Динамически регулируемое ац разрешение

Группа изобретений относится к области аналого-цифрового преобразования и может быть использована в системах управления и контроля. Техническим результатом является обеспечение динамически изменяемого разрешения преобразования. Передатчик переменной процесса используется для измерения переменной процесса и при этом динамически изменяет разрешение АЦ преобразователя на основании измеренного значения аналогового входного сигнала. Это может быть выполнено посредством автоматической конфигурируемой регулировки усиления разрешения на основании значения измеряемого аналогового сигнала, с помощью нормализации измеряемого входного сигнала таким образом, что он центрируется в оптимальном окне разрешения АЦ преобразователя, или посредством регулировки опорного напряжения, обеспеченного АЦ преобразователю. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к передатчикам переменной процесса, которые используются в системах управления и контроля процесса. В частности, настоящее изобретение относится к динамической регулировке входного сигнала аналого-цифрового преобразователя в такой системе для того, чтобы повысить разрешение АЦ измерения, во время работы.

Передатчики переменной процесса используются для измерения параметров процесса в системе управления или контроля процесса. Основанные на микропроцессоре передатчики часто включают в себя датчик, аналого-цифровой преобразователь для преобразования выходного сигнала из датчика в цифровую форму, микропроцессор для компенсации оцифрованного выходного сигнала и выходную схему для передачи компенсированного выходного сигнала. В настоящее время данная передача обычно выполняется через контур управления процессом, такой как контур управления 4-20мА, или беспроводным образом.

Одним примерным параметром, который измеряется такой системой, является температура, которая считывается посредством измерения сопротивления резистивного температурного устройства (RTD, которое также иногда именуется платиновым резистивным термометром или PRT) или выходного сигнала напряжения термопары. Конечно, температура является только одним примерным параметром, и также может измеряться широкое разнообразие других параметров управления процессом.

Некоторые обычные АЦ преобразователи выполнены с фиксированным опорным напряжением и конфигурируемой регулировкой усиления разрешения. Каждая настройка усиления для конфигурируемой регулировки усиления разрешения соответствует опорной точке, которая является скалярной величиной приложенного опорного напряжения. Опорное напряжение используется АЦ преобразователем для установки разрешения (в вольтах на отсчет) АЦ преобразователя. Таким образом, разрешение АЦ преобразователя может быть изменено на основании ожидаемого уровня сигнала измеряемого аналогового входного сигнала.

Обычные системы контроля, в которых реализованы АЦ преобразователи, часто имеют конфигурируемую регулировку усиления разрешения, установленную таким образом, что АЦ преобразователь может измерить весь диапазон указанного датчика. Т.е. конфигурируемая регулировка усиления разрешения установлена для одного фиксированного разрешения, которое может вмещать весь диапазон датчика. Тем не менее, фактический входной сигнал часто может иметь значение (или меняться в диапазоне значений), для которого АЦ преобразователь может быть установлен в гораздо более высокое разрешение. Таким образом, установка регулировки усиления на установленное, фиксированное разрешение приводит к схеме измерения, которая не настроена для использования всех возможностей АЦ преобразователя.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Передатчик переменной процесса используется для измерения переменной процесса и при этом динамически изменяет разрешение АЦ преобразователя на основании измеренного значения аналогового входного сигнала. Это может быть выполнено посредством автоматической регулировки конфигурируемой регулировки усиления разрешения на основании значения измеряемого аналогового сигнала, с помощью нормализации измеряемого входного сигнала таким образом, что он центрируется в оптимальном окне разрешения АЦ преобразователя, или посредством регулировки опорного напряжения, обеспеченного АЦ преобразователю.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 является упрощенной блок-схемой передатчика переменной процесса, соединенного с датчиком.

Фиг.2 является графиком входного напряжения в зависимости от разрешения.

Фиг.3 является упрощенной блок-схемой системы, показанной на фиг.1, при этом АЦ преобразователь имеет конфигурируемую настройку разрешения.

Фиг.4 является упрощенной блок-схемой одного варианта осуществления, в котором входной сигнал нормализуется.

Фиг.5A и 5B являются принципиальными схемами одной реализации для нормализации входного сигнала.

Фиг.6 является упрощенной блок-схемой одного варианта осуществления динамического изменения АЦ разрешения посредством изменения опорного напряжения для АЦ преобразователя.

Фиг.7 является упрощенной блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей один вариант осуществления работы системы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Фиг.1 является упрощенной блок-схемой передатчика 10 в соответствии с одним вариантом осуществления. Передатчик 10 в варианте осуществления, показанном на фиг.1, включает в себя аналого-цифровой (АЦ) преобразователь 18, процессор 20 и программируемый компонент 22 разрешения. Передатчик 10 показан соединенным с датчиком 12, который считывает параметр управления процессом, указанный стрелкой 14. Передатчик 10 также показан соединенным с двухпроводным контуром 16 управления процессом, но он может быть соединен с соединением беспроводной передачи вместо этого или в дополнение. В одном варианте осуществления контур 16 управления процессом обеспечивает питание передатчику 10. Процессор 20 передает информацию через контур 16 управления процессом, а также принимает информацию от других схем и систем через контур 16 управления процессом. В качестве примера, контур 16 управления процессом может иллюстративно быть контуром управления процессом 4-20 мА и может работать, используя подходящий протокол связи. В качестве альтернативы, контур 16 управления процессом может быть заменен на беспроводное соединение, передающее информацию беспроводным образом, или использоваться в дополнение к нему, используя различные беспроводные способы или конфигурации.

