JP2001358587A - Nonlinear/linear converter - Google Patents

Nonlinear/linear converter

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JP2001358587A
JP2001358587A JP2000176776A JP2000176776A JP2001358587A JP 2001358587 A JP2001358587 A JP 2001358587A JP 2000176776 A JP2000176776 A JP 2000176776A JP 2000176776 A JP2000176776 A JP 2000176776A JP 2001358587 A JP2001358587 A JP 2001358587A
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Japan
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converter
linear
signal
value
input signal
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Kiyoshi Nakagawa
清 中川
Koichi Usui
宏一 臼井
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M SYST GIKEN KK
Original Assignee
M SYST GIKEN KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide precision linearization by using an A/D converter and a calculator of low cost with less bits. SOLUTION: An 8-bit type is employed for an A/D converter 2A, a calculator 2B, and a D/A converter 2C. A nonlinear analogue input signal is supplied to both the A/D converter and positive side of a subtracter 2D. The output of A/D converter 2A is supplied to the calculator 2B, the output of calculator 2B is supplied to the D/A converter 2C, and the output of the D/A converter 2C is supplied to a negative side of the subtracter 2D. The calculator 2B is provided with a correction value conversion table 2B1. A correction value (digital value) for converting a nonlinear analogue input signal at the subtracter 2D into a linear one is stored corresponding to the digital value (input value) of 256 steps from the A/D converter 2A in the correction value conversion table 2B1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、測温抵抗体,熱
電対,サーミスタ,差圧式流量計などからの出力信号や
正弦波などの非線形電気信号を線形化(直線化)する非
線形/線形変換器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonlinear / linear conversion for linearizing (linearizing) a non-linear electric signal such as a sine wave or an output signal from a resistance temperature detector, a thermocouple, a thermistor, a differential pressure type flow meter or the like. It is about a vessel.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の非線形/線形変換器
として、図10に示すようなリニアライザが用いられて
いる。このリニアライザ1は、A/D変換器1Aと演算
器1BとD/A変換器1Cとから構成され、非線形のア
ナログ入力信号を線形のアナログ信号に変換する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a linearizer as shown in FIG. 10 has been used as this kind of nonlinear / linear converter. The linearizer 1 includes an A / D converter 1A, a computing unit 1B, and a D / A converter 1C, and converts a non-linear analog input signal into a linear analog signal.

【0003】図10において、A/D変換器1Aには、
例えば熱電対(図示せず)からの起電力(入力電圧V)
が非線形のアナログ入力信号として与えられる。A/D
変換器1Aは入力される非線形のアナログ入力信号をデ
ジタル値に変換する。ここでは、A/D変換器1A,演
算器1BおよびD/A変換器1Cとして12ビットのも
のを使用しているものとし、1/4096の分解能で非
線形のアナログ入力信号をデジタル値に変換する。
In FIG. 10, an A / D converter 1A includes:
For example, electromotive force (input voltage V) from a thermocouple (not shown)
Is provided as a non-linear analog input signal. A / D
The converter 1A converts an input non-linear analog input signal into a digital value. Here, it is assumed that a 12-bit A / D converter 1A, a computing unit 1B, and a D / A converter 1C are used, and a non-linear analog input signal is converted into a digital value with a resolution of 1/4096. .

【0004】図12(a)に非線形のアナログ入力信号
を例示する。図12(a)において、横軸は測定対象の
温度、縦軸は測定対象の温度に応じたA/D変換器1A
への入力電圧Vを示す。この例において測定対象の温度
スパンを0〜650℃とすると、A/D変換器1Aは、
温度0℃に対応する入力電圧Vの値(最小値:この例で
は0V)から650℃に対応する入力電圧Vの値(最大
値)Vmaxをフルスパンとし、入力電圧Vを4096
段階のデジタル値に変換する(図12(b)参照)。
FIG. 12A illustrates a non-linear analog input signal. In FIG. 12A, the horizontal axis is the temperature of the measurement target, and the vertical axis is the A / D converter 1A according to the temperature of the measurement target.
2 shows an input voltage V to the input. In this example, if the temperature span of the measurement target is 0 to 650 ° C., the A / D converter 1A
The value (maximum value) Vmax of the input voltage V corresponding to 650 ° C. from the value (minimum value: 0 V in this example) of the input voltage V corresponding to the temperature of 0 ° C. is set to the full span, and the input voltage V is set to 4096.
It is converted into digital values of the stages (see FIG. 12B).

