NO175556B - Målekrets - Google Patents

Abstract

En målekrets (10) tilveiebringer et utmatningssignal som en funksjon av et inngangssignal. Målekretsen innbefatter en ladningsgenerator (18) som tilveiebringer ladningspakker som en funksjon av inngangssignalet til et måleelement (34). Måleelementet (34) måler den ladning som tilveiebringes og tilveiebringer et målesignal som en funksjon av den mottatte ladning. Målesignalet (28) kobles til en tilbakekoblingskrets (9) som kobler til omveksler i ladningsgeneratoren (18) til å styre frembringelsen av ladningspakker. Tilbake-koblingskretsen (9) gir minst et utmatningssignal som indikerer mengden eller antallet av tilveiebragte ladningspakker.

Description

Denne oppfinnelse vedrører en målekrets for å tilveiebringe et utgangssignal som en funksjon av et inngangssignal, omfattende genereringsmiddel koblet til inngangssignalet for å tilveiebringe et generatorsignalsom representerer en elektrisk størrelse og som er en funksjon av inngangssignalet, idet genereringsmiddelet innbefatter reaktansmiddel for å definere nevnte elektriske størrelse, målemidler koblet til genereringsmiddelet for å motta generatorsignalet og for å måle generatorsignalet for å gi et målesignal som en funksjon derav, tilbakekoblingsmidler koblet til målemidlene for å tilveiebringe et tilbakekoblingssignal til genereringsmiddelet som en funksjon av målesignalet, og utmatningsmiddel for å tilveiebringe utgangssignalet.

Et slikt system for generering av et signal som er en forutbestemt funksjon av kapasitansen for en avfølerkonden-sator, er kjent fra US patent 4054833. Systemet omfatter et avfølende nettverk som innbefatter to seriekondensatorer, idet minst én er avfølerkondensatoren. Systemet omfatter dessuten et omvekslende nettverk, og et tilbakekoblings-nettverk som er koblet til avfølings- og omvekslingsnett-verkene. Tilbakekoblingsnettverket genererer et tilbakekoblingssignal som er representativt for forskjellen i ladning ved lagret på seriekondensatoren fra en forutbestemt verdi. Omvekslingsnettverket vil syklisk sammenkoble tilbakekoblings- og avfølernettverkene med tilbakekoblingssignalet og eksternt tilført referansepotensialer, hvorved den gjennomsnittlige ladning som er lagret på seriekonden-satorene over hver syklus er i alt vesentlig lik den forutbestemte verdi. I visse utførelsesformer er tilbakekoblingssignalet en lineær funksjon av den resiproke verdi av kapasitansen for avfølerkondensatoren.

I US patent 4187459 er der beskrevet en målekrets i hvilken to høyfrekvensvekselspenninger genereres som kobles til kapasitive forflytningsavfølere for å tilveiebringe AC strømmer som har amplituder som funksjoner av avfølings-kapasitansene hos avfølerne. AC strømmene leveres til et summeringspunkt på inngangen hos en forsterker som omformer AC strømmene til en vekselspenning. Forsterkerens inngang danner en virtuell jordforbindelse for strøm som flyter i avfølerne.

Utgangen på forsterkeren er koblet til en synkron demodulator som demodulerer veksel spenningen fra forsterkerens utgang og gir en demodulert spenning til inngangen på en integrator. Integratoren har en utgang som styrer en tidskrets som teller klokkesignalet som har fast frekvens fra en 1 MHz frekvens-generator.

Således angir US patent 4187459 tilførselen av en vekselspenning med fast størrelse til kondensatorer (avfølere) og så å måle den resulterende AC strøm. Målingen involverer å omdanne AC strømmen til en vekselspenning og så demodulere den spenningen og å mate den demodulerte spenningen til inngangen på en integrator. Et klokkesignal telles under tidsintervallet for å gi utgangssignalet.

I US patent 4187460 er omhandlet en kapasitansmålingskrets hvor der er en variabel kondensator og en referansekonden-sator. Ifølge denne kjente krets blir enten referansekonden-satoren eller den variable kondensatoren koblet inn i en relaksasjonsoscillator (sagtanngenerator). Den sammenligner en telling av antallet av pulser som frembringes av relaksa-sjonsoscillatoren under en måleperiode med et antall av pulser som frembringes under en referanseperiode.

I japansk patentpublikasjon 58-200199 er det omhandlet en kapasitiv trykkføler som har en negativ tilbakekoblings-sløyfe. Trykkføleren er konstruert slik at en endring i trykk bevirker en tilsvarende endring i utgangsspenning. En referansespenning settes i en krets og utmatningen fra den kapasitive trykkføleren tilføres en amplitudedetektor. Ved trykkendring oppnås en tilsvarende endring i kapasitans, hvorved trykkendring kan bestemmes basert på endring i utgangsspenning.

Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes målekretsen ved at nevnte elektriske størrelse er ladningsmengde, idet genereringsmidlet er tilpasset til å gi et generatorsignal som er dannet av et flertall av ladningspakker, at målemidlene er tilpasset for å motta ladningspakkene fra reaktansmidlet, at tilbakekoblingsmidlene er virksomme til å gi et tilbakekoblingssignal for å styre genereringsmidlet, slik at generatorsignalet tenderer mot en ladnings-balansert tilstand, og at utmatningsmidlet er tilpasset til å gi utgangssignalet som en funksjon av en telling av det antall ladningspakker som danner generatorsignalet.

Ifølge ytterligere utførelsesformer av målekretsen omfatter genereringsmiddelet omvekslingsmiddel, koblet til målemidlene, reaktansmiddelet, og tilbakekoblingsmidlene, idet omvekslingsmiddelet styres som en funksjon av tilbakekoblingssignalet for å styre koblingen av ladningspakkene fra reaktansmidlet til målemidlene.

Videre er det fordelaktig at ladningspakkene som defineres av reaktansmidlet innbefatter en første del av ladningspakker som har en første polaritet og en andre del av ladningspakker som har en andre polaritet som er motsatt den første polariteten. Målemidlene akkumulerer ladningspakkene som danner generatorsignalet for å tilveiebringe målesignalet som en funksjon av akkumulert ladning. Tilbakekoblingssignalet styrer omvekslingsmidlet for å endre polariteten av ladningspakkene som kobles til målemidlene. Den første delen omfatter et første antall NI av ladningspakker og den andre delen omfatter et andre antall N2 av ladningspakker.

Dessuten kan reaktansmidlet innbefatte minst en kondensator.

Tilbakekoblingssignalet vil kunne styre omvekslingsmidlet til å bestemme det første og andre antall av ladningspakker NI og N2.

Ifølge en utførelsesform gir utmatningsmidlet utgangssignalet som en funksjon av det første antall NI.

Alternativt kan utmatningsmidlet gi utgangssignalet som en funksjon av det første antallet NI og det andre antallet N2.

Med fordel omfatter genereringsmiddelet minst ett referansepotensial som er koblet til omvekslingsmidlet. Reaktansmidlet innbefatter første og andre kapasitanser Cl og C2, og utmatningsmidlet tilveiebringer utgangssignalet i alt vesentlig i henhold til ligningen: (N1)-(C1)'(V) = (N2)-(C2)-(V), der Cl og C2 er en funksjon av inngangssignalet og V er referansepotensialet, eller der Cl er en funksjon av inngangs signal et og C2 er en i alt vesentlig fast kapasitans, og V er referansepotensialet.

