DE2201318A1 - Analog-to-digital converter - Google Patents

Description

Ma 2004Ma 2004

RELIANCE ELECTRIC COMPANY, Cleveland, Ohio / USARELIANCE ELECTRIC COMPANY, Cleveland, Ohio / USA

Analog-Digital-WandlerAnalog-to-digital converter

Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Wandler zur Umformung eines Eingangs-Analogsignales in einen digitalen Ausgang, der repräsentativ für die Größe des Eingangssignales ist. Die Erfindung betrifft ferner Meßsysteme, wie Waagen mit Lastzellen, in denen analoge Gewicht ssignale in Digitalform umgewandelt werden.The invention relates to an analog-digital converter for converting an input analog signal into one digital output that is representative of the size of the input signal. The invention also relates to measuring systems, like scales with load cells in which analog weight signals are converted into digital form.

Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf einen integrierenden Analog-Digital-Wandler, wie er in der US-Patentschrift 3 316 5*17 beschrieben ist, ferner auf die Kombination eines solchen Wandlers mit einem auf einen Zustand ansprechenden Wandlerelement. Der Wandler bildet das Integral· eines unbekannten Analogsignales über eine bestimmte Zeitdauer und formt das Zeitintegral des Signales in Digitalform um, so daß die Anzeige durch eine Digital-Anzeigeeinrichtung erfolgt. Die visuelle Anzeige wird mit Hilfe eines von Hand einstellbaren Knopfes auf Null eingestellt. Nun kann jedoch bisher (bei der bekannten Ausführung) bei der Nulleinstellung die Anzeige in der niedrigstwertigen Stelle der Digitalanzeige gerade an der Grenze der Änderung auf +1 oder -1 sein. Es kann also ein kleines Analogsignal tatsächlich vorhanden sein, obwohl die Anzeigeeinrichtung Null anzeigt.In particular, the invention relates to an integrating analog-to-digital converter as described in US Pat 3 316 5 * 17 is described, further to the Combination of such a transducer with a transducer element responsive to a condition. The converter forms that Integral of an unknown analog signal over a certain period of time and forms the time integral of the signal into digital form so that the display is made by a digital display device. The visual display is with Set to zero using a manually adjustable knob. Now, however, so far (with the known version) With the zero setting, the display in the least significant digit of the digital display is just at the limit change to +1 or -1. A small analog signal can actually be present, even though the display device Indicates zero.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Empfindlichkeit im Bereich um Null herum vergrößert wird. So wird beispielsweise eine Erhöhung der Empfindlichkeit im Verhältnis 5 zu 1 dadurch erreicht, daß die Zeit-According to the invention, this problem is solved in that the sensitivity is increased in the area around zero will. For example, an increase in sensitivity in a ratio of 5 to 1 is achieved by the fact that the time

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dauer, über die das Analogsignal integriert wird, um den Paktor fünf vergrößert wird. Es sei beispielsweise angenommen, daß bei dem bekannten Wandler die Anzeige auf O steht, jedoch sich gerade an der Grenze einer Änderung auf +1 befindet:duration over which the analog signal is integrated, increased by a factor of five. For example, suppose that in the known converter the display is at 0, but is just at the limit of a change +1 is located:

BEKANNTE EINRICHTUNG + 1 O -1FAMOUS FACILITY + 1 O -1

ANMELDUNGSGEGENSTAND +5+4+3+2+1 O -1-2-3-4-5SUBJECT SUBJECT + 5 + 4 + 3 + 2 + 1 O -1-2-3-4-5

Bei der Nulleinstellung des erfindungsgemäßen Wandlers wird die normalerweise zur Integration des Analogsignales verwendete Zeitdauer mit einem gewissen Paktor (etwa fünf) multipliziert. Die Anzeige steht dann im angenommenen Fall auf + 4, da vor Erhöhung der Empfindlichkeit im Bereich um Null die Anzeigeeinrichtung kurz vor der Umschaltung auf +1 stand. Aufgrund dieser Anzeige ( + <4) wird dann der Einstellknopf so lange betätigt, bis die Anzeige (bei erhöhter Empfindlichkeit) auf Null steht.When the converter according to the invention is set to zero, this is normally used to integrate the analog signal time used multiplied by a certain factor (about five). The ad is then in the accepted Fall to + 4, because before the sensitivity increases in the range around zero, the display device is just before the switchover was on +1. Because of this display (+ <4) becomes then press the setting button until the display (with increased sensitivity) is at zero.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Blockschaltbild veranschaulicht. Die Zeichnung zeigt ein Meßsystem mit einer Lastzelle und einem integrierenden Analog-Digital-Wandler sowie mit den erfindungsgemäßen Einrichtungen zur Nulleinstellung.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing in a block diagram. The drawing shows a measuring system with a load cell and an integrating analog-digital converter as well as with the invention Zero adjustment facilities.

