JPS63310098A - Multipoint input signal converter - Google Patents

Multipoint input signal converter

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JPS63310098A
JPS63310098A JP14519687A JP14519687A JPS63310098A JP S63310098 A JPS63310098 A JP S63310098A JP 14519687 A JP14519687 A JP 14519687A JP 14519687 A JP14519687 A JP 14519687A JP S63310098 A JPS63310098 A JP S63310098A
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JP
Japan
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circuit
sensor
signal
resistance
sensors
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Application number
JP14519687A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Ishida
啓一 石田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63310098A publication Critical patent/JPS63310098A/en
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Abstract

PURPOSE:To arbitrarily mix a different types of input sensors and to measure in the same circuit by previously combining the resistance of a bridge circuit and the gain resistance constant of an amplifying circuit according to the request for mixedly using the sensor in a multipoint input signal converter. CONSTITUTION:At the time of mixing the different types of J.E.K even in the same thermocouple, as for constituting a conversion circuit, only the gain of the operating amplifier AMP of the amplifying circuit 5 is adjusted, thereby, the different types of the sensors can be mixed and stored. When the different types of the sensors are arbitrarily mixed and stored such as the thermocouple and a resistance thermometer bulb, the resistance thermometer bulb and the thermocouple are disposed at the arbitrary input channel position of a specification required by the customer and the bridge circuits R1-R4 of the detection part 1 are arranged according to the type of the sensors. For instance, at the time of sensing the resistance thermometer bulb, the resistance R4 of the bridge circuit is opened and a terminal CM is connected to a reference voltage VEE2. In the case of a thermocouple sensor, the circuit R2 is opened, the R3 is short circuited, the R1 is defined to be a high resistance for detecting a burn out.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多点入力信号変換装置に関し、詳しくは、例え
ば多数の測定点から供給されるアナログ量の入力信号を
マイクロコンピュータ等で処理し得るディジタル信号に
変換し、さらに、そのディジタル信号を光ディジタル信
号に変換しうる多点入力信号変換装置に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a multi-point input signal conversion device, and more specifically, it is capable of processing analog input signals supplied from a large number of measurement points using a microcomputer or the like. The present invention relates to a multi-point input signal conversion device capable of converting into a digital signal and further converting the digital signal into an optical digital signal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

互いに異なる複数種類のセンサを任意に混在させて測定
を可能ならしめる、低摩かつローパワーで、柔軟性に富
む多点入力信号変換装置は、いまのところ知られていな
い。
At present, there is no known low-friction, low-power, and highly flexible multi-point input signal conversion device that allows measurements to be made by arbitrarily mixing a plurality of different types of sensors.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

したがって、本発明は1つの変換装置内の多点入力箇所
に、異種の入力センサを任意に混在させて測定し得るよ
うにすると〜もに、低摩かつ取扱い便利(簡易)で、し
かもローパワーなどのすぐれた特長を有する多点入力信
号変換装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention enables measurement by arbitrarily mixing different types of input sensors at multi-point input points in one converter. It is an object of the present invention to provide a multi-point input signal conversion device having excellent features such as the following.

なお、かへる多点入力信号変換装置が今迄に無かったの
は、 ■ 1つの多点入力信号変換装置で異種の入力センサを
取り扱おうとすれば、例えば、入力1に対してはA回路
、入力2に対しては3回路、入力6に対してはC回路と
いう具合にそれぞれ独自の変換回路を備えていなければ
ならず、コスト的に極めて高いものとなってしまう欠点
がある。
The reason why there has not been a multi-point input signal converter until now is that: ■ If you try to handle different types of input sensors with one multi-point input signal converter, for example, for input 1, A Each circuit must be equipped with its own conversion circuit, such as three circuits for input 2 and a C circuit for input 6, which has the drawback of extremely high cost.

■ 異種の入力センサがどの入力箇所でも任意でよい、
゛つまり、入力1にAセンサでもBセンサでも取り扱え
るとなると、変換回路が極めて複雑なものになる可能性
が強いという問題点がある。
■ Different types of input sensors can be used at any input location;
In other words, if either the A sensor or the B sensor can be used for input 1, there is a problem in that the conversion circuit is likely to become extremely complex.

■ 測定変換回路の入力チャンネル毎の誤差の解消や調
整に複雑さ、煩わしさがつきまとうことが予想され、己
避されやすい。
■ Eliminating and adjusting errors for each input channel of the measurement conversion circuit is expected to be complicated and troublesome, and is likely to be avoided.

