RU1837397C - Method of and device for functional analog-to-digital conversion - Google Patents

Method of and device for functional analog-to-digital conversion

Info

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
Application number
SU914923249A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Александрович Киберев
Игорь Владимирович Михайлов
Владимир Николаевич Кучугура
Евгений Васильевич Почтарев
Виктор Николаевич Посошко
Original Assignee
Северодонецкое опытно-конструкторское бюро автоматики Научно-производственного объединения "Химавтоматика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Северодонецкое опытно-конструкторское бюро автоматики Научно-производственного объединения "Химавтоматика" filed Critical Северодонецкое опытно-конструкторское бюро автоматики Научно-производственного объединения "Химавтоматика"
Priority to SU914923249A priority Critical patent/RU1837397C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1837397C publication Critical patent/RU1837397C/en

Links

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)

Формула изобретени  1. Способ функционального аналого- цифрового преобразовани , включающий нормирование входного сигнала, формирование опорного напр жени , аналого-цифровое преобразование пронормированного сигна- ла в код с последующей индикацией результата преобразовани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  области применени  за счет преобразовани  сигналов с большой нелинейностью, формирование опорного напр жени  осуществл ют сигналом непрерывно по формулеSUMMARY OF THE INVENTION 1. A method of functional analog-to-digital conversion, including normalizing the input signal, generating a reference voltage, analog-to-digital conversion of the normalized signal to a code, followed by a display of the conversion result, characterized in that, in order to increase accuracy and expand the scope of application due to the conversion of signals with large nonlinearity, the formation of the reference voltage is carried out by the signal continuously according to the formula Uon + K(UBx-UBxMaKC), где U on - сформированное опорное напр - жение;  Uon + K (UBx-UBxMaKC), where U on is the formed reference voltage; Uon - напр жение источника опорного напр жени ;Uon is the voltage of the reference voltage source; К- масштабный коэффициент; UBX - напр жение прономированного сигнала;K is a scale factor; UBX - voltage of the modeled signal; UsxMaKC максимальное значение напр жени  пронормированного сигнала.UsxMaKC is the maximum voltage value of the normalized signal. 2. Устройство функционального аналого-цифрового преобразовани , содержащее последовательно соединенные нормализатор , вход которого  вл етс  входной шиной, аналого-цифровой преобразователь и циф- ровой индикатор, а также включенный между выходом нормализатора и входом опорного напр жени  аналого-цифрового преобразовател  блок изменени  опорного напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повышени ,точности и расширени  области применени  за счет преобразований сигналов с большой нелинейностью, блок изменени  опорного напр жени  выполнен на переменном резисторе, источнике опорного йапр жени  и двух сумматорах, причем первый вход первого сумматора  вл етс  входом блока измерени  опорного напр жени , второй вход через переменный резистор соединен с выходом источника опорного напр жени , которой соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход второго сумматора  вл етс  выходом блока изменени  опорного напр жени .2. A functional analog-to-digital conversion device containing a normalizer connected in series, the input of which is an input bus, an analog-to-digital converter and a digital indicator, and a reference voltage change unit connected between the normalizer output and the reference voltage input of the analog-to-digital converter characterized in that, in order to increase, accuracy and expand the scope of application due to signal transformations with high non-linearity, the reference voltage change unit full on a variable resistor, a reference voltage source and two adders, the first input of the first adder being the input of the reference voltage measuring unit, the second input through a variable resistor connected to the output of the reference voltage source, which is connected to the first input of the second adder, the second input which is connected to the output of the first adder, and the output of the second adder is the output of the reference voltage changing unit. Таблица1Table 1 Таблица2Table 2 ОЭOE фЈ/&1fЈ / & 1 Vto ffff+ttox-V™)Vto ffff + ttox-V ™) 0.0. 18373971837397 (r)(r) maxmax rfrf ТT
SU914923249A 1991-04-01 1991-04-01 Method of and device for functional analog-to-digital conversion RU1837397C (en)

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)

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
GB2191292A (en) Measuring equipment
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
RU2251129C2 (en) Instrument for measuring air humidity
JPS6333631A (en) Temperature transducer
SU979895A1 (en) Temperature field measuring device
SU1120179A1 (en) Temperature measuring device
SU679834A1 (en) Pressure gauge
SU834407A1 (en) Device for measuring non-stationary temperatures
SU830146A2 (en) Digital thermometer