JPS6029020A

JPS6029020A - アナログ・デイジタル変換器

Info

Publication number: JPS6029020A
Application number: JP11945383A
Authority: JP
Inventors: Toru Takahashi; 徹孝橋; Motoyuki Adachi; 安達　元之
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 1983-06-29
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1985-02-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、アナログ・ディジタル変換器（以下、Ａ／
Ｄ変換器と称する。）に関し、特に環境変化によ多発生
する誤差を補正できるものに関する。

■変換器には、二重積分形、逐次比較形等の種々の変換
方式のものがあるが、その変換原理はディジタル化した
入力電圧と基準電圧とを比較するものである。め変換器
と入力電圧源とが相当に離れて配置されている場合、特
に入力電圧源がブリッジ回路の場合、このブリッジ回路
に対する励起電圧源もＮ生変換器側に設けられているの
で、励起電圧を供給するだめの導線が長くなり、温度変
化によって導線の抵抗値が変化し、励起電圧が変化し、
誤差が生じやすかった。また、励起電圧源の出力電圧自
体が変化した場合にも同様に誤差が生じる。

そこで従来ブリッジ回路の出力電圧を高入力抵抗の差動
増幅器で構成したプリアンプで増幅してＮ生変換部に入
力電圧として供給すると共に、ブリッジ回路の励起電圧
をやはシ高入力抵抗の差動増幅器で構成したプリアンプ
で増幅してＮの変換器に基準電圧として供給するものが
ちった。励起電圧及び出力電圧は、励起電源とブリッジ
回路とをつなぐ導線の抵抗値の温度変化や励起電源の電
圧変化によって変動するが、その変化率は両者共に同一
であるので、基を電圧として励起電圧を増幅したものを
用いることによシ誤差を補償できる。

なお、高入力抵抗の差動増幅器をプリアンプとして用い
るのは、ブリッジ回路と両差動増幅器との間に相当な距
離がある場合に、とれらをつなぐ導線の抵抗値の温度変
化の影響を除去するためである。

とのＡ／Ｄ変換器によれば励起電圧の変化の影響は除去
できるが、Ａ／Ｄ変換器やプリアンプのドリフトの影響
を除去することはできなかった。そのためブリッジ回路
の入力電圧をプリアンプを介してアナログ変換器に入力
する合間に、値が不変の電圧をプリアンプを介してＡ／
Ｄ変換器に入力電圧及び基準電圧として供給してドリフ
Ｆ量を検出して、これによってドリフトを補償すること
が行なわれている。しかし、これでは入力電圧及び基準
電圧にドリフトの少ない電圧が必要であり、さらに励起
電圧の変化による誤差をも補償したい場合には、この回
路の他に上述した励起電圧の補償回路も併設しなければ
ならず、回路構成が複雑になっていた。

この発明は、上記の点を改良した〜０変換器を提供する
ことを目的とする。

以下、この発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。第１図は第１の実施例で、同図において２はストレ
インゲージからなるブリッジ回路で、励起電源端子ａ、
ｂには導線３．３を介してかなり遠方にある電源＋■、
−■よシ励起電圧■ａｂが印加されている。このブリッ
ジ回路２の出力端子ｃ、　６間の出力電圧ｅ。は、第１
の常開アナログスイッチ４．６を介して差動増幅器８に
入力されている。

との差動増幅器８には、ブリッジ回路２の励起電圧■ａ
ｂが、抵抗器１０．１２．１３からなる高抵抗回路及び
第２の常開アナログスイッチ１４．１６を介して供給さ
れている。

増幅器８の出力電圧は、変換部１８に供給され、基準電
圧部２０からの基準電圧に基づいてディジタル化される
。ディジタル化の方式は、公知の種々のもの、例えば二
重積分型あるいは逐次比較型が用いられる。　゛２２はタイミング手段で、第１及び第２の常開アナログ
スイッチに閉成信号を供給するもので、当初に第２の常
開アナログスイッチ１４．１６を閉成する閉成信号２３
を生成し、計測指令信号が発生するごとに第１の常開ア
ナログスイッチ４．６を閉成する閉成信号２４を生成し
、適当な間隔をおいて第２の常開アナログスイッチ１４
．１６を閉成する閉成信号２５を生成するものである。

すなわち、閉成信号２３は常開スイッチ２６を閉成する
ことによって発生させる。この閉成信号に応動して基準
値メモリ３６がそのときの変換部１８の出力ＥＤｓを記
憶する。

