JPH02216915A - Multi-point measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、多点測定装置に関するものであり、詳しくは
、帰還形パルス幅変調方式A/D変換器を用いた装置の
特性改善に関するものである。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a multi-point measuring device, and more particularly, to improving the characteristics of a device using a feedback pulse width modulation type A/D converter. It is.
〈従来の技術〉
複数の測定点のアナログ信号を選択的に取り込んでデジ
タル信号に変換する多点測定装置の一種に、帰還形パル
ス幅変調方式A/D変換器を用いたものがある。<Prior Art> One type of multi-point measurement device that selectively takes in analog signals from a plurality of measurement points and converts them into digital signals uses a feedback pulse width modulation type A/D converter.
第2図は、従来のこのような装置の一例を示すブロック
図である。複数の測定点に対応した各入力端子11〜1
1に加えられるアナログ入力信号A ijl + 〜A
jrL%は、それぞれの変換器21〜2TLで共通の
信号形態(例えば直流電圧)に変換される。これら変換
器2.〜21の出力信号はリレーを用いたスキャナ3を
介して選択的に帰還形パルス幅変調方式A/D変換器4
に入力され、デジタル信号に変換される。帰還形パルス
幅変調方式A/D変換器4は、アナログ信号をパルス幅
信号に変換するパルス幅変調(PWM)部よりなるアナ
ログ部5とパルス幅信号をデジタル信号に変換するA/
D変換部6とこれらを電気的に絶縁された状態で光結合
するフォトカプラ(PC)7とで構成されている。FIG. 2 is a block diagram showing an example of such a conventional device. Each input terminal 11 to 1 corresponds to multiple measurement points
Analog input signal A ijl + ~A applied to 1
jrL% is converted into a common signal form (for example, DC voltage) by each of the converters 21 to 2TL. These converters 2. The output signals of ~21 are selectively sent to a feedback pulse width modulation type A/D converter 4 via a scanner 3 using a relay.
input and converted into a digital signal. The feedback pulse width modulation type A/D converter 4 includes an analog section 5 consisting of a pulse width modulation (PWM) section that converts an analog signal into a pulse width signal, and an A/D converter that converts the pulse width signal into a digital signal.
It is composed of a D conversion section 6 and a photocoupler (PC) 7 that optically couples them in an electrically insulated state.
第3図は、このような帰還形パルス幅変調方式A/D変
換器の一例を示す構成説明図である。第3図において、
8は被変換アナログ入力信号VLrLの入力端子であり
、抵抗器9を介して積分器Iを構成する演算増幅器10
の反転入力端子に接続されている。演算増幅器10の反
転入力端子と出力端子の間にはコンデンサ11が接続さ
れ、非反転入力端子は共通電位点に接続されている。1
2はコンパレータとして用いられる演算増幅器であり、
非反転入力端子には演算増幅器10の出力端子が接続さ
れ、反転入力端子は共通電位点に接続されている。演算
増幅器12の出力端子はフォトカプラ13を介してフリ
ップフロップ14のデータ端子に接続されている。フリ
ップフロップ14の出力端子はアンドゲート15の一方
の入力端子に接続されるとともにその出力信号PWM−
はフォトカプラ16を介して切換スイッチ17に切換駆
動信号として加えられている。切換スイッチ17の一方
の固定接点aには基準電圧源十Vsの陽極側が接続され
、他方の固定接点すには基準電圧源−Vsの陰極側が接
続され、可動接点は抵抗器18を介して演算増幅器10
の反転入力端子に接続されている。19はカウントクロ
ックCCKを出力するカウントクロック発生回路であり
、その出力端子はフリップフロップ14のクロック端子
に接続されるとともにアンドゲート15の他方の入力端
子に接続されている。アンドゲート15の出力端子は図
示しないカウンタに接続される。20は商用電源周波数
の影響の除去などのために積分器Iの積分周期を一定に
保つための基本クロックCKを出力する基本クロック発
生回路であり、その出力端子はフォトカプラ21.アン
プ22.直流成分をカットするコンデンサ23および抵
抗器24を介して演算増幅器3の反転入力端子に接続さ
れている。なお、基本クロックCKとカウントクロック
CCKは同期している。また、フォトカプラ13.16
.21は、アナログ部とデジタル部を電気的に絶縁する
ために用いられる。FIG. 3 is a configuration explanatory diagram showing an example of such a feedback pulse width modulation type A/D converter. In Figure 3,
8 is an input terminal for the analog input signal to be converted VLrL, and an operational amplifier 10 forming an integrator I via a resistor 9.
