JPH0542632B2 - - Google Patents
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- JPH0542632B2 JPH0542632B2 JP57107290A JP10729082A JPH0542632B2 JP H0542632 B2 JPH0542632 B2 JP H0542632B2 JP 57107290 A JP57107290 A JP 57107290A JP 10729082 A JP10729082 A JP 10729082A JP H0542632 B2 JPH0542632 B2 JP H0542632B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- set value
- value
- pulse width
- input
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0038—Circuits for comparing several input signals and for indicating the result of this comparison, e.g. equal, different, greater, smaller (comparing pulses or pulse trains according to amplitude)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、マイクロコンピユータ（以下μCPU
と略称する）を用いたアナログ信号の入力装置に
関するものである。
と略称する）を用いたアナログ信号の入力装置に
関するものである。
近年、μCPU及びその周辺技術の進歩により、
各種プロセスの計測制御機器にμCPUを適用する
機会が増大している。μCPUで処理できる信号は
全てデイジタル信号であるため外部からのアナロ
グ信号をμCPUに入力する場合、AD変換回路を
介して行うことになる。また、各種プロセスの信
号と機器内部とは信号絶縁を行うのが普通であ
り、一般的にはプロセス信号は、信号絶縁器を介
して機器内部と絶縁する。
各種プロセスの計測制御機器にμCPUを適用する
機会が増大している。μCPUで処理できる信号は
全てデイジタル信号であるため外部からのアナロ
グ信号をμCPUに入力する場合、AD変換回路を
介して行うことになる。また、各種プロセスの信
号と機器内部とは信号絶縁を行うのが普通であ
り、一般的にはプロセス信号は、信号絶縁器を介
して機器内部と絶縁する。
第１図に、電圧−周波数変換回路（以下VF変
換回路と略称する）を用いてμCPUにアナログ信
号を入力する構成図を示す。同図において、VF
変換回路１は、外部からアナログ信号を入力して
周波数信号に変換する。信号絶縁器２はVF変換
回路１からの周波数信号をフオトカプラ等で絶縁
する。インターバルタイマ３は、信号絶縁器２よ
り入力した周波数信号を測定してμCPU４に出力
する。μCPU４で測定した周波数信号をもとに、
演算を施こして入力電圧を求める。
換回路と略称する）を用いてμCPUにアナログ信
号を入力する構成図を示す。同図において、VF
変換回路１は、外部からアナログ信号を入力して
周波数信号に変換する。信号絶縁器２はVF変換
回路１からの周波数信号をフオトカプラ等で絶縁
する。インターバルタイマ３は、信号絶縁器２よ
り入力した周波数信号を測定してμCPU４に出力
する。μCPU４で測定した周波数信号をもとに、
演算を施こして入力電圧を求める。
第２図はVF変換回路１の詳細を示したもので、
積分器５、コンパレータ６、ワンシヨツト７及び
定電流源８とから構成される。このVF変換回路
１の動作を説明すると、コンパレータ６に入力す
る電圧Vcが“０”以下だとワンシヨツト７が働
き、出力0が“Ｈ”になり、同時にスイツチSW
１を動作して定電流源８をONにする。このと
き、積分器５のコンデンサＣ１が充電をはじめワ