Датчик 12 иллюстративно является датчиком переменной процесса, который принимает входной сигнал 14 от считываемого процесса. Датчик 12 может иллюстративно быть датчиком для считывания давления, температуры, pH, потока и т.д. Датчик 12 иллюстративно обеспечивает аналоговый выходной сигнал 24, указывающий считываемый параметр, АЦ преобразователю 18.

В настоящем описании датчик 12 описан в качестве датчика температуры. Тем не менее, также может использоваться любой другой подходящий датчик, и температура является лишь одним примером переменной или параметра, который может считываться.

Следует отметить, что выходной сигнал 24 из датчика 12 может быть иллюстративно обеспечен схеме (не показана), которая усиливает и фильтрует аналоговый сигнал датчика, по мере необходимости. Она может быть частью датчика 12 или отдельной схемой. В любом случае, усиленный и отфильтрованный сигнал 24 затем обеспечивается АЦ преобразователю 18. АЦ преобразователь 18 обеспечивает оцифрованный выходной сигнал, который является цифровым представлением аналогового сигнала 24, обеспеченного датчиком 12. Процессор 20, конечно, иллюстративно имеет связанную память и схему синхронизации и обеспечивает информацию, касающуюся считываемого параметра, через контур 16 управления процессом. Следует отметить, что процессор 20 может включать в себя схему ввода/вывода (I/O), или схема I/O может быть предусмотрена отдельно, которая передает информацию в цифровом формате по контуру 16 или в аналоговом формате, посредством управления электрическим током через контур 16. В любом случае информация, связанная со считываемым параметром, предоставляется через контур 16 управления процессом передатчиком 10.

Фиг.2 является графиком, иллюстрирующим зависимость между входным напряжением по отношению к опорному напряжению и разрешением АЦ преобразователя 18. Фиг.2 показывает, что АЦ преобразователь 18 может обеспечить выходной сигнал в трех разных зонах разрешения. Зоны разрешения включают в себя зону относительно высокого разрешения, среднюю зону разрешения (которая выдает цифровое значение с разрешением в вольтах на отсчет, которое ниже разрешения, чем в зоне высокого разрешения) и зону относительно низкого разрешения (которая выдает цифровое значение с разрешением, которое является еще более низким разрешением, чем в зоне среднего разрешения). Конкретная зона разрешения, в которой способен работать АЦ преобразователь 18, в одном примере, основана на уровне сигнала аналогового сигнала 24 и его отношении к опорному напряжению Vref, используемому АЦ преобразователем при выполнении его измерений. В примерном варианте осуществления, показанном на фиг.2, АЦ преобразователь 18 может работать в зоне высокого разрешения, когда сигнал 24 находится между +Vref/3 и -Vref/3. АЦ преобразователь 18 может работать в зоне среднего разрешения, когда сигнал 24 находится между +/-Vref/3 и +/-Vref/2, и АЦ преобразователь 18 может только работать в зоне низкого разрешения, когда сигнал 24 находится между +/-Vref/2 и +/-Vref. Конечно, зависимость, показанная на фиг.2, и конкретные значения Vref/x являются только примерами.

Во многих системах известного уровня техники АЦ преобразователь 18 был выполнен с возможностью работы в зоне фиксированного разрешения, которая может вмещать весь указанный рабочий диапазон датчика 12. Т.е. если датчик 12 был выполнен с возможностью считывания температуры и предоставления выходного сигнала 24 между -Vref и +Vref/3, тогда АЦ преобразователь 18 должен быть выполнен с возможностью обеспечения своего выходного сигнала в самом низком разрешении. Это требуется, чтобы вместить полный указанный рабочий диапазон датчика 12.

Тем не менее, может случиться, что датчик 12 обычно работает в пределах более узкого диапазона, такого как диапазон 30, установленный на фиг.2. В этом случае наличие АЦ преобразователя 18, установленного на зону разрешения, которая является зоной самого низкого разрешения, приведет к ненужным ошибкам разрешения. По мере ужесточения требования к точности устройства, ошибка из-за неиспользования настройки максимального возможного разрешения, заданного входным сигналом, становится существенным фактором в суммарной ошибке системы.

Вследствие этого, фиг.1 показывает, что передатчик 10 также включает в себя программируемый компонент 22 разрешения. Программируемый компонент 22 разрешения предоставляет выходной сигнал на АЦ преобразователь 18, который меняет настройку разрешения АЦ преобразователя 18. Управление компонентом 22 осуществляется посредством процессора 20 на основании значения измеренного входного сигнала 24. Вследствие этого, по мере того как значение сигнала 24 достигает значения, соответствующего новой зоне разрешения (показанной на фиг.2), процессор 20 динамически регулирует разрешение АЦ преобразователя 18, чтобы оно согласовывалось с новой зоной разрешения. Таким образом, по мере того как датчик 12 предоставляет выходной сигнал 24 в диапазоне 30 (показанном на фиг.2), процессор 20 управляет компонентом 22, чтобы сохранять АЦ преобразователь в зоне высокого разрешения.