is connected to the inverting input terminal of A capacitor 11 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 10, and the non-inverting input terminal is connected to a common potential point. 1
2 is an operational amplifier used as a comparator,
The output terminal of the operational amplifier 10 is connected to the non-inverting input terminal, and the inverting input terminal is connected to a common potential point. An output terminal of the operational amplifier 12 is connected to a data terminal of a flip-flop 14 via a photocoupler 13. The output terminal of the flip-flop 14 is connected to one input terminal of the AND gate 15, and its output signal PWM-
is applied to the selector switch 17 via the photocoupler 16 as a switching drive signal. The anode side of the reference voltage source -Vs is connected to one fixed contact a of the changeover switch 17, the cathode side of the reference voltage source -Vs is connected to the other fixed contact a, and the movable contact is operated via the resistor 18. amplifier 10
is connected to the inverting input terminal of Reference numeral 19 denotes a count clock generation circuit that outputs a count clock CCK, and its output terminal is connected to the clock terminal of the flip-flop 14 and to the other input terminal of the AND gate 15. The output terminal of the AND gate 15 is connected to a counter (not shown). 20 is a basic clock generation circuit that outputs a basic clock CK for keeping the integration period of the integrator I constant in order to remove the influence of the commercial power frequency, etc., and its output terminal is connected to the photocoupler 21. Amplifier 22. It is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 3 via a capacitor 23 and a resistor 24 that cut DC components. Note that the basic clock CK and the count clock CCK are synchronized. Also, photo coupler 13.16
.. 21 is used to electrically insulate the analog section and the digital section.
このような構成において、コンパレータ12から被変換
アナログ入力信号V irLの振幅に比例したパルス幅
を有する信号PWMが出力される。すなわち、この信号
PWMのパルス幅を測定することにより、被変換アナロ
グ入力信号v屯の振幅の値を求めることができる。そこ
で、この信号PWMをゲート信号として、そのパルス幅
に関連した時間をカウントクロックCCKでカウントす
る。なお、フリップフロラ114は、カウントクロック
CCKに同期した信号PWMを出力させるためのもので
ある。In such a configuration, the comparator 12 outputs a signal PWM having a pulse width proportional to the amplitude of the analog input signal to be converted VirL. That is, by measuring the pulse width of this signal PWM, the amplitude value of the analog input signal v to be converted can be determined. Therefore, this signal PWM is used as a gate signal, and the time related to the pulse width is counted using the count clock CCK. Note that the flip roller 114 is for outputting a signal PWM synchronized with the count clock CCK.
〈発明が解決しようとする課題〉
しかし、従来のこのような構成←よれば、スキャナ3と
して機械的な接点を持つリレーを用いていることから、
動作速度が遅いこと、寿命が比較的短いこと、信頼性が
低いこと、複数のリレーが同時にオンになると複数の測
定チャンネル間が短絡接続されてしまうなどの問題があ
る。<Problem to be solved by the invention> However, according to this conventional configuration←, since a relay with mechanical contacts is used as the scanner 3,
Problems include slow operation speed, relatively short lifetime, low reliability, and short circuits between measurement channels when multiple relays are turned on at the same time.
また、測定チャンネルの切り換えをフォトカプラの前段
で行っていることから、例えば交流電源電圧を含む多点
測定を行う場合において、交流電源電圧の測定チャンネ
ルと他の信号測定チャンネルとが短絡すると交流電源電
圧の測定チャンネルから他の信号測定チャンネルに電源
電圧が流れて大事故を引起こす恐れもある。In addition, since the measurement channels are switched before the photocoupler, for example, when performing multi-point measurements including AC power supply voltage, if the AC power supply voltage measurement channel and other signal measurement channels are short-circuited, the AC power supply There is also the risk that the power supply voltage will flow from the voltage measurement channel to other signal measurement channels, causing a serious accident.
本発明は、このような点に着目したものであり、その目
的は、比較的簡単な構成で、信頼性の高い高速測定が行
え、測定チャンネル間の相互干渉が防止できる安全性の
優れた多点測定装置を提供することにある。The present invention has focused on these points, and its purpose is to provide a highly secure multiplex system that has a relatively simple configuration, can perform highly reliable high-speed measurements, and can prevent mutual interference between measurement channels. An object of the present invention is to provide a point measuring device.
く課題を解決するための手段〉
本発明の多点測定装置は、
複数の測定点のアナログ信号を選択的に取り込んでデジ
タル信号に変換する多点測定装置において、
各測定点毎に設けられ、アナログ信号の大きさに応じた
パルス幅信号をフォトカプラを介して出力するパルス幅
変調部と、
半導体スイッチで構成され、各パルス幅変調部から入力
されるパルス幅信号を選択的に出力するマルチプレクサ
と、
このマルチプレクサから出力されるパルス幅信号をデジ
タル信号に変換するA/D変換部、とで構成されたこと
を特徴とする。Means for Solving the Problems> The multi-point measuring device of the present invention is a multi-point measuring device that selectively takes in analog signals from a plurality of measuring points and converts them into digital signals, and includes: a multi-point measuring device that is provided at each measuring point; A multiplexer consisting of a pulse width modulation section that outputs a pulse width signal according to the magnitude of the analog signal via a photocoupler, and a semiconductor switch, and selectively outputs the pulse width signal input from each pulse width modulation section. and an A/D converter that converts the pulse width signal output from the multiplexer into a digital signal.
