JPH05199111A - Input signal processing circuit of industrial instrument - Google Patents

Input signal processing circuit of industrial instrument

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JPH05199111A
JPH05199111A JP899192A JP899192A JPH05199111A JP H05199111 A JPH05199111 A JP H05199111A JP 899192 A JP899192 A JP 899192A JP 899192 A JP899192 A JP 899192A JP H05199111 A JPH05199111 A JP H05199111A
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JP
Japan
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signal
input
bias
unit
bias component
Prior art date
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Application number
JP899192A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Takabori
洋一 高堀
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】工業計器に使用するバイアス分を含んだアナロ
グ測定信号をマイクロコンピュータにて処理するために
バイアス処理の容易化とA/D変換部の簡単化を、あら
かじめフォームウェアとして内蔵したソフトウェアによ
り効率よく実施できる工業計器の入力信号処理回路を提
供するにある。 【構成】入力信号Aから入力処理部にてバイアス信号を
除去するとともに、バイアス信号Bは、常時周期的に基
準値信号と比較し補正を実施することにより、入力処理
部、A/D変換部の誤差分を除去することが可能な工業
計器。
(57) [Abstract] [Purpose] The bias processing is facilitated and the A / D converter is simplified in order to process analog measurement signals including bias components used in industrial instruments with a microcomputer. The purpose of the present invention is to provide an input signal processing circuit of an industrial instrument that can be efficiently implemented by software built in. A bias signal is removed from an input signal A by an input processing unit, and a bias signal B is constantly periodically compared with a reference value signal to perform correction, whereby an input processing unit and an A / D conversion unit are provided. An industrial instrument that can remove the error amount of.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】プロセス制御等においては、温
度,圧力,流量などを測定し、PID制御演算等を調節
計や分散形計装システムにおいて実施している。これら
のアナログ測定信号は、温度変換器や圧力伝送器、およ
び流量伝送器からの出力信号であり、一般的に統一化さ
れたDC4〜20mA,DC1〜5Vなどのバイアスを
含むアナログ信号であり、これらの信号を入力信号とす
る工業計器に関する。
[Industrial application] In process control, etc., temperature, pressure, flow rate, etc. are measured, and PID control calculation etc. are carried out in a controller or a distributed instrumentation system. These analog measurement signals are output signals from the temperature converter, the pressure transmitter, and the flow rate transmitter, and are generally analog signals including a unified DC4 to 20 mA, DC1 to 5 V bias, The present invention relates to industrial instruments that use these signals as input signals.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1に従来の例を示す。図1は、バイア
スを含むアナログ測定信号2が、工業計器の入力端子1
に接続され、複数の入力信号を切り替えるスイッチ部3
を介しアナログ・ディジタル変換器4(以下A/D変換
器と略す)を介しディジタル処理演算部5に入力する。
5は、各種の制御演算等を実行し、図示していない表示
部や操作部および外部への出力等を有するものである。
調整部7は、アナログ信号を精度よくA/D変換するた
めの調整部である。この例では、アナログ測定信号2
は、バイアス信号を含んだまま5に取り込まれ、5の内
部にてマイクロコンピュータ(図示せず)などによりソ
フトウェア処理にてバイアス信号の除去を行なってい
る。この為、2の信号を精度良く取り込むには、高分解
能のA/D変換器4が必要となる。DC1〜5V信号
は、0〜5Vの範囲でディジタル化されるが、バイアス
信号1V以下は不要となる。この為、有効な信号範囲1
〜5Vを高精度に取り込む為にはA/D変換器は高分解
能のものが必要となるとともに、調整部7による個々の
A/D変換器のオフセット等の除去の調整が必要とな
る。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows a conventional example. FIG. 1 shows that an analog measurement signal 2 including a bias is applied to an input terminal 1 of an industrial instrument.
Switch unit 3 which is connected to and switches between a plurality of input signals
Via the analog-to-digital converter 4 (hereinafter abbreviated as A / D converter).
The reference numeral 5 executes various control calculations and the like, and has a display unit, an operation unit (not shown) and outputs to the outside.
The adjustment unit 7 is an adjustment unit for accurately A / D converting an analog signal. In this example, analog measurement signal 2
Is taken into 5 while including the bias signal, and the bias signal is removed by software processing inside 5 by a microcomputer (not shown). Therefore, the high-resolution A / D converter 4 is required to accurately capture the 2 signal. The DC1 to 5V signal is digitized in the range of 0 to 5V, but the bias signal of 1V or less is unnecessary. Therefore, effective signal range 1
The A / D converter needs to have a high resolution in order to capture ˜5V with high accuracy, and the adjustment of the offset and the like of each A / D converter by the adjusting unit 7 is necessary.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アナ
ログ測定信号に含まれたバイアス分の信号を入力処理部
にて除去し、測定値信号だけをA/D変換し分解能を上
げるとともに、入力処理部で使用するバイアス分信号
は、ディジタル処理演算部により常時周期的に監視し、
補正を実行し、安価に高分解能化が可能な工業計器の入
力信号処理回路を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate a bias component signal contained in an analog measurement signal in an input processing section and to A / D convert only a measurement value signal to improve resolution. The bias component signal used in the input processing unit is constantly monitored periodically by the digital processing calculation unit,
It is an object of the present invention to provide an input signal processing circuit of an industrial instrument that performs correction and can achieve high resolution at low cost.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本目的を達成するための
手段は、アナログ測定信号と常に周期的に監視,補正し
ているバイアス分信号とを差動入力増幅器に入力し、バ
イアス分を除去した信号をA/D変換し、ディジタル処
理部に取り込むとともに、バイアス分信号発生部のバイ
アス分信号をA/D変換し、ディジタル処理部にて定め
られた内部の基準値と比較し、誤差分を演算し、補正を
加えて常に正確なバイアス分信号を生成するとともに、
A/D変換部の個々の有するオフセット電圧等について
は、基準値信号を取り込み、この基準値信号により測定
信号等を補正することによって安価で高精度化を図って
いる。
The means for achieving the object is to remove the bias component by inputting an analog measurement signal and a bias component signal which is constantly monitored and corrected periodically to a differential input amplifier. The converted signal is A / D converted and taken into the digital processing unit, and the bias component signal of the bias component signal generation unit is A / D converted and compared with the internal reference value determined by the digital processing unit to determine the error component. Is calculated and corrected to always generate an accurate bias signal,
Regarding the offset voltage and the like which each A / D conversion section has, a reference value signal is taken in and the measurement signal and the like are corrected by this reference value signal to achieve low cost and high accuracy.

