DD207992A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CHARACTERIZATION OF LINE FOR DIGITAL MEASURING DEVICES - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EINE SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR KENNLINIENLINEARISIERUNG FUER DIGITALE MESSGERAETE, DIE IM WESENTLICHEN EINEN A/D-UMSETZER MIT EINSTELLBAREM VERSTAERKUNGSFAKTOR, EINEN DECODER UND ANZEIGEELEMENTE AUFWEISEN. ZIEL UND AUFGABE IST ES, EINE BEKANNTE SCHALTUNGSANORDNUNG FUER EIN DIGITALES ANZEIGEGERAET MIT RELATIV GERINGEM AUFWAND FUER DIE LINEARISIERUNG VON MESSFUEHLERKENNLINIEN GEEIGNET ZU MACHEN. DAS WIRD ERREICHT, INDEM EINE VON DER LINEARISIERUNGSKORREKTUR ABHAENGIGE ANZAHL VON ABGLEICHPOTENTIOMETERN DER VERSTAERKUNGSFAKTORKLEMME DES A/D-UMSETZERS ZUGEORDNET UND JEDES ABGLEICHPOTENTIOMETER UEBER JE EINEN SCHALTTRANSISTOR MIT MASSE UND AUSSERDEM UEBER EINE LOGISCHE VERKNUEPFUNGSEINHEIT MIT DEN AUSGAENGEN DES A/D-UMSETZERS VERBUNDEN IST. DIE ANWENDUNG DER ERFINDUNG IST IN DIGITALEN MESSGERAETEN, MIT DENEN ANALOGE NICHTLINEARE MESSGROESSEN ANGEZEIGTWERDEN, ZWECKMAESSIG.THE INVENTION CONCERNS A CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DIRECT GENERATION OF DIGITAL MEASURING DEVICES, ESPECIALLY OF AN ADJUSTABLE A / D CONVERTER, A DECODER AND DISPLAY ELEMENTS. THE AIM AND TASK IS TO MAKE A KNOWN CIRCUIT ARRANGEMENT FOR A DIGITAL DISPLAY DEVICE WITH A RELATIVELY LOW COST OF LINEARIZING MEASUREMENT FOCUS LINES. THIS IS OBTAINED BY ASSIGNING A NUMBER OF ADJUSTMENT POTENTIOMETERS RELATED TO THE LINEARIZATION CORRECTION TO THE ADVERTISING FACTOR CLAMP OF THE A / D TRANSMITTER AND CONNECTING EVERY COMPENSATORY POTENTIOMETER WITH EACH MONITORING SWITCH TRANSISTOR AND ALSO A LOGIC LINKING UNIT WITH THE OUTPUT OF THE A / D TRANSFER. THE APPLICATION OF THE INVENTION IS PURPOSE IN DIGITAL MEASURING DEVICES WHICH SHOW ANALOG NON-LINEAR MEASURING SIZES.

Description

Dipl.-Ing-. Horst Peinecke (P I30I)Dipl.-ING. Horst Peinecke (P I30I)

Dipl.-Ing.'Wolf-Die tanar Steinke Dipl.-Phys. Martina Hoppstock Ing» Axel ProchnowDipl.-Ing.'Wolf-Die tanar Steinke Dipl.-Phys. Martina Hoppstock Ing »Axel Prochnow

Zustellungsbevollmächtigteri ·Service agent ·

Institut für RegelungstechnikInstitute of Control Engineering

im Kombinat VEB EAW Berlin-Treptowin the combine VEB EAW Berlin-Treptow

"Friedrich Ebert""Friedrich Ebert"

- Büro für Schutarechte -- Bureau for Schutarechte -

240 75 4 6240 75 4 6

-A--A-

Schaltungsanordnung zur Kennlinienlinearisierung für digitale MeßgeräteCircuit arrangement for characteristic linearization for digital measuring instruments

G 01 R I5/IOG 01 R I5 / IO

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Kenn- : linienlinearisierung für digitale Meßgeräte, die im wesentlichen einen A/D-Umsetzer aiit einstellbarem Verstärkungsfaktor, einen Decoder und Anzeigeelemente aufweisen.The invention relates to a circuit arrangement for characteristic linearization for digital measuring devices, which essentially have an A / D converter with an adjustable amplification factor, a decoder and display elements.

