串行输出电阻法脉宽测量方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN91104995.9

申请日:

1991.07.25

公开号:

CN1057539A

公开日:

1992.01.01

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

|||授权|||公开|||

IPC分类号:

G08C15/12

主分类号:

G08C15/12

申请人:

天津市普辰电子工程有限公司;

发明人:

张敬民; 杨采书; 顾微

地址:

300000天津市411号信箱

优先权:

专利代理机构:

机械电子工业部机械专利服务中心

代理人:

于江

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内容摘要

本发明涉及一种串行输出电阻法脉宽测量方法。其特征在于以模拟多路开关顺序切换被测电阻,使其与RC振荡电路的充电电阻叠加,使RC振荡电路输出一个宽度与被测电阻值成比例的电脉冲,并使之转换为对应宽度的数据脉冲列,在脉冲列中设有一个标志脉冲来识别起始点,在模拟多路开关的数据输入端还接有一个标准精密电阻和一个零电阻,用来提供测量参照值和测量电路自身的附加电阻,这样被测电阻值就可用公式RX=[(WX-WL)·RJ]/(WJ-W

权利要求书

1: 一种串行输出电阻法脉宽测量方法,其特征在于: a.以模拟多路开关顺序切换被测电阻,使其与RC振荡电路的充电电阻叠加,使RC振荡电路输出一个宽度与被测电阻值成比例的脉冲,该脉冲经计数器计数后的输出信号依次选通模拟多路开关的测量通道,将多个被测量电阻值转换为对应宽度的数据脉冲列,自动循环,串行输出, b.所述的输出的数据脉冲列中设有一个标志脉冲来识别脉冲列的起始点, c.在模拟多路开关的数据输入端除接有被测电阻外,还接有一个通用标准精密电阻,提供测量参照值, d.模拟多路开关的数据输入端还接有一个零电阻,用来检测测量本身的附加电阻, e.被测电阻值用公式RX= ((W X -W L )·R J )/(W J -W L ) 计算,式中: 式中R为精密电阻值,R x 为被测电阻值,W L 为零电阻在数据脉冲列中对应的脉冲宽度,W J 为精密电阻在数据脉冲列中对应的脉冲宽度,W x 为各被测电阻在数据脉冲列中对应的脉冲宽度。

说明书


本发明涉及一种利用测量电阻值进行数据测量、采样及远距离串行传送的方法,尤其涉及到一种串行输出电阻法脉宽测量方法。

    为了测量、采集大量的温度、湿度、压力、亮度等生产过程中的各种参数,经常把这些非电量通过半导体元件转换为电阻值的变化,然后通过测量电阻值计算出非电参数。通常,为了测量电阻值则把电阻转换为电压或电流信号,再经A/D转换为数字量送给计算机处理或进行显示。也可用将电阻值转换成脉冲信号的方法来进行测量。这些方法和目前公知的的测量装置均不同程度地受外界条件(温度、电源电压、线路元器件参数等)的制约,造成测量精度不高,同时,当测量点增多时,测量设备也要相应增加,传送线路复杂,干扰增加,使运行可靠性下降。

    为了提高测量线路的抗干扰性,美国专利4513403提出了一种“脉冲遥测的数据编码和同步化”的方法及线路,其输出波形如图1所示。由图1可知,该方法是将测量的数据放在同步化脉冲和间隔中来传送的,形成数据编码脉冲列,同时在所传送的数据中加入冗余脉冲,来提高数据传送时的抗干扰能力。该方法具有从传送线路自身产生的噪声中辨认数据信号的优点,但没有解决提高数据测量精度的问题,也没有解决在测量和传送数据时,线路外因(如温度、电源电压波动等)干扰造成误差的问题,同时,应用该方法制成的装置线路环节较多,成本较高。