また閉成信Ｊ）２４には計測指令信号をそのま１使用す
る。閉成信号２５は、（１）計測指令信号の発生回数を
カウンタ２７でカウントし、−そのカウント値が予め定
めた値になったときカウンタ２７が発生した出力をタイ
マ２８で予め定めた時間だけ遅延させたものを用いるか
、０）人為的に常開スイッチ２９を閉成して発生させた
出力を用いるか、（３）計測指令信号の発生に応動して
カウンタ３０にクロックパルス発生器３１からのクロッ
クパルスをカウントさせ、次の計測指令信号が発生する
までにカウント値が予め定めた値になるとカウンタ３０
が出力を発生するように構成し、その出力を用いるかの
どれかがその時の状況に応じて発生する。なおりウンタ
２７の出力でカウンタ２７をリセットするのは予め定め
だ回数だけカウンタ２７がカウントしたので新たにカウ
ンタ２７にカウントさせるためである。またカウンタ３
０を計測指令信号でリセットするのは、成る計測指令信
号が発生してカウントを開始させてから次の計測指令信
号が発生するまでに予め定めたカウント値にならなかっ
た場合、新たにカウントを開始させるためである。さら
にカウンタ３０の出力でカウンタ２７をリセットするの
は、例えばカウンタ２７のカウント値が予め定めた値の
１つ前の値をカウントしている際に、カウンタ３０が出
力が発止して補正係数Ｃが変更されているにもかかわら
ず、次に計測指令信号が発生すると、カウンタ２７が出
力を発生し、再び補正係数Ｃの変更がされるのを防止す
るためである。

３４は演算手段で、閉成信号２４．２５に応動して演算
するもので、閉成信号２５に応動して、そのときの変換
部１８の出力ＥＤＳｔで”ＤＳを除算して補正係数Ｃを
め、閉成信！）２４に応動して、そのときの変換Ｕ（＜
　１８の出力ＥＤｖｃＣを乗算する。この演算部３４は
、例えば第２図に示すように閉成信号２５に応動する除
算器３８と除算器３８の出力を記憶するＣメモリ４０と
、閉成信号２４に応動する乗算器４２から構成できる。

なおＣメモ１Ｊ４０は当初「１」が記憶されている。よ
って、閉成信号２５が生成されるまで補正係数Ｃは「１
」である。

このように構成したＡ／Ｄ変換器は次のように動作する
。閉成信号２３が生成されたとき、抵抗器１３０両端間
の電圧■１３をディジタル化したものＥＤｓが基準値メ
モリ３６に記憶される。ここで、”ＤＳは、ＥＤＳ　＝
　Ｋ・■１３／−・・・・・・・・・・・・・・・（１
）と表わされる。ただし、ｋは増幅器８、変換部１８及
び基準電圧部２０の総合利得、ＥＲは基準電圧である。

次に閉成信号２５が生成されるまでにに１■、３、ＥＲ
にそれぞれ位、△■、Δｅの変化があったとすると、閉
成信号２５が生成１されたときの変換部１８の出力ＥＤ
Ｓ　ｔは１ＥＤｓｔ　＝　Ｋ（１＋１Ｊ−）・Ｖ１３　（１＋ＡＶ
　）Ａ堅（ｉ＋ａｅ　）　・・・・（２）となる。従っ
て、除算器３８によって”ＤＳ／１ｉＥＤＳｔの除算を
すると、変動率（補正係数）Ｃは、ｃ＝（１＋△ｅ）／
（１刊虫）・（１＋Ａｖ）　＠−＋＋＋＋＋＊＋＋・（
ａ）として得られる。なお演は温度変化によって生じる
ドリフトに起因するものであシ、Δｅ１Δ■はそれぞれ
ＥＲ，＋Ｖ、−Ｖの変動によって生じるものである。こ
の他に、■、３はストレインゲージ２の励起電圧端子ａ
、ｂと増幅器８とを接続する導線４４．４４の長さが長
い場合、導線４４．４４の抵抗値ｒの温度変化によって
も変動するが、抵抗器１０．１２の値Ｒ工、Ｒ２を抵抗
値ｒの変動値σよシも充分に大きく選択しておけば、こ
の変動は無視できる。なお、抵抗器１０．１２．１３に
高安定なものを使用すれば、なお一層△ｒの変動を無視
できる。また高安定なものでなくても抵抗器１０，１２
．１３の変化率が等しければ温度変化や経時変化があっ
てもＶ工、の変動は無視できる。

そして閉成信号２５が生成されたときからΔに１△ｅ１
△Ｖに変動が生じない間に←閉成信号２４を生成すると
、変換部１８の出力ＥＤｔは、ＥＤｔ　＝　ｋ（１私ｋ　）　・ｅ　Ｏ（１私Ｖ）／’
ＥＢ（１＋△ｅ）　−−−−・（４）となる。たソしｅ
。はブリッジ回路２の出力電圧である。従って、乗算器
４２によってＥＤ、にＣを乗算すると、その乗算値Ｅｑ
）は、ＥＤ−ＥＤｔＸＣ −に００βＲ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
（５）となシ、Δｋ、ΔＶ、△θによる誤差を完全に補
償できる。

第２の実施例は第３図に示すように演算手段３４とタイ
ミング手段２２とをマイクロコンピュータ４６によって
実現したもので、４８はＣ！ＰＵ　、　５０はＲＡＭ、
５２はＲＯＭである。ＣＰＵ　４８には変換部１８より
ディジタル信号が供給され、さらに計測指令信号が供給
されている。ＣＰＵ４８はＲＯＭ５０に格納されている
プログラムに従ってＲＯＭ５０とデータの授受をしなが
ら、アナログスイッチ４．６．１４．１６の制御及び演
算を行なう。