ンシヨツト時間Ｔの間 dv／dt＝（Ic−Vin／Ｒ）／C1 の傾きでVcが上昇する。ワンシヨツト時間Ｔの
後に、出力0が“Ｌ”になり同時に定電流源を
OFFにするためにコンデンサＣ１は、 dv／dt＝−Vin／R1C1 の傾きで放電をはじめる。このままコンデンサＣ
１は放電を続け、Vcが“０”になると再びワン
シヨツト７が働き、出力0が“Ｈ”になつて定電
流源をONにする。以下この動作をくり返し、出
力0が“Ｈ”，“Ｌ”をくり返す。
積分器５、コンパレータ６、ワンシヨツト７及び
定電流源８とから構成される。このVF変換回路
１の動作を説明すると、コンパレータ６に入力す
る電圧Vcが“０”以下だとワンシヨツト７が働
き、出力0が“Ｈ”になり、同時にスイツチSW
１を動作して定電流源８をONにする。このと
き、積分器５のコンデンサＣ１が充電をはじめワ
ンシヨツト時間Ｔの間 dv／dt＝（Ic−Vin／Ｒ）／C1 の傾きでVcが上昇する。ワンシヨツト時間Ｔの
後に、出力0が“Ｌ”になり同時に定電流源を
OFFにするためにコンデンサＣ１は、 dv／dt＝−Vin／R1C1 の傾きで放電をはじめる。このままコンデンサＣ
１は放電を続け、Vcが“０”になると再びワン
シヨツト７が働き、出力0が“Ｈ”になつて定電
流源をONにする。以下この動作をくり返し、出
力0が“Ｈ”，“Ｌ”をくり返す。
第３図はVF変換回路１の電圧Vcと出力0との
関係を示したタイムチヤート図である。
関係を示したタイムチヤート図である。
このVF変換回路１からの信号“Ｌ”を信号絶
縁器２を介してインターバルタイマ３に出力し、
インターバルタイマ３で“Ｌ”の時間ｔを測定し
てμCPU４に出力する。μCPU４で、 （Ic−Vin／R1）／C1×Ｔ＝Vin／R1C1×ｔ……(1
) (1)式を整理すると Vin＝IcR1／１＋ｔ／Ｔ＝Ｋ／１＋ｔ／Ｔ ……(2) （Ｋ，Ｔは回路固有の定数） の演算を施こして、入力電圧Vinを求める。
縁器２を介してインターバルタイマ３に出力し、
インターバルタイマ３で“Ｌ”の時間ｔを測定し
てμCPU４に出力する。μCPU４で、 （Ic−Vin／R1）／C1×Ｔ＝Vin／R1C1×ｔ……(1
) (1)式を整理すると Vin＝IcR1／１＋ｔ／Ｔ＝Ｋ／１＋ｔ／Ｔ ……(2) （Ｋ，Ｔは回路固有の定数） の演算を施こして、入力電圧Vinを求める。
このようにして、外部のアナログ信号をμCPU
に入力することができるが、μCPUに予め設定し
ている設定値と外部アナログ信号とを比較判定し
くり返し行なうシステムでは、上記アナログ入力
方法では対処できないものである。すなわち、外
部アナログ信号のｔを測定する時間に加えて、前
記(2)式の演算を行なうために、かなりの時間を要
するとともに、比較、判断動作のくり返しの周期
を短かくすることができないために、このくり返
しの周期より短い周期のシステムでは、上記アナ
ログ入力方法では対処しえなかつた。
に入力することができるが、μCPUに予め設定し
ている設定値と外部アナログ信号とを比較判定し
くり返し行なうシステムでは、上記アナログ入力
方法では対処できないものである。すなわち、外
部アナログ信号のｔを測定する時間に加えて、前
記(2)式の演算を行なうために、かなりの時間を要
するとともに、比較、判断動作のくり返しの周期
を短かくすることができないために、このくり返
しの周期より短い周期のシステムでは、上記アナ
ログ入力方法では対処しえなかつた。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、そ
の目的とするところは、VF変換回路を用いてア
ナログ信号の比較判定を行なうものにおいて、短
時間で行うことができるアナログ入力装置を提供
しようというものである。
の目的とするところは、VF変換回路を用いてア
ナログ信号の比較判定を行なうものにおいて、短
時間で行うことができるアナログ入力装置を提供
しようというものである。
以下、本発明を第４図、第５図に基づいて詳述
する。
する。
第４図において２量のアナログ信号Vs，Vpを
夫夫プリアンプ９・９ａ，VF変換回路１・１ａ，