Тем не менее, по мере того как выходной сигнал 24, предоставляемый датчиком 12, достигает любых из зон среднего разрешения с любой стороны зоны высокого разрешения (вновь показанной на фиг.2), процессор 20 выполняет управление компонентом 22, чтобы динамически отрегулировать разрешение АЦ преобразователя 18 таким образом, чтобы оно находилось в зоне среднего разрешения. Аналогичным образом, по мере того как сигнал 24 перемещается в направлении другой зоны, процессор 20 может выполнить управление компонентом 22, чтобы вновь динамически отрегулировать разрешение АЦ преобразователя 18. Таким образом, настройка разрешения АЦ преобразователя 18 всегда находится в соответствующей зоне (в той, в которой она согласована с наилучшим разрешением, которое возможно получить и задано входным сигналом 24). Это увеличивает общее разрешение, с которым АЦ преобразователь будет обеспечивать свой выходной сигнал процессору 20, выше разрешения системы с одной фиксированной настройкой разрешения. Таким образом, передатчик 10 использует преимущество зон относительно высокого разрешения АЦ преобразователя 18, даже несмотря на то что весь рабочий диапазон датчика 24 включает в себя области вне зоны высокого разрешения. Кроме того, если измеренное значение 24 достигает зоны низкого разрешения, то разрешение АЦ преобразователя 18 просто регулируется, чтобы быть согласованным с этой зоной.

В одном варианте осуществления процессор 20 использует окно значений вокруг каждой границы между зонами разрешения. Когда сигнал 24 попадает в окно, приближаясь к границе зоны разрешения, процессор 20 может либо заранее изменить разрешение АЦ преобразователя 18 в соответствии с новой зоной, либо процессор 20 может ожидать до тех пор, пока сигнал 24 фактически не пересечет границу перед сменой разрешения. В другом варианте осуществления процессор 20 также может измерять скорость изменения сигнала 24 по мере его приближения к границе и использовать скорость изменения для определения того, как скоро также требуется изменить разрешение. Аналогичным образом, процессор 20 может реализовать области гистерезиса для переходов между разными настройками разрешения. Вследствие этого, если измеренный входной сигнал 24 датчика колеблется вокруг области перехода, которая является переходами от одной настройки разрешения к следующей, то гистерезис предотвратит нежелательную непрерывную смену процессором 20 настройки разрешения АЦ преобразователя 18. Размер заданного окна или области гистерезиса или конкретная используемая скорость изменения могут меняться в конкретных реализациях. Конечно, также могут быть выполнены другие модификации.

Следует отметить, что в целях описания фиг.1, программируемый компонент 22 разрешения показан в качестве компонента отдельного от АЦ преобразователя 18. Тем не менее, некоторые современные АЦ преобразователи 18 имеют компонент 22 встроенный в них, так что процессор 20 может просто обеспечивать выходной сигнал управления в отношении входного сигнала настройки разрешения преобразователя 18. Фиг.3 показывает упрощенную блок-схему такого варианта осуществления.

Элементы, показанные на фиг.3, аналогичны тем, что показаны на фиг.1, и аналогичные элементы пронумерованы аналогичным образом. Тем не менее, видно, что вместо отдельного программируемого компонента 22 разрешения, который используется для изменения разрешения АЦ преобразователя 18, передатчик 10 реализован с АЦ преобразователем 18, который просто имеет вход 40 настройки разрешения. Таким образом, процессор 20 просто обеспечивает выходной сигнал управления разрешением для динамической регулировки разрешения АЦ преобразователя 18, для входа 40 настройки разрешения АЦ преобразователя 18. Это меняет настройку разрешения АЦ преобразователя 18.

Фиг.4 является упрощенной блок-схемой другого передатчика 10 в соответствии с еще одним другим вариантом осуществления. В варианте осуществления, показанном на фиг.4, передатчик 10 включает в себя АЦ преобразователь и процессор 20. Тем не менее, вместо АЦ преобразователя 18 с входом настройки разрешения (таким как 40, показанным на фиг.3), передатчик 19 включает в себя компонент 42 нормализатора входного сигнала.

В варианте осуществления, показанном на фиг.4, АЦ преобразователь 18 имеет зону высокого разрешения, центрированную по отношению к конкретному измерению входного напряжения. Лишь в качестве примера, предполагается, что АЦ преобразователь 18 работает с такими зонами разрешения, как те, что показаны на фиг.2. Вследствие этого, до тех пор пока входной сигнал 24 находится внутри +/-Vref/3, АЦ преобразователь 18 может выполнять свое преобразование в зоне высокого разрешения, используя наивысшее разрешение, которое возможно получить посредством АЦ преобразователя 18. Вместо того чтобы повторно настраивать разрешение АЦ преобразователя 18, компонент 42 нормализатора входного сигнала нормализует входной сигнал 24 для того, чтобы иллюстративно сохранить его в пределах области высокого разрешения АЦ преобразователя 18. Т.е. компонент 42 вводит смещение в сигнал 24, чтобы сохранить его в пределах зоны высокого разрешения АЦ преобразователя 18.

