RU1837397C - Method of and device for functional analog-to-digital conversion - Google Patents
Method of and device for functional analog-to-digital conversionInfo
- Publication number
- RU1837397C RU1837397C SU914923249A SU4923249A RU1837397C RU 1837397 C RU1837397 C RU 1837397C SU 914923249 A SU914923249 A SU 914923249A SU 4923249 A SU4923249 A SU 4923249A RU 1837397 C RU1837397 C RU 1837397C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reference voltage
- input
- signal
- adder
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
Изобретение относитс к измерительна технике и конструкции устройств дл функционального преобразовани аналоговых сигналов (сигналов термопар и термо- сэпротивлений).The invention relates to measuring technique and construction of devices for the functional conversion of analog signals (thermocouple signals and thermocouples).
Цель изобретени состоит в повышении тэчности и расширении области применени за счет преобразовани сигналов с большой нелинейностью.The aim of the invention is to increase the flow rate and expand the scope by converting signals with great non-linearity.
На фиг. 1 представлена блок-схема функционального преобразовател ; на фиг. 2 - характеристика преобразовател .In FIG. 1 is a block diagram of a functional converter; in FIG. 2 - characteristic of the converter.
Функциональный преобразователь содержит нормализатор 1, устройство 2 изменени опорного напр жени , источник 3 опорного напр жени , переменный резистор 4, первый сумматор 5, второй сумматор 6, аналого-цифровой преобразователь 7/ цифровой индикатор 8. Вход устройства соединен со входом нормализатора 1, выход которого соединен с входом первого сумматора 5 и входом аналого-цифрового преобразовател 7. Источник 3 опорного напр жени соединен со вторым входом второго сумматора 6 и через переменныйThe functional converter comprises a normalizer 1, a reference voltage changing device 2, a reference voltage source 3, a variable resistor 4, a first adder 5, a second adder 6, an analog-to-digital converter 7 / digital indicator 8. The input of the device is connected to the input of the normalizer 1, output which is connected to the input of the first adder 5 and the input of the analog-to-digital converter 7. The reference voltage source 3 is connected to the second input of the second adder 6 and through an alternating
со со VI со ю VIfrom co VI to u VI
резистор 4 соединен со вторым входом первого сумматора 5, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 6. Выход второго сумматора 6 соединен с входом опорного напр жени аналого-цифрового преобразовател 7, выход которого соединен с цифровым индикатором 8.a resistor 4 is connected to the second input of the first adder 5, the output of which is connected to the first input of the second adder 6. The output of the second adder 6 is connected to the reference voltage input of the analog-to-digital converter 7, the output of which is connected to a digital indicator 8.
Устройство работает следующим образом . Сигнал от датчика (например, от термо- пары) поступает в нормализатор 1, нормализуетс до определенного уровн и поступает на второй вход аналого-цифрового преобразовател 7. На выходе аналого- цифрового преобразовател 7 и на индикаторе 8 по витс числоThe device operates as follows. The signal from the sensor (for example, from a thermocouple) enters the normalizer 1, normalizes to a certain level and enters the second input of the analog-to-digital converter 7. At the output of the analog-to-digital converter 7 and on the indicator 8, the number
N 1000-У -(1),N 1000-U - (1),
DonDon
где UBX - напр жение на входе аналого-цифрового преобразовател 7;where UBX is the voltage at the input of the analog-to-digital converter 7;
- напр жение на входе опорного напр жени аналого-цифрового преобразовател 7 - voltage at the input of the reference voltage of the analog-to-digital converter 7
Сигнал с нормализатора 1, пройд через схему 2 изменени опорного напр жени , на выходе устройства 2 реализует уравнениеThe signal from the normalizer 1, passing through the circuit 2 changes the reference voltage, at the output of the device 2 implements the equation
ивь,х Don + K(UBX - UBxmax),(2)willow, x Don + K (UBX - UBxmax), (2)
где U0n - опорное напр жение источника опорного напр жени 3;where U0n is the reference voltage of the reference voltage source 3;
ивхтах - величина, равна максимальному значению напр жени на входе устройства 2 изменени опорного напр жени , соответствующему максимальному значению измер емого параметра (температуры);ivhtah - a value equal to the maximum voltage value at the input of the reference voltage changing device 2 corresponding to the maximum value of the measured parameter (temperature);
К - коэффициент усилени первого сумматора 5.K is the gain of the first adder 5.