等の理由によるものと考えられる。 ′〔問題点を解決
するための手段〕 測定対象の物理量を検出するセンサと接続されてブリッ
ジ回路を形成すると〜もにセンサ種別に応じてその接続
態様が変更可能な検出手段と、該検出手段対応に設けら
れセンサ信号および暴挙信号を順次取り出す信号取出手
段と、センサ種別に応じてゲインの調整が可能で該信号
取出手段からの信号をそれぞれ増幅する複数の増幅手段
と、該各増幅手段からの出力信号を順次選択する選択手
段と、該選択手段を介する前記増幅手段出力をパルス数
に変換する変換手段と、該変換手段による変換開始時期
を決定し複数の測定対象からの各状態量をそれぞれディ
ジタル信号に変換する演算別製手段と、該ディジタル信
号を光ディジタル信号に変換して上位装置に送信する通
信手段とを設ける。
This is thought to be due to the following reasons. [Means for solving the problem] A detection means that is connected to a sensor that detects a physical quantity to be measured to form a bridge circuit and whose connection mode can be changed according to the sensor type, and the detection means A signal extracting means provided correspondingly and sequentially extracting the sensor signal and the abuse signal, a plurality of amplifying means whose gain is adjustable according to the sensor type and amplifying the signals from the signal extracting means, and from each of the amplifying means. a selection means for sequentially selecting the output signals of the amplification means; a conversion means for converting the output of the amplification means via the selection means into a number of pulses; A calculation means for converting each digital signal into a digital signal and a communication means for converting the digital signal into an optical digital signal and transmitting the optical digital signal to a host device are provided.

〔作用〕[Effect]

ブリッジ回路の抵抗及び増幅回路のゲイン抵抗定数金子
めセンサ混在使用の要求に応じてコンビネーション化を
はかることで、簡単かつ最小構成の同一回路にて異種の
入力センサを任意に混在させて測定可能ならしめようと
するものである。さらに、変換回路を簡単化することに
より低廉化をはかるとともに、CMO8iCの多用や回
路消費電流の絞シ込みを行なうことによシ、ローパワー
な多点入力信号変換装置を実現できるようにする。
By combining the resistance of the bridge circuit and the gain resistance constant of the amplifier circuit in response to the demand for mixed use of Kanekome sensors, it is possible to mix and measure different types of input sensors in the same circuit with a simple and minimal configuration. It is an attempt to close the gap. Furthermore, by simplifying the conversion circuit, the cost can be reduced, and by using CMO8iC frequently and reducing circuit current consumption, it is possible to realize a low-power multi-point input signal conversion device.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例を示す構成図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

同図において、1は検出部、2は1次フィルタ、3はダ
イオード、4はアナログスイッチ、5は増幅回路、6は
マルチプレクサ、7は電圧/周波数(V/F)変換回路
、8はカウンタ、9,10はフリップフロップ(FF)
、11A、11Bはインバータゲート、12はナントゲ
ート、15は制御バス回路、14は演算制御装置(CP
U)、15は光/電気(0/E)インタフェイス、16
は!気/光(Elo)インタフェイス、17は光ユニッ
ト、18は光ファイバ、19は基準接点補償回路である センサ入力信号源として゛、こへでは測温抵抗体。
In the figure, 1 is a detection section, 2 is a primary filter, 3 is a diode, 4 is an analog switch, 5 is an amplifier circuit, 6 is a multiplexer, 7 is a voltage/frequency (V/F) conversion circuit, 8 is a counter, 9 and 10 are flip-flops (FF)
, 11A, 11B are inverter gates, 12 is a Nant gate, 15 is a control bus circuit, and 14 is an arithmetic and control unit (CP
U), 15 is optical/electrical (0/E) interface, 16
teeth! An air/optical (Elo) interface, 17 an optical unit, 18 an optical fiber, and 19 a reference junction compensation circuit serve as a sensor input signal source, here a resistance temperature detector.

熱電対またはmV大入力どを想定しているが、アナログ
入力信号源一般を対象として取シ扱うことができる。す
なわち、センサの混在利用については、 (イ) 同じ熱電対でもタイプの異なるもの(例えばJ
、E、になど)を混在させる場合(ロ) 熱電対と測温
抵抗体の如く異種のセンサを任意に混在させる場合 02種類が考えられる。(イ)については、変換回路を
構成する上からは、結局は増幅回路5のオペアンプAM
Pのゲイン調整を変えるだけで異種センサの混在収容が
可能となる。よシ具体的には、第1図で抵抗R6をどの
センサに対してもコンスタントとすれば、抵抗R5だけ
をセンサ毎にアレンジすれば良い、したがって、顧客要
求の仕様に応じた任意のセンサ混在の多点入力信号変換
装置が、抵抗R5のコンビネーションだけで実現可能で
ある。センサ毎のりニアリテイ補正演算等については後
述し、と〜では概略説明に止どめる一方、仝 (ロ)については、測温抵抗体および熱電対を顧各髪求
仕様の任意の入力チャンネル位置に配置し、検出部1の
ブリッジ回路をセンサ種別に応じてアレンジすれば良い
ことになる。この場合のセンサ毎のりニアリテイ補正等
についても、一括して後述する。
Although thermocouples or large mV inputs are assumed, general analog input signal sources can be handled. In other words, regarding the mixed use of sensors, (a) different types of the same thermocouple (for example, J
, E, etc.) (b) When different types of sensors such as thermocouples and resistance temperature sensors are arbitrarily mixed, two types can be considered. Regarding (a), from the point of view of configuring the conversion circuit, the operational amplifier AM of the amplifier circuit 5
By simply changing the gain adjustment of P, different types of sensors can be mixedly accommodated. Specifically, if the resistor R6 is constant for every sensor in Figure 1, then only the resistor R5 needs to be arranged for each sensor. Therefore, any combination of sensors can be used according to the specifications requested by the customer. A multi-point input signal conversion device can be realized using only the combination of resistor R5. The linearity correction calculation etc. for each sensor will be described later, and the explanation will be limited to the outline in . The bridge circuit of the detection section 1 may be arranged according to the sensor type. The linearity correction for each sensor in this case will also be described in detail later.