Der in der Zeichnung dargestellte integrierende Analog-Digital-Wandler entspricht der in der US-Patentschrift 3 316 5^7 beschriebenen Bauart. Er enthält einen Impulsgenerator 11 und einen Impulszähler 12, der einen Digitalausgang erzeugt, welcher repräsentativ für die Zahl der vom Impulsgenerator 11 über ein UND-Tor 13 dem Eingang des Impulszählers 12 zugeführten Impulse ist. Der Zähler 12The integrating analog-to-digital converter shown in the drawing corresponds to the type described in US Pat. No. 3,316,5 ^ 7. It contains a pulse generator 11 and a pulse counter 12 which generates a digital output which is representative of the number of from Pulse generator 11 via an AND gate 13 to the input of the pulse counter 12 pulses supplied. The counter 12

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weist einen Vollbereichsausgang 10 auf (der bei einem Zählwert von 100 000 betätigt wird) sowie einen Rückstelleingang Ik-. Der Zähler 12 enthält fünf in Reihe geschaltete Dekadenzähler, so daß er bis 99 999 zählen kann (so daß sich bei 100 000 ein Vollbereichsausgang ergibt); weiterhin ist ein Ausgang 40 vorgesehen, der bei einem Zählwert von 20 000 betätigt wird. Zwischen Kontak-•ten M2 und H3 ist ein Schalter 4l umschaltbar, der den Ausgang 40 oder den Ausgang 10 mit einem Programmgeber 25 verbindet. Der Betrieb des Analog-Digital-Wandlers mit dem auf den Kontakt 42 eingestellten Umschalter ¹Jl (wie in der Zeichnung veranschaulicht) ist der Normalbetrieb; er entspricht im wesentlichen der Punktion des in der US-Patentschrift 3 316 5^7 beschriebenen Analog-Digital-Wandler s.has a full range output 10 (which is actuated at a count of 100,000) and a reset input Ik-. The counter 12 contains five decade counters connected in series so that it can count up to 99,999 (so that at 100,000 there is a full range output); an output 40 is also provided, which is actuated when a count of 20,000 is reached. A switch 41, which connects the output 40 or the output 10 to a programmer 25, can be switched between contacts M2 and H 3. The operation of the analog-digital converter with the changeover switch ¹ Jl set to the contact 42 (as illustrated in the drawing) is normal operation; it essentially corresponds to the puncture of the analog-to-digital converter described in US Pat. No. 3,316,5 ^ 7.

Die Übertragung der Impulse vom Impulsgenerator 11 zum Zähler 12 wird in Abhängigkeit vom integrierten Ausgang eines Integrationskreises gesteuert, der einen Operationsverstärker 15 enthält, zwischen dessen Ausgang und dessen invertierendem Eingang ein Rückkopplungskondensator 16 angeordnet ist; ein Widerstand 17 liegt in Reihe zum invertierenden Eingang. Um eine Steuerung über das Integrationszeitintervall zu bewirken, ist der Integrationskreis mit einem Schalter 18 versehen, der parallel zum Kondensator 16 liegt. Ist der.Schalter 18 geschlossen (wie dargestellt), so ist der Kondensator kurzgeschlossen und der Integrationskreis dadurch entaktiviert, so daß selbst bei Zuführung eines Eingangssignales kein Ausgangssignal erzeugt wird. Bei geöffnetem Schalter 18 tritt der Kondensator 16 dagegen in Punktionszusammenhang mit dem Operationsverstärker 15; der auf diese Weise aktivierte Integrationskreis erzeugt ein Ausgangssignal entsprechend dem Zeitintegral eines zugeführten Eingangssignales.The transmission of the pulses from the pulse generator 11 to the counter 12 is dependent on the integrated output an integration circuit containing an operational amplifier 15, between its output and the inverting input of which is a feedback capacitor 16; a resistor 17 is in series to the inverting input. To control over the integration time interval to effect, the integration circuit is provided with a switch 18 which is parallel to the capacitor 16 lies. If the switch 18 is closed (as shown), the capacitor is short-circuited and the integration circuit is thereby deactivated, so that even when an input signal is supplied there is no output signal is produced. When the switch 18 is open, on the other hand, the capacitor 16 has a puncture connection with the operational amplifier 15; the integration circuit activated in this way generates an output signal corresponding to the time integral of a supplied input signal.