そのプログラムの１例を第４図に示す。まずステップ１
００で調整タイミングであるか否か判断する。調整タイ
ミングであると、ステップ１０２でアナログスイッチ１
４．１６を閉成し、同４．６を開放は既に調整タイミン
グが経過しているのでステップ１０６に移る。ステップ
１０６で補正タイミングか否か判断し、そうであると、
ステップ１０８でアナログスイッチ１４．１６を閉成し
、アナログスイッチ４．６を開放する。ステップ１１０
で変換器１８の出力ＥＤＳｔを読み、ステップ１１２　
テＣ＝　ＥＤＳ／ＥＤ３−５　ノ除算を行ない、ステッ
プ１００　Ｋ戻る。既に調整タイミング及び補正タイミ
ングを経過しているので、ステップ１００．１０６を経
て、ステップ】−１４に移る。

ステップ１１４で計測タイミングであるか否か判断する
。計測タイミングでなければステップ１００に戻り計測
タイミングになるまでステップ１００．１０６．１１４
を繰り返す。このタイミングになると、ステップ１１６
でアナログスイッチ４．６を閉成シ、アナログスイッチ
１４．１６を開放する。ステップ１１８で変換部１８の
出力ＥＤｔを読み、ステップ１２０でＥＤ＋Ｖ、−Ｖが
トラッキング特性、すなわち＋■または−■が変化する
と、これに従って一■または十ｖが変動する特性を有す
る場合のもので、増幅器８への電圧■□３の与え方が異
なる以外、第１まだは第２の実施例と同様に構成されて
いる。すなわち抵抗器１２を除去する代υに、抵抗器１
３とアナログスイッチ１６との接続点を接地している。

従来のＡ／Ｄ変換器では、電源電圧の変化昼よびるだめ
の回路と、ドリフトによる誤差を補償するだめの回路と
を併設しなければならず、回路構成が複雑になっていた
のに対し、この発明によるめ変換器では上記の各誤差を
１つの回路で補償することができ、回路構成が簡単にな
る。しかも、−４−ｖ、−■、ｍＲの誤差を補償できる
ので、基準電圧部２０や十Ｖ、−Ｖの電源を高価な部分
を使用して安定化する必要もない。よって高精度のＡ４
変換器を安価に実現できる。

上記の各実施例では、ストレインゲージのブリッジ回路
を用いたが、これに限ったものでなく、例えば長さや圧
力の変化等によって出力電圧が変化するブリッジ回路を
用いることもできる。また第１の実施例では閉成信号２
５を生成するため３つの回路を設けたが、これらのうち
１つだけ設けては、調整の時点で得た値を以後この計測
回路の稼動中は常に使用するので、基準値メモリ３６を
不揮発性メ゛モリにするか、閉成信号２３が生成された
とき適当な表示器Ｋ　”ＤＳの値を表示させておき、そ
の通シにデイツプスイッチで設定しておくか、予め抵抗
器ｉｏ、　１２．１３の値を既知の値に調整し、その値
を基準メモリ３６の中に最初から記憶しておくことが望
ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるＡ／Ｄ変換器の第１の実施例の
ブロック図、第２図は第１図のタイミング手段と演算手
段との詳細なブロック図、第３図は第２の実施例の一部
分のブロック図、第４図は第２の実施例のフローチャー
ト、第５図は第３の実施例の一部分のブロック図である
。２・・・ブリッジ回路、４．６・・・第１の常開アナロ
グスイッチ、８・・・増幅器、１０．１２・・・高抵抗
回路、１４．１６・・・第２の常開アナログスイッチ、
１８・・・変換部、２０・・・基準電圧部、２２・・・
タイミング手段、２４・・・第１閉成信号、２６・・・
第２閉成信号、２８・・・第３閉成信号、３４・・・演
算手段、３６・・・基準値メモリ。 ’ＸＩ図才２図ｆ３１！１才４閉

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電源端子に励起電圧が印加されたブリッジ検出回
路の出力電圧が第１のアナログスイッチを介して供給さ
れると共に高抵抗値回路と第２のアナログスイッチとの
直列回路を介して上記励起電圧が供給される増幅器と、
この増幅器の出力電圧を基準電圧に従ってディジタル化
する変換部と、第２のアナログスイッチを閉成した基準
時における上記変換部の出力ＥＤＳを記憶する基準値メ
モリと、第１のアナログスイッチを閉成する第１閉成信
号とこれよりも先に第２のアナログスイッチを閉成する
第２閉成信号を生成するタイミング手段と、第２閉成信
号に応動してそのときの上記変換部の出力”ＤＳｔでＥ
Ｄｓを除算して補正係数Ｃを算出し第１閉成信号に応動
してそのときの上記変換部の出力に上記補旧係数Ｃを乗
算する演算手段とからなるアナログ・ディジタル変換器
。