專利名稱：串行輸出電阻法脈寬測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用測量電阻值進行數(shù)據(jù)測量、采樣及遠(yuǎn)距離串行傳送的方法，尤其涉及到一種串行輸出電阻法脈寬測量方法。
為了測量、采集大量的溫度、濕度、壓力、亮度等生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，經(jīng)常把這些非電量通過半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，然后通過測量電阻值計算出非電參數(shù)。通常，為了測量電阻值則把電阻轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送給計算機處理或進行顯示。也可用將電阻值轉(zhuǎn)換成脈沖信號的方法來進行測量。這些方法和目前公知的的測量裝置均不同程度地受外界條件(溫度、電源電壓、線路元器件參數(shù)等)的制約，造成測量精度不高，同時，當(dāng)測量點增多時，測量設(shè)備也要相應(yīng)增加，傳送線路復(fù)雜，干擾增加，使運行可靠性下降。
為了提高測量線路的抗干擾性，美國專利4513403提出了一種“脈沖遙測的數(shù)據(jù)編碼和同步化”的方法及線路，其輸出波形如

圖1所示。由圖1可知，該方法是將測量的數(shù)據(jù)放在同步化脈沖和間隔中來傳送的，形成數(shù)據(jù)編碼脈沖列，同時在所傳送的數(shù)據(jù)中加入冗余脈沖，來提高數(shù)據(jù)傳送時的抗干擾能力。該方法具有從傳送線路自身產(chǎn)生的噪聲中辨認(rèn)數(shù)據(jù)信號的優(yōu)點，但沒有解決提高數(shù)據(jù)測量精度的問題，也沒有解決在測量和傳送數(shù)據(jù)時，線路外因(如溫度、電源電壓波動等)干擾造成誤差的問題，同時，應(yīng)用該方法制成的裝置線路環(huán)節(jié)較多，成本較高。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種串行輸出電阻法脈寬測量方法，以提高數(shù)據(jù)測量精度和解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的抗干擾問題。
本發(fā)明的解決方案如下圖2為本發(fā)明的輸出波形圖，圖3為本發(fā)明的原理線路圖。由圖3所示，用摸擬多路開關(guān)順序切換被測電阻，使其與RC振蕩電路中電容C1的充電電阻RF疊加，這時振蕩器輸出一個寬度對應(yīng)被測電阻的脈沖，而該脈沖的后沿使計數(shù)器計數(shù)，計數(shù)器的輸出做為摸擬多路開關(guān)的選通信號，重復(fù)上述過程，則振蕩器輸出一串寬度與各被測電阻對應(yīng)的脈沖列。在摸擬多路開關(guān)的輸入端除按有被測電阻外，還固定接入一個標(biāo)準(zhǔn)阻值的精密電阻和一個零電阻，在輸出脈沖列中分別對應(yīng)一個相應(yīng)寬度的脈沖，當(dāng)電源電壓波動或電路參數(shù)變化時，精密電阻對應(yīng)的脈沖寬度也將變化，這就給數(shù)據(jù)計算提供了參照值，消除了外界干擾因素對數(shù)據(jù)測量精度的影響，對于線路本身的附加電阻變化，則通過零電阻在輸出脈沖列中的對應(yīng)脈沖寬度來檢測，并在后面介紹的計算方法中被減去，從而消除了線路自身的干擾對數(shù)據(jù)測量精度的影響，由此提高了數(shù)據(jù)測量的精度。如圖2所示，為保證輸出脈沖列的循環(huán)發(fā)送，在被測電阻對應(yīng)的脈沖列中設(shè)有一個標(biāo)志脈沖，表明一個數(shù)據(jù)組測量結(jié)束，開始下一循環(huán)過程，由振蕩器輸出的數(shù)據(jù)脈沖列，將送到計算機中以公式RX= ((WX-WL)·RJ)/(WJ-WL) 計算，式中RJ為精密電阻值;Rx為被測電阻值;WL為零電阻在脈沖列中對應(yīng)的脈沖寬度;WJ為精密電阻在脈沖列中對應(yīng)的脈沖寬度;WX為被測電阻在脈沖列中對應(yīng)的脈沖寬度。則得到被測電阻的精確值，完成數(shù)據(jù)測量的任務(wù)。
采用本發(fā)明所述方法設(shè)計的電路如圖3所示，該電路僅由幾塊市售集成電路即可完成，電路簡單，成本低廉，不僅提高了抗干擾能力和測量精度，而且便于推廣應(yīng)用。
圖3表示了本發(fā)明的一個實施例，它由模擬多路開關(guān)(1)，譯碼器(2)，計數(shù)器(3)，延時電路(5)、(6)，時基電路(4)與放電電阻RF和電容C1構(gòu)成的振蕩器，被測量電阻(7)，精密電阻RJ，零電阻RO組成。當(dāng)電路接通電源后，計數(shù)器(3)的輸出信號經(jīng)譯碼器(2)送至模擬多路開關(guān)(1)的輸入端，使工作電源由電源Vcc2經(jīng)限流電阻RH，被測量電阻(7)，模擬多路開關(guān)(1)的公共輸出端的電阻RF，對電容C1充電，使由時基電路(4)組成的振蕩電路輸出一個對應(yīng)被測量電阻(7)的脈沖，廬脈沖即可輸入計算機進行數(shù)據(jù)處理，該脈沖的后沿回送給計數(shù)器(3)，使計數(shù)器(3)輸出加“1”，模擬多路開關(guān)(1)切換到下一個測量通道，依次循環(huán)，電容C1充電到規(guī)定值后開始放電，其放電時間長短就決定了脈沖間隔。