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Die Impulsübertragung vom Impulsgenerator 11 zum Zähler 12 wird eingeleitet, wenn der integrierte Ausgang des Integrationskreises einen vorgegebenen Schwellwert erreicht. Die Impulsübertragung wird so lange aufrechterhalten, wie der integrierte Ausgang in einer bestimmten Richtung vom Schwellwert abweicht. Die Impulsübertragung wird beendet, wenn der integrierte Ausgang seine Richtung umkehrt und diesen Schwellwert durchschreitet; eine Rückkehr des integrierten Ausgangssignales zum Schwellwert wird durch Zuführung eines zweiten Signales (Bezugssignales) zum Eingang des Integrationskreises mit einer Polarität entgegengesetzt zu der des ersten Eingangssignales bewirkt.The pulse transmission from the pulse generator 11 to the counter 12 is initiated when the integrated output of the integration circuit has reached a predetermined threshold value. The impulse transmission is maintained as long as how the integrated output deviates from the threshold value in a certain direction. The impulse transmission ends when the integrated output reverses its direction and exceeds this threshold value; a return of the integrated output signal to the threshold value is achieved by supplying a second signal (reference signal) to the input of the integration circuit with a polarity opposite to that of the first input signal causes.

Ein an den Ausgang des integrierenden Operationsverstärkers 15 angeschlossenes Pegelvergleichsglied 19 erzeugt einen Ausgangsgateimpuls, der eingeleitet wird, wenn das Ausgangssignal des Integrationskreises in einer bestimmten Richtung einen vorgegebenen Schwellwert durchläuft; dieser Ausgangsgateimpuls hälft so lange an, bis das integrierte Ausgangssignal den Schwellwertpegel in entgegengesetzter Richtung passiert. Der Ausgang des Vergleichsgliedes 19 ist mit einem Eingang des UND-Tores 13 verbunden. Das UND-Tor 13 öffnet bei einem Gate-Impuls des Vergleichsgliedes 19 und gestattet damit eine Impulsübertragung vom Impulsgenerator 11 zum Zähler 12 für die Dauer dieses Gate-Impulses. Bei Fehlen eines Gate-Impulses vom Vergleichsglied 19 ist das UND-Tor 13 gesperrt, so daß die Ausgangsimpulse des Impulsgenerators 11 nicht zum Zähler 12 gelangen können.A level comparator 19 connected to the output of the integrating operational amplifier 15 is generated an output gate pulse which is initiated when the output signal of the integration circuit is in a certain Direction passes through a predetermined threshold value; this output gate pulse lasts until the integrated Output signal the threshold level in opposite Direction happened. The output of the comparison element 19 is connected to an input of the AND gate 13. The AND gate 13 opens at a gate pulse of the comparator 19 and thus allows a pulse transmission from Pulse generator 11 to counter 12 for the duration of this gate pulse. In the absence of a gate pulse from the comparison element 19, the AND gate 13 is blocked, so that the output pulses of the pulse generator 11 cannot reach the counter 12.

Ein erstes Signal von unbekanntem Wert wird dem integrierenden Operationsverstärker 15 zugeführt; hierauf folgt die Zuführung eines zweiten bekannten Signales entgegengesetzter Polarität im Zeitpunkt, in dem der Zähler 12 einen Vollbereichszählwert registriert. Das erste Signal wird durchA first signal of unknown value is fed to the integrating operational amplifier 15; this follows the supply of a second known signal of opposite polarity at the time the counter 12 has a Full range count registered. The first signal is through

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eine Lastzelle 20 erzeugt und über eine Schaltung 44 zur Signalbeeinflussung zugeführt. Das zweite Signal wird durch eine Bezugssignalquelle 21 erzeugt. Die Lastzelle ist ein Beispiel eines Wandlers zur Erzeugung eines zustandsentsprechenden Analogsignales; das Analogsignal ist also proportional einer auf die Lastzelle 20 wirkenden Kraft.a load cell 20 is generated and fed via a circuit 44 for influencing the signal. The second signal will generated by a reference signal source 21. The load cell is an example of a converter for producing a corresponding analog signal; the analog signal is therefore proportional to a force acting on the load cell 20.