Фиг.5A является упрощенной схемой, показывающей один вариант осуществления компонента 42 нормализатора входного сигнала в частично схематичном виде. Фиг.5A также показывает, что датчик 12 включает в себя, в качестве примера, резистивное температурное устройство 50 (RTD) или термопару 52. В варианте осуществления, показанном на фиг.5A, компонент 42 включает в себя пару переключателей 54 и 56, которыми управляет процессор 20. Компонент 42 также включает в себя резистивную цепь из резисторов 58, 60, 62 и 64, вместе со стабилитроном 66.

В варианте осуществления, показанном на фиг.5A, компонент 42 позволяет эффективно смещать вниз выходной сигнал нулевой точки датчика 12 на предварительно определенное значение. Если сигнал, обеспеченный датчиком 12, находится в пределах приемлемой зоны высокого разрешения, тогда процессор 20 управляет переключателями 54 и 56 таким образом, что переключатель 54 закрыт, а переключатель 56 открыт, как показано на фиг.5A. Это вызывает протекание тока Isensor датчика в соответствии с путем, указанным стрелкой 68. АЦ преобразователь 18 может выполнять преобразование и предоставлять измеренный, преобразованный выходной сигнал процессору 20 с наивысшим разрешением.

Тем не менее, в случае когда сигнал датчика 12, выведенный на АЦ преобразователь 18, перемещается в зону более низкого разрешения, процессор 20 может выполнить управление переключателями 54 и 56, как показано на фиг.5B, так что переключатель 54 открыт, а переключатель 56 закрыт. Это вызывает протекание тока Isensor датчика в соответствии со вторым путем, указанным стрелкой 70. Это эффективно опускает точку 0 входного сигнала датчика таким образом, что она находится в пределах зоны высокого разрешения окна напряжения, как показано на фиг.2. Конечно, следует отметить, что для того чтобы осуществлять подгонку к другим диапазонам датчика, также могут быть добавлены дополнительные резистивные делители напряжения и переключатели, а те что показаны, являются лишь примерными.

Фиг.6 является упрощенной блок-схемой еще одного другого варианта осуществления. На фиг.6, элементы, аналогичные тем, что показаны на предыдущих чертежах, пронумерованы аналогичным образом. Фиг.6 иллюстрирует вариант осуществления, в котором АЦ преобразователь 18 не предоставляет никакого средства для выбора разного усиления разрешения для своих измерений. В данном случае передатчик 10 включает в себя программируемое опорное напряжение 80, которое обеспечивает входной сигнал для входного сигнала Vref, который используется в качестве опорного напряжения в АЦ преобразователе 18 для выполнения АЦ преобразований. Процессор 20 управляет программируемым опорным напряжением на основании измеренного значения входного сигнала 24 датчика, так чтобы АЦ преобразователь 18 мог сохранять работу в зоне относительно высокого разрешения. В варианте осуществления разные значения опорного напряжения, предоставляемые АЦ преобразователю 18, вызывают выполнение АЦ преобразователем 18 своих преобразований на разных уровнях квантования. Таким образом, посредством изменения Vref, процессор 20 может менять уровень разрешения, используемый АЦ преобразователем 18.

Вследствие этого, в варианте осуществления, показанном на фиг.6, программируемое опорное напряжение 80 иллюстративно состоит из множества разных, выбираемых выводов напряжения, которые могут быть выбраны процессором 20. Каждый вывод соответствует разному уровню напряжения, который предоставляется, когда выбран, в качестве входного сигнала Vref АЦ преобразователю 18. Таким образом, процессор 20 может динамически регулировать уровень квантования (разрешение), с которым работает АЦ преобразователь 18, на основании значения измеренного входного сигнала 24.

Фиг.7 является упрощенной блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей один вариант осуществления работы передатчика 10. В варианте осуществления, показанном на фиг.7, передатчик 10 сначала измеряет уровень входного сигнала для входного сигнала 24 датчика. Это указано блоком 90. Затем процессор 20 определяет соответствующую настройку разрешения на основании измеренного уровня входного сигнала датчика посредством определения того, в какой зоне разрешения лежит сигнал 24. Это указано блоком 92. Затем процессор 20 устанавливает разрешение АЦ преобразователя в соответствии с настройкой разрешения, которая согласуется с зоной разрешения, которую он определил в блоке 92. Это указано блоком 94. Конкретный способ, с помощью которого процессор 20 осуществляет управление передатчиком 10 для динамической регулировки разрешения АЦ преобразователя 18, будет зависеть от конкретного варианта осуществления, используемого для данной регулировки. Некоторое количество примерных вариантов осуществления рассмотрено выше в отношении фиг.1-6. Следует иметь в виду, что фиг.7 является лишь одним примерным способом работы передатчика 10.