Причем первый сумматор 5 реализует зависимость K(UBx - UBxmax).Moreover, the first adder 5 implements the dependence K (UBx - UBxmax).
Напр жение 1)вхтзх получаетс путем изменени значени переменного сопротивлени 4, и тогда при входном сигнале устройства, соответствующем максимальному значению измер емой величины (температуры ) на выходе первого сумматора 5 напр жение должно быть равно нулю. Второй сумматор б реализует зависимостьThe voltage 1) input voltage is obtained by changing the value of the variable resistance 4, and then when the input signal of the device corresponds to the maximum value of the measured quantity (temperature) at the output of the first adder 5, the voltage should be zero. The second adder b implements the dependence
Uon + K(Uex-UBxm8X)U on.Uon + K (Uex-UBxm8X) U on.
т.е. U on - опорное напр жение на входе напр жени аналого-цифрового преобразовател 7, завис щее от входного сигнала устройства.those. U on is the reference voltage at the voltage input of the analog-to-digital converter 7, depending on the input signal of the device.
На фиг. 2 показан механизм образовани напр жени U on.In FIG. 2 shows a voltage generating mechanism U on.
На выходе аналого-цифрового преобразовател по вл етс сигнал, соответствующийAt the output of the analog-to-digital converter, a signal appears corresponding to
DonDon
1000 1000
Uon + К ( Uex - Uex3 )Uon + K (Uex - Uex3)
(3)(3)
где К where k
1000 - r-Uon1000 - r-Uon
1Мх1mx
I ,|max Uex UBXI, | max Uex UBX
Способ аналого-цифрового функционального преобразовани осуществл етс A method of analog-to-digital functional conversion is carried out
следующим образом.in the following way.
На вход нормализатора 1 подают сигнал от источника сигнала (например, термопары ). В нормализаторе 1 входной сигнал нормируетс (усиливаетс и смещаетс ) доThe input of the normalizer 1 is fed a signal from a signal source (for example, thermocouple). In normalizer 1, the input signal is normalized (amplified and biased) to
определенного уровн 1)вхтах, определ емого диапазоном измерени измер емого параметра. С выхода нормализатора 1 сигнал подаетс на аналоговый вход аналого- цифрового преоборазовател 7.a certain level 1) of the input, determined by the measuring range of the measured parameter. From the output of the normalizer 1, the signal is fed to the analog input of the analog-to-digital converter 7.
Одновременно сигнал UBX с выхода нормализатора 1 подаетс на вход устройства 2 изменени опорного напр жени , на первый вход первого сумматора 5 На второй вход первого сумматора 5 подаетс сигнал,At the same time, the signal UBX from the output of the normalizer 1 is fed to the input of the device 2 for changing the reference voltage, to the first input of the first adder 5 A signal is sent to the second input of the first adder 5,
равный по величине (-UBxmax), формирующийс с помощью источника 3 опорного напр жени и определ емый величиной переменного резистора.equal in magnitude (-UBxmax) generated by the reference voltage source 3 and determined by the magnitude of the variable resistor.
При коэффициенте усилени первого сумматора 1, равном К. на выходе его получаетс сигнал, определ емый формулой K(UBx - ивхтах). Этот сигнал подаетс на первый вход второго сумматора 6, на второйWhen the gain of the first adder 1 is equal to K., a signal is obtained at the output thereof, which is determined by the formula K (UBx - max.). This signal is fed to the first input of the second adder 6, to the second
вход которого подаетс сигнал Uon с источника 3 опорного напр жени . При коэффициенте усилени второго сумматора 6, равном 1, на выходе второго сумматора имеем сигналthe input of which is supplied a signal Uon from the reference voltage source 3. When the gain of the second adder 6 is 1, the output of the second adder has a signal
U on Uon + K(U8x - UBXmax).U on Uon + K (U8x - UBXmax).
Этот сигнал подаетс на вход опорного напр жени аналого-цифрового преобразовател 7, в котором осуществл етс преобразование в код дл управлени блоком индикации 8 в соответствии с формулой ивх This signal is fed to the reference voltage input of the analog-to-digital converter 7, in which conversion to code is carried out to control the display unit 8 in accordance with the formula iv
Nx 1000Nx 1000
U cU c
00
1000 1000
иand
вхin
Uon + к (ивх - )Uon + K (IVX -)
где NX - код, соответствующий величине измер емого параметра.where NX is the code corresponding to the value of the measured parameter.