Zu diesem Zweck ist ein Umschalter 22 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 15 verbunden. Der Schalter 22 besitzt Kontakte 23, 24, die mit entgegengesetzt gepolten Anschlüssen der Schaltung 44 und der Bezugssignalquelle 21 verbunden sind. Die anderen Anschlüsse der Schaltung 44 und der. Bezugssignalquelle sind gemeinsam an Masse angeschlossen. In einer Stellung des Umschalters 22 ist der Kontakt 23 mit dem invertierenden Eingang des integrierenden Verstärkers 15 verbunden und führt dadurch das Signal von der Lastzelle 20 zu; in der anderen Stellung des Umschalters 22 ist der Kontakt 24 an den invertierenden Eingang des Verstärkers 15 angeschlossen, so daß diesem Verstärker das Signal der Bezugssignalquelle 21 (mit einer Polarität entgegengesetzt zu der des Lastzellensignales) zugeführt wird. Die Umschalter 18 und 22 werden durch den Programmgeber 25 gesteuert, dessen Eingang über den Umschalter 4l mit dem Vollbereichsausgang 10 oder mit dem Ausgang 40 des Impulszählers verbunden ist, während ein Ausgang an den Rückstelleingang 14 des Zählers 12 angeschlossen ist.For this purpose, a changeover switch 22 is connected to the inverting input of the amplifier 15. The desk 22 has contacts 23, 24 with opposite polarity Terminals of the circuit 44 and the reference signal source 21 are connected. The other ports of the Circuit 44 and the. Reference signal sources are commonly connected to ground. In one position of the switch 22 the contact 23 is connected to the inverting input of the integrating amplifier 15 and leads through it the signal from load cell 20 to; in the other position of the switch 22, the contact 24 is on the inverting Input of the amplifier 15 connected, so that this amplifier the signal of the reference signal source 21 (with a Polarity opposite to that of the load cell signal) is supplied. The switches 18 and 22 are through the Programmers 25 controlled, the input of which via the switch 4l with the full range output 10 or with the Output 40 of the pulse counter is connected, while an output is connected to the reset input 14 of the counter 12 is.

Die Normalfunktion des Wandlers ist so, wie in der US-Patentschrift 3 316 547 beschrieben. Das unbekannte Analogsignal und das bekannte Bezugssignal werden abwechselnd über den Umschalter 22 an den invertierenden Eingang des integrierenden Operationsverstärkers 15 gelegt. Das unbekannte Signal wird während einer bekannten"The normal operation of the transducer is as described in U.S. Patent 3,316,547. The unknown Analog signal and the known reference signal are alternately via the switch 22 to the inverting Input of the integrating operational amplifier 15 placed. The unknown signal is used during a known "

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Zeitperiode integriert; das bekannte Signal entlädt dann den Kondensator 16 bis die Ladung auf dem Kondensator 16 auf den ursprünglichen Schwellwert zurückkehrt, was durch das Vergleichsglied 19 festgestellt wird. Der Impulsgenerator 11 führt Impulse dem Zähler 12 über das UND-Tor 13 zu, das durch das Vergleichsglied 19 erregt (vorbereitet) und entregt wird, so daß zum Zähler 12 nur dann Impulse übertragen werden können, wenn das unbekannte Signal und das bekannte Signal integriert werden. Der Schalter 18 ist entweder geöffnet, so daß der Kondensator 16 eines der Eingangssignale integrieren kann, oder er ist geschlossen, womit der Integrator kurzgeschlossen ist. Das unbekannte Signal wird zunächst während des bekannten Zeitintervalles integriert, das erforderlich ist, um den Zähler 12 bis auf den Zählwert 20 000 zu bringen (Signal am Ausgang 40). Der Zähler 12 wird dann durch den Programmgeber 25 zurückgestellt, und das bekannte Signal wird integriert, bis das Vergleichsglied 19 feststellt, daß die Ladung auf den Schwellwert zurückgegangen ist. Der vom Zähler 12 registrierte Digitalausgang ist zu diesem Zeitpunkt repräsentativ für die auf die Lastzelle 20 wirkende Kraft; die Lastzelle erzeugt also ein Analogsignal proportional der auf die Lastzelle wirkenden Kraft und der Wandler formt dieses Analogsignal in Digitalform um.Time period integrated; the known signal then discharges the capacitor 16 until the charge on the capacitor 16 returns to the original threshold value, which is determined by the comparison element 19. Of the Pulse generator 11 feeds pulses to counter 12 via AND gate 13, which is excited by comparator 19 (prepared) and de-energized, so that pulses can only be transmitted to the counter 12 if the unknown Signal and the known signal are integrated. The switch 18 is either open, so that the capacitor 16 can integrate one of the input signals, or it is closed, with which the integrator is short-circuited. That unknown signal is first integrated during the known time interval that is required by the counter 12 up to the count value 20,000 (signal at output 40). The counter 12 is then controlled by the programmer 25 is reset and the known signal is integrated until the comparator 19 determines that the charge is on the threshold has decreased. The digital output registered by the counter 12 is representative of at this point in time the force acting on load cell 20; the load cell thus generates an analog signal proportional to that on the load cell acting force and the converter converts this analog signal into digital form.