VEEは安定化電源電圧であり、図示されないローパワ
ーのレギュレータiCよシ供給される。
VEE is a stabilized power supply voltage, which is supplied by a low power regulator iC (not shown).

また、増幅回路5のオペアンプAMPとしては、ローパ
ワータイプで低摩なものを用いるとと〜し、ブリッジ回
路はもとよシ増幅回路5に流れる電流も極力絞れるよう
、基準の電源電圧vEEを低く抑えるとともに、高位の
抵抗を用いるなど、全体的にパワーセーブおよびローパ
ワー化を図るようにする。さらに、CPU14について
もローパワーなCMOSタイプのiCを用い、0/Eイ
ンタフェイス15.E10インタフェイス16について
も回路上のパワーを絞るとNもに、最小の構成としてロ
ーパワー化を実現し、かつ低摩化を図るようにしている
In addition, the operational amplifier AMP of the amplifier circuit 5 should be of a low-power type with low friction, and the reference power supply voltage vEE should be set so that the bridge circuit as well as the current flowing to the amplifier circuit 5 can be reduced as much as possible. In addition to keeping it low, try to save power and lower power overall by using high-level resistors, etc. Furthermore, a low-power CMOS type iC is used for the CPU 14, and an 0/E interface 15. Regarding the E10 interface 16 as well, when the power on the circuit is reduced, low power is realized as a minimum configuration, and low friction is achieved.

以下、チャンネル−1について説明するが、他のチャン
ネルについても同様であることは云う迄もない、 (1)測温抵抗体をセンサとする場合 検出部1のブリッジ回路の抵抗R4をオープンとし、端
子CMを基準電圧VEE2に接続する。なお、基準電圧
VgE2は、後述するV/F回路7の基準電圧から作ら
れる。ブリッジ回路には、VEE 4 R1−+ R−
+ CM4 Vjg2を流れる電流i、と、 7EB −+ R2−b R34CM 4 V EE2
を流れる電流12とがあシ、i、X R(センサ抵抗)
により発生する起電圧v1と、12XR5によシ発生す
る起電圧(基準電圧)V2とがそれぞれ1次フィルタ2
.ダイオード3を介してアナログスイッチ4に与えられ
る。
Channel 1 will be explained below, but it goes without saying that the same applies to other channels. (1) When using a resistance temperature sensor as a sensor, open the resistor R4 of the bridge circuit of the detection section 1, Connect terminal CM to reference voltage VEE2. Note that the reference voltage VgE2 is generated from a reference voltage of a V/F circuit 7, which will be described later. The bridge circuit includes VEE 4 R1-+ R-
+ Current i flowing through CM4 Vjg2, and 7EB −+ R2-b R34CM 4 V EE2
Current flowing through 12 and Ashi, i, X R (sensor resistance)
The electromotive force v1 generated by 12XR5 and the electromotive force (reference voltage) V2 generated by 12XR5 are respectively
.. It is applied to an analog switch 4 via a diode 3.

こ〜で、R1=R2とする。v2は常に一定の電位を保
つが、■1は測温抵抗体が検知する温度によりRが増減
するので、vlは測定対象によシ大小の値をとる。した
がって、v2は基準電位となるから、vl−v2が実質
的に温度に依存する電圧値となる。なお、1次フィルタ
2はノイズ除去のためl、またダイオード5は入力のサ
ージ吸収のために設けられる。アナログスイッチ4は所
定の周期でA、Bが交互に切り換えられるので、電圧v
1およびV2が増幅回路5に与えられ、ここで増幅され
て所定範囲の電圧値に変換される。
Here, R1=R2. Although v2 always maintains a constant potential, (1) R increases or decreases depending on the temperature detected by the resistance temperature sensor, so vl takes a value that varies depending on the object to be measured. Therefore, since v2 becomes a reference potential, vl-v2 becomes a voltage value that substantially depends on temperature. Note that the primary filter 2 is provided to remove noise, and the diode 5 is provided to absorb input surges. Since the analog switch 4 is switched between A and B alternately at a predetermined period, the voltage v
1 and V2 are applied to the amplifier circuit 5, where they are amplified and converted into voltage values within a predetermined range.