絶縁器２・２ａ及びインターバルタイマ３・３ａ
を介してμCPU４に入力する。
夫夫プリアンプ９・９ａ，VF変換回路１・１ａ，
絶縁器２・２ａ及びインターバルタイマ３・３ａ
を介してμCPU４に入力する。
第５図はμCPU４の機能ブロツク図を示してい
る。同図において４１は測定値入力部で、各イン
ターバルタイマ３・３ａで測定した測定値ts，tp
を入力する。４２は補正部で測定値入力部４１か
らの設定値としての測定値tsに補正演算を施こし
て、パルス幅を求め、このパルス幅を設定値記憶
部４３に記憶する。この補正は例えばアナログ２
量を比較する場合に、他の一方のレベルに合わせ
るために行なう補正である。この補正演算は、今
第４図に示すように、各アナログ信号Vs，Vpと
すると、設定値電圧演算手段において(3)式で測定
値tsを基にアナログ信号Vsを求める。
る。同図において４１は測定値入力部で、各イン
ターバルタイマ３・３ａで測定した測定値ts，tp
を入力する。４２は補正部で測定値入力部４１か
らの設定値としての測定値tsに補正演算を施こし
て、パルス幅を求め、このパルス幅を設定値記憶
部４３に記憶する。この補正は例えばアナログ２
量を比較する場合に、他の一方のレベルに合わせ
るために行なう補正である。この補正演算は、今
第４図に示すように、各アナログ信号Vs，Vpと
すると、設定値電圧演算手段において(3)式で測定
値tsを基にアナログ信号Vsを求める。
Vs＝Ks／１＋ts／Ts−１ ……(3)
ts：測定値 Ks，Ts：定数
(3)式において、(2)式に“−１”としたことは、
VF変換回路中の積分器の正相入力を−1Vにする
ことによつて入力電圧が“０”のときにパルス幅
が無限大になつてインターバルタイマによる測定
が不能になるのを防ぐとともに、微小な入力電圧
に対してもパルス幅が必要以上に長くなることな
く一定のパルス幅以内であるようにするためであ
る。そして、設定値補正手段において(4)式より比
較するアナログ信号Vpに対するパルス幅tpsを求
める。
VF変換回路中の積分器の正相入力を−1Vにする
ことによつて入力電圧が“０”のときにパルス幅
が無限大になつてインターバルタイマによる測定
が不能になるのを防ぐとともに、微小な入力電圧
に対してもパルス幅が必要以上に長くなることな
く一定のパルス幅以内であるようにするためであ
る。そして、設定値補正手段において(4)式より比
較するアナログ信号Vpに対するパルス幅tpsを求
める。
tps＝Tp×（Kp／Vs＋１−１） ……(4)
このtpsを設定値記憶部４３に記憶する。
４４は比較判定部で設定値記憶部４３に記憶し
ているパルス幅と測定値入力部４１から入力した
測定値、すなわちパルス幅とを比較する。
ているパルス幅と測定値入力部４１から入力した
測定値、すなわちパルス幅とを比較する。
以上のように構成されたものにおいて次に動作
を説明する。
を説明する。
今、レベルの異なるアナログ信号VsとVpとを
比較する場合、アナログ信号Vsをプリアンプ９、
VF変換回路１、絶縁器２及びインターバルタイ
マ３を介して設定値としての測定値tsを測定値入
力部４１に入力する。この測定値tsは補正部４２
で(3)，(4)式の演算を施こして、パルス幅tpsを求
め、このパルス幅tpsを設定値記憶部４３に記憶
する。
比較する場合、アナログ信号Vsをプリアンプ９、
VF変換回路１、絶縁器２及びインターバルタイ
マ３を介して設定値としての測定値tsを測定値入
力部４１に入力する。この測定値tsは補正部４２
で(3)，(4)式の演算を施こして、パルス幅tpsを求
め、このパルス幅tpsを設定値記憶部４３に記憶
する。
このようにして予めアナログ信号Vsのパルス
幅tpsを設定値として記憶して置く。そしてアナ
ログ信号Vpをプリアンプ９ａ，VF変換回路１
ａ，絶縁器２ａ及びインターバルタイマ３ａを介
し測定値tpを測定値入力部４１に入力し、比較判
定部４４で、この測定値tpと設定値記憶部４３に
記憶している設定値tpsとの大小を比較判定する。
比較判定後、再びアナログ信号Vpをとり込み同