【0005】[0005]

【作用】バイアス信号を除去する入力処理部の差動増幅
器の一方の入力であるバイアス分信号は、バイアス分信
号発生部にて生成されるか、このバイアス分信号発生部
は、ツェナーダイオード等の定電圧発生器でも可能であ
るが、外部温度変化などによる定電圧の変動や、初期の
調整時に可変抵抗器などの手動による調整作業をなくす
ることを目的とし、ディジタル処理演算部により常に周
期的にバイアス分信号発生部からのバイアス分信号を補
正して、外的影響や初期値の調整の自動化を実施すると
ともに、入力処理部のオフセット等についても、本バイ
アス分信号発生部のバイアス分信号を入力処理部のアナ
ログ測定信号側に入力することにより入力処理部のオフ
セット信号分をディジタル処理演算部にA/D変換部を
介して取り込むことにより、ディジタル処理演算部にて
補正を実施し、高精度化を図っている。
The bias component signal, which is one input of the differential amplifier of the input processing unit for removing the bias signal, is generated by the bias component signal generation unit, or this bias component signal generation unit includes a Zener diode or the like. Although it is possible to use a constant voltage generator, it is possible to use a digital processing arithmetic unit to keep periodical fluctuations in order to eliminate constant voltage fluctuations due to changes in external temperature and manual adjustment work such as variable resistors during initial adjustment. In addition to correcting the bias component signal from the bias component signal generation unit to automate the adjustment of external influences and initial values, the bias component signal of this bias component signal generation unit is also used for the offset of the input processing unit. Is input to the analog measurement signal side of the input processing unit to capture the offset signal component of the input processing unit into the digital processing calculation unit via the A / D conversion unit. Accordingly, to implement a correction in the digital processing operation section, thereby achieving a high accuracy.