【0005】A/D変換器1Aによってデジタル値に変
換された非線形のアナログ入力信号は12ビットの演算
器1Bへ与えられる。演算器1Bには線形変換テーブル
1B1が設けられている。すなわち、A/D変換器1A
からの4096段階のデジタル値(入力値)に対応し
て、非線形のアナログ入力信号を線形に変換するための
デジタル値(線形変換値)が記憶されている(図11参
照)。演算器1Bは、A/D変換器1Aからデジタル値
が入力されると、そのデジタル値(入力値)に対応した
線形変換値を線形変換テーブル1B1から求め、D/A
変換器1Cへ出力する。図12(c)に演算器1Bにお
ける非線形から線形への変換状況を示す。D/A変換器
1Cは演算器1Bからのデジタル値をアナログ値に変換
する。このようにして、線形のアナログ信号が得られ
る。
[0005] The non-linear analog input signal converted into a digital value by the A / D converter 1A is supplied to a 12-bit arithmetic unit 1B. The arithmetic unit 1B is provided with a linear conversion table 1B1. That is, the A / D converter 1A
A digital value (linear conversion value) for linearly converting a non-linear analog input signal is stored in correspondence with the digital value (input value) of 4096 steps from (see FIG. 11). When a digital value is input from the A / D converter 1A, the arithmetic unit 1B obtains a linear conversion value corresponding to the digital value (input value) from the linear conversion table 1B1, and obtains the D / A
Output to converter 1C. FIG. 12C shows a state of conversion from nonlinear to linear in the arithmetic unit 1B. The D / A converter 1C converts the digital value from the arithmetic unit 1B into an analog value. In this way, a linear analog signal is obtained.

【0006】このリニアライザ1では、A/D変換器1
A,演算器1B,D/A変換器1Cとして12ビットの
ものを使用し、入力電圧Vの最大値Vmaxをフルスパ
ンとする線形変換値を用いているので、フルスパンVm
axを100%とした場合、100%÷4096=0.
024%程度の精度で線形化が可能となり、0.1%以
内の精度を要求されるリニアライザとして十分使用する
ことができる。
In this linearizer 1, the A / D converter 1
A, a computing unit 1B, and a D / A converter 1C use 12-bit ones, and use a linear conversion value having the maximum value Vmax of the input voltage V as a full span.
Assuming that ax is 100%, 100% = 4096 = 0.
Linearization can be performed with an accuracy of about 024%, and can be sufficiently used as a linearizer that requires an accuracy of 0.1% or less.

【0007】上述した従来の非線形/線形変換器(リニ
アライザ1)において十分な精度を得るために、A/D
変換器1A,演算器1BおよびD/A変換器1Cには一
般に12ビット以上の高分解能のものが用いられてい
る。
In order to obtain sufficient accuracy in the above-described conventional nonlinear / linear converter (linearizer 1), an A / D converter
The converter 1A, the arithmetic unit 1B, and the D / A converter 1C generally have a high resolution of 12 bits or more.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のリ
ニアライザ1では、少なくともA/D変換器1Aおよび
演算器1Bとして12ビット以上のものを使用するた
め、高価となる。これに対し、例えば8ビットのA/D
変換器等を使用すれば、安価とはなるが、0.1%以内
の精度を確保することができない。すなわち、8ビット
のA/D変換器を使用すると、フルスパンVmaxを1
00%とした場合、100%÷256=0.4%程度の
精度でしか線形化することができず、0.1%以内の精
度を要求されるリニアライザとしては使用することがで
きない。
As described above, the conventional linearizer 1 is expensive because at least the A / D converter 1A and the arithmetic unit 1B have 12 bits or more. On the other hand, for example, an 8-bit A / D
If a converter or the like is used, the cost is low, but the accuracy of 0.1% or less cannot be secured. That is, when an 8-bit A / D converter is used, the full span Vmax is set to 1
If it is set to 00%, linearization can be performed only with an accuracy of about 100% ÷ 256 = 0.4%, and cannot be used as a linearizer that requires an accuracy of 0.1% or less.

