JPS5827445B2 - アナログ↓−デイジタル変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えばディジタル表示型温度計等に用いられ
るアナログ−ディジタル変換器に関し、特に例えば絶対
温度、華氏、摂氏等の表示湿度の変更が容易に、且つ正
確に行えるようにしようとするものである。

例えばディジタル型湿度測定器等に用いられるアナログ
−ディジタル変換器は一般に第１図に示すような構成の
ものが広く用いられている。

このアナログ−ディジタル変換器（以下Ａ−Ｄ変換器と
略称する）は周知のように人力切換回路１と、積分器２
と、ゲージ回路３と、クロック発生器４と、カウンタ５
、ラッチ回路６、数字表示装置７、人力切換回路１をｉ
ｊ１Ｍ］するフリップフロップ８、基準電圧源９とによ
り構成される。

即ち入力切換回路１の一方の入力端子１ａに例えば熱電
対１０が接続され、他方の入力端子１ｂに基準電圧源９
を接続する。

人力切換回路１は先ずスイッチ素子Ｓ□がオンとなって
熱電対１０から出力される被測定電圧が積分器２に供給
され、被測定電圧が積分器２によって積分される。

被測定電圧の積分時間は予め決められて居り成る一定の
時間に規定されている。

この時間を決めるには例えばカウンタ５が流用される。

つまりカウンタ５が計数を開始してからオーバフローす
るまでの時間で規定されカウンタ５の計数開始信号によ
ってフリップフロップ８をセットし、そのセット出力に
よってスイッチ素子Ｓ１をオンさせる。

カウンタ５はクロック発生器４から出力されるクロック
パルスを計数しそのオーバフロー信号によってカウンタ
５はリセットされると共にフリップフロップ８をリセッ
トする。

フリップフロップ８がリセットされるとスイッチ素子Ｓ
、がオフに戻され、代ってスイッチ素子Ｓ２がオンとな
る。

スイッチ素子Ｓ２がオンとなると基準電圧源９から被測
定電圧とは逆極性の一定の電圧が積分器２Ｖ−供給され
る。

積分器２の積分出力電圧はスイッチ素子Ｓ１．Ｓ２の切
換時点以後は秘測定電圧の積分とは逆向に積分が行われ
、その積分電圧が所定値、例えば共通電位点の電圧、即
ちＯ■に戻ると電圧比較に２ｂの出力がゼロ乃至は負電
位となりゲート回路３を閉じる。

よってカウンタ５にはスイッチ素子Ｓ２がオンになった
時点からゲート回路３が閉じるまでの晴間に比例した数
値が計数される。

この計数値は被測定電圧の大きさに比例しカウンタ５の
計数値をラッチ回路６にてラッチさせ、そのラッチ出力
によって表示器７に湿度値を表示するように構戎される
。

このようにして被測定電圧をディジタル値に変換し、そ
の数値を数字表示するものである。

ここで被測定電圧を積分している期間を第１積分期間と
称し、基準電圧を積分している期間を第２積分期間と称
し、このようなＡ−Ｄ変換方式を２重積分方式と呼んで
いる。

一方熱電対１０シま一般に基準接点温度を０℃に保持し
被測定対象の湿度がＯ′Ｃのとき熱電対の出力電圧がＯ
■となり０℃を表示するようにしている。

ところで基準接点湿度を０℃に保持した状態で表示を例
えば絶対湿度で表示する場合には０℃の状態で２７３．
１５Ｋに相当するバイアス電圧を与えなくてはならない
。

また華氏温度表示を行う場合にもバイアス電圧を必要と
し、その他にも例えば基準接点湿度を０℃以外の温度に
設定した場合もバイアス電圧が必要となる。

従来は第２図に示すようにバイアス電圧供給手段１１を
設け、このバイアス電圧供給手段１１から積分器２に所
定のバイアス電圧を与え湿度表示ノ変更等が行えるよう
にしている。

バイアス電圧供給手段１１から出力されるバイアス電圧
は安定で、且つ正確に決められた値でなくてはならない
。

このためツェナーダイオード１２によって安定化された
電圧を抵抗器Ｒ１ｔＲ２，Ｒ３，Ｒ４にて分圧し、その
分圧された電圧を選択スイッチ１３，１４．１５によっ
て選択的に取出しその分圧電圧を積分器２ ＶＣ供給す
るようにしている。