【0006】[0006]

【実施例】図2に示す例を示す。図3には他の実施例を
示す。
EXAMPLE An example shown in FIG. 2 is shown. FIG. 3 shows another embodiment.

【0007】図2に於いて、図1と同じ機能の内容につ
いては、同じ符号を付している。入力信号2はAとして
入力端子1に入力される。1は、抵抗10の一端に接続
され、10の他端は演算増幅器8の非反転入力端子
(+)側および抵抗11に接続されている。11の他端
は、基準値信号側に接続される。8の反転入力端子
(−)側には抵抗12と抵抗13が接続され、13の他
端は8の出力とスイッチ9の入力側に接続される。抵抗
12の他端は、電圧バッファー部15の出力と反転入力
側およびスイッチ9のもう一つの入力端子に接続され
る。スイッチ9の入力端子のさらにもう一つは、基準値
信号として使用する0Vに接続され、9の出力はA/D
変換部4の入力となる。9の出力はA/D変換部4の入
力となる。4は、0Vを基準値として動作するので基準
値0Vに接続されるとともに、9からのアナログ入力信
号を出力信号のディジタル信号に変換し、この出力信号
はディジタル演算処理部5′に接続される。
In FIG. 2, contents having the same functions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. The input signal 2 is input to the input terminal 1 as A. 1 is connected to one end of the resistor 10, and the other end of 10 is connected to the non-inverting input terminal (+) side of the operational amplifier 8 and the resistor 11. The other end of 11 is connected to the reference value signal side. A resistor 12 and a resistor 13 are connected to the inverting input terminal (-) side of 8, and the other end of 13 is connected to the output of 8 and the input side of the switch 9. The other end of the resistor 12 is connected to the output of the voltage buffer unit 15 and the inverting input side and the other input terminal of the switch 9. The other input terminal of the switch 9 is connected to 0V used as a reference value signal, and the output of 9 is A / D.
It is input to the conversion unit 4. The output of 9 becomes the input of the A / D converter 4. Since 4 operates with 0V as the reference value, it is connected to the reference value 0V, and at the same time, it converts the analog input signal from 9 into the digital signal of the output signal, and this output signal is connected to the digital arithmetic processing unit 5 '. ..

【0008】5′は、電圧バッファー15の出力信号B
となるようにディジタル処理を実施しパルス幅発生器1
8に信号を出力する。18は、5′からのディジタル信
号を入力し、この信号を定められたパルス幅信号に変換
し出力する。このパルス幅信号Cは、抵抗17に入力
し、17の他端は、コンデンサ16と15の非反転入力
部に接続される。16の他端は、基準値信号に接続され
る。このような構成において、スイッチ9の入力側の信
号は、8の出力信号(A−B)±e1 、15の出力信号
B、および基準値信号0Vが入力される。ここで、信号
Aはバイアス分Bを含む電圧信号であり、e1 は、8に
含まれる誤差分(オフセット電圧等)である。スイッチ
9は、5′からの切換信号(図示せず)により、これら
の信号を切換えてA/D変換部4に入力し、ディジタル
信号に変換している。5′に取り込まれた信号は、入力
信号毎にそれぞれが4の誤差分(オフセット分等)±e2
を含んだ形で、(A−B)±e1±e2,B±e2、およ
び0V±e2に変換される。
5'is the output signal B of the voltage buffer 15.
Pulse width generator 1
The signal is output to 8. 18 inputs the digital signal from 5 ', converts this signal into a predetermined pulse width signal, and outputs it. The pulse width signal C is input to the resistor 17, and the other end of 17 is connected to the non-inverting input parts of the capacitors 16 and 15. The other end of 16 is connected to the reference value signal. In such a configuration, as the signals on the input side of the switch 9, the output signal (AB) ± e 1 of 8 , the output signal B of 15 and the reference value signal 0V are input. Here, the signal A is a voltage signal including the bias component B, and e 1 is the error component (offset voltage or the like) included in 8. The switch 9 switches these signals by a switching signal (not shown) from 5'and inputs them to the A / D converter 4 to convert them into digital signals. The signals fetched by 5'each have an error of 4 (offset, etc.) ± e 2 for each input signal.
Is converted to (A−B) ± e 1 ± e 2 , B ± e 2 , and 0V ± e 2 .

