FR2488083A1

FR2488083A1 - DEVICE FOR CONVERTING THE OHMIC VALUE OF A VARIABLE RESISTANCE INTO A DIGITAL SIGNAL

Info

Publication number: FR2488083A1
Application number: FR8114540A
Authority: FR
Inventors: Werner Albrecht; Klaus Fischer; Gerhard Grun
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-08-01
Filing date: 1981-07-27
Publication date: 1982-02-05
Also published as: HU182716B; DE3029173A1; FI812392L; CH651976A5; GR74588B; FR2488083B3

Abstract

For the conversion of a variable resistance value into a digital signal without a reference voltage, a temperature-dependent resistor (2) is connected in series to a fixed resistor (3). Parallel to this series connection is a resistance conductor (4), which is interrogated using a successive approximation register (11). When the values are equal, the approximation process is interrupted via a comparator (7), and the result is fed to a conversion result register (13). The digital word formed in this way is passed as an address to a read-only memory decoder (14), in which case a digital word, which contains a value which is proportional to the input variable, is stored at each address. This value is passed firstly to a display device (16) and secondly to a computer as an external temperature value, which computer together with other control signals controls the loading of heat storage devices.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif pour la conversion de la valeur ohmique d'une résistance variable en un signal numérique et dans lequel une résistance fixe, branchée en série avec la résistance variable, est raccordée à une source de tension et le point de jonction des deux résistances est relié à l'une des entrées d'un dispositif de commutation qui délivre à un dispositif de commutation numérique un signal de commande qui est fonction de la valeur ohmique de la résistance variable et est destiné, notamment, à l'introduction numérique d'une valeur ohmique,correspondant à la température extérieure, dans un ordinateur destiné à la commande de la charge d'appareils accumulateurs de chaleur. The present invention relates to a device for converting the ohmic value of a variable resistor into a digital signal and in which a fixed resistor, connected in series with the variable resistor, is connected to a voltage source and the point of junction of the two resistors is connected to one of the inputs of a switching device which delivers to a digital switching device a control signal which is a function of the ohmic value of the variable resistor and is intended, in particular, for numerical input of an ohmic value, corresponding to the outside temperature, in a computer intended for controlling the charge of heat storage devices.

Dans un dispositif de ce type, connu par la demande de brevet DE 2 833 583, une résistance de mesure, tributaire de la température, et une résistance fixe sont raccordées à une source de tension. Le point de jonction des deux résistances est relié à une première entrée d'un amplificateur de découplage qui peut être mis hors circuit par l'intermédiaire d'une deuxième entrée commandée par un ordinateur. Le signal de sortie de cet amplificateur est appliqué à un intégrateur dont le signal de sortie est comparé dans un comparateur à un signal de seuil fixe.Lorsque le signal de sortie de l'intégrateur dépasse le signal de seuil, un signal de démarrage est transmis, par l'intermédiaire d'un inverseur monté en aval du comparateur, à l'ordinateur qui, à partir de cet instant et après un laps de temps prédéterminé, délivre à la deuxième entrée du premier amplificateur un signal mettant ce dernier hors circuit. Le signal de tension présent à la résistance de mesure, tributaire de la température, est sommé jusqu a cet instant et ensuite le signal d'intégration diminue jusqu'à ce qu'il franchisse le seuil de commutation. Le temps de réduction du signal intégré est alors converti en valeur numérique et est enregistré dans un registre de comptage en tant que mesure pour la valeur ohmique en vue d'un traitement subséquent par l'ordinateur.Dans ce cas le résultat de comptage est fonction du temps qui est nécessaire à la réduction du signal ayant atteint, de façon analogue, un niveau déterminé. Le niveau du signal dépend cependant de la grandeur des tensions d'alimentation de l'amplificateur et de l'intEgra- teur ainsi que de la tension d'alimentation du diviseur de tension contenant la résistance de mesure tributaire de la température de sorte que le résultat de comptage varie également avec la tension d'alimentation. In a device of this type, known from patent application DE 2 833 583, a measurement resistance, dependent on the temperature, and a fixed resistance are connected to a voltage source. The junction point of the two resistors is connected to a first input of a decoupling amplifier which can be switched off via a second input controlled by a computer. The output signal of this amplifier is applied to an integrator whose output signal is compared in a comparator to a fixed threshold signal. When the integrator output signal exceeds the threshold signal, a start signal is transmitted , via an inverter mounted downstream of the comparator, to the computer which, from this instant and after a predetermined period of time, delivers to the second input of the first amplifier a signal putting the latter off. The voltage signal present at the measurement resistor, dependent on the temperature, is summed up to this moment and then the integration signal decreases until it crosses the switching threshold. The reduction time of the integrated signal is then converted into a digital value and is recorded in a counting register as a measurement for the ohmic value for subsequent processing by the computer. In this case the counting result is dependent of the time which is necessary for the reduction of the signal having similarly reached a determined level. The level of the signal depends, however, on the magnitude of the supply voltages of the amplifier and the integrator as well as on the supply voltage of the voltage divider containing the temperature-dependent measurement resistor so that the counting result also varies with the supply voltage.

