at medium temperatures and still sufficient at high temperatures (curve 1), while with a large resistor 11 the accuracy at low temperatures sufficient, maximum at medium temperatures and low at high temperatures (curve 2). The reason for these differences is that, depending on the value of the pull-up resistor 11, the voltage applied to the NTC 10 is changed.
In Fig. 4 ist eine erste erfindungsgemäße Einrichtung zur Erfassung der Temperatur mittels eines NTC-Widerstandes dargestellt, bei der der NTC-Widerstand 10 ebenfalls über einen Vorwiderstand 11 zwischen die Versorgungsspannung Uv und Masse gelegt ist. Der Verbindungs punkt 12 zwischen dem NTC 10 und dem Widerstand 11 ist jedoch über einen Analog-Digital-Converter (ADC) 13 in eine Recheneinrichtung 15 geführt, die ebenfalls an der Versorgungsspannung Uv und an Masse angeschlossen ist. Weiterhin liegt noch ein Widerstand 14 parallel zum NTC 10. Dieser Widerstand 14 soll jedoch lediglich einen nicht zu vermeidenden zusätzlichen Widerstand darstellen, der bei den fol genden Überlegungen nicht beachtet werden muß.In FIG. 4, a first device according to the invention for detecting the temperature by means of a NTC resistor is shown, in which the NTC resistor 10 is also set via a series resistor 11 between the supply voltage U V and ground. The connection point 12 between the NTC 10 and the resistor 11 is, however, performed via an analog-digital converter (ADC) 13 in a computing device 15 , which is also connected to the supply voltage U v and to ground. Furthermore, a resistor 14 is also connected in parallel to the NTC 10 . However, this resistor 14 is only intended to represent an unavoidable additional resistance, which need not be taken into account in the following considerations.
In Fig. 5 ist das Prinzip der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Verbesserung der Genauigkeit einer Meßwerterfassung dargestellt. Da bei ist in der aus Fig. 4 bekannten Schaltungsanordnung der Wider stand 11 durch ein Widerstandsnetzwerk 16 ersetzt. Der Analog-Digi tal-Konverter 13 aus Fig. 4 ist nun Bestandteil einer Rechenein richtung, beispielsweise eines Mikrocomputers µC, der als integrier ter Baustein IC ausgeführt sein kann. Die Recheneinrichtung 15 be einflußt das Widerstandsnetzwerk 16 so, daß eine Verschiebung des Meßbereichs für den NTC-Widerstand 10 erhalten wird. Dazu wird das Widerstandsnetzwerk 16 von der Recheneinrichtung 15 so beeinflußt, daß sich sein Gesamtwiderstand in gewünschtem Maße verändert. Dies geschieht beispielsweise durch Parallelschaltung mehrerer Widerstän de. Einzelheiten dazu sind in einem der folgenden Ausführungsbei spiele beschrieben.In FIG. 5, the principle of the device according to the invention a data acquisition to improve the accuracy. Since is in the circuit arrangement known from FIG. 4, the opposing 11 was replaced by a resistor network 16 . The analog-Digi tal converter 13 from Fig. 4 is now part of a device, for example a microcomputer µC, which can be designed as an integrated module IC. The computing device 15 influences the resistor network 16 so that a shift in the measuring range for the NTC resistor 10 is obtained. For this purpose, the resistance network 16 is influenced by the computing device 15 in such a way that its total resistance changes to the desired extent. This is done for example by connecting several resistors in parallel. Details of this are described in one of the following game examples.
In Fig. 6 ist eine schaltungstechnische Realisierung des in Fig. 5 angegebenen Erfindungsgedankens ausgeführt. Der NTC-Widerstand 10 ist über den Widerstand 11 mit der Versorgungsspannung verbunden. Parallel zum Widerstand 11 liegt eine Reihenschaltung eines Wider standes 17, eines Transistors 18 und eines Widerstandes 19, wobei der Widerstand 17 an den Emitter des Transistors 18 und der Wider stand 19 an den Kollektor des Transistors 18 angeschlossen ist. A circuitry implementation of the inventive concept indicated in FIG. 5 is shown in FIG. 6. The NTC resistor 10 is connected to the supply voltage via the resistor 11 . In parallel with the resistor 11 is a series connection of an opposing stand 17 , a transistor 18 and a resistor 19 , the resistor 17 being connected to the emitter of the transistor 18 and the opposing member 19 being connected to the collector of the transistor 18 .