【0009】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、ビット数が
少なく安価なA/D変換器および演算器を使用して、高
精度の線形化が可能な非線形/線形変換器を提供するこ
とにある。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to use a low-cost A / D converter and an arithmetic unit with a small number of bits to achieve high-precision linearization. It is an object of the present invention to provide a nonlinear / linear converter which can be converted.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、非線形のアナログ入力信号をデジタ
ル値に変換し、このデジタル値に応じた補正値を求め、
この補正値をアナログ値に変換してアナログ補正信号と
し、非線形のアナログ入力信号にアナログ補正信号を合
成することによって非線形のアナログ入力信号を線形の
アナログ信号とするようにしたものである。この発明に
よれば、非線形のアナログ入力信号がデジタル値に変換
され、このデジタル値に応じた補正値(デジタル値)が
求められ、この補正値がアナログ値に変換されてアナロ
グ補正信号とされる。そして、このアナログ補正信号が
非線形のアナログ入力信号に合成(加算あるいは減算)
され、非線形のアナログ入力信号が線形のアナログ信号
とされる。この場合、補正値は非線形のアナログ入力信
号と線形のアナログ信号との差分でよく、非線形のアナ
ログ入力信号の非線形性がフルスパンの25%とする
と、すなわち非線形のアナログ信号と線形のアナログ信
号との差の最大値がフルスパンの25%とすると、例え
ば8ビットのA/D変換を行ったとしても、25%÷2
56=0.1%程度の精度で線形化が可能となる。
In order to achieve the above object, the present invention converts a non-linear analog input signal into a digital value, obtains a correction value according to the digital value,
This correction value is converted into an analog value to obtain an analog correction signal, and the non-linear analog input signal is combined with the analog correction signal to convert the non-linear analog input signal into a linear analog signal. According to the present invention, a non-linear analog input signal is converted to a digital value, a correction value (digital value) corresponding to the digital value is obtained, and the correction value is converted to an analog value to be an analog correction signal. . Then, the analog correction signal is combined with the non-linear analog input signal (addition or subtraction).
The non-linear analog input signal is converted to a linear analog signal. In this case, the correction value may be the difference between the non-linear analog input signal and the linear analog signal. If the non-linearity of the non-linear analog input signal is 25% of the full span, that is, the difference between the non-linear analog signal and the linear analog signal Assuming that the maximum value of the difference is 25% of the full span, for example, even if A / D conversion of 8 bits is performed, 25% ÷ 2
Linearization can be performed with an accuracy of about 56 = 0.1%.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き詳細に説明する。図1はこの発明に係る非線形/線形
変換器の一実施の形態を示すリニアライザのブロック図
である。このリニアライザ2は、例えば、非線形な温度
・電圧特性を持った熱電対の起電力を非線形なアナログ
入力信号として、線形な温度・電圧特性を持ったアナロ
グ電圧信号を出力するものであり、A/D変換器2A,
演算器2B,D/A変換器2Cおよび減算器2Dにより
構成されている。これらA/D変換器2A,演算器2B
およびD/A変換器2Cは8ビットのものを使用してい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments. FIG. 1 is a block diagram of a linearizer showing an embodiment of a nonlinear / linear converter according to the present invention. The linearizer 2 outputs an analog voltage signal having a linear temperature / voltage characteristic by using, for example, an electromotive force of a thermocouple having a non-linear temperature / voltage characteristic as a non-linear analog input signal. D converter 2A,
It comprises an arithmetic unit 2B, a D / A converter 2C and a subtractor 2D. These A / D converter 2A and arithmetic unit 2B
And the D / A converter 2C uses an 8-bit one.