Das Analog-Ausgangssignal der Lastzelle 20 steht im allgemeinen in einer nicht linearen Abhängigkeit von der wirkenden Last. Ändert sich die Lastzellen-Ausgangsspannung nicht linear bei einer Änderung der wirkenden Last, so ist eine Abweichung in positiver oder negativer Richtung von einem linearen Verhalten möglich. Zwischen Ausgang und Eingang des integrierenden Operationsverstärkers 15 sind Rückkopplungselemente vorgesehen, um die Nichtlinearität des Wandlers praktisch zu kompensieren. Zu diesen Rückkopplungselementen gehört eine einstellbare Impedanz zwischenThe analog output signal of the load cell 20 is generally in a non-linear dependence on the acting load. If the load cell output voltage does not change linearly with a change in the active load, then is a deviation in positive or negative direction from a linear behavior is possible. Between exit and entrance of the integrating operational amplifier 15, feedback elements are provided in order to reduce the non-linearity of the To compensate the converter practically. These feedback elements include an adjustable impedance between

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dem Ausgang und dem Eingang des integrierenden Operationsverstärkers 15 zur Rückführung eines Teiles des Verstärker-Ausgangssignales zum Verstärkereingang. Als Impedanz ist ein veränderlicher Widerstand 26 vorgesehen, der zwischen den Ausgang des Verstärkers 15 und einen Schalter 27 geschaltet ist, der zwischen Kontakten 28, 29 und 30 umschaltbar ist. Der Kontakt 28 ist an dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 15 angeschlossen, der Kontakt 29 an den invertierenden Eingang, der Kontakt 30 ist ein Leerkontakt. Ein Widerstand 31 liegt zwischen dem nicht invertierenden Verstärkereingang und Masse.the output and the input of the integrating operational amplifier 15 for feeding back part of the amplifier output signal to the amplifier input. As impedance a variable resistor 26 is provided which is connected between the output of the amplifier 15 and a switch 27 is switchable between contacts 28, 29 and 30 is. Contact 28 is connected to the non-inverting input of amplifier 15, contact 29 to the inverting input, contact 30 is an empty contact. A resistor 31 lies between the non-inverting amplifier input and ground.