Die Basis des Transistors 18 ist über einen Widerstand 20 an die Versorgungsspannung und über einen Widerstand 21 an die Rechenein richtung 15 angeschlossen. Ein weiterer Widerstand 22 ist mit dem ADC-Eingang 13 der Recheneinrichtung 15 verbunden, der andere Ein gang des Widerstandes 22 liegt am Verbindungspunkt 12 zwischen den Widerständen 10 und 11.The base of the transistor 18 is connected via a resistor 20 to the supply voltage and via a resistor 21 to the Rechenein device 15 . Another resistor 22 is connected to the ADC input 13 of the computing device 15 , the other input of the resistor 22 is located at the connection point 12 between the resistors 10 and 11th
Mit der in Fig. 6 angegebenen Schaltungsanordnung kann parallel zum Widerstand 11 die Reihenschaltung der Widerstände 17 und 19 gelegt werden, wodurch sich der Gesamtwiderstand der drei Widerstände 11, 17 und 19 verringert. Zur Messung von tiefen Temperaturen wird der Transistor 18 durch entsprechende Ansteuerung der Recheneinrich tung 15 gesperrt. Dadurch wirkt nur der Widerstand 11 als Pull-up- Widerstand, die Genauigkeit bei der Temperaturerfassung ist somit bei tiefen Temperaturen gewährleistet. Unterschreitet die Ausgangs spannung des NTC 10, die auf den ADC-Eingang 13 der Recheneinrich tung 15 gegeben wird, eine festzulegende Schwelle, dann wird der Transistor so angesteuert, daß er leitend wird. Damit sind dem Widerstand 11 die Widerstände 17 und 19 parallel geschaltet, der Ge samtwiderstand ist daher geringer. Durch diese Maßnahme erhöht sich die Spannung UA, dies entspricht einer Kennlinie 3 nach Fig. 3, damit ist auch im oberen Temperaturbereich eine hinreichend genaue Temperaturerfassung möglich.With the circuit arrangement shown in FIG. 6, the series connection of the resistors 17 and 19 can be placed parallel to the resistor 11 , as a result of which the total resistance of the three resistors 11 , 17 and 19 is reduced. To measure low temperatures, the transistor 18 is blocked by appropriate control of the device 15 Recheneinrich. As a result, only the resistor 11 acts as a pull-up resistor, the accuracy in the temperature detection is thus guaranteed at low temperatures. Falling below the output voltage of the NTC 10 , which is given to the ADC input 13 of the Recheneinrich device 15 , a threshold to be determined, then the transistor is driven so that it becomes conductive. So that the resistor 11, the resistors 17 and 19 are connected in parallel, the total resistance is therefore lower. This measure increases the voltage U A , this corresponds to a characteristic curve 3 according to FIG. 3, so that a sufficiently precise temperature detection is possible even in the upper temperature range.
Soll die Meßwerterfassung in mehreren Bereichen durchgeführt werden, muß dafür gesorgt werden, daß der Pull-up-Widerstand 11 bzw. das entsprechende Widerstandsnetzwerk 16 mehrteilig ausgebildet sind, dann können mehrere Umschaltungen vorgenommen werden. In den folgen den Fig. 7, 8 und 9 ist beispielsweise ein dreiteiliges Wider standsnetzwerk vorgesehen.If the measured value acquisition is to be carried out in several areas, it must be ensured that the pull-up resistor 11 or the corresponding resistor network 16 are formed in several parts, then several switchovers can be carried out. 7 in the following Figs., 8 and 9, a three-piece abutment is for example, stand network provided.