従ってこの分圧回路を構成する抵抗器Ｒ，，Ｒ２，Ｒ３
，Ｒ４の抵抗値は規定された電圧を得るためには小数点
以下数桁まで正確に規定された精密な抵抗器が必要とな
る。

然もこの抵抗器Ｒ１〜Ｒ１の湿度係数は小さくなくては
ならず高価な抵抗器となる。

また決められた抵抗値の抵抗器を作ることからして製造
が面倒であり、コストも高くなる欠点がある。

この発明の目的はこのような精密抵抗器を用いないで所
望の値をディジタル表示値に加算し又は減算できるこの
種Ａ−Ｄ変換器を提供するにある。

この発明では積分器２に与えるバイアス電圧を一定の電
圧とし、その与える時間を変化させて加算値又は減算値
を変化させるようにしたものである。

このため加算値又は減算値を設定するとその設定値を時
間に変換する手段を設け、その変換された時間だけ一定
電圧の基準電圧を積分器２に与えろように構成したもの
である。

以下にこの発明の一実施例を図面について詳細に説明す
る。

第３図はこの発明の一実施例を示す。

図中第１図及び第２図と対応する部分には同一符号を附
しその重複する部分の説明は省略するが、この発明にお
いてはディジタル設定値を時間に変換する手段１６を設
ける。

この手段１６はこの例では数値設定スイッチ群１７ａ、
１７ｂ、１７ｃと、カウンタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃと
、これらカウンタ１８ａ、１ ｓｂ、１８ｃの計数値と
スイッチ群１７ａ、１７ｂ、１７ｃで設定した数値を比
較するディジタル比較器１９ａ、１９ｂ、１９ｃとによ
って構成した場合を示す。

即ち各スイッチ群１７ａ、１７ｂ、１７ｃはそれぞれ４
個のスイッチによって構成され、４個のスイッチを２進
化１０進符号に従って重み付けをし、その各スイッチの
オン、オフの設定により３桁の数値を設定できるように
している。

カウンタ１８ａ、１ ｓｂ。１８ｃは１０進カウンタが
用いられ、３個のカウンタ１８ａ＊ １８ｂ−１８ｃ
によってここでは「９９９Ｊまで設定できるようにして
いる。

カウンタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの初段のカウンタ１８
ａにはクロック発生器４から出力されるクロック信号を
供給し、このクロック信号をカウンタ１８ａ、１ ａｂ
、１８ｃで計数する。

この計数値が各設定スイッチ群１７ａ、１７ｂ、１７ｃ
に設定した数値と一致すると終段の比較器１９ｃから一
致信号が出されその一致信号によって例えばＤ型フリッ
プフロップ２０をリセットさせる。

Ｄ型フリップフロップ２０はそのデータ端子りに常時正
極性の電圧が与えられ、クロック端子ＣＫにフリップフ
ロップ８から第１積分期間を決める信号を与える。

よって第１積分期間の開始時にフリップフロップ８のＱ
端子の出力が立上るとＤ型フリップフロップ２０はその
Ｑ端子にＨ論理を出力し、このＨ論理を入力切換回路１
に設けた第３のスイッチＳ３に供給しこの第３のスイッ
チＳ３を第１積分期間の開始時点からカウンタ１８ａ〜
１８ｃが設定値を計数するまでの時間オンにさせる。

スイッチＳ３はこの例では基準電圧源９の基準電圧を極
性反転増幅器２１で極性反転した電圧を積分器２に供給
する働きを行う。

よってスイッチＳ３がオンになっている間は被測定電圧
と同極性の電圧が積分器２に供給される。

このように被測定電圧と同極性の電圧をスイッチ群１７
ａ、１７ｂ、１７ｃに設定した時間の間積分器２１／ｉ
：与えることにより被測定電圧をＡ−Ｄ変換した数値に
スイッチ群１７ａ〜１７ｃに設定した設定値を加算する
ことができる。

同スイッチＳ３がオンとなったとき被測定電圧と逆極性
の電圧を積分器２に与えるときは被測定電圧をＡ−Ｄ変
換した数値から設定値を減算した結果が得られる。

次にその理由を説明する。

第４図はこの発明によるＡ−Ｄ変換器の動作の説明に供
する波形図であるっ第４図Ａはフリップフロップ８のＱ
端子の出力信号を示し、この信号のパルス幅Ｔ８により
て第１積分期間が決められる。

同図ＢはＤ型フリップフロップ２０のＱ端子の出力信号
を示し、このパルス幅ＴＲによってスイッチＳ３のオ訓
時間が決められる。

スイッチＳ３がオンになっている開被測定電圧と電極性
の電圧が積分器２に供給されるからこの間積分器２の積
分山分電圧は同図りに示すように傾斜が急となり、スイ
ッチＳ３がオフとなると積分電圧の傾斜は緩くなる。