Alternativt kan reaktansmidlet innbefatte en kapasitans C og utmatningsmidlet tilveiebringer utgangssignalet i alt vesentlig i henhold til ligningen: (NI) •(C ) •(VI) = (N2)•(C)•(V2), hvor minst ett av potensialene VI og V2 omfatter inngangssignalet.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en krets som har forbedret nøyaktighet m.h.t. sin utmatning. Den forbedrede nøyaktighet oppnås i alt vesentlig uavhengig av referansepotensialene som anvendes i kretsen og i alt vesentlig uavhengig av omgivelsestemperaturen for kretsen over et driftsområde. Figur 1 er et skjema over en første utførelsesform av en sender i henhold til oppfinnelsen. Figur 2 er et skjema over en andre utførelsesform av en sender for "bruk med en kapasitiv avføler.

Figur 3 er et tidsdiagram som tilsvarer Figur 2.

Figur 4 er et skjema over en første utførelsesform av et utmatningsmiddel i henhold til denne oppfinnelse. Figur 5 er et skjema over en andre utførelsesform av et utmatningsmiddel i henhold til denne oppfinnelse. Figur 6 er et skjema over en tredje utførelsesform av en sender for bruk med en resistiv broavføler. Figur 7 er et skjema over en fjerde utførelsesform av en sender i henhold til denne oppfinnelse.

Figur 8 er et tidsdiagram som tilsvarer figur 7.

Figur 9 er et skjema over en tredje utførelsesform av et utmatningsmiddel i henhold til denne oppfinnelse. Figur 10 er et skjema over en spenningsmålekrets i henhold til denne oppfinnelse.

Figur 11 er et tidsdiagram som tilsvarer figur 10.

I figur 1 er en første utførelsesform av en målekrets angitt generelt med 10. En innmatning 14 tilveiebringer et signal på linje 16 slik som et potensial, en strøm, et trykk, en temperatur, en strømning, et ph-nivå, eller annen variabel som skal avføles. Linjen 16, som kan omfatte flere signal-baner, kobler innmatningen 14 til genereringsmiddelet 18 for å forsyne genereringsmiddelet 18 med et signal eller signaler som er representative for den avfølte variable. Linje 16 i figur 1 kan omfatte flere elektriske ledere, en fiberoptikk-kabel, trykkpassasjer eller andre koblingsmidler. Genereringsmiddelet 18 omfatter et reaktansmiddel 11, koblet til inngangsmiddelet 14, og et omvekslermiddel 13, styrt av et tilbakekoblingssignal som er koblet på linje 19 fra et tilbakekoblingsmiddel 9. Reaktansmiddelet 11 kobles til omvekslingsmiddelet 13 for å koble en mengde eller antall av elektriske ladningspakker som er representative for den avfølte parameter til et målemiddel 34 på en linje 25. Uttrykket "pakke" refererer seg til en diskret mengde av elektriske ladninger som strømmer til eller fra en kapasitans når den lades fra et første potensial til et andre potensial som er forskjellig fra det første potensialet. Mengden av ladning i en pakke er proporsjonal med kapasitansen og differansen mellom nevnte første og andre potensiale. Genereringsmiddelet 18 kobler første ladningspakker som har en første polaritet og andre ladningspakker som har en andre polaritet motsatt den første polariteten på linje 35 til målemiddelet 34. Målemiddelet 34 akkumulerer ladning ved å subtrahere de andre ladningspakkene fra de første ladningspakkene. Når en akkumulering av ladning i målemiddelet når et valgt nivå, aktiveres et målesignal 28 og kobles tilbake fra målemiddelet 34 på linje 28A til tilbakekoblingsmiddelet 9 for å styre tilveiebringelse av tilbakekoblingssignalet på linje 19. Fremovermatingskoblingen av nevnte første og andre ladningspakker på linje 35 til målemiddelet 34 og tilbake-koblingen av målesignalet på linje 28A og tilbakekoblingssignalet på linje 19 til genereringsmiddelet 18 bevirker en syklisk operasjon av målesignalet 28. Som reaksjon på en aktivering av målesignalet på linje 28A, aktiverer tilbakekoblingsmiddelet 9 tilbakekoblingssignalet på linje 19 som, i sin tur, aktiverer omvekslingsmiddelet 13 til å gi en ladningspakke eller pakker som er representative for den avfølte parameter til målemiddelet 34 på linje 35. De første ladningspakkene som er koblet på linje 35 øker akkumulering av ladning i målemiddelet 34. De andre ladningspakkene som er koblet på linje 35 reduserer akkumuleringen av ladning i målemiddelet 34. De andre ladningspakkene kan ha en i alt vesentlig fast amplitude eller kan alternativt være representative for den avfølte parameter. Når ladningen som er akkumulert i målemiddelet 34 således utlignes over tid til et valgt nivå, aktiverer målemiddelet 34 på ny målesignalet 28. En mengde eller antallet av ladningspakker som behøves til å bringe akkumuleringen tilbake til det valgte nivået, representativ for parameteren. Der er et ladningsbalanser-ende samvirke mellom genereringsmiddelet 18, målemiddelet 34 og tilbakekoblingsmiddelet 9. En mengde eller antallet av ladningspakker av den første polaritet bringer akkumuleringen av ladning av målemiddelet 34 i ubalanse og en mengde eller antallet av ladningspakker av den andre polariteten tilføres målemiddelet 34 inntil ladningen i målemiddelet bringes tilbake i balanse på det valgte nivået, ved hvilket punkt målesignalet 28 aktiveres. Mengden eller antallet av ladningspakker av nevnte første og andre polariteter er representative for den avfølte parameter. Akkumuleringen av ladning i målemiddelet 34 er fortrinnsvis kontinuerlig og ikke periodisk nullstillet. Således blir en akkumulering av ladningspakker som overskrider den mengde som kreves for å balansere akkumuleringen i målemiddelet 34 ført fremover til det neste måleintervallet. Denne fremføring av ladning øker nøyaktighet over flere målesykluser. En langvarig gjennom-snittsverdi av antallet av ladningspakker tenderer mot en nøyaktig verdi som er representativ på den avfølte parameter ettersom små akkumuleringer av ladningspakker i målemiddelet 34 ikke nullsettes og tapes ved slutten av en måleperiode, men i stedet føres fremover til å påvirke et etterfølgende måleintervall.

Et utgangssignal som indikerer antallet av første og andre ladningspakker tilveiebragt over tid kobles på linje 8 til et utmatningsmiddel 38 som kobler et signal som er representativt for parameteren til et utlesningsmiddel 43 langs linje 42. Styring av utmatningsmiddelet 38 er således en funksjon av mengden eller antallet av ladningspakker som er representativ for parameteren. Utmatningsmiddelet 38 kan ganske enkelt koble utgangssignalet på linje 18 til utlesningen 43, hvorved tilveiebringes et signal på linje 42 som er representativt for parameteren. Alternativt kan utmatningsmiddelet 38 motta utgangssignalet på linje 8 og være et middel for å frembringe analog utmatning, en seriell digital utmatning, eller en kombinert analog og digital utmatning.

I Figur 2 er vist en utførelsesform over en kapasitiv trykksender som tilsvarer figur 1. Henvisningstallene i figur 2 som er de samme som henvisningstallene i figur 1 identifiserer tilsvarende trekk.

I utførelsesformen i figur 2 avføler en kapasitiv trykktrans-duser 14A et trykk P angitt ved 14 og tilveiebringer variabel kondensator 15 som har en kapasitans CH og en variabel kondensator 13 som har en kapasitans CL som hver er representative for trykk. Genereringsmiddelet 18 mottar signaler El og E2 fra tilbakekoblingsmiddel 9 for styring av omvekslere 100 og 102 til å gi eksitering til avføler 14A.