Несмотря на то что настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалисты в данной области техники распознают, что могут быть выполнены изменения по форме и в деталях, не отступая от сущности и объема изобретения.

1. Способ управления аналого-цифровым (АЦ) преобразователем в передатчике переменной процесса, который преобразует аналоговый входной сигнал, указывающий переменную производственного процесса, в цифровой выходной сигнал, при этом способ содержит этапы, на которых:
принимают аналоговый входной сигнал, указывающий переменную производственного процесса;
измеряют уровень сигнала аналогового входного сигнала;
периодически согласуют настройку разрешения для АЦ преобразователя с измеренным уровнем сигнала для аналогового входа на основании измеренного уровня сигнала для аналогового входного сигнала таким образом, что АЦ преобразователь преобразует аналоговый входной сигнал в цифровой выходной сигнал с наивысшим разрешением, которое возможно получить от АЦ преобразователя и задано измеренным уровнем сигнала аналогового входного сигнала;
преобразуют аналоговый входной сигнал в цифровой выходной сигнал, используя согласованную настройку разрешения; и
отправляют информацию, связанную с переменной производственного процесса, через соединение передачи.

2. Способ по п. 1, в котором наивысшее разрешение, которое возможно получить от АЦ преобразователя, изменяется по мере того, как измеренный уровень аналогового входного сигнала меняется между множеством разных диапазонов сигнала, и в котором периодическое согласование содержит этапы, на которых:
измеряют уровень сигнала аналогового входного сигнала; и
если измеренный уровень сигнала пересекает пороговое значение, соответствующее границе между одним из множества разных диапазонов сигнала и другим из множества разных диапазонов сигнала, то изменяют настройку разрешения для АЦ преобразователя, чтобы она соответствовала другому из множества разных диапазонов сигнала.

3. Способ по п. 2, в котором изменение настройки разрешения выполняют, используя гистерезис таким образом, что настройку разрешения изменяют, только если измеренный уровень сигнала пересекает пороговое значение на предварительно определенную величину.

4. Способ по п. 2, в котором настройка разрешения для АЦ преобразователя содержит регулируемую настройку усиления, которая устанавливает заданное значение разрешения как показатель части потенциала опорного напряжения, введенного в АЦ преобразователь, и в котором периодическое согласование настройки разрешения содержит этап, на котором периодически изменяют регулируемую настройку усиления для изменения заданного значения разрешения на основании измеренного уровня аналогового входного сигнала.

5. Способ по п. 2, в котором разрешение АЦ преобразователя изменяется на основании опорного напряжения, приложенного к АЦ преобразователю, и в котором изменение настройки разрешения содержит этап, на котором:
изменяют опорное напряжение, приложенное к АЦ преобразователю.

6. Способ по п. 1, в котором наивысшее разрешение, которое возможно получить от АЦ преобразователя, изменяется по мере того, как измеренный уровень аналогового входного сигнала меняется между множеством разных диапазонов сигнала, и в котором периодическое согласование содержит этапы, на которых:
измеряют уровень сигнала аналогового входного сигнала; и
если измеренный уровень сигнала пересекает пороговое значение, соответствующее границе между диапазоном более высокого разрешения из множества разных диапазонов сигнала и диапазоном более низкого разрешения из множества разных диапазонов сигнала, то вводят смещение сигнала в уровень сигнала аналогового входного сигнала, чтобы сохранить измеренный уровень сигнала в диапазоне более высокого разрешения.

7. Способ по п. 1, в котором периодическое согласование содержит этап, на котором:
определяют, попал ли измеренный уровень сигнала в окно вокруг границы между одним из множества разных диапазонов сигнала и другим из множества разных диапазонов сигнала.

8. Способ по п. 7, в котором периодическое согласование содержит этап, на котором:
изменяют настройку разрешения для АЦ преобразователя, чтобы она соответствовала другому из множества разных диапазонов сигнала, даже если измеренный уровень сигнала все еще находится в пределах одного из множества разных диапазонов сигнала, поскольку измеренный уровень сигнала попал в упомянутое окно.

9. Способ по п. 8, в котором изменение настройки разрешения содержит этап, на котором:
изменяют настройку разрешения для АЦ преобразователя, чтобы она соответствовала другому из множества разных диапазонов сигнала, даже если измеренный уровень сигнала все еще находится в пределах одного из множества разных диапазонов сигнала, поскольку измеренный уровень сигнала попал в упомянутое окно и приближается к другому из множества разных диапазонов сигнала.

10. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этапы, на которых:
измеряют скорость изменения измеренного уровня сигнала; и
изменяют настройку разрешения для АЦ преобразователя, чтобы она быстрее соответствовала другому из множества разных диапазонов сигнала, если скорость изменения измеренного уровня сигнала является первой, более высокой скоростью, чем когда скорость изменения измеренного уровня сигнала является второй, более низкой скоростью.