Очевидно, что величина Nx имеет нелинейную зависимость от входного сигналаObviously, the value of Nx has a nonlinear dependence on the input signal
5 UBXВыбором соответствующего значени К5 UBX By selecting the appropriate K value
достигаетс линейность зависимости Nx от величины измер емого параметра.linearity of the dependence of Nx on the value of the measured parameter is achieved.
Возьмем в соответствии с ГОСТ 3044-84 Преобразователи термоэлектрические. Номинэльные статические характеристики првобоазовани характеристику ТХК, XKIL), диапазон измерени температуры от ОфЮО°С,We take in accordance with GOST 3044-84 Thermoelectric converters. Nominal static characteristics of release (characteristic of TXK, XKIL), temperature measurement range from OfYO ° С,
Напр жение на выходе датчика (Уд) измер етс от 0 до 6,86 мВ.The voltage at the output of the sensor (Beats) is measured from 0 to 6.86 mV.
В нормализаторе 1 сигнал датчика нор- ма||изуетс до уровн 0-1000 мВ, при этом ффициент усилени нормализатора (Кус) жен быть равным 145,77. При Don e 1000In normalizer 1, the signal of the norm sensor || is emitted to a level of 0-1000 mV, while the gain of the normalizer (Kus) should be equal to 145.77. When Don e 1000
ко до мВ ма И О му р этko to mV ma I O m r et
5.°.5. °.
и Uex, 1000 мВ (см. формулу 3) при симальном входном сигнале имеем Nx ,0. Дл расчета коэффициента К по фор- е (4) определ ем значение UBX при изме- мой температуре 50°С (очевидно, что дл и температуры Nx должно быть равно 0). При ид 50°с 3,306 мВ и Кус 145,77,,and Uex, 1000 mV (see formula 3) with the same input signal, we have Nx, 0. To calculate the coefficient K using form (4), we determine the value of UBX at a variable temperature of 50 ° С (it is obvious that for temperature Nx it must be equal to 0). At id 50 ° C 3.306 mV and Kus 145.77 ,,
4/ЛО4ГЮ. П4 / LO4GU. P
по не by not
-78-78
55
чал дат изм 19,Chal Dates ISM 19,
10 U8x Кус сиг ме10 U8x Kus Sig Me
15fifteen
им|еем Vex.50 481.92 мВ. По формуле 4:We have a Vex.50 of 481.92 mV. According to the formula 4:
100,0100.0
481.92 50.0481.92 50.0
-1000-1000
481,92 -1000481.92 -1000
0,069781.0.069781.
Результаты функционального преобра- приведены в табл. 1.The results of the functional conversion are given in table. 1.
Максимальна погрешность не превы- 1ш|етО,1°С.The maximum error does not exceed 1 ° C, 1 ° C.
По предлагаемому техническому решению разработан и испытан макет, в котором блок 1 нормализатор выполнен на микро- сх }ме КР 140 УД12 08, блоки-сумматоры 5 и 61 а микросхеме КР140УД12 08 -блок знало- го цифрового преобразовател 7 на микро- сх эме КР 5 72 ПВ 2, блок индикации 8 - на MI кросхемах АЛ С 333.According to the proposed technical solution, a prototype was developed and tested in which block 1 of the normalizer is made on microchip KR 140 UD12 08, adder blocks 5 and 61, and chip KR140UD12 08 is a block of the known digital converter 7 on microchip KR 5 72 PV 2, display unit 8 - on MI cross circuits AL C 333.
Выпуск прибора, выполненного по за вл емой схеме намечен на 1992 г. Существующий способ и устройство позвол ет осуществл ть преобразование сигналов от источников, обладающих незначительной ( ),2%) нелинейностью (например, платино- вь е термосопротивлени ). При увеличении нелинейности погрешность преобразова- HV будет расти ввиду того, что аппроксима- цп нелинейной характеристики осуществл етс с помощью всего двух ли- ж иных участков с точкой перегиба в т. О.The release of the device made according to the claimed scheme is scheduled for 1992. The existing method and device allows the conversion of signals from sources with insignificant (), 2%) non-linearity (for example, platinum resistance). With increasing non-linearity, the error in the HV conversion will increase due to the fact that the approximation of the non-linear characteristic is carried out using only two other different sections with an inflection point in the O.