様の処理を連続して行なう。
幅tpsを設定値として記憶して置く。そしてアナ
ログ信号Vpをプリアンプ９ａ，VF変換回路１
ａ，絶縁器２ａ及びインターバルタイマ３ａを介
し測定値tpを測定値入力部４１に入力し、比較判
定部４４で、この測定値tpと設定値記憶部４３に
記憶している設定値tpsとの大小を比較判定する。
比較判定後、再びアナログ信号Vpをとり込み同
様の処理を連続して行なう。
このように、あるアナログ信号を基準にして、
他のアナログ信号をある周期毎に読み込んで比較
判定する場合、従来に比べ演算を行なう必要がな
く、非常に短い周期でも対処することができる。
他のアナログ信号をある周期毎に読み込んで比較
判定する場合、従来に比べ演算を行なう必要がな
く、非常に短い周期でも対処することができる。
すなわち、第６図に従来の方法で行なつた場合
(イ)と、本発明による比較を行なつた場合(ロ)との比
較を示したフローチヤート図を示すように、従来
の方法の場合(イ)は、設定値のパルス幅tsの測定
（S1）、設定値Vsの計算（S2）、アナログ信号Vp
のパルス幅tpの測定（S3）、アナログ信号値Vpの
計算（S4）、設定値Vsとアナログ信号Vpとの比
較（S5）という処理過程に対し、本発明の場合
(ロ)は、設定値のパルス幅tsの測定（S11）、設定値
Vsの計算（S12）、アナログ信号Vpに対するパル
ス幅tpsの計算（S13）、アナログ信号Vpのパルス
幅tpの測定（S14）、パルス幅、tps，tpとの比較
（S15）とし、１回の判断に要する時間が大幅に
短縮できるとともに、短かい周期で、アナログ信
号の検出を行なうことができる。
(イ)と、本発明による比較を行なつた場合(ロ)との比
較を示したフローチヤート図を示すように、従来
の方法の場合(イ)は、設定値のパルス幅tsの測定
（S1）、設定値Vsの計算（S2）、アナログ信号Vp
のパルス幅tpの測定（S3）、アナログ信号値Vpの
計算（S4）、設定値Vsとアナログ信号Vpとの比
較（S5）という処理過程に対し、本発明の場合
(ロ)は、設定値のパルス幅tsの測定（S11）、設定値
Vsの計算（S12）、アナログ信号Vpに対するパル
ス幅tpsの計算（S13）、アナログ信号Vpのパルス
幅tpの測定（S14）、パルス幅、tps，tpとの比較
（S15）とし、１回の判断に要する時間が大幅に
短縮できるとともに、短かい周期で、アナログ信
号の検出を行なうことができる。
また(3)式において、今仮にKs＝10V，Ts＝
100μsecとし、Vs＝0Vのときは、ts＝900μsecで
あり、Vs＞０のとき、ts＜900μsecである。従つ
て、μCPUがインターバルタイマを用いて入力す
るのにかかる時間は１ｍsec程度または、これ以
内である。これに対して、(3)式の演算をμCPU４
のプログラムで行なう場合は、約10ｍsec程度の
時間がかかる。これらの時間を考慮すれば、従来
の方法では、（１ｍsec＋10ｍsec）×２＝２ｍsec
程度かかり、これより短かい周期で、Vs，Vpと
の大小判断をするのは不可能である。これに対
し、本発明は、各アナログ信号Vs，Vpとの大小
比較するのにかかる１回の時間は、ほぼtpを測定
する時間のみであり、上記の例で１ｍsec以内と
なり、従来に比べて大幅に判断の時間が短縮で
き、従つて連続的に大小判断を行なう場合に、そ
の検出の周期を大幅に短かくできる。
100μsecとし、Vs＝0Vのときは、ts＝900μsecで
あり、Vs＞０のとき、ts＜900μsecである。従つ
て、μCPUがインターバルタイマを用いて入力す
るのにかかる時間は１ｍsec程度または、これ以
内である。これに対して、(3)式の演算をμCPU４
のプログラムで行なう場合は、約10ｍsec程度の
時間がかかる。これらの時間を考慮すれば、従来
の方法では、（１ｍsec＋10ｍsec）×２＝２ｍsec
程度かかり、これより短かい周期で、Vs，Vpと
の大小判断をするのは不可能である。これに対
し、本発明は、各アナログ信号Vs，Vpとの大小
比較するのにかかる１回の時間は、ほぼtpを測定