増幅回路5はオペアンプAMP、ゲイン形成のための抵
抗R5,R6、フィルタコンデンサC1ノイズキラー用
コンデンサ(図示なし)等より構成される。増幅回路5
で増幅された電圧は、CMOSタイプのアナログマルチ
プレクサ6によシ選択された後、V/F回路7で電圧−
パルス信号に変換され、測温抵抗体の抵抗[Rの大小が
パルス間隔の大小に変換されるようになっている。
The amplifier circuit 5 includes an operational amplifier AMP, resistors R5 and R6 for forming a gain, a filter capacitor C1, a noise killer capacitor (not shown), and the like. Amplification circuit 5
The amplified voltage is selected by a CMOS type analog multiplexer 6, and then the voltage -
It is converted into a pulse signal, and the magnitude of the resistance [R] of the resistance temperature detector is converted into the magnitude of the pulse interval.

第2図にV/F回路の具体例を示し、第3図にその動作
波形を示す。V/F回路7は第2図の如く、コンパレー
タ71、FF72、リセット回路73、アナログスイッ
チ74、積分器75およびバッファアンプ76等よシ構
成され、第1図のV/Fスタート制御信号Sに、よりコ
ントロールされる。
FIG. 2 shows a specific example of the V/F circuit, and FIG. 3 shows its operating waveforms. As shown in FIG. 2, the V/F circuit 7 is composed of a comparator 71, an FF 72, a reset circuit 73, an analog switch 74, an integrator 75, a buffer amplifier 76, etc. , more controlled.

バッファアンプ76は基準電圧VsよりVEE2電圧を
作υ、積分器75は基準電圧Vsを積分して第3図(イ
)、(ホ)の如き鋸歯状波電圧を作る。この鋸歯状電圧
はコンパレータ71において増幅回路5からの出力Wi
nと比較され、これが電圧Minを越えると、コンパレ
ータ71およびFF72の出力がそれぞれtJ3図(ロ
)、(ハ)および(へ)、())の如く立ち上がる。リ
セット回路73はQ出力によって起動され、所定時間後
にFF72をリセットするためのリセット信号を出力す
るので、FF72は立ち上がりから一定時間後にリセッ
トされ、これによシスイッチ74が閉じられるため、積
分器75はそのコンデンサCが放電し、リセットされる
。こう゛して、1つのパルスが形成され、これを繰シ返
して入力電圧Vinに応じたパルス列信号が得られる。
The buffer amplifier 76 generates the VEE2 voltage υ from the reference voltage Vs, and the integrator 75 integrates the reference voltage Vs to generate sawtooth wave voltages as shown in FIGS. 3(A) and 3(E). This sawtooth voltage is applied to the output Wi from the amplifier circuit 5 at the comparator 71.
n, and when this exceeds the voltage Min, the outputs of the comparator 71 and the FF 72 rise as shown in tJ3 diagrams (b), (c) and (f), ()), respectively. The reset circuit 73 is activated by the Q output and outputs a reset signal for resetting the FF 72 after a predetermined time, so the FF 72 is reset after a predetermined time from its rise, which closes the switch 74, so that the integrator 75 is reset by discharging its capacitor C. In this way, one pulse is formed, and by repeating this, a pulse train signal corresponding to the input voltage Vin is obtained.

なお、第3図(イ)〜(ニ)は入力電圧が1vの場合、
(ホ)〜(チ)は入力電圧が3vの場合をそれぞれ示し
ている。また、同図(ニ)、(チ)はFF72のQ出力
波形を示すものである。
In addition, in Fig. 3 (a) to (d), when the input voltage is 1V,
(E) to (H) respectively show cases where the input voltage is 3V. Further, (d) and (h) of the same figure show the Q output waveform of the FF 72.

V/F回路7で生成されたパルス列信号は第1図のカウ
ンタ8に入力され、分局すれる。このカウンタ8はCP
U14からインバータゲート11A、11Bを介して与
えられる制御信号Sによってリセットされ、この時点か
らV/F回路7からのパルス列信号の計数を開始し、例
えば1/8分周および1/128分周を行なう。1/8
分周出力をFF9に、また1/128分周出力をFF1
0にそれぞれ導入し、これらをセットする。FF9およ
びFF10の出力はナントゲート12に与えられ、両出
力の論理積がとられる。すなわちFF9.10およびす
/ドゲート12によりV/F出力に比例する一定のイン
ターバル(時間幅信号)を形成し、この間にCPUI4
でどれだけの基準クロックをカウントするかで、V/F
入力または出力に比例したパルスカラン)[を得るもの
である。
The pulse train signal generated by the V/F circuit 7 is input to the counter 8 shown in FIG. 1 and divided into channels. This counter 8 is CP
It is reset by the control signal S given from U14 via the inverter gates 11A and 11B, and from this point on, counting of the pulse train signal from the V/F circuit 7 is started, and for example, the frequency is divided into 1/8 and 1/128. Let's do it. 1/8
Frequency division output to FF9, and 1/128 frequency division output to FF1
0 respectively and set them. The outputs of FF9 and FF10 are applied to the Nant gate 12, and the logical product of both outputs is taken. In other words, the FF9.10 and the gate 12 form a constant interval (time width signal) proportional to the V/F output, and during this time the CPU4
V/F depends on how many reference clocks are counted.
A pulse curran proportional to the input or output is obtained.