【0012】このリニアライザ2では、非線形のアナロ
グ入力信号(入力電圧V)は、A/D変換器2Aへ与え
られると共に、減算器2Dの+側へも与えられる。A/
D変換器2Aは、例えば0℃から650℃に対応する入
力電圧Vの0〔V〕から最大値Vmaxをフルスパンと
し、入力電圧Vを256段階のデジタル値に変換する
(図2参照)。A/D変換器2Aによってデジタル値に
変換された非線形のアナログ入力信号は演算器2Bへ与
えられる。
In the linearizer 2, the non-linear analog input signal (input voltage V) is supplied to the A / D converter 2A and also to the + side of the subtractor 2D. A /
The D converter 2A converts the input voltage V to a digital value of 256 levels, with the maximum value Vmax being a full span from 0 [V] of the input voltage V corresponding to 0 ° C. to 650 ° C. (see FIG. 2). The non-linear analog input signal converted into a digital value by the A / D converter 2A is supplied to the calculator 2B.

【0013】演算器2Bには補正値変換テーブル2B1
が設けられている。補正値変換テーブル2B1には、A
/D変換器2AからのVmaxをフルスパンとする25
6段階のデジタル値(入力値)に対応して、減算器2D
において非線形のアナログ入力信号を線形に変換するた
めの補正値(デジタル値)が記憶されている(図3参
照)。すなわち、本実施の形態において、リニアライザ
2に入力される非線形のアナログ入力信号(図4に示す
特性I)とこのリニアライザ2が出力すべき線形のアナ
ログ信号(図4に示す特性II)との関係は既知であるの
で、この非線形のアナログ入力信号と線形のアナログ信
号との差を特性III として求め、この差の最大値VSm
axをフルスパンとする256段階のデジタル値を補正
値とし(図5参照)、A/D変換器2AからのVmax
をフルスパンとする256段階のデジタル値と対応づけ
て記憶させている。
The arithmetic unit 2B has a correction value conversion table 2B1.
Is provided. The correction value conversion table 2B1 includes A
25 where Vmax from / D converter 2A is full span
Subtractor 2D corresponding to the digital value (input value) of 6 stages
, A correction value (digital value) for linearly converting a non-linear analog input signal is stored (see FIG. 3). That is, in the present embodiment, the relationship between the nonlinear analog input signal (characteristic I shown in FIG. 4) input to the linearizer 2 and the linear analog signal to be output by the linearizer 2 (characteristic II shown in FIG. 4). Is known, the difference between the non-linear analog input signal and the linear analog signal is obtained as a characteristic III, and the maximum value VSm of the difference is obtained.
A digital value of 256 steps where ax is a full span is set as a correction value (see FIG. 5), and Vmax from the A / D converter 2A is
Is stored in association with a digital value of 256 steps with full span.

【0014】演算器2Bは、A/D変換器2Aからデジ
タル値が入力されると、そのデジタル値(入力値)に対
応した補正値を補正値変換テーブル2B1から求め、こ
の補正値をD/A変換器2Cへ出力する。D/A変換器
2Cは、演算器2Bからの補正値をアナログ値に変換
し、アナログ補正信号として減算器2Dの−側入力へ与
える。減算器2Dは、その+側に与えられている非線形
のアナログ入力信号から−側のアナログ補正信号を減算
することによって、非線形のアナログ入力信号を線形の
アナログ信号とする。
When a digital value is input from the A / D converter 2A, the arithmetic unit 2B obtains a correction value corresponding to the digital value (input value) from the correction value conversion table 2B1, and calculates this correction value as D / D Output to A converter 2C. The D / A converter 2C converts the correction value from the arithmetic unit 2B into an analog value, and supplies the analog value to the negative input of the subtractor 2D. The subtracter 2D converts the non-linear analog input signal into a linear analog signal by subtracting the negative analog correction signal from the non-linear analog input signal supplied to the + side.