Innmatningen 14 kobles til genereringsmiddelet 18 ved hjelp av linje 121 til å gi et signal som er representativt for det avfølte trykket P til genereringsmiddel 18. En eksiterings-logikkrets 104, en forspenningslogikkrets 108 og en avføler-logikkrets 114 mottar hver målesignalet 28. Kretsen 104, 108 og 114 tilveiebringer signaler El, E2, B, Sl og S2 til styreinngangene eller portene på omveksleren henholdsvis 100, 102, 106, 116 og 118, og disse omvekslere er fortrinnsvis MOS transmisjonsporter. Disse MOS transmisjonsporter er utformet til å ha en konstruksjon som muliggjør meget lave lekkasje-strømmer når de er åpne og som overfører en minimal mengde av parasittisk ladning fra porten når omveksling skjer. Ønskede MOS transmisjonsportkarakteristika er en lekkasje-strøm som er mindre enn 1 piko ampere i en "av" tilstand og en ladningsoverføring som er mindre enn 0,5 piko coloumb når bragt til å omveksle. Hver av omvekslerene lukkes ved å koble signaler ved tilførsel av et høyt eller "1" nivå, og åpnes til å stoppe koblingssignaler ved tilførsel av et lavt eller "0" nivå til styreinngangen eller porten på omveksleren. Omveksler 100 og 102 lukkes sekvensmessig på en ikke-overlappende måte til å koble referansepotensialer +V pg -V til transduser 14A som tilveiebringer ønsket eksitering til transduser 14A.

Omveksler 106 lukkes periodisk for å koble linje 17 til felles referanse-DC-potensiale 110 gjennom motstand 112, hvorved justeres en likestrømsforspenning på forsterker 120 til et ønsket nivå. Forsterker 120 avføler et transdus-ersignal på en høyimpedans-inngang som kobles til linje 17 og kobler et signal som er representativ for den avfølte parameter fra en lavimpedansutgang 121 til en kondensator 117 som har en kapasitans Cl. Avfølerlogikkretsen 114 i tilbakekoblingsmiddelet 9 styrer omveksler 116 og 118 til å koble en lådningspakke som er representativ for den avfølte parameter fra kondensator 117 til linje 32A. En slik lådningspakke genereres på linje 32A som reaksjon på hver aktivering av målesignalet 28. En strøm av ladning på linje 32A er således proporsjonal med det avfølte trykket P, antallet av anvend-elser av aktiveringer av måleutmatningen 28, et referansepotensial koblet til avføler 14, og kapasitansen Cl.

I tilbakekoblingsmiddel 9 tilveiebringer en referanselogikk-krets 150 signaler RI og R2 for styringer av omvekslere 152, 154, 156 og 158 som vist i figur 2. Først blir omvekslerne 154 og 158 lukket for derved å koble kondensator 153 mellom referansepotensialer +V og DC-fellespotensial og lagring av en ladning på en kondensator 153 som har en kapasitans C2 mens omvekslere 52 og 56 er åpne. Dernest blir omvekslere 152 og 156 lukket til kobling av kondensator 153 mellom referansepotensial -V og linje 36, mens omveksler 154 og 158 er åpne og en lådningspakke således utlades inn i linje 36A. Denne omvekslingssekvens gjentas kontinuerlig til å gi et gjennomsnittsforløp av ladning eller strøm på linje 36A som er proporsjonalt med et referansepotensial, kapasitansen C2 og kondensator 153 og frekvensen for aktiveringen av omvekslerne 154 og 158.

Det første signalet på linje 32A og det andre signalet på linje 36A i figur IB er av motstående polaritet slik at det første signalet lader en integrator 160 i en første retning og det andre signalet lader integratoren 160 i en andre retning som er motsatt enn første retningen. De to signalene på linjene 32A og 36A blir effektivt subtrahert ved integratoren 160 på grunn av at de har motsatte polariteter. Integratoren 160 omfatter en forsterker 162 som har høyimpe-dansinnganger 163 og 165 og en integratorkondensator 164 som kobler mellom en utgang 168 på forsterker 162 og den inverterende inngang 163 på forsterker 162. En støyforbikoblings-kondensator 166 er koblet fra den inverterende inngang 163 til en ikke-inverterende inngang 165 på forsterker 162 som også er koblet til felles likestrømspotensial 110. Integratoren 160 akkumulerer ladningspakker som kobles på linje 32A og 36A og gir et integratorsignal på integratorutgang 168 som er representativt for den akkumulerte ladning. Integratorsignal 168 kobles til en inverterende inngang 169 på komparator 170. En ikke-inverterende inngang på komparator 170 kobles til et referansepotensial, fortrinnsvis DC-fellespotensial 110. Komparator 170 sammenligner nivået av integratorsignalet 168 med referansepotensiale 110 og tilveiebringer målesignalet 28 til linje 28A som indikerer polariteten for integratorsignalet 168 relativt referansepotensialet 110. Et ladningsforløp Ql i det første signalet 32 på linje 32A er ialt vesentlig

Hvor:

Ql er et totalt ladningsforløp på linje 32A under et tidsintervall T,

NI er mengden eller antallet av ladningspakker på linje 32 i tidsintervallet T,

Cl er kapasitansen for kondensator 117,

VR er potensialforskjellen mellom referansepotensialene +V og

-V som tilføres omvekslerne 100 og 102,

CH er kapasitansen for en trykkavfølende kondensator 15, og CL er en kapasitans for trykkavfølende kondensator 13.

Ladningsforløpet 02 på linje 36A er ialt vesentlig

Hvor:

02 er et totalt ladningsforløp på linje 36A under tidsintervallet T,

N2 er mengden eller antallet av ladningspakker på linje 36 under tidsintervallet T,

F2 er en frekvens på hvilken krets 150 aktiverer omvekslere 152 og 156,

C2 er kapasitansen for kondensator 153, og

VR er potensialforskjellen mellom referansepotensialer +V og

-V som tilføres omvekslere 152 og 154.

Integrator 160 blir gjentatte ganger rebalansert slik at ingen nettoladning akkumuleres på integratoren over en rekke av sykluser for målesignalet 28 under tidsintervallet T. Derfor styres ladning 01 til å være lik i alt vesentlig ladningen 02. Kombinering av ovenstående ligninger 1 og 2 for Ql og Q2 med 01 = 02 omhandler de følgende forhold:

Ligning 3 ovenfor viser at N2 er i alt vesentlig avhengig kun av kapasitanser og antallet av ladningspakker NI. Antallet NI kan holdes konstant ved å telle antallet av pulser N2 over et konstant antall NI av pulser som gjør N2 til en funksjon av CH og CL. Begge signaler 32 og 36 er proporsjonale med det samme referansepotensialet VR, men dette referansepoten-sialuttrykk VR slettes ut i ovenstående ligning 3 som definerer et antall av ladningspakker som er i alt vesentlig uavhengig av referansepotensialet over et driftsområde. Kapasitanser Cl og C2 kan velges til å ha i alt vesentlig tilpasset temperaturkarakteristika, slik at variasjoner med temperatur av Cl i telleren slettes av tilsvarende variasjoner med temperatur av C2 i nevneren i ovenstående ligning, hvilket gjør antallet av pulser N2 ufølsomt for temperaturen i senderkretsen. Antallet av pulser N2 er også i alt vesentlig uavhengig av det valgte nivået som tilføres komparatoren over et driftsområde. Derfor kan det valgte nivået være referansepotensialet -V i stedet for DC-fellesnivået som er vist når forsterker 120, 162 og komparator 170 er konstruert til å operere på nivå nær -V referansepotensialet. Uttrykket ((CH -CL)/(CH+CL)) i ovenstående ligning er proporsjonalt med trykket P som påføres transduseren 14A. Derfor kan det sees at antallet N2 er avhengig av trykket P og kan være i alt vesentlig uavhengig av referansepotensialene og omgivelsestemperaturen for senderen over et driftsområde .

