JPH05199111A - 工業計器の入力信号処理回路 - Google Patents
工業計器の入力信号処理回路Info
- Publication number
- 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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- bias
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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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
示す。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】従来の基本的な例を示す図である。
【図２】本発明の実施例の基本例を示す図である。
【図３】同じく基本例を示す図である。
５′…ディジタル演算処理部、８…差動増幅器、９，１
０…スイッチ。
０…スイッチ。
Claims (3)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP899192A JPH05199111A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 工業計器の入力信号処理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP899192A JPH05199111A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 工業計器の入力信号処理回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05199111A true JPH05199111A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=11708159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP899192A Pending JPH05199111A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 工業計器の入力信号処理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05199111A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112148669A (zh) * | 2020-10-01 | 2020-12-29 | 北京知存科技有限公司 | 脉冲存算一体芯片以及电子设备 |
-
1992
- 1992-01-22 JP JP899192A patent/JPH05199111A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112148669A (zh) * | 2020-10-01 | 2020-12-29 | 北京知存科技有限公司 | 脉冲存算一体芯片以及电子设备 |
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