KR820000298Y1 - 펄스폭 변조형 저항편차 측정장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

펄스폭 변조형 저항편차 측정장치

제1도는 본 고안 실시예의 전기적 구성도

제2도는 제1도 장치의 작동 설명도

본 고안은 측정장치에 관한 것으로, 더 상세히 말하면, 물리량의 측정치를 표시하는 디지탈신호를 발생하는 펄스폭 변조형 저항편차 측정장치에 관한 것이다. 종래에는 예를들어 온도를 측정할 데 측정치 표시신호를 디지탈 신호로 얻기 위하여 먼저 온도표시 아날로그 전기신호를 얻어서, 이것을 아날로그 디지탈 변환기로써 디지탈 신호로 변환하였다. 따라서 이와 같은 경우, 온도를 아날로그 전기신호로 변환하는 수단과, 아날로그 전기신호를 디지탈신호로 변환하는 수단이 필요하였다. 측온(測溫) 저항체를 온도 검출기로 사용할 경우, 온도를 아날로그 전기 신호로 변환하는 수단은 측온 저항체를 포함한 브리지와, 그 브지지의 불평형 전압을 증폭하는 증폭기로 이루어진다. 또 아날로그 디지탈 변환기로서는 노이즈의 영향을 덜받는 적분형 아날로그 디지탈 변환기가 사용된다. 이와같이 2가지 수단이 필요하게 되는 것은 온도신호를 직접 디지탈 신호로 변환하는 수단이 없었기 때문이다. 따라서 만일에 온도신호를 직접 디지탈 신호로 변환하는 수단이 실현되면 디지탈 온도 측정기의 구성이 간략화되는 것이다.

본 고안은 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 전기 저항의 변화로 나타나는 피측정 물리량을 직접 디지탈 신호로 변환하는 측정장치를 제공코저 하는 것으로 도면에 의하여 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 실시예의 전기적인 구성도로서, E는 직류전원이고, R₁은 저항이며, R_t는 측온저항, R_s는 기준저항이다. 직류전원 E의 전압은 저항 R₁과 측온저항 R_t및 기준저항 R_s의 직렬회로에 인가된다. 측온저항 Rt와 기준저항 Rs의 직렬접속점은 접지되어 있고, A₁,A₂,A₃는 게인(gain)이 1인 버퍼 앰프(buffer amplifier)이다. K는 절환스위치이고, R₃,R₄는 값이 같은 저항이며, R₅는 그들보다도 값이 작은 저항이고, C는 콘덴서, A₄는 높은 게인의 연산증폭기이다. 저항 R₃,R₄,R₅와, 콘덴서 C 및 연산증폭기A₄는 적분기 I를 구성하고 있다.

적분기 I에는 측온저항 R_t의 전압강하 e_t와 기준저항 R_s의 전압강하 e_s와의 대수적인 합과, 스위치 K에 의하여 절환되는 전압 +e_s또는 -e_s가 입력신호로 된다. 절환스위치 K는 후술되는 비교기 H의출력에 의하여 작동되고, S는 톱니파 전압발생기, H는 비교기, M은 시간폭 계측기이다. 톱니파 전압발생기 S는 일정한 주기와, 일정한 진폭의 톱니파 전압 E₆을 발생한다. 비교기 H는 적분기 I의 출력전압 E₁₀을 톱니파 전압 E₆과 비교하여, 적분기 출력전압 E₁₀이 톱니파 전압 E₆보다도 클때는 "1" 작을 때는 "0"의 출력신호 E₇을 발생한다. 비교기H의 "1" 출력은 절환스위치 K를 접점(1) 쪽으로 투입하고, "0" 출력은 절환스위치 K를 접점(2) 쪽으로 투입한다. 시간폭 계측기 M은 비교기 H의 출력펄스폭을 디지탈방식으로 계측한다.

이와 같이 구성된 장치의 작동을, 정상상태의 작동을 도시한 제2도에 의하여 설명한다. 측온저항 R_t의 값이 기준저항 R_s의 값보다도 크다고 하면, 전압 e_t와 전압 -e_s와의 대수합은 부의 입력전압 -(e_t-e_s)으로서 적분기 I에 인가된다.

제2도의 t₁구간에 있어서, 적분기 I에는 입력신호로서 -(e_t-e_s)와 정의 기준전압 +e_s가 인가되고 있다. 저항 R₅의 값이 저항 R₃,R₄의 값보다 작으므로 적분기 I의 입력신호는 전체로서 정이된다. 따라서 적분기 I의 출력전압 E₁₀은 부의 방향으로 변화된다. 이때 톱니파 전압 E₆은 부의 최대값에서 정의 최대값으로 변화되고 있으므로, 톱니파 전압 E₆은 적분기 I의 출력전압 E₁₀보다 작다.