La présente invention a pour objet de créer un dispositif du type décrit ci-dessus qui permet une conversion analogique-numérique de la valeur ohmique d'une résistance de mesure sans cependant nécessiter une tension de référence. The object of the present invention is to create a device of the type described above which allows analog-digital conversion of the ohmic value of a measurement resistor without however requiring a reference voltage.

Les problèmes ci-dessus sont résolus conformément à l'invention par un dispositif qui est caractérisé en ce qu'un conducteur à résistances branché en parallèle au montage en série de la résistance variable et de la résistance fixe, et composé d'un grand nombre de résistances diviseuses branchées en série, est raccordé à la source de tension, en ce que le point de jonction entre la résistance variablè et la résistance à valeur ohmique fixe est raccordé à l'une des entrées d'un comparateur dont la deuxième entrée est reliée à des prises médianes, prévues entre les résistances diviseuses, par l'intermédiaire d'un registre d'approximation successive et en ce que la sortie du comparateur est reliée à l'entrée de commande du registre d'approximation dont le signal de sortie est appliqué à un registre de conversion de résultat. The above problems are solved in accordance with the invention by a device which is characterized in that a resistance conductor connected in parallel to the series connection of the variable resistance and of the fixed resistance, and composed of a large number of dividing resistors connected in series, is connected to the voltage source, in that the junction point between the variable resistance and the resistance with fixed ohmic value is connected to one of the inputs of a comparator whose second input is connected to median sockets, provided between the dividing resistors, by means of a successive approximation register and in that the comparator output is connected to the control input of the approximation register whose output signal is applied to a result conversion register.

Dans la forme de réalisation suivant l'invention la résistance variable et le conducteur à résistances, branché en parallèle, forment un montage en pont et le conducteur à résistances est exploré par des pas multiples. Lorsque les valeurs ohmiques dans les deux branches du montage en pont sont identiques, un signal de commande provenant d'un comparateur met un terme à l'interrogation du conducteur à résistances. Le résultat numérique des différents processus d'interrogation représente alors directement un mot numérique et approprié au traitement subséquent.Etant donné que la valeur ohmique de la résistance variable est ainsi déterminée en tant que valeur proportionnelle et que la grandeur est aussi tat disponible sous forme de signal numérique sans nécessiter un signal intermédiaire analogique, ni la tension d'alimentation de la résistance variable ni le registre de comparaison ou de comptage n'interviennent dans le résultat final de la conversion. En conséquence, il n'est plus nécessaire de prévoir une stabilisation précise des tensions d'alimentation et la dépense occasionnée par les composants électriques ou électroniques utilisés à cet effet. In the embodiment according to the invention the variable resistance and the resistance conductor, connected in parallel, form a bridge arrangement and the resistance conductor is explored by multiple steps. When the ohmic values in the two branches of the bridge arrangement are identical, a control signal coming from a comparator puts an end to the interrogation of the resistance conductor. The numerical result of the different interrogation processes then directly represents a numeric word suitable for subsequent processing. Since the ohmic value of the variable resistance is thus determined as a proportional value and the quantity is also available as digital signal without requiring an analog intermediate signal, neither the supply voltage of the variable resistor nor the comparison or counting register intervene in the final result of the conversion. Consequently, it is no longer necessary to provide precise stabilization of the supply voltages and the expense occasioned by the electrical or electronic components used for this purpose.

Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Various other characteristics of the invention will also emerge from the detailed description which follows.

Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. An embodiment of the object of the invention is shown, by way of nonlimiting example, in the accompanying drawing.