I figur 3 er tidsforholdene mellom integratorsignalet 168, målesignalet 28 og signalene El, E2, B, Sl, S2 i figur 2 vist i et tidsdiagram 178. En første akse 180 representerer tid som starter fra en tid TO vist ved 182. En andre akse 184 representerer et nivå 186 for integratorsignalet 168 og et valgt nivå 188 som tilføres den ikke-inverterende inngangen 171 for komparatoren 170. Tilførselen av ladningspakker fra linje 36A til integratoren 160 bevirker integratorsignalnivået 186 til å bli trinnforskjøvet i en negativ retning inntil integratorsignalnivået 186 når det valgte terskelnivået 188 ved tidspunktet TO ved 182. Komparatoren 170 avføler at integratorsignalnivået 186 har nådd det valgte terskelnivået 188 og aktiverer målesignalet på linje 28A som vist ved 192 i figur 3. Målesignalet på linje 28A aktiverer kretsene 104, 108 og 114 til å tilveiebringe signaler El, E2, B, Sl og S2 som vist i figur 3. Først blir signal E2 aktivert som vist ved 194 til å lukke omveksler 102 og utlade seriekombinasjonen av trykkavfølende kondensatorer 13 og 15. Mens omveksler 102 er lukket, aktiveres signal B som vist ved 193 til å lukke omveksler 106, hvorved forspenningen på forbindelsesstedet mellom kondensatorene 13 og 15 justeres til i alt vesentlig DC-fellesnivået 110. Signalet S2 som er vist ved 198 har holdt omveksler 118 lukket under denne tid til å lade kondensator 117 til et første nivå av et signal på 121. Etter at omveksler 102, 106 og 118 er åpnet, blir signal El aktivert som vist ved 196 til å lade seriekombinasjonen av trykkavfølende kondensatorer 13 og 15 til referansepotensialet. Seriekombinasjonen av kondensatorer 13 og 15 opererer som en kapasitiv potensialdeler og det potensial som tilveiebringes av avføleren 14A på leder 17 bestemmes av trykkfølsomme kapasitanser CH og CL og derfor er potensialet på leder 17 representativt for trykket. Forsterker 120 tilveiebringer en bufferbehandlet utmatning til kondensator 117 som er i alt vesentlig lik potensialet på leder 17. Til sist lukker signal Sl omveksler 116 som vist ved 202 og en lådningspakke som er representativ for parameteren strømmer på linje 32A til integratoren 160 fra kondensatoren 117. Ladningsstrømmen på linje 32A kan sees som en strøm av positiv ladning fra integratoren 160 til kondensatoren 117 eller alternativt kan sees som en negativ strøm av ladning fra kondensatoren 117 til integratoren 160. Integratorutgangsnivået økes som vist ved 204 ved tilførselen av ladningspakken fra linje 32A. Denne tilførsel av ladning fra linje 32A utlignes så av tilførselen av ladning fra linje 36A inntil tidspunktet Cl vist ved 206 når målesignalet på ny aktiveres som vist ved 208 og syklusen gjentas.

I figur 4 er en utførelsesform av utmatningsmiddelet 38 tilsvarende figur 2 vist. Utmatningsmiddelet 38 mottar signaler på linje 8 som er representative for antallene NI og N2 og tilveiebringer et senderutgangssignal til en utgangsbuss 42 som er kompatibel med en standardisert seriedigital databuss. I denne utførelsesform som er vist i figur 4 tilveiebringer tilbakekoblingsmiddelet 9 et pulssignal som er representativt for mengden eller antallet (N1+N2) av ladningspakker av begge polariteter til linje 8B og et pulssignal som er representativt for antallet NI av ladningspakker av den første polariteten til linje 8B.

I figur 4 kobles signalet på linje 8A til en del-med-N teller 250 som tilveiebringer et styringssignal 252 som har en periode som er lengre enn signalet på linje 8B. Styrings-signalet 252 tilføres en styringsinngang 256 på en teller 254 til å styre telling av signalet på linje 8B som tilføres en klokkingsinngang 258 på telleren 254. Telleren 254 tilveiebringer multibit digitalt ord på en parallell databuss 260 som er representativ for det avfølte trykket. Det digitale ordet på databussen 260 aksepteres av en første parallell inngangsport 262 på skiftregister 264. En styrelogikkrets 266 mottar et datakiokkesignal på linje 268 og et brikkevalg-signal "CS"på linje 270 fra utgangsbussen 42. Et lager 272 er et laserprogrammerbart lager som programmeres til å inneholde data som kjennetegner avføleren 14A og senderen 10. Slike kjennetegnende data kan innbefatte linearitetskon-stanter, identifikasjonstall, og spenn og 0-temperaturkoeffi-sienter for avføleren 14A. Data som lagres i lager 272 overføres via parallell buss 274 til en andre parallell inngangsport 276 på skiftregister 264. Når aktivert av et signal på brikkevalglinje 270, vil styrelogikkretsen styre lager 272 via linje 280 og teller 254 via linje 282 til å gi parallelle data som representerer den avfølte parameter og karakteriseringsdataene til skiftregisteret 264. Styrelogikkretsen 266 styrer så skiftregister 264 via linje 284 til å forskyve data i skiftregisteret seriemessig på linje 286 synkront med dataklokkesignalet på linje 268. Et seriedataord kobles ut på linje 286 som inneholder data som er representative for den avfølte parameter og data som er representative for karakteriseringskonstantene som er lagret i lager 272.

Linjene 288 og 290 gir et 5 volt tilførsels- og referansepotensial fra databussen til senderen. Båndgap-referanse 292 energiseres fra linjer 288 og 290 til å gi et DC-felles referansepotensiale 110 til kretser i sender 10. I alt vesentlig alle kretsene i sender 10 fremstilles som en MOS integrert krets til å gi ønsket laveffekt for bruk. Sender 10 energiseres fortrinnsvis av en to-tråds, 4-20 mA industriell styrestrømsløyfe. Linjer 268, 270, 286, 288 og 290 omfatter en 5-tråds utgangsbuss 42 som er kompatibel med et mikroprosessor-basert, sløyfe-effektdrevet instrument.

I figur 5 er en krets 300 vist som kan koble via linjer 270, 268, 286, 288 og 290 til 5-tråds utgangsbussen 42 som er vist i figur 4. Krets 300 sammen med kretsen i figur 4 kan omfatte et utmatningsmiddel for å tilveiebringe en analog utmatning eller en kombinert analog og digital utmatning. Et beregningsmiddel 302, fortrinnsvis omfattende en mikrostyre-enhet type COP 444C fremstilt av National Semiconductor Corporation, mottar et seriedataord på en seriell inngang 304 fra linje 286 på databuss 42 som reaksjon på aktivering av brikkevalglinje 270 ved hjelp av beregningsmiddelet 302 og synkront med dataklokkesignalet på linje 268. Et klokkemid-del 306, et lagermiddel 308 og et tidsurmiddel 310 er koblet til beregningsmiddelet 302 til å støtte drift av beregningsmiddelet. Lager 308 omfatter et ikke-flyktig lager som lagrer endringsbare konstanter som styrer senderkarakteri-stika slik som spenn og 0, eller avfølerkarakteristika mottatt fra lager 272 i figur 4. Tidsuret 310 er et såkalt "vakthund"-tidsur som avføler når beregningsmiddelet 302 har opphørt å gi et signal som indikerer normal drift for et valgt tidsbestemt intervall og gir et tilbakestillingsignal til beregningsmiddelet 302 når slik svikt oppstår. Omveksler 312 kan manuelt aktiveres til å gi et signal til beregningsmiddel 302 som setter en senderutgangskarakteristikk til et "0"-nivå. Omveksler 314 kan manuelt aktiveres til å gi et signal til beregningsmiddel 302 som setter en senderutgangskarakteristikk til et fullskala eller "spenn"-nivå. Fremvis-er 316 kan tilkobles beregningsmiddel 302 til å motta og fremvise data fra beregningsmiddel 302, særlig en eksisteren-de verdi av den avfølte parameter 12. Klokke 306 omfatter fortrinnsvis en krystalloscillator for å klokke operasjonen av beregningsmiddel 306 og andre deler av utgangskretsen.