Предлагаемые способ и устройство ПОЗЕ ол ют без потери точности преобразовы- ть сигналы от источников со значительно бфльшей нелинейностью (например, термо- ры).The proposed method and apparatus POSE can, without loss of accuracy, convert signals from sources with significantly greater non-linearity (for example, thermometers).
В прототипе при измерении температу- pii с помощью термосопротивлени ТСП 1(10П в диапазоне температур -50...+50°СIn the prototype, when measuring temperature pii using thermal resistance TSP 1 (10P in the temperature range -50 ... + 50 ° C
П1P1
грешность составл ет 0,4% 2.the margin of error is 0.4% 2.
6 предлагаемом устройстве дл ТСП 1ЙЮП в диапазоне температур -50...+50°С6 the proposed device for TSP 1YUP in the temperature range -50 ... + 50 ° C
,,,,
погрешность преобразовани составл ет не более 0,02% (см. расчет).the conversion error is not more than 0.02% (see calculation).
ТСП 100П Тиэм - -50...+50°С Идвтч - -78,98-119,71 Ом.TSP 100P Tiem - -50 ... + 50 ° С Idvh - -78.98-119.71 Ohm.
Если в нормализаторе 1 подавить начальное сопротивление 100 Ом и эапитать датчик током 1 мА. то можно говорить об изменении входного сигнала от -20,02 до 19,71 мВ.If the normalizer 1 suppresses the initial resistance of 100 Ohms and feed the sensor with a current of 1 mA. then we can talk about changing the input signal from -20.02 to 19.71 mV.
Дл диапазона индикации -50...50,0 U8xmax должно быть равно 500 мВ. Отсюда Кус 25.368 и ивхт|п г-507,86 (значение сигнала на выходе нормализатора 1 при измер емой температуре -50,0°С)For a display range of -50 ... 50.0 U8xmax should be 500 mV. Hence Kus 25.368 and ivht | n g-507.86 (the value of the signal at the output of the normalizer 1 at a measured temperature of -50.0 ° C)
100.0 5оо6 100° - 507,86 -500100.0 5oo6 100 ° - 507.86 -500
-0.0155974.-0.0155974.
Результаты функционального преобразовани приведены в табл. 2.The results of the functional transformation are given in table. 2.
Максимальна погрешность преобразовани не превышает 0,02°С.The maximum conversion error does not exceed 0.02 ° C.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914923249A RU1837397C (en) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Method of and device for functional analog-to-digital conversion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914923249A RU1837397C (en) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Method of and device for functional analog-to-digital conversion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1837397C true RU1837397C (en) | 1993-08-30 |
Family
ID=21567388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU914923249A RU1837397C (en) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Method of and device for functional analog-to-digital conversion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1837397C (en) |
-
1991
- 1991-04-01 RU SU914923249A patent/RU1837397C/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102099662B (en) | Arrangement for linearizing non-linear sensor | |
US3933046A (en) | Logarithmic resistance-to-frequency converter | |
US3943434A (en) | Arrangement for measuring temperatures | |
EP0108325B1 (en) | Device to measure temperature | |
RU1837397C (en) | Method of and device for functional analog-to-digital conversion | |
Engin et al. | Compensation of thermocouple nonlinearities with embedded system | |
JPS6147371B2 (en) | ||
RU2082129C1 (en) | Converter of pressure to electric signal | |
RU1818548C (en) | Method for converting temperature to voltage and device for implementation of said method | |
SU1155872A1 (en) | Device for measuring temperature difference | |
SU796668A1 (en) | Digital thermometer | |
SU690331A1 (en) | Device for measuring the quantity of heat | |
SU1117461A1 (en) | Digital thermometer | |
JPS61209331A (en) | Input apparatus of temperature measuring resistor | |
SU1012040A1 (en) | Device for measuring temperature | |
SU1061055A1 (en) | Method of measuring physical values | |
SU851119A1 (en) | Device for measuring temperature | |
SU1012042A1 (en) | Device for measuring temperature | |
JPS6333631A (en) | Temperature transducer | |
SU979895A1 (en) | Temperature field measuring device | |
SU1120179A1 (en) | Temperature measuring device | |
SU679834A1 (en) | Pressure gauge | |
SU581389A1 (en) | Apparatus for remote measuring of temperature | |
SU834407A1 (en) | Device for measuring non-stationary temperatures | |
SU830146A2 (en) | Digital thermometer |