La figure unique représente le schéma électrique du dispositif de conversion suivant l'invention et son utilisation pour la commande de la charge d'un appareil accumulateur de chaleur,
Le montage en série comprenant une résistance de mesure 2, tributaire de la température et une résistance fixe 3, est relié, d'une part, à la borne 1 d'une source de ten sion et, d'autre part, à la masse, Un conducteur à résistances comportant, par exemple, 256 résistances diviseuses montées en série et dont les différents points de jonction peuvent être interrogés successivement au moyen d'une commande d'exploration électronique 5 est monté en parallèle au branchement série des résistances 2 et 3.Le point de jonction de la résistance de mesure 2 et de la résistance fixe est relié à l'une des entrées d'un comparateur 7 dont la deuxième entrée 8 est raccordée à la commande d'exploration 5. Le signal de sortie présent à la sortie du comparateur 7 est conduit sur l'une des entrées de commande 9 d'un registre d'approximation successive 10. Le registre d'approximation 10 doit être démarré par l'intermédiaire d'une entrée 11 et il envoie alors des signaux de commande à la commande d'exploration 5.Afin de pouvoir réaliser l'accord du montage en pont par un nombre de processus d'interrogation le plus faible possible, la commande d'exploration établit, lors du premier pas d'interrogation, une prise médiane, désignée par 12 au schéma annexé au niveau du point de jonction des résistances diviseuses médianes 4 du conducteur à résistances, c'est-à-dire entre la 128ème et la 129ème résistance. La tension ainsi prélevée est comparée dans le comparateur 7 avec la tension présente à l'entrée 6 et qui provient de la branche du montage en pont comprenant la résistance de mesure 2.Lorsque la tension prelevée à la prisé médiane 12 et présente à l'entrée 8 est supérieure à la tension présente à l'entrée 6, un"zero"logiqúe ou un "un" logique, suivant la polarité de la différence de tension, est mis en mémoire dans un registre de résultat et de conversion 13 par l'intermédiaire du registre d'approximation. Lors du deuxième pas d'interrogation, la prise médiane 12 est décalée de 64 prises afin d'obtenir un effet antagoniste vis-à-vis de la différence de polarité constatée au cours du premier pas d'interrogation, La polarité ainsi obtenue pour la tension différentielle résultant des signaux d'entrée est de nouveau mémorisée sous forme de signal logique dans le registre de résultat et de conversion.Lors des pas d'interrogation suivants, au cours desquels la prise médiane 12 est avancée à chaque fois d'un nombre de résistances diviseuses 4 qui correspond à la moitié du nombre des résistances explorées précédemment, il se produit une approximation pas à pas des signaux d'entrée 6 et 8. Dans le présent exemple de 256 résistances diviseuses 4,seulement huit pas d'interrogation sont nécessaires pour obtenir l'équilibre du montage en pont.Dès que l'équilibre du montage en pont est atteint, c'est-à-dire au plus tard après huit pas, l'interrogation est arrêtée et le résultat numérique obtenu est mémorisé en vue du processus de commande subséquent dans le registre de ré sultat et de conversion 13 r Le signal numérique peut être introduit en tant qu'adresse dans un décodeur à mémoire de constante 14 dans lequel on peut mémoriser sous chaque adresse une valeur qui est en relation linéaire avec la tem pérature influençant la résistance de mesure 2. De ce fait, il est possible d'obtenir un rapport linéaire exact entre la grandeur d'entrée et la valeur de sortie du décodeur à mémoire de constante 14 et ceci malgré la caractéristique non linéaire de la résistance de mesure 2. Le mot de données déposé dans la mémoire de constante et pouvant être sélectionné par l'intermédiaire de l'adressecorrespondante peut être transmis ensuite et par l'intermédiaire d'une mémoire intermédiaire à un dispositif d'affichage numérique 16 où il est visualisé.The single figure represents the electrical diagram of the conversion device according to the invention and its use for controlling the charge of a heat storage device,
The series connection comprising a measurement resistor 2, dependent on the temperature and a fixed resistor 3, is connected, on the one hand, to terminal 1 of a voltage source and, on the other hand, to ground , A resistance conductor comprising, for example, 256 dividing resistors connected in series and the different junction points of which can be interrogated successively by means of an electronic exploration control 5 is mounted in parallel with the series connection of resistors 2 and 3 .The junction point of the measurement resistance 2 and the fixed resistance is connected to one of the inputs of a comparator 7, the second input 8 of which is connected to the exploration control 5. The output signal present at the output of comparator 7 is led to one of the control inputs 9 of a successive approximation register 10. The approximation register 10 must be started via an input 11 and it then sends signals from order to explorer command ion 5.In order to be able to achieve the tuning of the bridge assembly by the least possible number of interrogation processes, the exploration command establishes, during the first interrogation step, a median tap, designated by 12 at diagram appended to the junction point of the median dividing resistors 4 of the resistance conductor, that is to say between the 128th and the 129th resistance. The voltage thus sampled is compared in the comparator 7 with the voltage present at the input 6 and which comes from the branch of the bridge assembly comprising the measurement resistor 2. When the voltage taken at the median prized 12 and present at the input 8 is greater than the voltage present at input 6, a logical "zero" or a logical "one", depending on the polarity of the voltage difference, is stored in a result and conversion register 13 by l intermediary of the approximation register. During the second interrogation step, the middle tap 12 is offset by 64 takes in order to obtain an antagonistic effect with respect to the difference in polarity observed during the first interrogation step, the polarity thus obtained for the differential voltage resulting from the input signals is again memorized as a logic signal in the result and conversion register. During the following interrogation steps, during which the center tap 12 is advanced each time by a number of dividing resistors 4 which corresponds to half the number of resistors explored previously, there is a stepwise approximation of the input signals 6 and 8. In the present example of 256 dividing resistors 4, only eight interrogation steps are necessary to obtain the balance of the bridge assembly. As soon as the balance of the bridge assembly is reached, that is to say after eight steps at the latest, the interrogation is stopped and the numerical result obtained is mea moralized for the subsequent ordering process in the result and conversion register 13 r The digital signal can be introduced as an address in a constant memory decoder 14 in which a value which can be stored under each address in linear relation with the temperature influencing the measurement resistance 2. Therefore, it is possible to obtain an exact linear relationship between the input quantity and the output value of the constant memory decoder 14 and this despite the non-linear characteristic of the measuring resistor 2. The data word stored in the constant memory and which can be selected via the corresponding address can then be transmitted and via an intermediate memory to a device d digital display 16 where it is displayed.