Die Anwendung der Erfindung ist in digitalen Meßgeräten, mit denen analoge nichtlineare Meßgrößen angezeigt werden, zweckmäßig.The application of the invention is useful in digital measuring instruments with which analog non-linear measured variables are displayed.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Natürliche-Abbildungssignale von Meßfühlern, z.B. Thermoelementen oder ΡΓ-Widerstandstherinometern, weisen nichtlineare Kennlinien auf. Während bei analog anzeigenden Meßgeräten eine Anpassung der Anzeigeeinheit an die nichtlineare Abbildung durch entsprechende Skalenteilung möglich ist, müssen in der Digitaltechnik andere Lösungsmöglichkeiten gefunden werden.Natural imaging signals from sensors, e.g. Thermocouples or ΡΓ-resistance thermometers, have non-linear characteristics. While with analog measuring instruments an adaptation of the display unit to the non-linear mapping by appropriate scale division is possible, other solutions must be found in digital technology.

Es sind Schaltungsanordnur.gen zur Kennlinienbeeinflussung bekannt, bei denen die Umwandlung einer nichtelektrischen Größe, z.B. der Temperatur, in eine proportionale elektrische GrößeCircuit arrangements are known for characteristic control in which the conversion of a non-electrical quantity, e.g. the temperature, in a proportional electrical size

»?«»  '?' '

1£JUIL1982*U165'71'1 £ JUIL1982 * U165'71 '

durch einen Geber» der eine Meßspannung alt riichtlinearer Kennlinie gegenläufiger Charakteristik abgibt, realisiert wird (DE-OS 21 08 ik>4). Die dazu benötigten Widerstands-Diodennetzwerko lassen sich godoch nur schwer berechnen und ebenso schwierig abstimmen, da die einzelnen Elemente dieses Netzwerkes von einander abhängig sind.is realized by a transmitter »which outputs a measuring voltage old riichtlinearer characteristic curve of opposite characteristics (DE-OS 21 08 ik> 4). The required resistance diode networks are very difficult to calculate and difficult to tune, since the individual elements of this network are dependent on each other.

Bin Linearisierungseffekt läßt sich auch dadurch erreichen, daß das Meßwertgebersignal quadriert und das Ergebnis ent^· , sprechend der Krümmung mit einem Faktor ζ he Meßwertgebersignal addiert oder davon subtrahiert wir! (DE-OS 27 10 857).A linearization effect can also be achieved by squaring the transducer signal and adding or subtracting the result in accordance with the curvature with a factor of Meß hey transmitter signal! (DE-OS 27 10 857).

Weiterhin bekannt ist eine Schaltungsanordnung, bei der Schaltpunkte von Komparatoren über eine Widerstandskette so dimensioniert werden, daß mit Hilfe einer Referenzspannung die Kennlinie schrittweise korrigiert wird (DE-OS 27 39 024).Also known is a circuit arrangement in which switching points of comparators are dimensioned via a resistor chain so that with the aid of a reference voltage, the characteristic is corrected stepwise (DE-OS 27 39 024).