Die in Fig. 7 aufgetragene Auflösung ΔR/ΔT über der Tempe ratur T zeigt den differentiellen Widerstandsverlauf für drei unter schiedliche Widerstandswerte des Netzwerks 16. Bei hohem Wider stand gilt Kurve A, bei mittlerem Widerstand Kurve B und bei kleinem Widerstand Kurve C. Da der differentielle Widerstand ein Maß für die Auflösung darstellt, je höher der differentielle Widerstand, desto höher ist die Widerstandsänderung bezogen auf eine Temperaturände rung und damit auch die Auflösung, wird eine Verbesserung der Meß genauigkeit dadurch erreicht, daß die Auflösung immer im höchstmög lichen Bereich liegt und jeweils an den Schnittpunkten der Kurven eine Umschaltung erfolgt.The resolution ΔR / ΔT plotted in FIG. 7 over the temperature T shows the differential resistance profile for three different resistance values of the network 16 . With high resistance curve A applies, with medium resistance curve B and with small resistance curve C. Since the differential resistance is a measure of the resolution, the higher the differential resistance, the higher the change in resistance related to a temperature change and thus the resolution, an improvement in the measuring accuracy is achieved in that the resolution is always in the highest possible range and a switchover takes place at the intersection of the curves.
Eine Schaltungsanordnung, mit der ein in Fig. 7 dargestellter Verlauf der Auflösung über der Temperatur T erhalten werden kann, ist in Fig. 8 dargestellt. Dabei entsprechen die Bauteile 10, 14, 15 sowie der ADC 13 den bereits aus Fig. 4 bekannten Bauelementen. Der Pull-up-Widerstand 11 bzw. das Widerstandsnetzwerk 16 wird durch die Widerstände 24, 25 und 26 dargestellt. Diese Widerstände 24, 25 und 26 können über Schaltmittel 27, 28 und 29 zwischen die Versor gungsspannung und den Anschluß 12, der seinerseits mit dem ADC ver bunden ist, gelegt werden. Die Schaltmittel 27, 28 und 29 werden von der Recheneinrichtung 15 angesteuert. Damit kann je nachdem welcher der Schalter 27 bis 29 geöffnet bzw. geschlossen ist, ein unter schiedlicher Gesamtwiderstand mit dem NTC 10 in Serie geschaltet werden.A circuit arrangement with which a course of the resolution over the temperature T shown in FIG. 7 can be obtained is shown in FIG. 8. The components 10 , 14 , 15 and the ADC 13 correspond to the components already known from FIG. 4. The pull-up resistor 11 or the resistor network 16 is represented by the resistors 24 , 25 and 26 . These resistors 24 , 25 and 26 can be switched via switching means 27 , 28 and 29 between the supply voltage and the terminal 12 , which in turn is connected to the ADC. The switching means 27 , 28 and 29 are controlled by the computing device 15 . Depending on which of the switches 27 to 29 is open or closed, a different total resistance can be connected in series with the NTC 10 .
Wenn der Schalter 27 geschlossen und die Schalter 28 und 29 geöffnet sind, wird ein Verlauf der Auflösung über der Temperatur ent sprechend Kurve A erhalten. Ist nur der Schalter 28 geschlossen, die Schalter 27 und 29 dagegen geöffnet, ergibt sich für die Auflösung die Kurve B, entsprechendes gilt für Schalter 29 und Kurve C, wobei für die Widerstandswerte gilt: 24<25<26. Eine stets optimale Auf lösung wird dadurch erreicht, daß bei tiefen Temperaturen eine Be schaltung entsprechend Kurve A, bei mittleren Temperaturen dagegen eine Umschaltung auf die Beschaltung entsprechend Kurve B und bei hohen Temperaturen eine Beschaltung entsprechend Kurve C erfolgt. If the switch 27 is closed and the switches 28 and 29 are open, a course of the resolution over the temperature corresponding to curve A is obtained. If only switch 28 is closed and switches 27 and 29 are open, curve B results for the resolution; the same applies to switch 29 and curve C, whereby the following applies to the resistance values: 24 < 25 < 26 . An always optimal solution is achieved in that at low temperatures a circuit according to curve A, at medium temperatures, however, a switch to the circuit according to curve B and at high temperatures a circuit according to curve C.