【0015】この場合、非線形のアナログ入力信号の非
線形性がフルスパンVmaxの25%とすると、すなわ
ち非線形のアナログ入力信号(図4に示す特性I)と線
形のアナログ信号(図4に示す特性II)との差の最大値
がフルスパンVmaxの25%ならば、8ビットのA/
D変換器2A,演算器2BおよびD/A変換器2Cを用
いても、25%÷256=0.1%程度の精度で線形化
が可能となる。これにより、安価な8ビットのA/D変
換器2A,演算器2BおよびD/A変換器2Cを使用し
て、高精度の線形化が可能となる。
In this case, if the nonlinearity of the nonlinear analog input signal is 25% of the full span Vmax, that is, the nonlinear analog input signal (characteristic I shown in FIG. 4) and the linear analog signal (characteristic II shown in FIG. 4) Is 25% of full span Vmax, the 8-bit A /
Even if the D converter 2A, the arithmetic unit 2B, and the D / A converter 2C are used, linearization can be performed with an accuracy of about 25% ÷ 256 = 0.1%. Thus, high-precision linearization can be performed using the inexpensive 8-bit A / D converter 2A, arithmetic unit 2B, and D / A converter 2C.

【0016】図6は本発明に係るリニアライザの具体例
を示す回路図である。このリニアライザ3は、8ビット
A/Dコンバータ,CPU,I/Oポートを持つマイク
ロコンピュータ〔例えば、RISC(Reduced Instruct
ion Set Computer)マイコン〕IC1と、オペアンプI
C2−A,IC2−Bと、抵抗R1〜R8と、コンデン
サC1,C2とにより構成されている。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific example of the linearizer according to the present invention. The linearizer 3 is a microcomputer having an 8-bit A / D converter, a CPU, and an I / O port [for example, a RISC (Reduced Instruction)
ion Set Computer) microcomputer] IC1 and operational amplifier I
C2-A, IC2-B, resistors R1 to R8, and capacitors C1 and C2.

【0017】入力端子Iinからの非線形のアナログ入力
信号(入力電圧V)は、抵抗R1を介してオペアンプI
C2−Aの非反転入力へ与えられると共に、抵抗R7と
コンデンサC1との接続点を介してマイクロコンピュー
タIC1へ与えられる。図7にマイクロコンピュータI
C1の内部構成の概略を示す。マイクロコンピュータI
C1は、CPU3−1,RAM3−2,ROM3−3,
A/Dコンバータ3−4,インターフェイス(I/O,
I/F)3−5,3−6を有している。ROM3−3に
は補正値変換テーブルが格納されている。CPU3−1
はROM3−3に格納されているプログラムに従って処
理動作を行う。
A non-linear analog input signal (input voltage V) from an input terminal Iin is supplied to an operational amplifier I via a resistor R1.
The signal is supplied to the non-inverting input of C2-A and to the microcomputer IC1 via the connection point between the resistor R7 and the capacitor C1. FIG. 7 shows the microcomputer I
The outline of the internal configuration of C1 is shown. Microcomputer I
C1 is CPU3-1, RAM3-2, ROM3-3.
A / D converter 3-4, interface (I / O,
I / F) 3-5, 3-6. The ROM 3-3 stores a correction value conversion table. CPU 3-1
Performs a processing operation according to a program stored in the ROM 3-3.

【0018】マイクロコンピュータIC1において、非
線形のアナログ入力信号(入力電圧V)は、A/Dコン
バータ3−4へ与えられる。A/Dコンバータ3−4
は、650℃に対応する入力電圧Vの最大値Vmaxを
フルスパンとし、入力電圧Vを256段階のデジタル値
に変換する。CPU3−1は、A/Dコンバータ3−4
によってデジタル値に変換された非線形のアナログ信号
を取り込み、そのデジタル値(入力値)に対応した補正
値をROM3−3中の補正値変換テーブルから求め、こ
の補正値に応じたデューティ比のPWM信号をソフト的
に作成し、インターフェイス3−6を介して出力する。
In the microcomputer IC1, a non-linear analog input signal (input voltage V) is supplied to an A / D converter 3-4. A / D converter 3-4
Converts the maximum value Vmax of the input voltage V corresponding to 650 ° C. into a full span, and converts the input voltage V into a 256-stage digital value. The CPU 3-1 includes an A / D converter 3-4.
And a correction value corresponding to the digital value (input value) is obtained from a correction value conversion table in the ROM 3-3, and a PWM signal having a duty ratio corresponding to the correction value is obtained. Is created as software and output via the interface 3-6.