Beide letztgenannten Varianten bedingen einen zusätzlichen Aufwand an Verstärkern.Both latter variants require an additional amount of amplifiers.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, mit relativ geringem Aufwand eine Kennlixiienlinearisierung natürlicher Abbildungssignale von Meßfühlern zu realisieren.The aim of the invention is to realize a Kennlixiienlinearisierung natural imaging signals from sensors with relatively little effort.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der. Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Schaltungsanordnung für ein digitales Anzeigegerät durch eine Zusatzschaltung so zu erweitern, daß eine Linearisierung von Meßfühlerkennlinien und somit eine genaue Anzeige, insbesondere £k;r Temperatur, möglich ist.The. The invention has for its object to extend a known circuit arrangement for a digital display device by an additional circuit so that a linearization of Meßfühlerkennlinien and thus an accurate display, in particular £ k; r temperature, is possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine von der Linearisierungskorrektur abhängige Anzahl von Abgleichpotentiometern der Verstärkungsfaktorklemme des A/D-Umsetzerc, zugeordnet und jedes Abgleichpotentiometer über je einen Bchalttransistor mit Masse und außerdem über eine logische Verknüpfungseinheit, mit den Ausgängen des A/D-Umsetzers verbunden ist* <According to the invention, this object is achieved in that a dependent of the linearization correction number of tuning potentiometers of the gain of the A / D Umsetzerc assigned, and each adjustment potentiometer via a Bchalttransistor to ground and also via a logic operation unit, with the outputs of the A / D Translator is connected * <

ÄusführungsbeispielÄusführungsbeispiel

Der .Eingang eines digitalen Meßgerätes wird durch, die positive Eingangsklemme 1 und die negative Ringangsklemme 2 dargestellt, die unmittelbar mit dem A/D-Umse.tzer 3 verbunden sind. Dem A/D-Umsefczer 3 sind ir; bekannter Weise ein BCD~zu 7 Segment-Decoder 4 und diesem wiederum jsrei Anzeigeelement 5 bis 7 nachgeschaltet, welche über die Treibertransistoren 8 bis mit den Digitausgängen des A/D-Umsetzers 3 und dem Pluspol einer unipolaren Betriebsspannungsquelle 11 verbunden sind. Parallel zu dem BCD-zu 7 Segment-Decoder 4 liegt außerdem eine logische Verknüpfungseinheit 12 an den Ausgängen des A/D-Umsetzers 3· Jeder Ausgang der Verknüpfungseinheit 12 ist mit der Basis eines Schalttransistors 17 bis 2 0 verbunden, an deren Kollektor je ein Abgleichpotentiometar 13 bis 16 geschaltet ist, die alle gemeinsam an <3ar Verstärkungsfaktorklemine 22 des A/D-Umsetzers 3 liegen.The input of a digital meter is represented by, the positive input terminal 1 and the negative ring terminal 2, which are directly connected to the A / D Umse.tzer 3. The A / D converter 3 is ir; a known BCD ~ to 7 segment decoder 4 and this turn jsrei display element 5 to 7 connected downstream, which are connected via the driver transistors 8 to the digit outputs of the A / D converter 3 and the positive pole of a unipolar operating voltage source 11. In addition to the BCD to 7 segment decoder 4 is also a logic combiner unit 12 at the outputs of the A / D converter 3 · Each output of the link unit 12 is connected to the base of a switching transistor 17 to 2 0, at the collector each one Matching potentiometers 13 to 16 are connected, which are all together at <3ar Verstärkungsaktorklemine 22 of the A / D converter 3.