する時間のみであり、上記の例で１ｍsec以内と
なり、従来に比べて大幅に判断の時間が短縮で
き、従つて連続的に大小判断を行なう場合に、そ
の検出の周期を大幅に短かくできる。
本実施例は、アナログ２量をとり込んで比較を
する方法を説明したが、オペレータコンソールか
らの設定値でも比較を行なうことができることは
もちろんである。
する方法を説明したが、オペレータコンソールか
らの設定値でも比較を行なうことができることは
もちろんである。
以上のように、本発明はμCPUを用いて各種プ
ロセスのアナログ量を信号絶縁をとりながら入力
し、あらかじめ設定されているアナログ量との比
較判断を行なうもので、アナログ信号の入力に
は、VF変換回路、周波数信号絶縁器、インター
バルタイマを用いて、入力電圧に対応したパルス
幅を測定し、μCPUが入力電圧を計算する方法を
用いると、他の方法と比べて簡単で小形な回路が
実現できるという利点がある反面、μCPUが入力
電圧を計算するのにある程度の時間を要するた
め、１回のアナログ信号の比較にそれだけの時間
が必要で、連続的にアナログ信号を比較する場合
にその周期を短かくできなかつたのを、本発明
は、連続的にアナログ信号の比較を行う前にあら
かじめ設定されているアナログ量を入力し、これ
に対応するアナログ信号のパルス幅を計算してお
き、アナログ信号を比較するときには、アナログ
信号に対応するパルス幅を測定し、前もつて計算
してある設定値に対応するパルス幅と比較するこ
とで設定値とアナログ信号の比較を行うものであ
るために、１回のアナログ信号の比較にかかる時
間は、ほぼアナログ信号に対応したパルス幅を測
定する時間程でよいため、連続的にアナログ信号
の比較をする場合にもその周期を短かくできる。
ロセスのアナログ量を信号絶縁をとりながら入力
し、あらかじめ設定されているアナログ量との比
較判断を行なうもので、アナログ信号の入力に
は、VF変換回路、周波数信号絶縁器、インター
バルタイマを用いて、入力電圧に対応したパルス
幅を測定し、μCPUが入力電圧を計算する方法を
用いると、他の方法と比べて簡単で小形な回路が
実現できるという利点がある反面、μCPUが入力
電圧を計算するのにある程度の時間を要するた
め、１回のアナログ信号の比較にそれだけの時間
が必要で、連続的にアナログ信号を比較する場合
にその周期を短かくできなかつたのを、本発明
は、連続的にアナログ信号の比較を行う前にあら
かじめ設定されているアナログ量を入力し、これ
に対応するアナログ信号のパルス幅を計算してお
き、アナログ信号を比較するときには、アナログ
信号に対応するパルス幅を測定し、前もつて計算
してある設定値に対応するパルス幅と比較するこ
とで設定値とアナログ信号の比較を行うものであ
るために、１回のアナログ信号の比較にかかる時
間は、ほぼアナログ信号に対応したパルス幅を測
定する時間程でよいため、連続的にアナログ信号
の比較をする場合にもその周期を短かくできる。
すなわち、アナログ信号を信号絶縁しながら比
較するのに、 (1) 回路構成が簡単で小形、低コストで回路が実
現できる。
較するのに、 (1) 回路構成が簡単で小形、低コストで回路が実
現できる。
(2) 従来と比べてアナログ値を計算する時間がな
くてすむので高速な比較、判断ができる。
くてすむので高速な比較、判断ができる。
(3) 連続的に比較する場合にも、短い周期で処理
できる 等の優れた利点を有するものである。
できる 等の優れた利点を有するものである。
第１図は従来のVF変換回路を用いたアナログ
入力装置の構成図、第２図は従来のVF変換回路
の詳細回路図、第３図は従来のVF変換回路を説
明するためのグラフ図、第４図は本発明の一実施
例を示した構成図、第５図は本発明のμCPU４の
機能構成図、第６図は本発明と従来とを比較する
フローチヤート図である。 １・１ａはVF変換回路、２・２ａは信号絶縁
器、３・３ａはインターバルタイマ、４は
μCPU、５は積分器、６はコンパレータ、７はワ
ンシヨツト、８は定電流源、９・９ａはプリアン
プ、４１は測定値入力部、４２は補正部、４３は