第4A図および第4B図は以上の動作を示すもので、第
4A図は入力電圧が1vの場合の例、第4B図は入力電
圧が3Vの場合の例である。また、第4A図および第4
B図において、aはV/F回路7の出力、b、dはカウ
ンタ8の1/8,1/128分周出力、c、eはFF9
.10の出力、fはナントゲート12の出力、CLは基
準クロック、CTはカウント匝を示す。第4A図と第4
B図とを比較すれば明らかなように、ナントゲート出力
fは入力電圧の大きさ、丁なわちV/F回路7の出力a
のパルス間隔に応じて変わるので、この間にCPU14
内の図示されないカウンタによシ基準クロックCLがい
くつカウントされるかで、V/F回路7の出力aのパル
ス間隔に比例したカウント匝CTを得ることができる。
FIGS. 4A and 4B show the above operation. FIG. 4A is an example when the input voltage is 1V, and FIG. 4B is an example when the input voltage is 3V. Also, Figures 4A and 4
In figure B, a is the output of the V/F circuit 7, b and d are the 1/8 and 1/128 divided outputs of the counter 8, and c and e are the FF9
.. 10, f is the output of the Nandt gate 12, CL is the reference clock, and CT is the count box. Figures 4A and 4
As is clear from a comparison with diagram B, the Nandt gate output f is the magnitude of the input voltage, that is, the output a of the V/F circuit 7.
It changes depending on the pulse interval of the CPU 14 during this period.
A count value CT proportional to the pulse interval of the output a of the V/F circuit 7 can be obtained depending on how many times the reference clock CL is counted by a counter (not shown).

なお、基準クロックのカウント開始時期は信号fの立ち
上シエツジ、またその終了時期は信号fの立ち下シエツ
ジとしてそれぞれCPU14に識別させることによシ、
クロックCLの計数が可能である。
Note that the CPU 14 can identify the start time of counting of the reference clock as the rising edge of the signal f, and the end timing as the falling edge of the signal f.
It is possible to count the clock CL.

CPU14−1’計!されたパルスカウント喧は、その
内部のソフトウェア(狭義のプログラム)によりディジ
タル筐として取り扱われ、入力のZERO(ゼ0)v!
4,5PAN(スバ/)調、lJニアライズ等の種々の
加工が行なわれる。なお、リニアリティ補正はあらかじ
めリニアリティポイントを精度規格に十分大る範囲で設
定しておくと〜もに、各リニアリティポイントにおける
補正量は、あらかじめCPUのメモリ(ROM)にテー
ブル化′して用意しておき、ソフトウェアの演算制御の
際に参照させるよう制御する。このリニアリティ補正テ
ーブルはセンサ毎にすべて用意しておき、各チャンネル
がどのセンサを用いるかで、参照すべき補正テーブルを
判別させるようソフトウェアを構成する。すなわち、別
途説明した如く、どのチャンネルがどの種のセンサを用
いるかは、変換器側でも、上位システム側からでも、変
換器のCPUメモリの利用によって判別させることがで
きるので、そのメモリ情報を参照しながら、該センサの
補正テーブルを用いてリニアリティ補正が可能である。
CPU14-1' total! The generated pulse count is treated as a digital box by the internal software (program in the narrow sense), and the input ZERO (Z0) v!
Various processes such as 4,5 PAN (Suba/) tone, lJ nearing, etc. are performed. For linearity correction, set the linearity points in advance within a range sufficiently large to meet the accuracy standard, and prepare the correction amount at each linearity point in advance by creating a table in the CPU's memory (ROM). It is controlled so that it is referenced when controlling software calculations. All linearity correction tables are prepared for each sensor, and the software is configured to determine which correction table to refer to depending on which sensor is used for each channel. In other words, as explained separately, which channel uses which type of sensor can be determined by using the converter's CPU memory, both from the converter side and from the host system side, so the memory information can be referred to. However, linearity correction is possible using the correction table of the sensor.

また、CPU14はワンチップマイコンで、内部にRO
M、RAMおよび16ビツトカウンタ等を備えたものを
惣定しているが、これに限らず小型かつ安価でローパワ
ーの演算制御装置を用いることができる。
In addition, the CPU 14 is a one-chip microcomputer with internal RO
Although a device equipped with M, RAM, 16-bit counter, etc. is selected, the present invention is not limited to this, and a small, inexpensive, low-power arithmetic and control device can be used.