Die zu linearisiarende Eingangsspannu;ig U_T. wird auf die Singangsklemmen 1 und 2 gegeben und gelangt in bekannter Weise auf den A/D-Umsetzer 3» der die analog anstehende.Eingangs-, spannung U™ in einen BCD-Wert umsetzt, der über den BCD-zu 7 Segment-Decoder 4 die Anaeigeelemente 5 bis 7 ansteuert. Im Multiplexbetrieb werden über die Treibertransistoren 8 bis 10 die zugehörigen Stellen nacheinander zur Anzeige gebracht. Verwendet wird ein A/D-Umsetzer 3» dessen Nullpunkt über ein Potentiometer 21 und dessen analoger Verstärkungsfaktor über eines der Abgleichpotentiomete·? 13 bis 16 zwischen Verstärkungsfaktorklemme 22 und .vlass j eingestellt werden kann. Die Kennlinienlinearisierun erfolgt derart, daß für einzelne, festzulegende Ivleßpunkte einec nichtlinearen, gekrümmten Kennlinie, wie :.B. von Widerstandsthermometern, der Krümmung entsprechende, unterschiedliche Verstärkungsfaktoren eingestellt werden. Die unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren werden durch Sinsteilung der Abgleichpotentiometer 13 bis 16 erzielt. Im Ausführungsbeispiel werden in der logischen Verknüpfungseinheit 12 entsprechend den für dieThe input voltage to be linearized is U _T. is applied to the input terminals 1 and 2 and passes in a known manner to the A / D converter 3 »which converts the analog pending.Uingangs-, voltage U ™ in a BCD value, via the BCD to 7 segment decoder 4 the Anaeigeelemente 5 to 7 controls. In multiplex mode, the associated locations are successively displayed via the driver transistors 8 to 10. An A / D converter 3 »whose zero point is used via a potentiometer 21 and its analogue amplification factor via one of the tuning potentiometers ·? 13 to 16 can be set between the gain-terminal 22 and the j-j. The linearization of the characteristic curve is such that a single non-linear curved characteristic such as: .B. of resistance thermometers, the curvature corresponding, different gain factors are set. The different amplification factors are achieved by the sin-division of the adjustment potentiometers 13 to 16. In the exemplary embodiment, in the logic operation unit 12 corresponding to those for the

— 4- 4

Linearisierung vorgesehenen Meßpunkten Signale erzeugt, die über einen der Schalttransistoren 17 bis 20 das dem gewünschten Verstärkungsfaktor entsprechende Abgleichpotentiometer 13 bis 16 jeweils an Masse legen und damit eine Folge unterschiedlicher Verstärkungsfaktoren nacheinander-anschalten. sLinearization provided measuring points signals generated by one of the switching transistors 17 to 20 corresponding to the desired gain adjustment trimmers 13 to 16 each to ground and thus a sequence of different amplification factors succession-turn on. s

Die Anzahl der einzusetzenden Abgleichpotentiometer ist abhängig von der gewünschten Linearisierungskorrektur. Eine Verbesserung der Linearisierung ist noch au arreichen, wenn die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zusätzlich für den Nullpunktversatz angewendet wird.The number of calibration potentiometers to be used depends on the desired linearization correction. An improvement of the linearization is still au rich, when the circuit arrangement according to the invention is additionally applied for the zero offset.

Claims (1)

Sri :L nduiig sansp r uc hSri: L nduiig sansp r uc h Schaltungsanordnung aur Kennlinienlinearisierung für ein digitales Ließgerät, das im wesentlichan aus einem /,/D-Umsetzer mit einstellbarem Verstärkungsfaktor, einem Decoder und Anzeigeelementen besteht, gekennsaichnet dadurch, daß eine von der Linearisierungskorrektur abhängige Anzahl von Abgleichpotentioiaetcrn (13 bis 16) der Verstär'kungsfaktorklemms (22) des A/D-Umsetzers (3) zugeordnet und jedes Abgleichpotentiometer (13 bis 16) über je einen Schalttransistor (17 bis 20) mit Masse und außerdem über eine logische Verknüpfungseinheit (12) alt den Ausgängen das A/D-Umsetzers (3) verbunden ist.Circuit arrangement for characteristic linearization for a digital Ließgerät, which consists essentially of an /, / D converter with adjustable gain, a decoder and display elements, characterized in that a dependent on the linearization correction number of Abgleichpotentioiaetcrn (13 to 16) of the Verstärkungskerkungsklemms (22) of the A / D converter (3) and each adjustment potentiometer (13 to 16) via a respective switching transistor (17 to 20) to ground and also via a logical combination unit (12) alt the outputs of the A / D converter (3) is connected. - Hierzu 1 Blatt Zeichnung -- For this 1 sheet drawing -