同図Ｃは第２積分澱間ＴＸを決める制御信号を示す。

ここで被測定電圧をＥｌ、第２積分期間に積分器２に４
七る基準電圧をＲ８、スイッチＳ３を通じて積分器２Ｖ
ｃ与える一定電圧をＥＲ１スイッチＳ３がオンとなって
いる時間をＴＲ１積分器２の入力抵抗器Ｒ５，Ｒ６，Ｒ
７が同一抵抗値であるものとすると 均・Ｔ８＋ＥＲ−ＴＲ−ＴＸ ・・・・・・・・・・・
・（１）が成立する。

ここでＥＲは基準電圧Ｅ８を反転増幅器２１で作るもの
とするとＥＲ＝−Ｒ８であるから Ｅｉ−Ｔｓ＋ （Ｅｓ ）・ＴＲ＝ＥＳ・ＴＸ ・・
・・・・（２）Ｅ。

ＴＸ＝−１−Ｔ８＋ＴＲ・・・（３） 恥 となりカウンタ５に得られる第２積分期間に相当する時
間ＴＸにはスイッチＳ３がオンになっている時間ＴＲが
加算される。

時間ＴＲは時間変換手段１６′によってディジタル的に
設定するから任意の数値を正確に設定まることができる
。

よってこの発明によれば二重積分方式のＡ−Ｄ変換器に
おいて、そのＡ−Ｄ変換した結果に任意の数値を加算す
ることができる。

またスイッチＳ３を通じて積分器２に与える電圧を被測
定電）王と逆極性の電圧を供給した場合には設定した数
値を被測定電圧値から減算することができる。

従って従来のように精密抵抗器を用いなくともよく無調
整で精度の高い表示変更手段を構成できる。

第５図はこの発明の他の実施例を示す。

この例では時間変換手段１６を構成するカウンター８ａ
。

１８ｂ、１８ｃにプリセット可能なカウンタを使用し、
その各プリセット端子Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに数値設定スイッ
チ群１７ａ、１７ｂ、１７ｃを接続した場合を示す。

このようにプリセット可能なカウンタを用いることによ
りスイッチ群１７ａ。

１７ｂ、１７ｃに数値を設定することによりその数値と
同じ数のクロックを計数すると終段のカウンタ１８ｃか
らオーバフロー信号を得ることかできる。

よってこのオーバフロー信号によってＤ型フリップフロ
ップ２０をリセットすることによりスイッチＳ３を開放
させれば第３図の実施例と同様にスイッチ群？？ａ、１
７ｂ、１７ｃ）ｉｃ設定した数値をＡ−Ｄ変換値に加算
することができる。

同第３図の実施例ではカウンター８ａ、１８ｂ。

１８ｃを別に設けたが、これはカウンタ５に用いられる
１０進カウンタと構成が同一のものでよい。

従って第３図の実施例の場合にはカウンタ５の一部又は
全部をカウンター８ａ＝ ｉｓｂ、１８ｃに共用するこ
ともできる。

また上述ではスイッチＳ３を通じて設定数値を与える電
圧を第１積分期間に被測定電圧に重畳させて積分器に与
えたが、必ずしもこの必要はなく、例えば第１積分期間
と第２積分期間の間又はその他の期間にスイッチＳ３を
通じて電圧を与えるように構成してもよい。

またスイッチＳ３を通じて積分器２に与える電圧を基準
電圧源９の電圧を極性反転させた電圧としたが、その電
圧値を基準電圧の例えば−にする■ ことにより加算される数値を設定値の−にすることもで
きスイッチＳ３を通じて供給する電圧の値によっても加
算又は減算する数値を変えることができる。

また設定する数値は上述では３桁の場合を説明したが、
この桁数に限定されないことは容易に理解できよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般に用いられている二重積分方式のＡ−Ｄ変
換器を説明するための系統図、第２図は従来のこの種Ａ
−Ｄ変換器の温度表示変更手段を説明するための系統図
、第３図はこの発明の一実施例を示す系統図、第４図は
その動作の説明に供する波形図、第５図はこの発明の他
の実施例を示す系統図である。 １・・・・・・人力切換回路、２・・・・・・積分器、
３・・・・・・ゲート回路、５・・・・・・カウンタ、
１６・・・・・・ディジタル値を時間に変換する手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定電圧を一定時間積分器に与えて第１積分し、
   その後上記被測定電圧と逆極性の基準電圧を積分器に与
   え積分器の出力が積分開始時と同じになるまで上記基準
   電圧を上記積分器に与えて第２積分し、この第２積分時
   間をディジタル値に変換するようにしたアナログ−ディ
   ジタル変換器において、ディジタル値で設定された値を
   時間に変換する手段を設け、この手段によって変換され
   た時間の間上記被測定電圧に加えて一定の電圧を上記積
   分器に与え、被測定電圧に上記ディジタル値で設定した
   数値と関連した数値を加算又は減算できろようにしたこ
   とを特徴とするアナログ−ディジタル変換器。