こうして得られたディジタル測定値は、上位システムか
らの指令に基づき一芯の光ファイノ<18を経由して、 光ユニツト17→0/Eインタフエイス15→PU14 のルートで上位装置から指令が与えられることにより、
これを上位システム側へ光ディジタル信号として送出す
る。すなわち、 CPU14→E10インタフエイス16→光ユニツト1
7→光フアイバ18 のルートで信号が送出される。光ユニット17はこのよ
うに、−芯の光フアイバケーブル18を用いて、光ディ
ジタル信号を伝送するために光信号の分岐を行なう。
The digital measurement values obtained in this way are given commands from the host system via a single-core optical fiber 18, and then via the optical unit 17 → 0/E interface 15 → PU 14 route based on commands from the host system. By this,
This is sent to the host system as an optical digital signal. That is, CPU 14 → E10 interface 16 → optical unit 1
7→optical fiber 18 route. In this way, the optical unit 17 uses the -core optical fiber cable 18 to branch the optical signal in order to transmit the optical digital signal.

なお、第1図において、コントロールボート信号P1は
CPU14に備わっている出力ボートから出力され、マ
ルチプレクサ6の制御を行なう。
In FIG. 1, a control port signal P1 is output from an output port included in the CPU 14 and controls the multiplexer 6.

また、制御バス回路13はCPU14からの信号P2に
よりアナログスイッチ4のコントロール等を行なうもの
で、例えばデコーダ回路で構成される。先にアナログス
イッチ4に与えられる起電圧V 1 * V 2につい
て説明したが、このアナログスイッチ4の切シ換えは一
定の周期で行なわれ、測温抵抗体による起電圧■1と、
その基準電圧V2とを把握する。なお、アナログスイッ
チ4を適当なタイミングで切り換えてv2を適宜把提す
るのは、周囲や変換回路の温度上昇または下降によって
、増幅回路5のオペアンプAMPにオフセット変動等が
生じ、予め調整しておいたゼロ点が変動するおそれがわ
るためである。
Further, the control bus circuit 13 controls the analog switch 4 based on a signal P2 from the CPU 14, and is composed of, for example, a decoder circuit. The electromotive voltage V 1 * V 2 applied to the analog switch 4 was explained earlier, and the switching of the analog switch 4 is performed at a constant cycle, and the electromotive force V 1 due to the temperature sensing resistor and
The reference voltage V2 is grasped. Note that the reason why the analog switch 4 is switched at an appropriate timing and v2 is determined appropriately is because offset fluctuations occur in the operational amplifier AMP of the amplifier circuit 5 due to temperature rise or fall of the surroundings or the conversion circuit, so it must be adjusted in advance. This is because there is a risk that the zero point that was previously set may change.

測定に際しての′tA整としてゼロ調、スパン調を行な
うが、これらの調整は図示されていないロータリスイッ
チの番号をCPU14に読み込ませるなどして、各チャ
ンネル毎に予め実行しておくことが必要である。この調
整時のゼロ調データ、スパン調データはそれぞれ図示さ
れないメモリ(RAM)の所定位置に格納され、測矯時
に参照される。ところが、温度によるゼロ点の変動があ
ったのでは、温度誤差が生じることになる。このため、
自動的に測定時のゼロ点を知シ、誤差を解消させる制御
を行なっている。また、スパンの温度補正は、回路に使
用されている素子の温度ファクターを考慮して、設定規
格の温度誤差内に入るように抑制している。なお、これ
らはCPU14のソフトウェアを利用して行なう。
Zero adjustment and span adjustment are performed as tA adjustments during measurement, but these adjustments must be performed in advance for each channel by, for example, reading the rotary switch number (not shown) into the CPU 14. be. The zero adjustment data and span adjustment data during this adjustment are each stored in a predetermined location in a memory (RAM) not shown, and are referred to during straightening measurement. However, if the zero point fluctuates due to temperature, a temperature error will occur. For this reason,
It automatically determines the zero point during measurement and performs control to eliminate errors. Furthermore, the temperature correction of the span is suppressed to be within the temperature error of the set standard, taking into account the temperature factor of the elements used in the circuit. Note that these operations are performed using software of the CPU 14.

このようにして、測温抵抗体をセンサとする場合の測定
が可能となる。
In this way, measurement using a resistance temperature detector as a sensor becomes possible.

(2)熱電対をセ/すとする場合 抵抗R2をオープンとし、抵抗R3をショートする。R
1はバーンアウト検出用の高抵抗(例えば22MΩ)で
ある。
(2) When connecting a thermocouple, resistor R2 is opened and resistor R3 is shorted. R
1 is a high resistance (for example, 22 MΩ) for detecting burnout.

なお、FGは外部のアースラインであり、アース用のシ
ールド付きのセンサを用いるとき、第1図のA12.A
22.A32・・・・・・の各端子に接読することがで
きる。これにより、測温抵抗体と熱電対の入力端子を共
通化することが可能となる。
Note that FG is an external ground line, and when using a sensor with a ground shield, A12. in FIG. A
22. Each terminal of A32... can be directly read. This makes it possible to share the input terminals of the resistance temperature detector and the thermocouple.