11. Передатчик переменной процесса, который принимает входной сигнал датчика от датчика, который считывает переменную процесса и предоставляет входной сигнал датчика на уровне аналогового сигнала, указывающем переменную процесса, содержащий:
аналого-цифровой (АЦ) преобразователь, который преобразует входной сигнал датчика в цифровое значение с разрешением, при этом разрешение, которое возможно получить АЦ преобразователем, изменяется в соответствии с предварительно определенной зависимостью между уровнем аналогового сигнала входного сигнала датчика и опорным напряжением, предоставляемым АЦ преобразователю; и
процессор, соединенный с АЦ преобразователем, принимающий цифровое значение и передающий информацию через контур управления процессом на основании цифрового значения, при этом процессор обеспечивает сигнал управления разрешением для управления разрешением, с которым АЦ преобразователь обеспечивает цифровое значение посредством изменения, по меньшей мере, одного из следующего: уровня аналогового сигнала входного сигнала датчика или опорного напряжения, чтобы согласовать разрешение с уровнем аналогового сигнала входного сигнала датчика таким образом, что АЦ преобразователь обеспечивает цифровое значение с предварительно определенным разрешением, заданным уровнем аналогового сигнала входного сигнала датчика.

12. Передатчик переменной процесса по п. 11, в котором АЦ преобразователь включает в себя регулируемую настройку усиления, которая устанавливает разрешение АЦ преобразователя на основании части опорного напряжения, введенного в АЦ преобразователь.

13. Передатчик переменной процесса по п. 12, в котором процессор согласует разрешение с уровнем аналогового сигнала посредством изменения регулируемой настройки усиления для изменения разрешения на основании измеренного уровня аналогового входного сигнала.

14. Передатчик переменной процесса по п. 11, в котором опорное напряжение, обеспеченное АЦ преобразователю, является программируемым процессором и в котором процессор согласует разрешение с входным сигналом датчика посредством программирования заданного опорного напряжения, чтобы получить заданное разрешение на основании цифрового значения входного сигнала датчика.

15. Передатчик переменной процесса по п. 11, дополнительно содержащий:
компонент нормализатора входного сигнала, соединенный с процессором и датчиком, который вводит смещение в уровень аналогового сигнала входного сигнала датчика.

16. Передатчик переменной процесса по п. 15, в котором процессор управляет компонентом нормализатора входного сигнала для ввода смещения в уровень аналогового сигнала входного сигнала датчика, когда ввод смещения увеличивает разрешение АЦ преобразователя выше разрешения АЦ преобразователя без смещения, введенного в уровень аналогового сигнала.

17. Передатчик переменной процесса по п. 11, в котором процессор согласует разрешение с уровнем аналогового сигнала входного сигнала датчика таким образом, что АЦ преобразователь обеспечивает цифровое значение с наивысшим возможным разрешением, заданным уровнем аналогового сигнала входного сигнала датчика.

18. Передатчик переменной процесса по п. 11, в котором процессор согласует разрешение с уровнем аналогового сигнала входного сигнала датчика таким образом, что АЦ преобразователь обеспечивает цифровое значение с наивысшим возможным разрешением, заданным уровнем аналогового сигнала входного сигнала датчика, всякий раз, когда АЦ преобразователь преобразует входной сигнал датчика в цифровое значение.

19. Способ управления передатчиком переменной процесса, причем способ содержит этапы, на которых:
принимают от датчика аналоговый входной сигнал, указывающий переменную производственного процесса;
измеряют уровень сигнала аналогового входного сигнала посредством использования аналого-цифрового (АЦ) преобразователя, который преобразует аналоговый входной сигнал в цифровой выходной сигнал;
изменяют настройку разрешения для АЦ преобразователя на основании измеренного уровня сигнала для аналогового входа, чтобы сконфигурировать АЦ преобразователь для преобразования аналогового входного сигнала в цифровой выходной сигнал с наивысшим разрешением, которое возможно получить от АЦ преобразователя и задано измеренным уровнем сигнала аналогового входного сигнала;
преобразуют аналоговый входной сигнал в цифровой выходной сигнал, используя измененную настройку разрешения; и
отправляют информацию, связанную с переменной производственного процесса, через соединение передачи, содержащее одно из следующего: аппаратно-реализованный контур управления процессом и беспроводное соединение.

20. Способ по п. 19, в котором изменение настройки разрешения содержит этап, на котором:
автоматически изменяют уровень сигнала аналогового входного сигнала на предварительно определенную величину на основании измеренного уровня сигнала для аналогового входного сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам проектирования объектов самонаведения, стабилизированных вращением с многими неизвестными. Технический результат заключается в моделировании в реальном времени как цифровых, так и аналоговых форм квадратурных опорных сигналов.

Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат - уменьшение относительной погрешности аналого-цифрового преобразования с двухтактным интегрированием.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для различных измерений. Достигаемый технический результат - осуществление контроля работоспособного состояния дифференциально-трансформаторного преобразователя (ДТП) и стабильности его метрологических характеристик.

Изобретение относится к области регулирования уровня громкости. Технический результат - обеспечение повышения быстродействия и точности преобразования.

