JPS6225317A - 入出力装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はアナログ入力装置に係り、特に高精度でしかも
広い動作温度範囲を有するアナログ人力装置に関する。

〔発明のｆｔ） 従来の装置は、特開昭５９−１１４９３０号に記載のよ
うにアナログ入力をマルチプレクサにより選択し、ゲイ
ン切換可能な増幅器を介してＡ／Ｄ変換し、デジタルデ
ータ処理装置に供給している。しかしながら増幅器を初
めとするアナログ回路の温度及び入力振幅による利得変
化の点については配慮されていない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、高精度でしかも広い動作温度範囲を有
するアナログ入力装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

従来のアナログ入力装置は、アナログ回路部分により生
じる誤差を回路手法又は高精度な素子を用いて補償して
いたが、この方法は複雑であり限界がある。そこで、マ
イクロプロセッサにあらかじめアナログ回路部分全体の
温度に対する入出力特性を学習させることにより、温度
影響をおさえ。

広い動作範囲における高精度なアナログ入力を可能とし
た。また、アナログ入力装置を独立に補償することによ
り、装置の汎用性を高め、同様に独立に補償されるセン
サの互換性を可能とした。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図はアナログ入力装置の基本的な使用方法を示すもの
である。

アナログ入力装置１２は、一般にセンサ１０が発するア
ナログ振幅信号を順次入力してＡ／Ｄ変換し、論理演算
回路１４ヘデジタルデータとして伝送する。デジタルデ
ータは、製造工程において記憶回路１６にあらかじめ記
憶されたプログラム及び補償用データに基づき各種の演
算補正処理され、出力・表示装置１８へ伝送される。

第２図はアナログ入力装置の詳細を示すものでアナログ
入力装置１２は、アナログ入力装置の温度を測定する温
度センサ２０、複数のアナログ入力から１人力を選択す
るマルチプレクサ２２、マルチプレクサ２２により選択
されたアナログ入力信号を信号の振幅に応じてＡ／Ｄ変
換器の適正レベルに増幅する可変利得増幅器２４、Ａ／
Ｄ変換器２６．マルチプレクサ２２のアナログ人力選択
を指定する入力セレクタ２８、可変利得増幅２４の利得
を指定する利得セレクタ３０．アナログ入力装置に電力
を供給する電源回路３２から構成されている。ここで精
度を低下させる要因としては、可変利得増幅器の各利得
における周囲温度とアナログ信号振幅の大きさによる利
得の変動、及び、周囲温度変化により生じるＡ／Ｄ変換
器のリファレンス変動による変換誤差があげられる。そ
こで、アナログ入力をｖｌ、ｌ、温度をＴで表わすと利
得及びリファレンスはそれぞれＡ　（Ｔ、Ｖ工ＩＩ）　
ＰＶ、、、　　（Ｔ）で表わされる。アナログ人力Ｖ１
．を理想的にＡ／Ｄ変換した場合のデジタルｆ！ｋＤよ
、は、入力の最大値をＶ工Ｎｍ＆Ｘ　ｌ　ｎビット精度
で変換したとすれば、 で示される。また、アナログ人力Ｖ工やが前記可変利得
増幅器を介してＡ／Ｄ変換器に入力される時の大きさｖ
ＩＮ（□０は Ｖｌｇ（４））＝Ａ　　（Ｔ、　　Ｖ、＊）・Ｖｘｓ　
　−（２）で示される。そして、Ｖ工Ｎ（ＡＤ）による
Ａ／Ｄ変換器のデジタル出力り。、、アは、ｎビット精
度で変換したとすれば。

で示される。以上３式より理想デジタル変換量Ｄ１Ｎと
アナログ入力装置を介して得られるデジタル変換ｉＤ。

０アの関係は次のように示される。

温度を表すデジタル量をＤＴとし、またｖｌＮは（１）
式に示さ九るようにＤ工、を用いて表わされるから、上
述は次のように傅ける。

アナログ入力装置が理想状態であるときＡ　（Ｄ、、　
Ｄｌ、）・Ｖ　１！＋　＋＋＋　ａ　Ｘ＝１となりり。

ｕＴ＝Ｄ工。と Ｖン、４　（Ｄ　？　） なる。しカーし、実際には ＤｏｕＴ二ｆ　　（ＤＴ、Ｄｌ、）　　　　　　−−−
−−（６）なる関数で示される。したがってり。ｕｆ　
？　ＤＴ　を得ることにより Ｄｘｓ＝　ｇ　（Ｄｙ、Ｄｏｕｒ）　　　　　”””（
７）としてＤＩＮを得ることが可能である。以上よりＤ
１□ＤＴｒＤＯｕＴに関してあらかじめマイクロプロセ
ッサが学習することにより、アナログ入力装置のデジタ
ルデータ出力り。ｕ７を補正できる。