【0019】マイクロコンピュータIC1からのPWM
信号は、抵抗R6とコンデンサC2とにより構成される
平滑回路へ与えられ、そのデューティ比に応じた値の電
圧信号がオペアンプIC2−Bの非反転入力へ与えられ
る。すなわち、マイクロコンピュータIC1において求
められた補正値に応じた電圧信号がオペアンプIC2−
Bの非反転入力へ与えられる。オペアンプIC2−B
は、バイアス電圧Vbの設定により、マイクロコンピュ
ータIC1において求められた補正値に応じた電圧信号
を正負に振り分け、アナログ補正信号としてオペアンプ
IC2−Aの非反転入力へ与える。
PWM from microcomputer IC1
The signal is applied to a smoothing circuit including a resistor R6 and a capacitor C2, and a voltage signal having a value corresponding to the duty ratio is applied to a non-inverting input of the operational amplifier IC2-B. That is, a voltage signal corresponding to the correction value obtained by the microcomputer IC1 is supplied to the operational amplifier IC2-
B is applied to the non-inverting input of B. Operational amplifier IC2-B
Distributes a voltage signal according to the correction value obtained by the microcomputer IC1 into positive and negative according to the setting of the bias voltage Vb, and supplies the analog signal as a analog correction signal to the non-inverting input of the operational amplifier IC2-A.

【0020】これにより、非線形のアナログ入力信号が
線形のアナログ信号に対して上側に膨らむような特性の
場合、非線形のアナログ入力信号からアナログ補正信号
が減算され、オペアンプIC2−Aから線形に変換され
たアナログ信号が出力される。また、非線形のアナログ
入力信号が線形のアナログ信号に対して下側に膨らむよ
うな特性の場合、非線形のアナログ入力信号にアナログ
補正信号が加算され、オペアンプIC2−Aから線形に
変換されたアナログ信号が出力される。
Accordingly, when the characteristic of the nonlinear analog input signal is such that it swells upward with respect to the linear analog signal, the analog correction signal is subtracted from the nonlinear analog input signal and is converted linearly from the operational amplifier IC2-A. Analog signal is output. In the case where the non-linear analog input signal has a characteristic that swells downward with respect to the linear analog signal, an analog correction signal is added to the non-linear analog input signal, and the analog signal converted linearly from the operational amplifier IC2-A. Is output.

【0021】図6では、非線形のアナログ入力信号が線
形のアナログ信号に対して上下に膨らむ場合を想定し、
その何れにおいても補正が行われるようなバイポーラ型
の回路構成とした。非線形のアナログ入力信号が線形の
アナログ信号に対して上側にのみ膨らむ特性である場合
には図8のようなユニポーラ型の回路構成とすることに
より、また非線形のアナログ入力信号が線形のアナログ
信号に対して下側にのみ膨らむ特性である場合には図9
のようなユニポーラ型の回路構成ととすることにより、
オペアンプIC2−Bを不要として、回路構成を簡略化
することができる。
In FIG. 6, it is assumed that a non-linear analog input signal expands vertically with respect to a linear analog signal.
In each case, a bipolar type circuit configuration in which correction is performed is adopted. If the non-linear analog input signal has a characteristic that expands only upward with respect to the linear analog signal, a unipolar circuit configuration as shown in FIG. 8 is used, and the non-linear analog input signal becomes a linear analog signal. On the other hand, in the case of the characteristic of expanding only downward, FIG.
By adopting a unipolar circuit configuration such as
Since the operational amplifier IC2-B is not required, the circuit configuration can be simplified.

【0022】なお、上述した実施の形態では、演算器2
Bにおいて非線形を線形に変換するための補正値を補正
値変換テーブルより求めるようにしたが、計算式を使っ
て求めるようにしてもよい。また、マイクロコンピュー
タIC1において、補正値に応じたデューティ比のPW
M信号をソフト的に作成するようにしたが、ハード回路
によって作成するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the operation unit 2
In B, the correction value for converting non-linear to linear is determined from the correction value conversion table, but may be determined using a calculation formula. In the microcomputer IC1, the duty ratio PW corresponding to the correction value
Although the M signal is created by software, it may be created by a hardware circuit.