こ〜で、 VEX→R1→熱電対■→O と伝わってVEE2に電流が流れ込まないように、抵抗
R4を電流制限用抵抗として用いる。−t″の他、V/
F変換回路等は測温抵抗体がセンサの場合と同様なので
、説明は省略する。たyし、熱電対の場合は測温抵抗体
と異なシ、基準接点補償を行なう必要がある。このため
、基準接点補償回路19を設け、これにより外部温度に
よる補償値を得るようにしている。すなわち、外界温度
を電圧に比例させることにより、V/F回路7に基準接
点補償電圧を4えてパルス信号に変換し、CPU内でそ
のソフトウェアによシ補償のための演算をする。
At this point, resistor R4 is used as a current limiting resistor so that the current does not flow into VEE2 through VEX→R1→thermocouple ■→O. -t'', V/
Since the F conversion circuit and the like are the same as in the case where the resistance temperature detector is a sensor, a description thereof will be omitted. However, in the case of a thermocouple, it is necessary to perform reference junction compensation, unlike in the case of a resistance temperature detector. For this reason, a reference junction compensation circuit 19 is provided to obtain a compensation value based on the external temperature. That is, by making the outside temperature proportional to the voltage, the reference junction compensation voltage is added to the V/F circuit 7 and converted into a pulse signal, and the CPU performs calculations for the voltage compensation using the software.

この回路は一般に銅抵抗や感温抵抗を用い、その温度と
抵抗値のりニアリティ依存性(温度が高くなれば、これ
に比例して抵抗値も大きくなると云うような関係)を利
用する方法が採られることが多いが、こNではエピタキ
シャルプレーナ形シリコンダイオードに定電流を流した
際の9度とダイオード両端の電圧直のリニアリティ依存
性を利用することによシ、低廉化とパワーセーブ化を図
っている。また、このような基準接点補償が必要である
ことから、熱電対が取シ付けられているのがどのチャン
ネルであるかをCPU14に知らせてやることが必要に
なる。このため、CPU内部のメモリを利用してセンサ
の配置を区別できるようにしておき、測定サイクル時に
はこのメモリ情報を参照し、基準接点補償をすべきか否
かを判別させるようにしている。こ〜では、次の2つの
方法でメモリのリード、ライトができるようにする。
This circuit generally uses a copper resistor or temperature-sensitive resistor, and a method is adopted that takes advantage of the temperature and linearity dependence of the resistance value (a relationship in which the higher the temperature, the higher the resistance value is proportionally). However, this N uses the 9 degrees and the linearity dependence of the voltage across the diode when a constant current is passed through an epitaxial planar silicon diode to reduce costs and save power. ing. Furthermore, since such reference junction compensation is necessary, it is necessary to inform the CPU 14 which channel the thermocouple is attached to. For this reason, a memory inside the CPU is used to distinguish the sensor arrangement, and this memory information is referred to during the measurement cycle to determine whether or not reference junction compensation is to be performed. In this section, you will be able to read and write memory using the following two methods.

1つは上位システムからのメモリ珍魚とメモリ書換えを
行なう伝送のプロトコル(通信手順)を予め用意してお
き、所定の操作にしたがって参照すべきメモリ情報の設
定を行なう方法であり、もう1つは変換装置側でCPU
14の入出力ボートを利用してスイッチ操作や簡易ディ
スプレイによυ、調整時に参照すべきメモリ情報の設定
操作をする方法である。
One is to prepare in advance a transmission protocol (communication procedure) for rewriting the memory from the host system, and then set the memory information to be referenced according to predetermined operations. is the CPU on the conversion device side.
This method uses 14 input/output ports to operate switches and use a simple display to set memory information to be referenced during adjustment.

以上のように、異社のセンサの各設置位置が適宜に決ま
れば、そのチャンネル毎にゼロ調、スパン調を前記ロー
タリスイッチを介し、センサの仕様に応じて前述の如く
実行する。こうして、1つの変換装置で異種のセンサを
任意に混在させて測定ができるようになる。しかも、本
発明による変換装置は構成もシンプルであシ、かつ従来
のようにアナログアンプを複雑に組み合わせて実現する
ことを避け、こ〜ではCPU14のソフトウェア制御機
能を出来るだけ利用2代替させるようにして低廉化を図
っている。また、高価なA/D変換器等を使用せず、単
一環のだけにしてパワーを絞るようにしているのでロー
パワー化を実現でき、低摩な多点入力信号変換装置とす
ることが可能となる。
As described above, once the installation positions of the sensors of different companies are appropriately determined, zero adjustment and span adjustment are performed for each channel via the rotary switch as described above according to the specifications of the sensor. In this way, it becomes possible to perform measurements by arbitrarily mixing different types of sensors with one converter. Moreover, the conversion device according to the present invention has a simple configuration, and avoids realizing it by complicated combinations of analog amplifiers as in the past, and instead uses the software control function of the CPU 14 as much as possible. We are trying to make it cheaper. In addition, since we do not use expensive A/D converters and use only a single circuit to reduce power, low power can be achieved, making it possible to create a low-cost multi-point input signal converter. becomes.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ブリッジ回路の工夫と増幅回路ノアン
プの定数設定のコンビネーション、およびCPUの制御
機能を利用して各種の入力センサを任意のチャンネルに
混在させることができる。
According to the present invention, various input sensors can be mixed in any channel by using a combination of the bridge circuit design, the constant setting of the amplifier circuit, and the control function of the CPU.