Durch Kombination der einzelnen Widerstände 24 bis 26 also durch das Schließen mehrerer bzw. aller Schalter 27, 28, 29 kann ein Gesamt widerstand erhalten werden, der kleiner als einer der Einzelwider stände 24, 25, 26 ist. Durch zusätzliche Widerstände, die ent sprechend 24, 25 und 26 verschaltet werden können, ist eine beliebig feine Kombination möglich. Die Umschaltung der Schalter 27 bis 29 erfolgt im Rechner so, daß für jede Temperatur im Bereich der gün stigsten Auflösung gearbeitet wird.By combining the individual resistors 24 to 26, thus by closing several or all switches 27 , 28 , 29 , an overall resistance can be obtained which is smaller than one of the individual resistances 24 , 25 , 26 . Through additional resistors, which can be interconnected accordingly 24, 25 and 26 , an arbitrarily fine combination is possible. The switch 27 to 29 is switched in the computer so that work is carried out for every temperature in the range of the most favorable resolution.
Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wider stand 24 fest mit der Versorgungsspannung Uv sowie dem NTC-Wider stand 10 verbunden. Die Widerstände 25 und 26 können über Transi storen 30 und 31, deren Basis jeweils mit der Recheneinrichtung 15 verbunden ist, parallel zum Widerstand 24 geschaltet werden. Dazu werden die Basen der beiden Transistoren 30 und 31 von der Rechen einrichtung so angesteuert, daß der Emitter-Kollektor-Widerstand der beiden Transistoren minimal wird. Zusätzliche Widerstände 32 und 33 die zwischen der Basis des Transistors 30 bzw. 31 und der Versor gungsspannung Uv liegen ermöglichen eine Feinabstimmung der Span nung an Punkt 12, der am NTC 10 und am ADC 13 angeschlossen ist und aus dem die temperaturabhängige Ausgangsspannung des NTC 10 zu ent nehmen ist.In the embodiment shown in FIG. 9, the opponent was 24 connected to the supply voltage U v and the NTC counter 10 was connected. The resistors 25 and 26 can be connected in parallel to the resistor 24 via transistors 30 and 31 , the bases of which are each connected to the computing device 15 . For this purpose, the bases of the two transistors 30 and 31 are controlled by the computing device so that the emitter-collector resistance of the two transistors is minimal. Additional resistors 32 and 33 which lie between the base of the transistor 30 and 31 and the supply voltage U v enable fine tuning of the voltage at point 12 , which is connected to the NTC 10 and the ADC 13 and from which the temperature-dependent output voltage of the NTC 10 can be removed.
In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Umschaltung nicht mit Transistoren sondern mit zwei Ope rationsverstärkern 34, 35, zwischen deren nicht invertierenden Ein gang und der Recheneinrichtung je eine Schaltstufe 36, 37 liegt, durchgeführt. Am Ausgang der beiden Operationsverstärker 34 und 35 ist jeweils eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode 38 und 39 ange ordnet, die über die Widerstände 25 und 26 mit dem Punkt 12 verbun den sind. Die Kathoden der beiden Dioden 38 und 39 sind mit dem je weiligen invertierenden Eingang der Operationsverstärker 34 und 35 verbunden. Die Widerstände 10 und 24 sind wie aus Fig. 9 bekannt, verschaltet. In Fig. 10, another embodiment is shown in which the switchover not with transistors but with two operational amplifiers 34, 35 , between their non-inverting input and the computing device , a switching stage 36 , 37 is carried out. At the output of the two operational amplifiers 34 and 35 , a forward polarized diode 38 and 39 is arranged, which are connected via the resistors 25 and 26 to the point 12 . The cathodes of the two diodes 38 and 39 are connected to the respective inverting input of the operational amplifiers 34 and 35 . The resistors 10 and 24 are connected as known from FIG. 9.
Die nichtinvertierenden Eingänge der beiden Operationsverstärker 34 und 35 sind über je einen Widerstand 40 und 41 mit der Versorgungsspannung verbunden.The non-inverting inputs of the two operational amplifiers 34 and 35 are each connected to the supply voltage via a resistor 40 and 41 .