Im Betrieb wird der Schalter 27 auf den Leerkontakt gestellt; durch Versuch wird dann bestimmt, ob die Ausgangsspannung der Lastzelle 20 linear oder nicht linear (positiv oder negativ) ist, indem Prüfgewichte auf die Lastzelle aufgesetzt werden. Zur Korrektur einer positiven Abweichung von einem linearen Verhalten wird der Schalter 27 auf den Kontakt 28 (wie dargestellt) eingestellt..Zur Korrektur einer negativen Abweichung von einer linearen Kennlinie wird der Schalter 27 auf den Kontakt 29 eingestellt. Der einstellbare Widerstand 26 besitzt einen Wert, der zwischen dem 30- und dem 50-fachen des Wertes der gleich großen Widerstände 17 und 3I liegt; dadurch ergibt sich ein etwa 3>?-iger Einstellbereich. Nachdem also der Schalter 27 auf positive oder negative Rückkopplung eingestellt ist, ermöglicht das Größenverhältnis des Widerstandes 26 zum Widerstand. 17 bzw. das Größenverhältnis des Widerstandes 26 zum Widerstand 31 eine Rückführung von 0 bis 3$ der jeweiligen Ausgangsspannung des integrierenden Operationsverstärkers 15 zum invertierenden Verstärkereingang (bei Stellung des Schalters 27 auf dem Kontakt 29) oder zum nicht invertierenden Verstärkereingang (bei geschlossenem Kontakt 28); die Einstellung innerhalb dieses Bereiches von 0 bis J>% erfolgt durch entsprechendeJEinstellung des Widerstandes 26.In operation, the switch 27 is set to the idle contact; It is then experimentally determined whether the output voltage of the load cell 20 is linear or non-linear (positive or negative) by placing test weights on the load cell. To correct a positive deviation from a linear behavior, the switch 27 is set to the contact 28 (as shown). To correct a negative deviation from a linear characteristic, the switch 27 is set to the contact 29. The adjustable resistor 26 has a value which is between 30 and 50 times the value of the resistors 17 and 3I of the same size; this results in a setting range of around 3%. So after the switch 27 is set to positive or negative feedback, the size ratio of the resistor 26 to the resistor allows. 17 or the size ratio of the resistor 26 to the resistor 31 a return of 0 to 3 $ of the respective output voltage of the integrating operational amplifier 15 to the inverting amplifier input (when switch 27 is set on contact 29) or to the non-inverting amplifier input (when contact 28 is closed) ; The setting within this range from 0 to J>% is made by setting the resistor 26 accordingly.

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Die Einstellung des Widerstandes 26 wird durch entsprechende Versuche vorgenommen, wobei Prüfgewichte auf die Lastzelle 20 wirken; die Einstellung wird so vorgenommen, daß bei Änderungen der wirkenden Last etwa lineare Änderungen des Digital-Ausganges erfolgen, bis also beispielsweise bei einer Waage mit einer Kapazität von 5 000 kg ein 2 500 kg-Prüfgewicht auf der Lastschale einen Digital-Ausgang von 2 500 kg und ein 5 000 kg-Prüfgewicht auf der Lastschale einen Digital-Ausgang von 5 000 kg erzeugt.The adjustment of the resistor 26 is made by appropriate tests, with test weights on the load cell 20 act; the setting is made in such a way that changes in the acting load are approximately linear of the digital output, up to, for example, a scale with a capacity of 5,000 kg 2,500 kg test weight on the load tray, a digital output of 2,500 kg and a 5,000 kg test weight on the load tray generates a digital output of 5,000 kg.

Die Schaltung 44 enthält einen Verstärker für das Signal der Lastzelle. Die Nulleinstellung wird durch eine NuIlabgleichsschaltung 45 mit einem manuell einstellbaren Knopf 46 bewirkt. Befindet sich keine Last auf der Lastzelle, so geschieht die Nulleinstellung durch Betätigung des Knopfes 46, derart, daß der Digital-Ausgang des Zählers 12 in diesem Falle gleich Null ist.The circuit 44 contains an amplifier for the signal from the load cell. The zero adjustment is made by a zero adjustment circuit 45 effected with a manually adjustable knob 46. If there is no load on the load cell, so the zero setting is done by pressing the button 46, so that the digital output of the counter 12 in this Trap equals zero.

Im Normalbetrieb (Schalter 4l auf Kontakt 42) kann die mit Hilfe des Knopfes 46 erfolgte Nulleinstellung ungenau sein, da der Digital-Ausgang auf Null stehen kann, obwohl ein kleines Lastzellensignal vorhanden ist; die Anzeige kann also gerade im Bereich des Überganges auf +1 oder -1 in der niedrigsten Stelle sein. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Empfindlichkeit im Bereich um Null herum vergrößert wird. Eine Erhöhung der Empfindlichkeit im Verhältnis 5 zu 1 erfolgt durch Umschaltung des Schalters 41 auf den Kontakt 43. Wie oben erwähnt, wird in der normalen Betriebsweise (Schalter 4l auf Kontakt 42) das unbekannte Lastzellensignal während der bekannten Zeitdauer integriert, so daß der Zähler 12 bis auf Zählwert 20 000 gebracht wird. Bei der Nulleinstellungs-Betriebsweise (Schalter 4l auf Kontakt 43) wird das unbekannte Lastzellensignal während einer längeren bekannten Zeitdauer integriert, so daß der Zähler 12 bis auf den Zählwert 100 000 (99 999 + 1) gebracht wird. Eine VergrößerungIn normal operation (switch 4l on contact 42) the zero setting carried out with the aid of the button 46 can be imprecise because the digital output can be at zero even though a small load cell signal is present; the The display can therefore be in the area of the transition to +1 or -1 in the lowest digit. This problem is achieved according to the invention in that the sensitivity is increased in the area around zero. An increase the sensitivity in the ratio 5 to 1 is done by switching the switch 41 to the contact 43. How mentioned above, in the normal operating mode (switch 4l on contact 42) the unknown load cell signal is during the known period of time so that the counter 12 is brought up to a count of 20,000. In the zero setting mode (Switch 4l on contact 43) the unknown load cell signal is known during a longer period Duration integrated so that the counter 12 is brought up to the count value 100 000 (99 999 + 1). An enlargement