Et dataord som er representativt for den avfølte parameter som mottas fra linje 286 og konstanter som er lagret i lagermiddel 308 er inngangsdata til beregningsmiddel 302 for å beregne et utgangsord som er representativt for den avfølte parameter. Utgangsordet som er representativt for den avfølte parameter kobles ved hjelp av beregningsmiddelet fra dets seriemessige utgang 316 til digital-til-analogomformer 318 langs linje 320. Beregningsmiddel 302 velger omformer 318 til å motta utgangsdataord ved aktivering av en brikke-valgutgang på linje 322. Klokken 306 kobles til omformeren 318 via linje 324 og dataklokkesignalet fra beregningsmiddel 302 kobles også til omformeren 318 via linje 268 til å understøtte driften av omformeren 318. Omformeren 318 omfatter fortrinnsvis en type 9706 fremstilt av Fairchild Semiconductor. Omformeren 318 kobler en analog utmatning som er representativ for den avfølte parameter på linje 326 til regulatorkrets 330. Regulatorkrets 330 mottar den analoge utmatning som er representativ for den avfølte parameter på linje 326 og styrer en 4-20 mA utgangsstrøm som er representativ for den avfølte parameter på terminaler 332 og 334. Regulatorkretsen 330 eksiteres av 4-20 mA utgangsstrømmen og tilveiebringer et regulert 5 volt tilførsels- og referansepotensial på ledere 288 og 290 for energisering av kretsene som er vist i krets 300 og kretsene som er vist i figurene 2 og 4.

4-20 mA utgangsstrømmen på terminalene 332 og 334 energiseres

av en energiseringskilde 336 som er koblet i serie med et strømutlesningsmiddel 338 som vist i figur 5.

Beregningsmiddelet 302 kan også koble til en ACIA eller asynkron kommunikasjonsgrensesnittadapter 340 via linjer 342 til å gi to-veis digital kommunikasjon mellom beregningsmiddelet 302 og en digital kommunikasjonsanordning 344 som kan tilkobles 4-20 mA strømsløyfen som vist i figur 5. Nevnte ACIA omfatter fortrinnsvis en type ED6350 fremstilt av Hitachi. ACIA 340 kobler et seriedataord langs linje 346 til en modulator som tilveiebringer en FSK eller frekvensomtast-ingsseriell-utmatning koblet på linje 350 til regulatorkretsen 330. Regulatorkretsen overlagrer FSK-signalet på 4-20 mA utmatningen på terminaler 332 og 334. FSK-seriesignalet kobles så langs linjer 352 og 354 til en anordning 344 som demodulerer og dekoder seriesignalet til å gi en utlesning av data fra beregningsmiddel 302. FSK signalet som er overlagret på utgangsstrømsløyfen velges til å ha en høy nok modulasjonsfrekvens og en lav nok amplitude sammenlignet med 4-20 mA signalet slik at det ikke vesentlig forstyrrer strømmåling i strømsløyfen.

Anordningen 304 kan også koble et FSK-seriedatasignal som er representativt for en kommando fra seriekommunikasjons-anordning 344 langs linjer 352 og 354 til regulatoren 330. Dette signal som er representativt for en kommando kobles så fra regulator 330 til demodulator 360 langs linje 362. Demodulator 360 demodulerer kommandosignalet og tilveiebringer et seriekommandosignal til nevnte ACIA 340 langs linje 364. Nevnte ACIA 340 mottar seriekommandosignalet fra linje 364 og gir denne kommando til beregningsmiddel 302 via buss 342. Kommandosignalet som mottas fra anordning 344 kan anvendes av beregningsmiddel 302 til å endre driften av senderen 10.

I figur 6 er en alternativ utførelsesform av kretsen som er vist i figur 2 vist. Henvisningstallene i figur 6 som er de samme som henvisningstallene i figur 2 identifiserer korre-sponderende trekk. I figur 6 omfatter en avføler en resistiv brotransduserkrets 380 av konvensjonell konstruksjon som reagerer på prosessparameteren 12. Den resistive brokretsen 380 kan omfatte en strekkmålertrykkavføler som avføler et prosesstrykk som alternativt er et manometertrykk,, et absolutt trykk eller et differensial-trykk. Alternativt kan brokretsen 380 omfatte en resistiv bro som omfatter en temperaturfølsom motstand for avføling av en prosess-temperatur. Brokrets 380 eksiteres av omveksler 382, 384, 386 og 388 som kobler brokretsen til tilførselpotensialet +V og -V via ledere 390 og 392. Broen 380 tilveiebringer et signal som er representativt for den avfølte parameter som er koblet på linjer 394 og 396 til forsterker 120. En til-bakekobl ingsmotstand 398 som styrer forsterkningen i forsterker 120 er koblet til forsterker 120 via linjer 396 og 400. Tilbakekoblingsmotstanden 398 er fortrinnsvis anbragt hos liggende bro 380 slik at tilbakekoblingsmotstanden 398 og minst en del av broen 380 kan tilpasses i temperatur og temperaturkoeffisient for resistans for å minimalisere uønskede virkninger av omgivende temperatur på broen.

Andre deler av kretsen i figur 6 opererer analogt som beskrevet i forbindelse med figurene 2 og 3 ovenfor. Et første signal på linje 32A genererer og tilveiebringer en lådningspakke som er representativ for den avfølte diameter som reaksjon på hver aktivering av et målesignal 28. Et andre signal på linje 36A genereres og tilveiebringer ladningspakker som styrt av tilbakekoblingsmiddelet 9. Målemiddelet 34 i figur 6 akkumulerer ladning fra linjene 32A og 36A og tilveiebringer et målesignal på linje 28A som er representativt for den avfølte parameter 12. Målesignal 28 kobles på linje 28A tilbake til tilbakekoblingsmiddelet 9 i figur 6 til å styre generering av ladningspakker på linje 32A.

I figur 7 er en utførelsesform av en sender indikert generelt med 50. En parameter 52, slik som et trykk, kobles langs en passasje 56 til avføler 54. Avføleren 54 kan anbringes i sender 50 eller alternativt kan plasseres fjerntliggende fra sender 50 til å gi fjernavføling.

Genereringsmiddel 58 genererer et første signal 72 på linje 72A som er representativt for parameteren 52. Det første signalet 72 på linje 72A tilveiebringer ladningspakker som omfatter en ladningsmengde som er representativ for parameteren 52 under et første tidsintervall som styres av tilbakekoblingsmiddelet 59. Genereringsmiddel 58 genererer også et andre signal på linje 76A som er representativt for parameteren 52. Det andre signalet på linje 76A tilveiebringer ladningspakker som omfatter en ladningsmengde som er representativ for parameteren 52 under et andre tidsintervall, forskjellig fra det første tidsintervallet, styrt av tilbakekoblingsmiddelet 59. En første lådningspakke som er tilveiebragt av det første signalet 72 har en første polaritet og ladningsmengden i slik første pakke øker med den økning i den avfølte parameteren 52. En andre lådningspakke som er tilveiebragt av det andre signalet 76 har en andre polaritet, motsatt den første polariteten og ladningsmengden i slik andre pakke minsker med en økning i den avfølte parameter 52.

Et målemiddel 74 akkumulerer ladning fra signalene på linjer 72A og 76A. Når akkumuleringen av ladning fra det første signalet på linje 72A i målemiddelet 74 øker til et første valgt nivå under det første tidsintervallet, aktiveres målesignalet 68 på linje 68A i en første retning. Målesignalet 68 kobles tilbake til tilbakekoblingsmiddelet 59 og tilbakekoblingsmiddelet 59 reagerer på slik aktivering ved å avslutte det første tidsintervallet og starter det andre tidsintervallet. Under det andre tidsintervallet akkumulerer målemiddelet 74 ladning fra det andre signalet 76 inntil akkumuleringen av ladning minsker til et andre valgt nivå, som er forskjellig fra det første valgte nivået. Når det andre valgte nivået nås, blir målesignalet 68 aktivert på ny i en andre retning motsatt den første retningen. Aktiveringen i den andre retningen avføles av tilbakekoblingsmiddelet 59 og tilbakekoblingsmiddelet 59 reagerer på slik aktivering ved å avslutte det andre tidsintervallet og starte et annet første tidsintervall.