當(dāng)被測電阻(7)未接入電路時，即被測電阻值無窮大時，電容C1充電時間很長，此時延時電路(5)按照預(yù)先整定的時間動作，替代原來的充電回路，使時基電路(4)輸出一個固定寬度的脈沖W∞。
當(dāng)所有被測電阻全部循環(huán)測量后，計數(shù)器(3)進位，其輸出封鎖延時電路(5)，這樣因沒有被測通道接通，電容C1充電時間很長，則延時電路(6)按預(yù)先整定的時間動作，其輸出使計數(shù)器(3)清“0”，表明一個循環(huán)結(jié)束，開始下一次循環(huán)，此時，時基電路(4)輸出下一個標(biāo)志脈沖WH，其寬度大于W∞，一般在調(diào)整電路時，使WH＞1.3W∞即可。
為了提高測量精度和電路的抗干擾性，將一個精密電阻RJ與一個短路零電阻RO和被測量電阻(7)一起接入模擬多路開關(guān)的輸入端，這樣當(dāng)一個完整的測量過程結(jié)束后，就可得到如圖2所示的輸出數(shù)據(jù)脈沖列的波形圖。
當(dāng)數(shù)據(jù)測量完成后，則可根據(jù)公式RX= (WX′·RJ)/(W′J) 在計算機中計算出各被測電阻值，式中WL為零電阻在脈沖列中的對應(yīng)寬度;RJ為精密電阻值;W'X＝WX-WL為被測電阻值在脈沖列中的對應(yīng)脈沖寬度;W'J＝WJ-WL為精度電阻值在脈沖列中的對應(yīng)脈沖寬度。
采用本發(fā)明所述方法的數(shù)據(jù)測量及所用的設(shè)備，具有如下優(yōu)點和積極效果1、測量列的數(shù)據(jù)脈沖列為自動循環(huán)串行發(fā)送，不需另加選址及啟動信號，遠(yuǎn)距離傳送只須兩根信號線，成本大大降低。
2、提供了測量參照值，并用零電阻的方式消除了測量與傳送線路附加電阻干擾的影響，使測量精度及抗干擾性增加。
3、提供了簡單易行的許方法，即RX= ((WX-WL)·RJ)/(WJ-WL) 。
4、由于本發(fā)明的電路僅由幾塊市售集成電路聯(lián)接構(gòu)成，更便于生產(chǎn)過程中推廣應(yīng)用，經(jīng)濟效益可觀。
權(quán)利要求
1.一種串行輸出電阻法脈寬測量方法，其特征在于a.以模擬多路開關(guān)順序切換被測電阻，使其與RC振蕩電路的充電電阻疊加，使RC振蕩電路輸出一個寬度與被測電阻值成比例的脈沖，該脈沖經(jīng)計數(shù)器計數(shù)后的輸出信號依次選通模擬多路開關(guān)的測量通道，將多個被測量電阻值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)寬度的數(shù)據(jù)脈沖列，自動循環(huán)，串行輸出，b.所述的輸出的數(shù)據(jù)脈沖列中設(shè)有一個標(biāo)志脈沖來識別脈沖列的起始點，c.在模擬多路開關(guān)的數(shù)據(jù)輸入端除接有被測電阻外，還接有一個通用標(biāo)準(zhǔn)精密電阻，提供測量參照值，d.模擬多路開關(guān)的數(shù)據(jù)輸入端還接有一個零電阻，用來檢測測量本身的附加電阻，e.被測電阻值用公式RX= ((WX-WL)·RJ)/(WJ-WL) 計算，式中式中R為精密電阻值，Rx為被測電阻值，WL為零電阻在數(shù)據(jù)脈沖列中對應(yīng)的脈沖寬度，WJ為精密電阻在數(shù)據(jù)脈沖列中對應(yīng)的脈沖寬度，Wx為各被測電阻在數(shù)據(jù)脈沖列中對應(yīng)的脈沖寬度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種串行輸出電阻法脈寬測量方法。其特征在于以模擬多路開關(guān)順序切換被測電阻，使其與RC振蕩電路的充電電阻疊加，使RC振蕩電路輸出一個寬度與被測電阻值成比例的電脈沖，并使之轉(zhuǎn)換為對應(yīng)寬度的數(shù)據(jù)脈沖列，在脈沖列中設(shè)有一個標(biāo)志脈沖來識別起始點，在模擬多路開關(guān)的數(shù)據(jù)輸入端還接有一個標(biāo)準(zhǔn)精密電阻和一個零電阻，用來提供測量參照值和測量電路自身的附加電阻，這樣被測電阻值就可用公式RX＝[(W
文檔編號G08C15/12GK1057539SQ9110499
公開日1992年1月1日 申請日期1991年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月25日
發(fā)明者張敬民, 楊采書, 顧微 申請人:天津市普辰電子工程有限公司