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der Integrationszeit um den Paktor fünf erhöht die Länge der ersten Flanke in der Dualflankenintegration um den Paktor fünf und vergrößert damit die Länge der Zeitdauer des ganzen Auswertezyklus um den Faktor fünf. Das bekannte Signal wird integriert, bis das Vergleichsglied 19 feststellt, daß die Ladung des Kondensators 16 auf den Schwellwert zurückgekehrt ist. Besteht daher eine Abweichung des Lastzellensignales von Null in der Nulleinstellungs-Betriebsweise, so stellt der vom Zähler in diesem Zeitpunkt registrierte Digitalausgang die fünffache Abweichung des Lastzellensignales von Null dar; eine 100 kg-Abweichung des Lastzellensignales wird somit als 500 kg Digital-Ausgang des Zählers registriert. Die Nulleinstellungs-Betriebsweise wird nur angewandt, wenn das Lastzellensignal auf Null eingestellt wird.the integration time by the factor five increases the length the first edge in the dual edge integration by the factor five and thus increases the length of the time period of the entire evaluation cycle by a factor of five. The known signal is integrated until the comparator 19 determines that the charge of the capacitor 16 has returned to the threshold value. If there is a discrepancy between the Load cell signal from zero in the zero setting mode, so the digital output registered by the counter at this point in time represents five times the deviation of the Load cell signal represents zero; a 100 kg deviation of the load cell signal is thus a 500 kg digital output of the counter. The zero setting mode is only applied when the load cell signal is set to zero.

Im Betrieb wird der Schalter auf den Kontakt 43 gestellt, wobei sich keine Last auf der Lastzelle 20 befindet; hierdurch wird die Empfindlichkeit im Bereich um Null vergrößert. Dann wird der Knopf 46 betätigt, bis der Digitalausgang des Zählers auf Null steht. Auf diese Weise erfolgt eine genaue Nulleinstellung der Digital-Anzeigeeinrichtung. War die Anzeige Null, ehe der Schalter 41 auf den Kontakt 43 gestellt wurde und befand sich die Anzeige gerade an der Grenze einer Änderung in der niedrigsten Stelle, so bewirkt eine Umschaltung des Schalters 41 auf den Kontakt 43 eine Änderung der Anzeige gegenüber Null, was bedeutet, daß noch ein kleines Lastzellensignal erzeugt wird. Durch eine entsprechende Drehung des Knopfes 46 wird dann der Digital-Ausgang auf Null gestellt, wobei das kleine Lastzellensignal in der Schaltung 44 kompensiert wird. Ist dann die Anzeige Null vorhanden, so wird der Schalter 4l für die normale Betriebsweise zurück auf den Kontakt 42 gestellt.In operation, the switch is placed on contact 43 with no load on load cell 20; this increases the sensitivity in the area around zero. Then the button 46 is operated until the Digital output of the counter is at zero. In this way, the digital display device is precisely zeroed. Was the display zero before the switch 41 was placed on contact 43 and the display was just at the limit of a change in the lowest point, the switch 41 switches to the contact 43 changes the display from zero, which means that a small load cell signal is still generated will. By correspondingly turning the knob 46, the digital output is then set to zero, with the small load cell signal in circuit 44 is compensated. If the display is then zero, the Switch 4l set back to contact 42 for normal operation.