また、一般に高価なA/Dコンバータ等を使用しておら
ず、回路構成もシンプルなため低廉化が図られ、パワー
を多大に消費する回路要素もないので、ローパワー化を
実現することができる。さらに、ローパワー化の実現に
よυ、電気エネルギーの抑制を必要とする本質安全防爆
などに適用することが可能となる。
In addition, it generally does not use expensive A/D converters, etc., and the circuit configuration is simple, resulting in lower costs.There are no circuit elements that consume a large amount of power, so low power can be achieved. . Furthermore, by achieving low power, it becomes possible to apply it to intrinsically safe explosion-proof applications that require suppression of electrical energy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示す構成図、第2図はV/F
回路の具体例を示す回路図、第6図はその動作を説明す
るための各部波形図、第4A図および第4B図はともK
V/F回路の出力をパルス数に変換する変換動作を説明
するための各部波形図である。 符号説明 1・・・・・・検出部、2・・・・・・1次フィルタ、
3・・・・・・ダイオード、4.74−・・・・・アナ
ログスイッチ、5・・・・・・増幅回路、6・・・・・
・マルチプレクサ、7・・・−・・■/F回路、8・・
・・・・カウンタ、9,10,72・・・・・・フリッ
プフロップ、11A、11B・・・・・・インバータゲ
ート、12・・・・・・ナントゲート、13・・・・・
・制御バス回路、14・・・・・・演算制御装置(CP
U)、15・・・・・・0/Eインタフエイス、16・
・・・・・E10インタフェイス、17・・・・・・光
ユニット、18・・・・・・光ファイバ、19・・・・
・・基準接点補償回路、71・・・・・・コンパレータ
、73・・・・・・リセット回路、75・・・・・・積
分器、76・・・・・・バッファアンプ、S・・・・・
・V/Fスタート制御信号、P1+P2・・・・・・コ
ントロールボート信号。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎    清 葛 2 図
Figure 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, Figure 2 is a V/F
A circuit diagram showing a specific example of the circuit, FIG. 6 is a waveform diagram of each part to explain its operation, and FIGS. 4A and 4B are both K.
It is a waveform diagram of each part for explaining the conversion operation which converts the output of a V/F circuit into the number of pulses. Symbol explanation 1...detection section, 2...1st order filter,
3...Diode, 4.74-...Analog switch, 5...Amplification circuit, 6...
・Multiplexer, 7...--■/F circuit, 8...
... Counter, 9, 10, 72 ... Flip-flop, 11A, 11B ... Inverter gate, 12 ... Nant gate, 13 ...
・Control bus circuit, 14... Arithmetic control unit (CP
U), 15...0/E interface, 16.
... E10 interface, 17 ... Optical unit, 18 ... Optical fiber, 19 ...
...Reference junction compensation circuit, 71...Comparator, 73...Reset circuit, 75...Integrator, 76...Buffer amplifier, S...・・・
・V/F start control signal, P1+P2... Control boat signal. Agent Patent Attorney Akio Namiki Agent Patent Attorney Kiyokatsu Matsuzaki 2 Diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】 測定対象の物理量を検出するセンサと接続されてブリッ
ジ回路を形成するとゝもにセンサ種別に応じてその接続
態様が変更可能な複数の検出手段と、 該検出手段対応に設けられセンサ信号および基準信号を
順次取り出す信号取出手段と、 センサ種別に応じてゲインの調整が可能で該各信号取出
手段からの信号をそれぞれ増幅する複数の増幅手段と、 該各増幅手段からの出力信号を順次選択する選択手段と
、 該選択手段を介する前記増幅手段出力をパルス数に変換
する変換手段と、 該変換手段による変換開始時期を制御し複数のセンサか
らの各物理量対応のパルス数をディジタル値に換算する
演算制御手段と、 該ディジタル信号を光ディジタル信号に変換して上位装
置に送信する通信手段と、 を有してなることを特徴とする多点入力信号変換装置。
[Scope of Claims] A plurality of detection means that are connected to a sensor that detects a physical quantity to be measured to form a bridge circuit and whose connection mode can be changed depending on the type of sensor, and a plurality of detection means that are provided corresponding to the detection means. a signal extracting means for sequentially extracting a sensor signal and a reference signal; a plurality of amplifying means whose gain is adjustable according to the sensor type and amplifying the signals from each of the signal extracting means; and an output from each of the amplifying means. a selection means for sequentially selecting signals; a conversion means for converting the output of the amplification means via the selection means into a number of pulses; and a conversion means for controlling a conversion start time by the conversion means to calculate the number of pulses corresponding to each physical quantity from a plurality of sensors. A multi-point input signal conversion device comprising: arithmetic control means for converting the digital signal into a digital value; and communication means for converting the digital signal into an optical digital signal and transmitting it to a host device.
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