Mit der in Fig. 10 dargestellten Schaltungsanordnung können mit Hilfe der beiden Operationsverstärker und der Schaltstufen die zu sätzlichen Widerstände 25 und 26 zum Widerstand 24 parallel ge schaltet werden, wobei die Entscheidung bzw. die Ansteuerung durch die Recheneinrichtung vorgenommen wird. Durch diese Hinzuschaltung der Widerstände 25 und 26 zum Widerstand 24 wird der Gesamtwider stand, der dem NTC 10 vorgeschaltet wird verringert. Mit dieser Schaltungsanordnung ist also eine Anpassung der Auflösung möglich, wobei die Umschaltelektronik nur geringe Fehler beispielsweise durch Offset-Größen der Operationsverstarker verursacht.With the circuit arrangement shown in FIG. 10, the additional resistors 25 and 26 can be connected in parallel to the resistor 24 with the aid of the two operational amplifiers and the switching stages, the decision or the control being made by the computing device. Through this connection of the resistors 25 and 26 to the resistor 24 , the total resistance, which is connected upstream of the NTC 10 , is reduced. With this circuit arrangement, it is therefore possible to adapt the resolution, the switching electronics causing only minor errors, for example due to offset sizes of the operational amplifiers.
Anstatt über Schaltelemente Widerstände zu schalten kann auch ein Konstantstrom auf den NTC 10 gegeben werden. Dieser Konstantstrom kann umschaltbar sein oder über eine geregelte Stromquelle quasi stufenlos veränderbar eingeprägt werden. Ein Beispiel für eine solche Lösung mit einer Konstantstromquelle zeigt die Fig. 11. Dabei ist dem aus früheren Figuren bekannten Widerstand 24 die Stromquelle 42 parallel geschaltet. Beeinflußt wird diese Strom quelle durch die Recheneinrichtung, deren digitaler Ausgang auf einen Digitalanalogkonverter 43 gegeben wird, dessen analoges Ausgangssignal die Stromquelle 42 verändert.Instead of switching resistors via switching elements, a constant current can also be applied to the NTC 10 . This constant current can be switchable or can be impressed in a virtually infinitely variable manner via a regulated current source. An example of such a solution with a constant current source is shown in FIG. 11. The current source 42 is connected in parallel with the resistor 24 known from earlier figures. This current source is influenced by the computing device, the digital output of which is given to a digital analog converter 43 , the analog output signal of which changes the current source 42 .
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 11 kann auch dahingehend abge ändert werden, daß der Widerstand 24 weggelassen wird und seine Auf gabe allein durch die geregelte Stromquelle 42 übernommen wird.The circuit of Fig. 11 can also be changed to the effect abge that the resistor 24 is omitted and its rendering on solely by the controlled current source 42 is adopted.
Die Verarbeitung des vom NTC-Widerstand 10 gelieferten Signals er folgt für alle Ausführungsbeispiele in der selben Weise in der Recheneinrichtung 15. Je nach eingelesenem Meßwert (Absolutwert) wird in einem Programm entschieden, welcher Wert mit der größten Ge nauigkeit gemessen wurde, dieser Meßwert wird dann zur weiteren Aus wertung herangezogen.The processing of the signal supplied by the NTC resistor 10 is carried out in the same way in the computing device 15 for all exemplary embodiments. Depending on the read-in measured value (absolute value), a program decides which value was measured with the greatest accuracy, this measured value is then used for further evaluation.
Berücksichtigt wird in der Recheneinrichtung 15 die Schalterstel lung, bei der der Meßwerte ermittelt wurde, berechnet wird die opti male Schalterstellung für die nächste Messung. Dabei können auch Kennlinien, die in Speichern der Recheneinrichtung 15 abgelegt sind, berücksichtigt werden.The switch setting in which the measured values were determined is taken into account in the computing device 15 , and the optimum switch position for the next measurement is calculated. Characteristic curves that are stored in memories of the computing device 15 can also be taken into account.
Claims (7)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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