Fremovermatningskoblingen av signaler på linjer 72A og 76A fra genereringsmiddelet 58 til målemiddelet 74 og tilbake-kobl ingskobl ingen av målesignalet 68 til tilbakekoblingsmiddelet 59 og genereringsmiddelet 58 bevirker syklisk operasjon av målesignalet 68. Genereringsmiddelet 58 og tilbakekoblingsmiddelet 59 og målemiddelet 74 opererer sammen i en lukket-sløyfe konfigurasjon til å gi mengder eller antall avladningspakker som er representative for den avfølte parameter.

I figur 7 omfatter tilbakekoblingsmiddelet 59 digitalkretser som mottar målesignalet 68 og tilveiebringer pulsede signaler på linjer 60 og 61 som er representative for antallet eller mengdene av ladningspakker som tilveiebringes av genereringsmiddelet 58. Det pulsede signalet 60 tilveiebringer pulser under det første tidsintervallet. Pulset signal 61 tilveiebringer pulser under det andre tidsintervallet.

Utgangsmiddel 78 mottar de pulsede signaler 60 og 61 og teller et antall av pulser som mottas fra signal 60 under et måletidsintervall som styres av et totalt antall av pulser som mottas fra begge signaler 60 og 61. Antallet av pulser som således telles er representativt for den avfølte parameter, og utmatningsmiddel 78 tilveiebringer et utmatningssignal 82 på linje 82A som omfatter et signal som er representativt for denne telling av pulser og således parametrene. TJtmat-ningen 82 kobles til en utleser 83 som angir en strømverdi av den avfølte parameteren 52.

I figur 7 omfatter den kapasitive avføleren 54 kapasitanser 53 og 57 som er avhengig av det anvendte trykket P ved 52. Et tilbakekoblingsmiddel 59 omfatter en MOS digital logik-krets som mottar målesignalet 68 og styrer omvekslere 421 og 423 til å koble et eksiteringssignal CKO til avføleren 54 langs linje 410. Eksiteringssignalet CKO fra linje 410 genereres fra omvekslere 421 og 423 som er koblet til referansepotensialene +V og -V som vist i et tidsdiagram i figur 8, og har en amplitude som er i alt vesentlig lik et referansepotensial som er vist ved 412. En inverterer 414 mottar signalet CKO på linje 410 og genererer et invert signal CKO som kobles til linearitetskorrigeringskapasitanser 415 og 417 langs linje 416. Idet der nå vises til figurene 7 og 8, frembringer tilbakekoblingsmiddelet 59 også signalet CK1, CK2, CK3 og CK4 , som vist, for styring av aktivering av respektive omvekslere 422, 424, 418 og 420 og disse omvekslere er fortrinnsvis omvekslere av MOS typen som beskrevet ovenfor.

Mens eksiteringssignalet CKO er på et lavere nivå som vist ved 426 i figur 8, og eksiteringssignalet CKO er på et høyt nivå som vist ved 427, aktiveres signalet CK3 for en tid som vist ved 428 til å lukke omveksler 418 til å lede, hvorved lagres ønskede ladninger på avfølingskapasitans 57 og linearitetskorrigerings-kapasitans 417.

Mens eksiteringssignalet CKO er på et høyere nivå som vist ved 430, og eksiteringssignalet CKO er på et lavere nivå som vist ved 431, aktiveres signalet CK4 for en tid som vist ved 432 til å lukke omveksleren 420, hvorved lagres ønskede ladninger på avfølingskondensator 53 og linearitetskorriger-ingskondensator 415. Tidspunktene for signalene CKO, CKO, CK3 og CK4 er i alt vesentlig uavhengige av målesignalet 68.

De trykkavfølende kondensatorer 53 og 57 eksiteres av signal CKO som har et 180° faseforhold med signalet CKO som eksiter-er linearitetskorrigeringskondensatorene 415 og 417. Dette faseforhold muliggjør kompenseringen av uønsket strø-kapasitans som er knyttet til trykkavfølingskondensatorer 53 og 57. Kondensator 415 har en valgt kapasitans CL1 og eksiteres til å subtrahere en valgt ladningsmengde fra kondensator 53. Kondensator 417 har en valgt kapasitans CL2 og eksiteres til å subtrahere en valgt ladningsmengde fra kondensator 57. Mengden (CL2-CL1) justeres til å redusere annengrads ulinearitet i forholdet mellom avfølte trykk og mengden (CH-CL)/

(CH+CL). Mengden (CL2+CL1) justeres til å redusere tredje-grads ulinearitet i forholdet mellom avfølte trykk og mengde (CE-CL)/(CH+CL). Lineariteten i senderutmatningen blir dermed forbedret.

Gruppen av tidsbølgeformer 448 i tidsdiagrammet i figur 8 er representativ for et eksempel hvor et anvendt P er i alt vesentlig 0 og kapasitanten CH er i alt vesentlig lik kapasitanten CL. Mens målesignalet 68 kobles til tilbakekoblingsmiddel 59 ved et første nivå 434 under det første tidsintervallet, aktiverer kretsen 59 gjentatte ganger signal CK1 som vist ved 436 til å lukke omveksler 422 og koble ladningspakker fra avfølingskondensator 53 korrigert ved hjelp av linearitetskorrigerings-kondensator 415 til linjen 72A. Selv om målesignalet kobles til tilbakekoblingsmiddel 59 på et andre nivå under det andre tidsintervallet som vist ved 438, vil krets 59 gjentatte ganger aktivere signal CK2 som vist ved 440 til å lukke omveksler 422 og koble ladningspakker fra avfølingskondensator 57 korrigert ved hjelp av linearitets-korrigeringskondensator 417 til linje 76A. Målemiddelet 74 omfatter en integrator 442 som akkumulerer ladning fra de første og andre signaler under respektivt første og andre tidsintervaller og tilveiebringer et integratorsignal 444 som er representativt for den akkumulerte ladning. Integratorsignal 444 kobles til en inngang på en Schmidt trigger eller komparator 446. Schmidt trigger 446 har hysterese mellom valgte øvre og nedre triggingsnivåer. Schmidt trigger 446 tilveiebringer målesignalet 68 på linje 68A som mates tilbake til styretilbakekoblingsmiddel 59 og ladningsgenereringsmid-del 58.

I figur 8 er nivået 441 av integratorutmatning 444 vist til å øke ettersom ladningspakker av en første polaritet fra det første signalet 72 tilføres under det første tidsintervallet inntil det passerer det første valgte nivået 443 som avslut-ter det første tidsintervallet og starter det andre tidsintervallet. Nivået 441 avtar ettersom ladningspakker av en andre polaritet motsatt den første polariteten tilføres integratoren 442 under det andre tidsintervallet.

Når kapasitans CL er omtrent lik tre ganger kapasitans CH som vist med et annet eksempel i gruppen av tidsbølgeformer 450, vil imidlertid tre ganger så mange pulser 352 opptre på linje 61 som opptrer på linje 60. Signalene på linje 60 og 61 utledes fra målesignal 68 ved hjelp av operasjonen av tilbakekoblingsmiddel 59.