第３図に基づいて、学習の方法を説明する。まず、恒温
槽３４によりアナログ入力装置１２の温度を一定温度に
保ち、高精度な可変電圧源３６によって、プロダクショ
ン・コンピュータ３８が指定したＤ　ｘ　Ｎにより（１
）式を用いて定められるＶエヨをアナログ入力装置１２
へ供給する。アナログ入力装置１２はプロダクション・
コンピュータ３８の指示によりアナログ入力装置１２上
の温度センサ出力、及びアナログ人力Ｖ　Ｉ　Ｎを順次
取り入れてＡ／Ｄ変換しＤ　Ｔ　ｔ　Ｄ　Ｑ　ＬＩ　Ｔ
をプロダクション・コンピュータ３８へ伝送する。プロ
ダクション・コンピュータ３８はＤｌ、ｌと組合せ、（
Ｄ１□ＤＴ。

ＤｏＵｌ）　　のデータ組としてメモリ４０に記憶する
。

この方法により、Ｄ１□、恒温槽温度を変化させ、必要
精度が得られるまで各利得において測定する。

図示したように、この作業は複数のアナログ入力装置を
同時に行うことが可能である。ここで。

Ｄｌ、に対応するＶ　Ｌ　Ｎは高精度が要求され、ノイ
ズ等外乱影響を除くためシールドなどの信置が必要であ
る。

第４図は学習により得た、ある利得におけるＤＴ、Ｄｏ
ｕア、ＤＬＮのデータを示すにのデータ組をあらかじめ
、第１図に示される記憶回路１６へ記憶させておくこと
により、アナログ入力装置から得られるＤ　Ｔ　Ｉ　Ｄ
　０１１　Ｔから、補間計算により理想デジタル量り、
９が得られる。

第２図に示されるように受圧部は、差圧センサ・静圧セ
ンサ・温度センサより成りこれらのセンサは複合センサ
として一体化されている。差圧伝送器が目的とする差圧
の検出は、差圧センサにより行なわれるが、差圧センサ
出力には外圧力及び温度の影響があるため、これらを補
償するために静圧及び温度を各々検出し、マイクロプロ
セッサにより補正処理を行う。この場合も、通常、あら
かじめ製造工程において周囲条件に対する各センサ出力
を学習することによって補償を行う。差圧伝送器がフィ
ールドで使用される時には、一般に、センサ部の温度と
アナログ入力装置の温度は異なっているが、本発明によ
るアナログ入力装置は独立に温度補償されているため、
この影響を無視でき、マイクロプロセッサはセンサ本来
の出力に比例したデジタルデータを得られる。

本実施例によれば、差圧伝送器のフィールドでの使用時
に受圧部とアナログ入力装置間において温度差が生じて
も、独立な温度補償によりアナログ入力装置の湿度・入
力による利得影響を無視できた。また、独立に学習した
差圧・静圧・温度センサより成る複合センサは、学習内
容即ち学習データを交換することによって、受圧部のセ
ンサの交換を容易に行うことが可能となった。そして。

本発明によるアナログ入力装置と、マイクロプロセッサ
により補正処理されたデータを出力する出力装置を合わ
せもつ入出力回路をＬＳＩ化した場合、前記入出力ＬＳ
Ｉ（以下Ｉ１０と略す）は、様々な温度下にあるセンサ
出力を、ｌ１０ＬＳＴの温度条件によらず広い温度範囲
で高精度に入力可能であり、汎用性が高い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アナログ入力装置の周囲温度による入
出力特性が補償されるために、広い動作範囲において高
精度を有するアナログ入力装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアナログ入力装置の使用例を示したブロック図
、第２図はアナログ入力装置の詳細図、第３図はアナロ
グ入力装置の学習方法を示す概略図、第４図はアナログ
入力装置の入出力データを示す３次元グラフである。 １０・・・センサ、１２′・・・アナログ入力装置、１
４・・・論理演算回路、１６・・・記憶回路、１８・・
・出力・表示装置、２０・・・温度センサ、２２・・・
マルチプレクサ、２４・・・可変利得増幅器、２６・・
・Ａ／Ｄ変換器、３２・・・電源回路、３４・・・恒温
槽、３６・・可変電圧源、３８・・・プロダクションコ
ンピュータ、４０・・・メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アナログ入力を選択するマルチプレクサ、前記アナ
   ログ入力をその振幅に応じて増幅する可変利得増幅器、
   この可変利得増幅器により増幅されたアナログ入力をデ
   ジタル量に変換するＡ／Ｄ変換器、前記マルチプレクサ
   の入力を変更又は指定する入力セレクタ、前記可変利得
   増幅器の利得を変更又は指定する利得セレクタ、電力を
   供給する電源回路とよりなるアナログ入力装置において
   、前記アナログ入力装置の温度と基準のアナログ入力を
   変化させたときの前記アナログ入力装置の出力と関係を
   記憶した記憶装置を備えたことを特徴とするアナログ入
   力装置。