【0009】これらの信号から(B±e2)−(±e2
を実施し、B値があらかじめ定められた基準値でなけれ
ば、18へのパルス幅発生用信号を補正し、正しいバイ
アス信号Bとなるように補正を実行する。この補正後に
再び8からの信号をA/D変換し取り込む。
From these signals, (B ± e 2 ) − (± e 2 ).
If the B value is not a predetermined reference value, the pulse width generation signal to 18 is corrected and correction is performed so that the bias signal B becomes correct. After this correction, the signal from 8 is again A / D converted and fetched.

【0010】図3は、8の誤差分±e1 を補正する場合
や、複数のアナログ測定信号が接続可能な入力端子1′
等を有する場合の実施例を示す。図2と同じ機能には同
じ番号を記してある。本実施例では、5′からの切換信
号(図示せず)によって入力端子1,入力端子1′,1
5からの出力信号Bを入力とするスイッチ14が設けら
れており、14の出力は抵抗10に接続される。スイッ
チ9が、8の出力信号を選択しているときに、スイッチ
14が端子1の信号Aおよびバイアス値Bを取り込むよ
うに5′から切換えられて、(A−B)±e1±e2およ
び(B−B)±e1±e2として5′に取り込まれる。ま
た9は、B±e2および0V±e2も取り込むので、5′
において、±e1の値が求められる。これにより、測定
値信号(A−B)±e1±e2は、(A−B)の値に補正
され正しい測定値が行われる。なお、図2および図3の
バイアス分発生部19は、ディジタル/アナログ変換機
能を有するものであるため、他の回路構成で実施しても
良い。
FIG. 3 shows an input terminal 1'for correcting the error ± e 1 of 8 and for connecting a plurality of analog measurement signals.
An example in the case of having The same functions as those in FIG. 2 are denoted by the same numbers. In this embodiment, a switching signal (not shown) from 5'input terminal 1, input terminals 1 ', 1
A switch 14 that receives the output signal B from 5 is provided, and the output of 14 is connected to the resistor 10. When the switch 9 is selecting the output signal of 8, the switch 14 is switched from 5'to capture the signal A and the bias value B of the terminal 1, and (AB) ± e 1 ± e 2 And (BB) ± e 1 ± e 2 are taken into 5 ′. Also, 9 takes in B ± e 2 and 0V ± e 2, so that 5 ′
At, the value of ± e 1 is obtained. As a result, the measured value signals (A-B) ± e 1 ± e 2 are corrected to the values of (A-B), and correct measured values are obtained. Since the bias component generator 19 of FIGS. 2 and 3 has a digital / analog conversion function, it may be implemented with another circuit configuration.

【0011】[0011]

【発明の効果】本発明によれば、従来測定値に含まれる
バイアス信号分を含んだ形でA/D変換を実施していた
ために、必要とする測定値のA/D変換の分解能を得る
為には、より高分解能のA/D変換器を必要としたが、
より安価で低分解能のA/D変換器が使用できるととも
に、バイアス信号分および基準値信号0Vを測定信号と
同様に取り込むことにより、5′のマイクロコンピュー
タを主体とするディジタル演算処理部にフォームウェア
として内蔵したプログラムによってバイアス値の補正,
入力処理部およびA/D変換部の誤差成分の除去を実施
できるとともに、従来可変抵抗器等で調整していた部品
類を手動で調整することなく自動化が用意となり経済性
が向上する。また、経年的な部品類の変化に対しても、
常時周期的に補正が実行できるため、性能が向上する。
As described above, according to the present invention, since the A / D conversion is performed so as to include the bias signal component included in the conventional measurement value, the required resolution of the A / D conversion of the measurement value is obtained. In order to do so, a higher resolution A / D converter was required,
A cheaper low-resolution A / D converter can be used, and the bias signal component and the reference value signal 0V are taken in in the same manner as the measurement signal, so that the digital arithmetic processing unit mainly composed of the 5'microcomputer is used as a formware. The bias value is corrected by the program built in as
The error component of the input processing unit and the A / D conversion unit can be removed, and the automation can be prepared without manually adjusting the components conventionally adjusted by the variable resistor or the like, which improves the economical efficiency. Also, with respect to changes in parts over time,
Since the correction can be executed periodically at all times, the performance is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の基本的な例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a conventional basic example.