그 결과, 비교기 H의 출력 E₇이 "1"로 되었고, 이 출력으로 스위치 K는 정의 기준전압 +e_s측으로 투입된다. 톱니파전압 E₆이 적분기의 출력전압 E₁₀보다 크게되면, 비교기 H의 출력 E₇이 반전되어 "0"으로 되고, 스위치 K는 부의 기준전압 -e_s쪽으로 투입된다. 그러면 적분기 I에는 -e_s와 -(e_t-e_s)가 입력신호로 주어지게 되어, 적분기의 출력전압 E₁₀은 정방향으로 변화하게 된다(제2도의 t₂구간).

이 구간에서 적분기의 출력 E₁₀의 변화율은 t₁구간에서의 변화율보다도 커진다. 다만 이때의 변화율은 톱니파 전압 E₆의 변화율을 넘지않게 되어있다. 톱니파전압 E₆은 정의 최대값에 도달하자마자 곧 부의 최대값으로 절환된다. 그러므로 톱니파 전압 E₆은 다시 적분기의 I 출력전압 E₁₀보다도 작아지고, 비교기 H의 출력은 반전하여 "1"로 되며, 스위치 K를 정의 기준전압 +e_s쪽으로 절환한다.

이러한 작동은, 톱니파전압 E₆의 매주기마다 반복된다.

비교기 H의 출력 E₇의 파형은 기준전압 +e_s의 전환파형(제2b도)과 동일하게 된다.

이와같은 동작이 주기적으로 반복되면, 적분기 I의 톱니파 전압 E₆의 한주기에서 입력 평균치는 0이되고, 따라서 다음식이 성립된다.

단, R₃=R₄이다.(1) 식에서 다음 식의 관계를 얻을 수 있다.

여기서 e_t= Rt·1

e_s= R_s·1

이며, 톱니파 전압 E₇의 주기가 T라고 하면,

이므로, (2) 식은

이 된다. 여기서 기준저항 R_s의 값을 기준온도(예를들면 0℃)에 있어서의 측온저항 R_t의 값과 같게 정하면, (3)식의 좌변은 피측정 온도에 비례하게 된다. 한편, 우변에서, K 및 T는 상수이므로 시간폭 t_x가 피측정 온도에 비례한다.

따라서, 측정된 온도치의 디지탈신호는 시간폭 계측기 M에 의하여 비교기 H의 펄스폭의 T/2에서 편차를 디지탈 방식으로 계측하여서 얻을 수 있게 된다.

이와같은 온도 측정장치에 있어서, 적분기 I 다음의 회로는 펄스폭 변조형 아날로그 디지탈 변환기로서 공지되어 있다. 따라서 본 장치는 공지의 펄스폭 변조형 아날로그 디지탈 변환기를 개조하여 얻어진 온도측정장치라고 생각할 수 있다.

이와같은 본 고안의 장치는 온도신호를 단번에 디지탈 신호로 변환하는 장치가 된다.

본 장치에 있어서 직류전원 E는 특히 고정도(高精度)일 필요가 없고, 적분기 I의 일행정의 작동기간, 즉 짧은 시간동안만 안정도를 가지고 있으면 충분하다.

또한, 공지의 아날로그 디지탈 변환기의 경우에 불가결한 기준전압 발생용의 고정도 전원은 필요없다.

기준저항으로서 고정도이고 안정도가 높은 것을 얻는 것은 용이하다. 또 톱니파 전압의 주기의 값을 예상되는 교류 노이즈의 주기의 정수배(整數倍)로 선정하면 교류노이즈에 영향을 받지않는 측정장치를 얻을 수 있다.

그리고 상기한 (3) 식에서 명백한 바와같이, 본 고안의 장치는 본질적으로 저항의 편차측정 장치이므로 측온저항 R_t을 미지저항 R_x로 치환하면, 기준저항 R_s에 대한 미지저항 R_x의 편차를 측정할 수 있다.

또 본 고안의 장치는 전기한 저항의 변화로서 표시되는 어떠한 다른 물리량도 측정할 수 있다.

이상으로 부터 본 고안에 의하면 고정도이면서도 저렴한 측정기를 얻을 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 택일적으로 주어지는 진폭이 같은 정, 부 한쌍의 신호와 피변환 아날로그 신호를 입력신호로 하는 적분기 및 그 적분기의 출력을 기준치와 비교하여 그 비교 결과에 의하여 상기한 한쌍의 신호중에서 선정하여 상기한 적분기의 입력신호의 평균값을 0으로 하는 수단을 구비하는 펄스폭 변조형 아날로그 디지탈 변화기에 있어서, 서로 동일한 적류가 공급되는 제1의 저항과 제2의 저항의 각각의 전압 강하차를 상기한 피변환 아날로그 신호에 상당하게 하고, 또 제2의 저항의 전압 강하에서 상기한 정, 부 한쌍의 신호를 얻도록한 저항 편차 측정장치.