Изобретение относится к обработке внутри вычислительной среды, в частности к преобразованию данных из одного формата в другой формат. Технический результат заключается в упрощении компилируемого кода и улучшении производительности, в частности производительности операций память-память.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код.

Изобретение относится к прямому цифровому приемнику. Техническим результатом является упрощение схемы прямого цифрового приемника.

Изобретение относится к средствам канального кодирования на основе комплексного преобразования с частотным кодированием с расширенной полосой. Технический результат заключается в улучшении качества многоканального звука.

Изобретение относится к области автоматики и робототехники и может быть использовано в высокоточных следящих приводах с цифровыми датчиками угла (ЦДУ), в которых точность ЦДУ должна лежать в пределах нескольких угловых секунд.

Изобретение относится к области аналого-цифрового преобразования с использованием кодовых шкал преобразователей угла поворота вала в код. Техническим результатом является повышение технологичности кодовой шкалы на основе нелинейных двоичных последовательностей.

Группа изобретений относится к электронике и может быть использована в интегральных схемах (ИС) цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Техническим результатом является улучшение интегральной нелинейности и дифференциальной нелинейности ИС ЦАП посредством использования автоматической калибровки. Устройство содержит сегментированный N-разрядный ЦАП, включающий K-разрядный ЦАП1 старших разрядов, состоящий из 2K-1 одинаковых сегментов, и N-K-разрядный ЦАП0 младших разрядов, подключенные к общему источнику опорного напряжения Vref и имеющие общий выход, образующий выход ЦАП, блок калибровки, содержащий ЦАП2 источника тока калибровки, подключенный к выходу ЦАП, блок калибровки определяет коды ЦАП2, дополняющие ток каждого сегмента ЦАП1 до тока опорного сегмента в стадии калибровки, а при работе подает на ЦАП2 коды компенсации ошибок ЦАП1, вычисленные для каждого значения кода старших разрядов по кодам ЦАП2, определенным при калибровке. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для высокоточного преобразования быстроизменяющихся электрических сигналов в цифровой код. Техническим результатом является повышение точности аналого-цифрового преобразования, связанного с нелинейностью и импульсными помехами цифроаналогового преобразователя при определении остаточного напряжения на каждом этапе преобразования. Устройство содержит блоки выборки/хранения, блок управления, линейки компараторов, формирователь опорных напряжений, разностные усилители, аналоговые мультиплексоры, формирователь выходного двоичного кода. 2 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах управления технологическими процессами. Техническим результатом является повышение динамической точности интегрирующего аналого-цифрового преобразования. Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования осуществляется на заранее заданном интервале дискретизации с последующим делением этого интервала в целое n-число раз и формированием на каждом из полученных интервалов времени ведущей пилообразной развертывающей функции и ведомой развертывающей функции, получаемой за счет периодического интегрирования суммы и разности входного и опорного сигналов, с последующей фиксацией моментов времени равенства уровней ведущей и ведомой развертывающих функций путем изменения знака импульса и получения широтно-импульсного сигнала с последующим преобразованием в цифровой код на заранее заданном интервале дискретизации суммы длительностей интервалов времени, соответствующих интервалам времени интегрирования суммы и разности входного и опорного напряжений. При этом преобразование в «цифру» на заданном интервале дискретизации производится по последнему из n-го числа импульсов с широтно-импульсной модуляцией. 5 ил.