く作用〉
本発明の多点測定装置では、各測定点毎に設けられてい
るパルス幅変調部でフォトカプラによりA/D変換部と
の電気的絶縁が図られ、各パルス幅変調部は半導体スイ
ッチを用いたマルチプレクサを介して選択的に共通のA
/D変換部に接続されているので、測定チャンネル間の
相互干渉を防止することができ、安全性、信頼性の高い
高速測定が実現できる。Effect> In the multi-point measurement device of the present invention, the pulse width modulation section provided for each measurement point is electrically isolated from the A/D conversion section by a photocoupler, and each pulse width modulation section is made of a semiconductor. Selectively common A via a multiplexer using a switch
Since it is connected to the /D conversion section, mutual interference between measurement channels can be prevented, and high-speed measurement with high safety and reliability can be realized.
〈実施例〉 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。<Example> Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
第1図において、複数の測定点に対応した各アナログ入
力信号A A 1〜A1n1Lは、それぞれの変換器3
1+〜321でパルス幅信号PWMに変換される。すな
わち、各変換器31.〜32TL11tには、第2図の
アナログ部と同様なパルス幅変調部321〜321が設
けられている。各パルス幅変調部321〜32TLから
出力されるパルス幅信号PWMはフォトカプラ331〜
331を介してマルチプレクサ34に入力されている。In FIG. 1, each analog input signal A1 to A1n1L corresponding to a plurality of measurement points is connected to each converter 3.
1+ to 321, it is converted into a pulse width signal PWM. That is, each converter 31. ~32TL11t are provided with pulse width modulation units 321 to 321 similar to the analog unit in FIG. The pulse width signal PWM output from each pulse width modulation unit 321 to 32TL is transmitted to the photocoupler 331 to
The signal is input to the multiplexer 34 via 331.
このマルチプレクサ34の出力信号は第2図のデジタル
部と同様なA/D変換部35に入力されている。一方、
このA/D変換部35からは、基本タロツクCKがデマ
ルチプレクサ36に入力され、帰還パルス幅信号PWM
−がデマルチプレクサ37に入力されている。デマルチ
プレクサ36の出力信号CKはフォトカプラ381〜3
87Lを介して各パルス幅変調部32.〜321に入力
され、デマルチプレクサ37の出力信号PWM−はフォ
トカプラ39.〜391を介して各パルス幅変調部32
1〜321に入力されている。なお、マルチプレクサ3
4およびデマルチプレクサ36.37は半導体スイッチ
で構成されていて、制御部40から出力される制御信号
Scに従って同一の変換器を選択するように同時に駆動
制御される。The output signal of this multiplexer 34 is input to an A/D converter 35 similar to the digital section in FIG. on the other hand,
From this A/D converter 35, the basic tarock CK is inputted to the demultiplexer 36, and the feedback pulse width signal PWM
- is input to the demultiplexer 37. The output signal CK of the demultiplexer 36 is output from the photocouplers 381 to 3.
87L to each pulse width modulator 32. 321, and the output signal PWM- of the demultiplexer 37 is input to the photocoupler 39. ~391 to each pulse width modulator 32
1 to 321 are input. In addition, multiplexer 3
4 and demultiplexers 36 and 37 are composed of semiconductor switches, and are simultaneously driven and controlled in accordance with a control signal Sc outputted from the control section 40 so as to select the same converter.
このような構成において、測定チャンネルの選択は、マ
ルチプレクサ34およびデマルチプレクサ36.37で
変換器31.〜31TLとA/D変換部35の接続関係
を切り換えることにより行われる。このようにしてマル
チプレクサ34およびデマルチプレクサ36.37で変
換器311〜311とA/D変換部35を選択的に接続
することにより、実質的に前述の第2図と同様な帰還形
パルス幅変調方式A/D変換器が構成されることになる
。In such a configuration, selection of measurement channels is performed by converters 31 . This is performed by switching the connection relationship between the ~31TL and the A/D converter 35. By selectively connecting the converters 311 to 311 and the A/D converter 35 using the multiplexer 34 and the demultiplexer 36, 37 in this manner, feedback pulse width modulation substantially similar to that shown in FIG. A system A/D converter will be constructed.