設定値記憶部、４４は比較判定部。
入力装置の構成図、第２図は従来のVF変換回路
の詳細回路図、第３図は従来のVF変換回路を説
明するためのグラフ図、第４図は本発明の一実施
例を示した構成図、第５図は本発明のμCPU４の
機能構成図、第６図は本発明と従来とを比較する
フローチヤート図である。 １・１ａはVF変換回路、２・２ａは信号絶縁
器、３・３ａはインターバルタイマ、４は
μCPU、５は積分器、６はコンパレータ、７はワ
ンシヨツト、８は定電流源、９・９ａはプリアン
プ、４１は測定値入力部、４２は補正部、４３は
設定値記憶部、４４は比較判定部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 設定値及び測定値のアナログ信号を、夫々電
圧−周波数変換回路と、信号絶縁器と、インター
バルタイマとを介して入力するマイクロコンピユ
ータを設け、該マイクロコンピユータに、 前記インターバルタイマからの設定値及び測定
値のパルス幅を入力とする測定値入力部と、前記
設定値のパルス幅と設定値入力側の電圧−周波数
回路の回路定数とから設定値の電圧を計算する設
定値電圧演算手段およびこの設定値の電圧と測定
値入力側の電圧−周波数変換回路の回路定数とか
ら設定値のパルス幅を測定値入力側に対応させて
補正する設定値補正手段とを有する補正部と、こ
の補正部からの値を記憶する設定値記憶部と、こ
の設定値記憶部に記憶している値と前記測定値の
パルス幅との大小を比較する比較判定部とを備え
たことを特徴とするアナログ信号の入力装置。 ２ 設定値の入力をオペレータコンソールからの
ものとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のアナログ信号の入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10729082A JPS58223762A (ja) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | アナログ信号の入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10729082A JPS58223762A (ja) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | アナログ信号の入力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58223762A JPS58223762A (ja) | 1983-12-26 |
| JPH0542632B2 true JPH0542632B2 (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=14455341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10729082A Granted JPS58223762A (ja) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | アナログ信号の入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58223762A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5323669A (en) * | 1976-08-17 | 1978-03-04 | Citizen Watch Co Ltd | Small electronic device |
-
1982
- 1982-06-22 JP JP10729082A patent/JPS58223762A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58223762A (ja) | 1983-12-26 |
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