    本发明的任务是提供一种串行输出电阻法脉宽测量方法,以提高数据测量精度和解决数据传输过程中的抗干扰问题。

    本发明的解决方案如下:图2为本发明的输出波形图,图3为本发明的原理线路图。由图3所示,用摸拟多路开关顺序切换被测电阻,使其与RC振荡电路中电容C1的充电电阻RF叠加,这时振荡器输出一个宽度对应被测电阻地脉冲,而该脉冲的后沿使计数器计数,计数器的输出做为摸拟多路开关的选通信号,重复上述过程,则振荡器输出一串宽度与各被测电阻对应的脉冲列。在摸拟多路开关的输入端除按有被测电阻外,还固定接入一个标准阻值的精密电阻和一个零电阻,在输出脉冲列中分别对应一个相应宽度的脉冲,当电源电压波动或电路参数变化时,精密电阻对应的脉冲宽度也将变化,这就给数据计算提供了参照值,消除了外界干扰因素对数据测量精度的影响,对于线路本身的附加电阻变化,则通过零电阻在输出脉冲列中的对应脉冲宽度来检测,并在后面介绍的计算方法中被减去,从而消除了线路自身的干扰对数据测量精度的影响,由此提高了数据测量的精度。如图2所示,为保证输出脉冲列的循环发送,在被测电阻对应的脉冲列中设有一个标志脉冲,表明一个数据组测量结束,开始下一循环过程,由振荡器输出的数据脉冲列,将送到计算机中以公式RX= ((WX-WL)·RJ)/(WJ-WL) 计算,式中RJ为精密电阻值;Rx为被测电阻值;WL为零电阻在脉冲列中对应的脉冲宽度;WJ为精密电阻在脉冲列中对应的脉冲宽度;WX为被测电阻在脉冲列中对应的脉冲宽度。则得到被测电阻的精确值,完成数据测量的任务。

    采用本发明所述方法设计的电路如图3所示,该电路仅由几块市售集成电路即可完成,电路简单,成本低廉,不仅提高了抗干扰能力和测量精度,而且便于推广应用。

    图3表示了本发明的一个实施例,它由模拟多路开关(1),译码器(2),计数器(3),延时电路(5)、(6),时基电路(4)与放电电阻RF和电容C1构成的振荡器,被测量电阻(7),精密电阻RJ,零电阻RO组成。当电路接通电源后,计数器(3)的输出信号经译码器(2)送至模拟多路开关(1)的输入端,使工作电源由电源Vcc2经限流电阻RH,被测量电阻(7),模拟多路开关(1)的公共输出端的电阻RF,对电容C1充电,使由时基电路(4)组成的振荡电路输出一个对应被测量电阻(7)的脉冲,庐脉冲即可输入计算机进行数据处理,该脉冲的后沿回送给计数器(3),使计数器(3)输出加“1”,模拟多路开关(1)切换到下一个测量通道,依次循环,电容C1充电到规定值后开始放电,其放电时间长短就决定了脉冲间隔。

    当被测电阻(7)未接入电路时,即被测电阻值无穷大时,电容C1充电时间很长,此时延时电路(5)按照预先整定的时间动作,替代原来的充电回路,使时基电路(4)输出一个固定宽度的脉冲W∞。

    当所有被测电阻全部循环测量后,计数器(3)进位,其输出封锁延时电路(5),这样因没有被测通道接通,电容C1充电时间很长,则延时电路(6)按预先整定的时间动作,其输出使计数器(3)清“0”,表明一个循环结束,开始下一次循环,此时,时基电路(4)输出下一个标志脉冲WH,其宽度大于W∞,一般在调整电路时,使WH>1.3W∞即可。

    为了提高测量精度和电路的抗干扰性,将一个精密电阻RJ与一个短路零电阻RO和被测量电阻(7)一起接入模拟多路开关的输入端,这样当一个完整的测量过程结束后,就可得到如图2所示的输出数据脉冲列的波形图。

    当数据测量完成后,则可根据公式RX= (WX′·RJ)/(W′J) 在计算机中计算出各被测电阻值,式中:WL为零电阻在脉冲列中的对应宽度;RJ为精密电阻值;W'X=WX-WL为被测电阻值在脉冲列中的对应脉冲宽度;W'J=WJ-WL为精度电阻值在脉冲列中的对应脉冲宽度。

    采用本发明所述方法的数据测量及所用的设备,具有如下优点和积极效果:

    1、测量列的数据脉冲列为自动循环串行发送,不需另加选址及启动信号,远距离传送只须两根信号线,成本大大降低。

    2、提供了测量参照值,并用零电阻的方式消除了测量与传送线路附加电阻干扰的影响,使测量精度及抗干扰性增加。

    3、提供了简单易行的许方法,即RX= ((WX-WL)·RJ)/(WJ-WL) 。

    4、由于本发明的电路仅由几块市售集成电路联接构成,更便于生产过程中推广应用,经济效益可观。

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本发明涉及一种串行输出电阻法脉宽测量方法。其特征在于以模拟多路开关顺序切换被测电阻,使其与RC振荡电路的充电电阻叠加,使RC振荡电路输出一个宽度与被测电阻值成比例的电脉冲,并使之转换为对应宽度的数据脉冲列,在脉冲列中设有一个标志脉冲来识别起始点,在模拟多路开关的数据输入端还接有一个标准精密电阻和一个零电阻,用来提供测量参照值和测量电路自身的附加电阻,这样被测电阻值就可用公式RX(WX-WL)RJ/。

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