このように構成することにより、測定チャンネルの選択
は絶縁結合を行うフォトカプラの後段で行われる。従っ
て、従来のようなリレーによる切り換え選択の場合に比
べて扱う信号レベルは低くなり、マルチプレクサおよび
デマルチプレクサとして比較的安価な半導体スイッチで
構成されたものを用いることができる。そして、このよ
うにフォトカプラの後段で測定チャンネルの選択を行う
ことから、測定チャンネル間の相互干渉を防止できる。With this configuration, selection of the measurement channel is performed after the photocoupler that performs insulating coupling. Therefore, the signal level handled is lower than in the case of switching selection using relays as in the past, and it is possible to use relatively inexpensive semiconductor switches as the multiplexer and demultiplexer. Since the measurement channels are selected after the photocoupler in this way, mutual interference between the measurement channels can be prevented.
特に、交流電源電圧測定を含む多点測定にあたって、仮
に交流電源電圧測定チャンネルを含む多重選択が行われ
たとしても交流電源電圧が他の測定チャンネルに流入す
ることはすく、高い安全性が保てる。In particular, in multi-point measurements including AC power supply voltage measurements, even if multiple selections including AC power supply voltage measurement channels are made, the AC power supply voltage is unlikely to flow into other measurement channels, and high safety can be maintained.
また、測定チャンネルの切り換えを半導体スイッチで行
うので、リレーのような機械的スイッチに固有の欠点を
解決できる。Furthermore, since the measurement channels are switched using a semiconductor switch, the drawbacks inherent to mechanical switches such as relays can be overcome.
なお、上記実施例では、基準クロックCKおよび帰還信
号PWM−をそれぞれデマルチプレクサを介してA/D
変換部からパルス幅変調部に入力する例を示したが、基
準クロックCKは常時加えるようにしてもよいし、帰還
信号PWM−は各パルス幅変調部内で帰還ループを設け
ておいて常に帰還させるようにしてもよい。Note that in the above embodiment, the reference clock CK and the feedback signal PWM- are sent to the A/D through the demultiplexer.
Although an example has been shown in which the reference clock CK is input from the conversion section to the pulse width modulation section, the reference clock CK may be always applied, or the feedback signal PWM- may be constantly fed back by providing a feedback loop within each pulse width modulation section. You can do it like this.
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構
成で、信頼性の高い高速測定が行え、測定チャンネル間
の相互干渉が防止できる安全性の優れた多点測定装置が
実現でき、実用上の効果は大きい。<Effects of the Invention> As explained above, according to the present invention, highly reliable high-speed measurement can be performed with a relatively simple configuration, and multi-point measurement with excellent safety can be performed by preventing mutual interference between measurement channels. The device can be realized and has great practical effects.
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
従来の装置の一例を示すブロック図、第3図は帰還形パ
ルス幅変調方式A/D変換器の具体例を示す回路図であ
る。
31・・・変換器、32・・・パルス幅変調部、33゜
38.39・・・フォトカプラ、34・・・マルチプレ
クサ、35・・・A/D変換部、36.37・・・デマ
ルチ第1図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a conventional device, and FIG. 3 is a circuit showing a specific example of a feedback pulse width modulation type A/D converter. It is a diagram. 31...Converter, 32...Pulse width modulation unit, 33°38.39...Photocoupler, 34...Multiplexer, 35...A/D conversion unit, 36.37...Demultiplexer Figure 1
Claims (1)
タル信号に変換する多点測定装置において、 各測定点毎に設けられ、アナログ信号の大きさに応じた
パルス幅信号をフォトカプラを介して出力するパルス幅
変調部と、 半導体スイッチで構成され、各パルス幅変調部から入力
されるパルス幅信号を選択的に出力するマルチプレクサ
と、 このマルチプレクサから出力されるパルス幅信号をデジ
タル信号に変換するA/D変換部、とで構成されたこと
を特徴とする多点測定装置。[Claims] In a multi-point measurement device that selectively captures analog signals from a plurality of measurement points and converts them into digital signals, a pulse width signal provided at each measurement point is provided to generate a pulse width signal according to the magnitude of the analog signal. A pulse width modulation section that outputs via a photocoupler, a multiplexer that is composed of semiconductor switches and selectively outputs the pulse width signal input from each pulse width modulation section, and a pulse width signal output from this multiplexer. A multi-point measuring device comprising: an A/D converter for converting into a digital signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3712889A JPH02216915A (en) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | Multi-point measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3712889A JPH02216915A (en) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | Multi-point measuring instrument |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02216915A true JPH02216915A (en) | 1990-08-29 |
Family
ID=12488974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3712889A Pending JPH02216915A (en) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | Multi-point measuring instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02216915A (en) |
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US20110276294A1 (en) * | 2010-04-05 | 2011-11-10 | Yokogawa Electric Corporation | Measurement apparatus |
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1989
- 1989-02-16 JP JP3712889A patent/JPH02216915A/en active Pending
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