En ladningsstrøm fra det første signal 72 pr. syklus av måleutmatningen er

Hvor:

Ql er ladningsmengden som tilføres av den første ladnings-utmatning under en syklus av måleutmatningen 68,

NI er tallet eller antallet av ladningspakker som tilveiebringes av det første signalet under en syklus av den måleutmatningen,

CH er avfølerkapasitansen CH, og

V er referansepotensialet.

En ladningsstrøm fra den andre ladningsutmatningen 76 pr. syklus av målesignalet er

Hvor:

Q2 er ladningsmengden som tilføres av det andre signalet under en syklus av måleutmatningen 68,

N2 er tallet eller antallet av ladningspakker som tilveiebringes av det andre signalet under en syklus av målesignalet ,

CL er avfølerkapasitansen CL, og

V er referansepotensialet.

Ligningene 4 og 5 for ladningsmengder Ql og Q2 er approksi-meringer som ikke tar i betraktning den "minste telling" feil i tellerpulsene. Imidlertid, over et stort antall av målesykluser, har slike minste tellingfeil tendens til å utkans-ellerere hverandre. Integratoren blir aldri nullstilt og, derfor, blir partier av ladningspakker som driver integratoren forbi et valgt nivå av Schmidt triggeren ført over til det neste tidsintervallet. Med denne overføring av ladning, vil summeringen av ladning Ql være lik i alt vesentlig summeringen av ladninger Q2 over et langt tidsintervall T som omfatter mange målesykluser og, derfor,

hvor:

CH' er den korrigerte kapasitans (CH-CL1),

CL' er den korrigerte kapasitans (CL-CL2),

Ml er antallet av pulser på linje 60 som også er antallet av ladningspakker som genereres av det første signalet under tidsintervallet T, og

M2 er antallet av pulser på linje 61 som også er antallet av ladningspakker som genereres av det andre signalet under tidsintervallet T.

Uttrykket i ligning 6 kan omarrangeres til å definere en første utmatningsligning, ligning 7:

Uttrykket i ligning 6 kan også omarrangeres til å definere en andre utmatningsligning, ligning 8:

Ligning 7 eller ligning 8 kan anvendes i en utmatningskrets 78 som forklart nedenfor.

I figur 9 er en utmatningskrets 78 som tilsvarer figur 7 vist. Utmatningskretsen 78 omfatter en tellerstyrelogikkrets 460 som mottar de tidligere beskrevne pulser på linje 60A og 61A og kobles til en teller 466 til å styre pulstelling ved hjelp av teller 466. Telleren 466 styres til å telle pulser i et tidsintervall under hvilket et valgt antall av pulser (M1+M2) som tilsvarer det valgte tidsintervallet T mottas fra linjer 60 og 61.

I en foretrukket utførelsesform teller telleren 466 antallet av pulser M2 som mottas fra linje 61A under tidsintervallet. Antallet av pulser (M1+M2) settes til en valgt verdi, eksempelvis 200.000 pulser, ved hjelp av tellerstyrelogikken 460 og, derfor relateres tellingen M2 til det avfølte trykk ved ligning 7. Denne telling foretrekkes for tilveiebringelse av en telling som er representativ for en usignert trykkvariabel, slik som et trykk som varierer fra null til full skalaverdi.

I nok en annen foretrukket utførelsesform er telleren 466 en opp/ned-teller og teller differansen i tellinger (M2-M1) under tidsintervallet T. Antallet av tellinger (M2+M1) settes til en valgt verdi, eksempelvis 50.000 ved hjelp av tellerstyrelogikken 460, og derfor er tellingen (M2-M1) relatert til det avfølte ved ligning 8. Denne telling foretrekkes for å tilveiebringe en telling som er representativ for et signert trykk eller en variabel som varierer fra en negativ fullskalaverdi til en positiv fullskalaverdi.

Tellingen i teller 466 er representativ for den avfølte parameter og overføres på parallell buss 468 til et skiftregister 470. Skif tregisteret 470 mottar også data fra en parallell buss 472 som kjennetegner avføleren 54 som tidligere er blitt lagret i et lager 474. En 5-tråds utgangsdata-buss 82 kobler et brikkevalg eller CS-signal på linje 476 og kobler et dataklokkesignal på linje 478 både til et styrelogikkmiddel 480 som styrer tilveiebringelse av parallelle data fra lager 474 og teller 466 til skif tregister 470. Styrelogikkmiddel 480 styrer også skiftregister 470 til å tilveiebringe en seriemessig utmatning av data i skiftregisteret til linje 482 av utgangsbussen, synkront med dataklok-ken på linje 478.

Utgangsbussen 82 tilveiebringer en 5 volt referanse til senderen langs linje 484 og 486 og en MOS-spenningsdeler 488 tilveiebringer et DC-fellesreferansenivå 490 til sender. Fem-tråds utgangsbussen i figur 9 kan kobles til en krets slik som kretsen vist i figur 5 til å gi en 4-20 mA analog utmatning og digital utmatning til en to-tråds sløyfe. Senderkretsen omfatter fortrinnsvis en spesielt fremstilt MOS-integrert krets for å tilveiebringe en ønsket lav-kostnads, kompakt sender.

I figur 10 er en utførelsesform av en målekrets 500 vist. Målekrets 500 avføler et inngangssignal fra en potensial-kilde 510 og tilveiebringer et signal på linje 512 til et utlesningsmiddel 514 som en funksjon av det avfølte potensialet på linje 514. Potensialkilden 510 kobles til et genereringsmiddel 520. Genereringsmiddelet 520 omfatter en kondensator 522 som er reaktansmiddel som har en kapasitans C. Kondensatoren 522 er koblet til inngangssignalet på linje 514 gjennom en omveksler 524. En omveksler 526 kobler kondensatoren 522 til et referansepotensial 528. Omvekslerne 530 og 532 kobler kondensatoren 522 til et andre referansepotensial 110 som kan være et likestrøms fellesnivå. En omveksler 534 kobler kondensatoren 522 til linje 536 til å tilveiebringe et generatorsignal som reagerer på det avfølte inngangssignalet. Omvekslere 524, 526, 530, 532 og 534 styres av respektive digitale signaler CK2, CK3, CK5, CK4 og CK1 som er tilbakekoblingssignaler som kobles fra tilbakekoblingsmiddelet 538. Et målemiddel 540 mottar og måler generatorsignalet som kobles på linje 536. Integratormiddel 542 akkumulerer ladning som mottas fra linje 536 og tilveiebringer et integratorsignal på linje 544 som kobles til en komparator 546. Komparatoren 546 sammenligner integratorsignalet med en referansepotensial 110 og kobler et målesignal til linje 548 som er en funksjon av ladningen som kobles til målesignalet til linje 548 som er en funksjon av ladningen som kobles til målemiddelet på linje 536. Linje 548 kobles til tilbakekoblingsmiddelet 538 for styring av tilbakekoblingsmiddelet 538. Tilbakekoblingsmiddelet 538 frembringer og kobler digitale tilbakekoblingssignaler CK1, CK2, CK3, CK4 og CK5 til genereringsmiddelet 520. Tilbakekoblingsmiddel 538 kobler også digitale utgangssignaler CK6 og CK7 og respektive linjer 550 og 552 til et utmatningsmiddel 554 som teller pulser på linje 550 og 552 til å gi et signal på linje 512 som er en funksjon av den avfølte spenning på linje 514.