【図2】本発明の実施例の基本例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a basic example of an embodiment of the present invention.

【図3】同じく基本例を示す図である。FIG. 3 is a diagram similarly showing a basic example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5′…ディジタル演算処理部、8…差動増幅器、9,1
0…スイッチ。
5 '... Digital arithmetic processing unit, 8 ... Differential amplifier, 9, 1
0 ... switch.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一定のバイアス信号を有するアナログ測定
信号を入力とする工業計器において、バイアス信号を除
去する入力処理部、入力処理部からの信号とバイアス分
信号および基準信号を切替えるスイッチ部、スイッチ部
からの信号をディジタル演算処理部に取込むためのA/
D信号変換部、ディジタル演算処理部からの出力信号を
パルス幅信号に変換する回路部、このパルス幅信号を入
力とし抵抗、コンデンサおよび演算増幅器によりなるバ
イアス分信号発生部とからなる工業計器において、前記
パルス幅信号からバイアス分信号発生部により、アンロ
グ測定信号のバイアス分信号を作るとともに、このバイ
アス分信号と基準信号とを前記スイッチ部、A/D信号
変換部を介しディジタル演算部に取り込み、バイアス分
信号が常に一定となるように、パルス幅信号を補正する
機能を有することを特徴とする工業計器の入力信号処理
回路。
1. An industrial instrument that receives an analog measurement signal having a constant bias signal as an input, an input processing section for removing the bias signal, a switch section for switching between the signal from the input processing section, the bias component signal and the reference signal, and a switch. A / for taking in the signal from the digital processing unit to the digital arithmetic processing unit
An industrial instrument comprising a D signal conversion section, a circuit section for converting an output signal from a digital operation processing section into a pulse width signal, and a bias component signal generation section formed by a resistor, a capacitor and an operational amplifier using the pulse width signal as an input, The bias component signal of the unlogged measurement signal is generated from the pulse width signal by the bias component signal generation unit, and the bias component signal and the reference signal are taken into the digital operation unit via the switch unit and the A / D signal conversion unit. An input signal processing circuit of an industrial instrument having a function of correcting a pulse width signal so that a bias component signal is always constant.
【請求項2】請求項1において、バイアス信号を除去す
る入力処理部は、複数のアナログ測定信号、バイアス発
生部からのバイアス分信号とを切替えるスイッチ部を有
し、このスイッチ部からの出力信号を入力処理部の入力
信号とする構成からなることを特徴とする工業計器の入
力信号処理回路。
2. The input processing unit for removing a bias signal according to claim 1, further comprising a switch unit for switching between a plurality of analog measurement signals and a bias component signal from the bias generation unit, and an output signal from the switch unit. An input signal processing circuit for an industrial instrument, wherein the input signal processing circuit is configured to use as an input signal of an input processing unit.
【請求項3】請求項1において、バイアス分信号発生部
はディジタル演算処理部からの信号を入力とするディジ
タル/アナログ変換器からなることを特徴とする工業計
器の入力信号処理回路。
3. The input signal processing circuit for an industrial measuring instrument according to claim 1, wherein the bias component signal generating section comprises a digital / analog converter which receives a signal from the digital arithmetic processing section.
JP899192A 1992-01-22 1992-01-22 Input signal processing circuit of industrial instrument Pending JPH05199111A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112148669A (en) * 2020-10-01 2020-12-29 北京知存科技有限公司 Pulse storage and calculation integrated chip and electronic equipment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112148669A (en) * 2020-10-01 2020-12-29 北京知存科技有限公司 Pulse storage and calculation integrated chip and electronic equipment

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