【0023】また、上述した実施の形態では、抵抗R6
とコンデンサC2とによる平滑回路でマイクロコンピュ
ータIC1からのPWM信号をそのデューティ比に応じ
た値の電圧信号に変換(A/D変換)するようにした
が、マイクロコンピュータIC1にD/Aコンバータを
設けるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the resistance R6
The PWM signal from the microcomputer IC1 is converted (A / D-converted) into a voltage signal having a value corresponding to the duty ratio by a smoothing circuit including the capacitor C2 and the D / A converter. You may do so.

【0024】PWM信号をハード回路によって作成した
り、D/Aコンバータを設けると、マイクロコンピュー
タIC1が高価となる。本実施の形態では、PWM信号
をソフト的に作成し、抵抗R6とコンデンサC2よりな
る平滑回路でD/A変換を行うことにより、マイクロコ
ンピュータIC1としてA/Dコンバータ,CPU,I
/Oポートを持つ安価なRICSマイコンを使用し、低
コスト化を図っている。
If the PWM signal is generated by a hardware circuit or a D / A converter is provided, the microcomputer IC1 becomes expensive. In the present embodiment, a PWM signal is created in a software manner, and D / A conversion is performed by a smoothing circuit including a resistor R6 and a capacitor C2, so that an A / D converter, a CPU, an I / O as a microcomputer IC1.
An inexpensive RICS microcomputer with an / O port is used to reduce costs.

【0025】また、上述した実施の形態では、熱電対か
らの起電力(入力電圧V)を非線形のアナログ入力信号
とし線形化するようにしたが、測温抵抗体,サーミス
タ,差圧式流量計などの出力信号や正弦波などの非線形
電気信号の線形化も同様にして行うことができる。ま
た、非線形信号を線形化したのと同様の手順により、線
形信号を非線形化することも可能である。すなわち、補
正値変換テーブルを用いることにより、線形データを正
弦波,開平,対数などのあらゆる関数に変換することが
可能である。
In the above-described embodiment, the electromotive force (input voltage V) from the thermocouple is linearized as a non-linear analog input signal. However, a resistance temperature detector, a thermistor, a differential pressure type flow meter, etc. And the linearization of a non-linear electric signal such as a sine wave. In addition, it is also possible to nonlinearize a linear signal by the same procedure as that for linearizing a nonlinear signal. That is, by using the correction value conversion table, it is possible to convert linear data into any function such as sine wave, square root, and logarithm.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、非線形のアナログ入力信号がデジタル値
に変換され、このデジタル値に応じた補正値が求めら
れ、この補正値がアナログ値に変換されてアナログ補正
信号とされ、このアナログ補正信号が非線形のアナログ
入力信号に合成(加算あるいは減算)され、非線形のア
ナログ入力信号が線形のアナログ信号とされる。この場
合、補正値は非線形のアナログ入力信号と線形のアナロ
グ信号との差分でよく、非線形のアナログ入力信号の非
線形性がフルスパンの25%とすると、例えば8ビット
のA/D変換を行ったとしても、25%÷256=0.
1%程度の精度で線形化が可能となり、ビット数が少な
く安価なA/D変換器および演算器を使用して、高精度
の線形化が可能となる。
As apparent from the above description, according to the present invention, a non-linear analog input signal is converted into a digital value, and a correction value corresponding to the digital value is obtained. Is converted into an analog correction signal, and this analog correction signal is combined (added or subtracted) with a non-linear analog input signal, and the non-linear analog input signal is converted into a linear analog signal. In this case, the correction value may be the difference between the non-linear analog input signal and the linear analog signal. If the non-linearity of the non-linear analog input signal is 25% of the full span, it is assumed that 8-bit A / D conversion is performed. Also, 25% ÷ 256 = 0.
Linearization can be performed with an accuracy of about 1%, and high-precision linearization can be performed using an inexpensive A / D converter and an arithmetic unit with a small number of bits.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る非線形/線形変換器の一実施の
形態を示すリニアライザのブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a linearizer showing an embodiment of a nonlinear / linear converter according to the present invention.