I figur 11 viser et tidsdiagram 580 tidsforhold mellom målesignalet som styrer tilbakekoblingsmiddelet 538 og tilbakekoblingssignalene CK1, CK2, CK3, CK4 og CK5 som frembringes ved hjelp av tilbakekoblingsmiddelet. Figur 11 viser også tidsforholdene mellom tilbakekoblingssignalene, integratorsignalet VI, og målesignalet VS. Før starten av tidssekvensen vist i figur 11, er omvekslerne 530 og 532 blitt lukket til å utlade kondensatoren 522 til i alt vesentlig nullpotensial. Ved 528 i figur 11 blir signaler CK1 og CK2 aktivert til å koble kondensatoren 522 til innmatnings-potensialet på linje 514 og generatorutmatningen på linje 536, hvorved kobles en lådningspakke som er representativ for den avfølte spenning til målemiddelet 542. Integratoren 542 mottar denne lådningspakke og integratorutmatningen VI øker over ref eransepotensialet VT som vist ved 584. Dernest aktiveres signaler CK3 og CK5 som vist ved 586 til å lukke omveksler 526 og 530, hvorved kondensator 522 lades til referansepotensialet +V ved 528 i figur 10. Signalene CK1 og CK4 blir så aktivert som vist ved 588 til å koble en lådningspakke som en funksjon av referansespenningen 528 til målemiddelet 540 på linje 536. Signalene CK3 og CK5 aktiveres igjen som vist ved 590 til igjen å lade kondensator 522 til referansepotensialet, og signalene CK1 og CK4 aktiveres igjen som vist ved 592 til å utlade en annen lådningspakke som en funksjon av referansen 528 inn i målemiddelet på linje 536. Prosessen med lading av kondensator 522 til referansepotensialet og så utlade ladningspakken inn i linje 536 gjentas inntil integratorutmatningen faller under referansespenningen VT som vist ved 594. Når integratorsignalet faller under referansepotensialet VT, vil måleutmatningen endre seg som vist ved 596, hvorved tilbakekoblingsmiddelet trigges til å utlade kondensatoren 522 som vist ved 598 og koble en annen lådningspakke som er representativ for den avfølte parameter inn i målemiddelet 54 som vist ved 600 i figur 11.

Antallet av ladningspakker som er representative for den avfølte parameter som er tilveiebragt på linje 536 represen-teres av et antall pulser NI som frembringes i signal CK6 på linje 550. Antallet av ladningspakker som en funksjon av referansepotensialet som frembringes på linje 536 represen-teres av et antall pulser N2 som frembringes i signal CK7 på linje 552. Antallene NI og N2 er relaterte til hverandre ettersom (NI)(C)(V) = (N2 )(C)(VR) ved følgende:

V = (N2/N1) (VR)

Hvor:

V er inngangspotensialet på linje 514,

VR er referansepotensialet 528,

NI er antallet av pulser på linje 550 under et tidsintervall, og

N2 er antallet av pulser på linje 552 under tidsintervallet.

Derfor vil det sees at telling av pulser på linjer 550 og 552 ved hjelp av et utmatningsmiddel slik som det som er beskrevet i forbindelse med figur 9, kan tilveiebringe en utmatning 512 som er representativ for det avfølte potensialet på linje 514. Kretsen 500 kan anvendes som en analog-til-digital omformerkrets for å danne tilpasning mellom et analogt signal og et digitalt utlesningsmiddel 514.

Claims (14)

1. Målekrets (10) for å tilveiebringe et utgangssignal (42) som en funksjon av et inngangssignal (16), omfattende: genereringsmiddel (18) koblet til inngangssignalet (16) for å tilveiebringe et generatorsignalsom representerer en elektrisk størrelse og som er en funksjon av inngangssignalet (16), idet genereringsmiddelet (18) innbefatter reaktansmiddel (11) for å definere nevnte elektriske størrelse, målemidler (34) koblet til genereringsmiddelet (18) for å motta generatorsignalet og for å måle generatorsignalet for å gi et målesignal (28) som en funksjon derav, tilbakekoblingsmidler (9) koblet til målemidlene (34) for å tilveiebringe et tilbakekoblingssignal (19) til genereringsmiddelet (18) som en funksjon av målesignalet (28), og utmatningsmiddel (38) for å tilveiebringe utgangssignalet,karakterisert ved at a) nevnte elektriske størrelse er ladningsmengde, idet genereringsmidlet (18) er tilpasset til å gi et generatorsignal som er dannet av et flertall av ladningspakker, b) målemidlene (34) er tilpasset for å motta ladningspakkene fra reaktansmidlet (11), c) tilbakekoblingsmidlene (9) er virksomme til å gi et tilbakekoblingssignal for å styre genereringsmidlet (18), slik at generatorsignalet tenderer mot en ladnings-balansert tilstand, og d) utmatningsmidlet (38) er tilpasset til å gi utgangssignalet som en funksjon av en telling av det antall ladningspakker som danner generatorsignalet.

2. Målekrets (10) som angitt i krav 1, karakterisert ved at genereringsmiddelet (18) omfatter omvekslingsmiddel (13), koblet til målemidlene (34), reaktansmiddelet (11), og tilbakekoblingsmidlene (9), idet omvekslingsmiddelet (13) styres som en funksjon av tilbakekoblings signalet for å styre koblingen av ladningspakkene fra reaktansmidlet (11) til målemidlene (34).

3. Målekrets (10) som angitt i krav 1, karakterisert ved at ladningspakkene som defineres av reaktansmidlet (11) innbefatter en første del av ladningspakker som har en første polaritet og en andre del av ladningspakker som har en andre polaritet som er motsatt den første polariteten.

4. Målekrets (10) som angitt i krav 3, karakterisert ved at målemidlene (34) akkumulerer ladningspakkene som danner generatorsignalet for å tilveiebringe målesignalet som en funksjon av akkumulert ladning.

5. Målekrets (10) som angitt i krav 4, karakterisert ved tilbakekoblingssignalet styrer omvekslingsmidlet (13) for å endre polariteten av ladningspakkene som kobles til målemidlene (34).

6. Målekrets (10) som angitt i krav 5, karakterisert ved at den første delen omfatter et første antall NI av ladningspakker og den andre delen omfatter et andre antall N2 av ladningspakker.

7. Målekrets (10) som angitt i krav 6, karakterisert ved at reaktansmidlet (11) innbefatter minst en kondensator (117).

8. Målekrets (10) som angitt i krav 6, karakterisert ved at tilbakekoblingssignalet styrer omvekslingsmidlet (13) til å bestemme det første og andre antall av ladningspakker NI og N2.

9. Målekrets (10) som angitt i krav 8, karakterisert ved at utmatningsmidlet (38) gir utgangssignalet som en funksjon av det første antall NI.

10. Målekrets (10) som angitt i krav 8, karakterisert ved at utmatningsmidlet (38) gir utgangssignalet som en funksjon av det første antallet NI og det andre antallet N2.

11. Målekrets (10) som angitt i krav 10, karakterisert ved at genereringsmiddelet (18) omfatter minst ett referansepotensial som er koblet til omvekslingsmidlet (13).

12. Målekrets (10) som angitt i krav 11, karakterisert ved at reaktansmidlet (11) innbefatter første og andre kapasitanser Cl og C2, og at utmatningsmidlet (38) tilveiebringer utgangssignalet i alt vesentlig i henhold til ligningen: (NI) ■ (Cl) • (V)=(N2 ) • (C2 ) • (V), der Cl og C2 er en funksjon av inngangssignalet og V er referansepotensialet.

13. Målekrets (10) som angitt i krav 7, karakterisert ved at reaktansmidlet (11) innbefatter en kapasitans C og at utmatningsmidlet (38) tilveiebringer utgangssignalet i alt vesentlig i henhold til ligningen: (NI)•(C)■(VI)=(N2)•(C)'(V2), hvor minst ett av potensialene VI og V2 omfatter inngangssignalet.

14 . Målekrets (10) som angitt i krav 11, karakterisert ved at reaktansmidlet (11) innbefatter første og andre kapasitanser Cl og C2, og at utmatningsmidlet (38) tilveiebringer utgangssignalet i alt vesentlig i henhold til ligningen: (N1)*(C1)*(V)=(N2)*(C2)'(V), der Cl er en funksjon av inngangssignalet og C2 er en i alt vesentlig fast kapasitans, og V er referansepotensialet.