Lorsqu'il s'agit d'une commande pour la charge de chaudière à accumulation de chaleur, les valeurs numériques emmagasinées dans le décodeur à mémoire de constante 14, et pouvant être appelées par l'intermédiaire des adresses, peuvent être introduites dans un ordinateur et être traitées dans ce dernier avec d'autres grandeurs d'influence numériques, telles que, par exemple, la durée de la charge ou les intervalles entre les charges ou des signaux d'abaissement de la température, afin d'obtenir un signal permettant de commander la mise en marche et l'arrêt de l'accumulateur de chaleur. When it is a command for the load of a heat storage boiler, the digital values stored in the constant memory decoder 14, and which can be called up via the addresses, can be entered into a computer. and be processed in the latter with other numerical influence quantities, such as, for example, the duration of the charge or the intervals between the charges or temperature lowering signals, in order to obtain a signal allowing to control the starting and stopping of the heat accumulator.

Claims

1 - Device for converting the ohmic value of a variable resistor into a digital signal and in which a fixed resistor, connected in series with the variable resistor, is connected to a voltage source and the junction point of the two resistors is connected to one of the inputs of a switching device which delivers to a digital switching device a control signal which is a function of the ohmic value of the variable resistance and is intended, in particular, for the digital introduction of a ohmic value, corresponding to the outside temperature, in a computer intended for controlling the charge of heat storage devices, characterized in that a resistance conductor connected in parallel to the series connection of the variable resistance (2) and of the fixed resistor (3), and composed of a large number of dividing resistors (4) connected in series, is connected to the voltage source, in that the junction point between the resistor goes reliable (2) and the resistance with a fixed ohmic value (3) is connected to one of the inputs (6) of a comparator (7), the second input (8) of which is connected to median sockets, provided between the resistors dividers (4), via a successive approximation register (10) and in that the comparator output (7) is connected to the control input (9) of the approximation register (10) the output signal of which is applied to a result conversion register (13).

2 - Device according to claim 1, characterized in that the output signal from the conversion register (13) is applied to one of the address inputs of a constant memory decoder (14).

3 - Device according to claim 2, characterized in that the output signal from the constant memory decoder (14) is transmitted to a display device (16) by means of an intermediate memory (15).

4 - Device according to one of claims 2 and 3, characterized in that the output signal from the constant memory decoder (14) is introduced into a computer calculation unit.