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Der Wandler integriert somit das unbekannte Lastzellensignal über eine gegebene Zeitdauer und formt das Zeitintegral des Signales in eine Digital-Darstellung um. Der Wandler enthält den Impulszähler 12 mit den Ausgängen 10 und 40 entsprechend zwei vorgewählten Zählwerten (100 000 bzw. 20 000 Impulse), was - je nach Einstellung durch den Schalter 41 - verhältnismäßig lange und kurze Zeitperioden bestimmt. Am Ende der vorgegebenen Zeitdauer wird der Zähler 12 zurückgestellt (Eingang 14) und akkumuliert dann additiv Impulse, die repräsentativ für die auf die Lastzelle 20 wirkende Kraft sind.The converter thus integrates the unknown load cell signal over a given period of time and forms it Time integral of the signal into a digital representation. The converter contains the pulse counter 12 with the outputs 10 and 40 correspond to two preselected count values (100,000 or 20,000 pulses), which - depending on the setting determined by switch 41 - relatively long and short time periods. At the end of the specified period the counter 12 is reset (input 14) and then accumulates additively pulses representative of the on the load cell 20 are force.

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Claims (6)

PatentansprücheClaims Analog-Digital-Wandler zur Umformung eines Eingangs-Analogsignales in einen Digital-Ausgang, der repräsentativ für die Größe des Eingangssignales ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler eine Normalbetriebsweise und eine Nulleinstellbetriebsweise aufweist, von denen die eine oder die andere durch eine Einrichtung (¹Il) wählbar ist, und daß eine in der Nulleinstellbetriebsweise wirksame Nulleinstelleinrichtung (45) vorhanden ist, die den Digital-Ausgang genau auf Null einstellt..Analog-digital converter for converting an input analog signal into a digital output which is representative of the size of the input signal, characterized in that the converter has a normal operating mode and a zero setting mode, one or the other of which is controlled by a device ( ¹ II) can be selected, and that there is a zero setting device (45) which is effective in the zero setting mode and which sets the digital output precisely to zero. 2.) Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine manuell betätigbare Einrichtung (41) zur Vergrößerung der Zeitdauer der Auswertungsperiode in der Nulleinstellbetriebsweise vorgesehen ist2.) Analog-to-digital converter according to claim 1, characterized in that that a manually operable device (41) for increasing the duration of the evaluation period is provided in the zero setting mode 3.) Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wandlerelement (20) zur Erzeugung eines zustandsentsprechenden Analogsignales vorgesehen ist, wobei eine Einrichtung (4l) vorhanden ist, die die Empfindlichkeit des Wandlers (15, 16, 19, 12) im Bereich der Nulleinstellung vergrößert.3.) Analog-digital converter according to claim 1 or 2, characterized characterized in that a converter element (20) is provided for generating a state-corresponding analog signal is, wherein a device (4l) is present that the sensitivity of the transducer (15, 16, 19, 12) enlarged in the area of the zero setting. 4.) Analog-Digital-Wandler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (12, 15, 16, 19) vorgesehen ist, die das Integral eines unbekannten Analogsignales über eine bestimmte Zeitdauer bildet und das Zeitintegral des Signales in Digitalform bringt, enthaltend einen Impulszähler (12) mit zwei Ausgängen (40, 10) entsprechend zwei vorgewählten Zählwerten, die eine relativ kurze und eine relativ lange Zeitdauer definieren.4.) Analog-digital converter according to claims 1 to 3, characterized in that a device (12, 15, 16, 19) is provided, which is the integral of an unknown analog signal over a certain period of time forms and brings the time integral of the signal in digital form, containing a pulse counter (12) two outputs (40, 10) corresponding to two preselected count values, one relatively short and one relatively define long duration. 209837/ 10 2 8209837/10 2 8 5.) Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine manuell betätigbare Einrichtung (41) zur wahlweisen Einstellung auf den einen oder den anderen Ausgang (40, 10) vorhanden ist.5.) Analog-to-digital converter according to claim 4, characterized in that a manually operable device (41) for optional setting to one or the other output (40, 10) is. 6.) Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Impulszähler (12) am Ende der bestimmten Zeitdauer zurückgestellt wird und dann zur Digitalanzeige additiv wirkt.6.) Analog-to-digital converter according to claim 4 or 5 » characterized in that the pulse counter (12) is reset at the end of the certain period of time and then acts additively to the digital display. 209837/1028209837/1028