【図2】 Vmaxをフルスパンとする入力電圧Vの2
56段階のデジタル値への変換状況を示す図である。
FIG. 2 shows an example of an input voltage V having a full span of Vmax.
It is a figure showing the conversion situation to 56 steps of digital values.

【図3】 非線形のアナログ入力信号を線形に変換する
ための補正値変換テーブルを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a correction value conversion table for linearly converting a non-linear analog input signal.

【図4】 入力される非線形のアナログ入力信号(特性
I)と出力される線形のアナログ信号(特性II)との差
信号(特性III )を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a difference signal (characteristic III) between an input non-linear analog input signal (characteristic I) and an output linear analog signal (characteristic II).

【図5】 差の最大値VSmaxをフルスパンとする補
正値の256段階のデジタル値への変換状況を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a state of conversion of a correction value having a maximum difference VSmax as a full span into a digital value in 256 steps.

【図6】 本発明に係るリニアライザの具体例(バイポ
ーラ型)を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific example (bipolar type) of the linearizer according to the present invention.

【図7】 このリニアライザにおけるマイクロコンピュ
ータの内部構成の概略を示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing an internal configuration of a microcomputer in the linearizer.

【図8】 このリニアライザの他の回路構成例(ユニポ
ーラ型)を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing another circuit configuration example (unipolar type) of the linearizer.

【図9】 このリニアライザの別の回路構成例(ユニポ
ーラ型)を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing another circuit configuration example (unipolar type) of the linearizer.

【図10】 従来のリニアライザを示すブロック図であ
る。
FIG. 10 is a block diagram showing a conventional linearizer.

【図11】 このリニアライザに用いる線形変換テーブ
ルを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a linear conversion table used for the linearizer.

【図12】 このリニアライザにおける非線形/線形変
換動作を説明する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a non-linear / linear conversion operation in the linearizer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…リニアライザ、2A…A/D変換器、2B…演算
器、2B1…補正値変換テーブル、2C…D/A変換
器、2D…減算器、3…リニアライザ、IC1…マイク
ロコンピュータ、IC2−A,IC2−B…オペアン
プ、R1〜R8…抵抗、C1,C2…コンデンサ、3−
1…CPU、3−2…RAM、3−3…ROM、3−4
…A/Dコンバータ、3−5,3−6…インターフェイ
ス。
2 Linearizer, 2A A / D converter, 2B arithmetic unit, 2B1 correction value conversion table, 2C D / A converter, 2D subtractor, 3 linearizer, IC1 microcomputer, IC2-A, IC2-B: operational amplifier, R1 to R8: resistor, C1, C2: capacitor, 3-
1 CPU, 3-2 RAM, 3-3 ROM, 3-4
... A / D converter, 3-5, 3-6 ... interface.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非線形のアナログ入力信号をデジタル値
に変換するA/D変換手段と、 このA/D変換手段からのデジタル値に応じた補正値を
求める補正値演算手段と、 この補正値演算手段によって求められた補正値をアナロ
グ値に変換しアナログ補正信号とするD/A変換手段
と、 前記非線形のアナログ入力信号に前記アナログ補正信号
を合成することによって前記非線形のアナログ入力信号
を線形のアナログ信号とする補正手段とを備えたことを
特徴とする非線形/線形変換器。
A / D conversion means for converting a non-linear analog input signal into a digital value, correction value calculation means for obtaining a correction value corresponding to a digital value from the A / D conversion means, and correction value calculation D / A conversion means for converting the correction value obtained by the means into an analog value to obtain an analog correction signal, and combining the analog correction signal with the non-linear analog input signal to convert the non-linear analog input signal into a linear signal. A non-linear / linear converter comprising: a correction unit for converting the signal into an analog signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011135395A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Mitsubishi Electric Corp Analog signal conversion apparatus

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