Изобретение относится к аналого-цифровому преобразованию и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей для высокоточных исследований быстропротекающих процессов. Техническим результатом является повышение точности и сокращение времени аналого-цифрового преобразования. Способ основан на поэтапном аналого-цифровом преобразовании входного сигнала, при котором на первом этапе сохраняется значение входного аналогового сигнала, и осуществляется его аналого-цифровое преобразование, а во втором и последующих этапах аналого-цифрового преобразования преобразуется усиленная ошибка квантования предыдущего этапа аналого-цифрового преобразования, и объединении результатов преобразований со всех этапов в выходной двоичный код, ошибку квантования текущего этапа аналого-цифрового преобразования формируют как разность сохраненного значения входного аналогового сигнала и значения уровня квантования соответствующего текущему этапу аналого-цифрового преобразования. 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в быстродействующих цифроаналоговых преобразователях (ЦАП), в том числе системах передачи информации. Технический результат заключается в повышении быстродействия и уменьшении искажения спектра выходного сигнала ЦАП. Устройство содержит первый (1) и второй (2) выходные полевые транзисторы, стоки которых соединены с соответствующими противофазными первым (3) и вторым (4) токовыми выходами устройства, истоки объединены и соединены с источником коммутируемого разрядного тока (5), первый (6) коммутирующий полевой транзистор, затвор которого связан с первым (7) логическим входом устройства, исток подключен к шине источника питания (8), а сток соединен с затвором первого (1) выходного полевого транзистора и истоком второго (9) коммутирующего полевого транзистора, причем затвор второго (9) коммутирующего полевого транзистора связан со вторым (10) противофазным логическим входом устройства, третий (11) коммутирующий полевой транзистор, затвор которого связан со вторым (10) противофазным логическим входом устройства, исток подключен к шине источника питания (8), а сток соединен с затвором второго (2) выходного полевого транзистора и истоком четвертого (12) коммутирующего полевого транзистора, причем затвор четвертого (12) коммутирующего полевого транзистора связан с первым (7) логическим входом устройства. Стоки второго (9) и четвертого (12) коммутирующих транзисторов связаны с объединенными истоками первого (1) и второго (2) выходных транзисторов. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может использоваться в датчиках неэлектрических величин, в информационно-измерительных устройствах при контроле и управлении технологическими процессами в диапазоне частот. Достигаемый технический результат - повышение точности и быстродействия. Функциональный преобразователь синусоидальных сигналов частота-код содержит электронно-управляемый фазовращатель, компаратор фаз, ключ, одновибратор, функциональный генератор развертки, преобразователь напряжение - код и микроконтроллер. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат заключается в повышении точности и стабильности ЦПУ. Устройство содержит образцовый цифровой преобразователь угла (ЦПУ) 1, управляемый электропривод (УЭП) 2, контролируемый ЦПУ 3, схему И-НЕ 4, первый триггер (T1) 5, первый ключ (Кл1) 6, первую схему совпадения (CC1) 7, первую схему И (И1) 8, второй ключ (Кл2) 9, первую схему задержки (СЗ1) 10, первый сумматор (Σ1) 11, вторую схему совпадения (СС2) 12, первый и второй формирователи импульса (F1) 13 и (F2) 14, схему ИЛИ 15, третий ключ (Кл3) 16, регистратор 17, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 18, второй сумматор (Σ2) 19, вторую схему задержки (СЗ2) 20, регистрирующее устройство 21, устройство задания требуемого кода (УЗТК) 22, третий формирователь импульса (F3) 23, счетчик (Сч) 24, управляющее логическое устройство (УЛУ) 25, второй триггер (Т2) 26, переключатель 27. УЛУ, в свою очередь, содержит инвертор (Инв) 28, вторую схему И (И2) 29, третий триггер (T3) 30, четвертый ключ 31, пятый ключ 32, первый источник питания (ИП1) 33, второй источник питания (ИП2) 34, кнопку «СТАРТ» 35, тумблер 36. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области обработки изображений. Технический результат - обеспечение уменьшения смещения, включенного в цифровой сигнал, которое возникает вследствие разности между временем, когда потенциал опорного сигнала начинает изменяться во времени, и временем, когда счетчик начинает подсчет синхросигнала. Способ для возбуждения устройства фиксации изображений, которое содержит: пиксель для вывода пиксельного сигнала и средство аналого-цифрового преобразования для преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал; причем средство аналого-цифрового преобразования содержит: средство сравнения для вывода сигнала (СМР) результата сравнения, получаемого посредством сравнения аналогового сигнала с опорным сигналом, потенциал которого изменяется с течением времени, и средство подсчета для подсчета синхросигнала; причем способ содержит: формирование первого цифрового сигнала (DN1); формирование второго цифрового сигнала (DN2); формирование третьего цифрового сигнала; корректировку третьего цифрового сигнала на основе первого цифрового сигнала (DN1) и второго цифрового сигнала (DN2). 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к средствам автоматики и вычислительной техники, например, в системе контроля объектов. Технический результат заключается в повышении надежности преобразователя за счет одностороннего расположения элементов приемного и излучающего каналов относительно мультиплексирующего элемента. Волоконно-оптический цифроаналоговый преобразователь содержит источник опорного напряжения 1, излучатель 2, передающий световод 3, оптический демультиплексор 4, первую группу световодов 5, группу фокусирующих граданов 6, оптические аттенюаторы на основе щелевых диафрагм 7-10, призму Порро 11, группу шторок 12, группу коллимирующих граданов 13, вторую группу световодов 14, оптический мультиплексор 15, приемный световод 16, фотоприемник 17, фотоусилитель 18, аналого-цифровой преобразователь 19. 4 ил.

Способ многоабонентной радиочастотной идентификации относится к области радиотехники и может быть использован при организации идентификации одновременно нескольких объектов. Новым в способе многоабонентной радиочастотной идентификации является включение в состав транспондеров, устанавливаемых на объектах идентификации, управляемых фазовращателей. Антенной устройства считывания трансформированные по частоте и модулированные по амплитуде высокочастотные колебания вторично принимают и смешивают с исходными высокочастотными колебаниями, в результате чего на выходе смесителя получают одновременно несколько сигналов от транспондеров, при этом выделяют эти комбинационные низкочастотные составляющие разности исходных и трансформированных по частоте высокочастотных колебаний. Выделенные в каждом канале устройства считывания низкие частоты равны частотам сдвига, вносимым каждым из транспондеров, находящимся в зоне действия системы радиочастотной идентификации. Каждый из этих низкочастотных сигналов демодулируют и получают одновременно на выходе амплитудных детекторов несколько уникальных кодовых последовательностей, осуществляя тем самым идентификацию нескольких объектов одновременно.

Группа изобретений относится к области аналого-цифрового преобразования и может быть использована в системах управления и контроля. Техническим результатом является обеспечение динамически изменяемого разрешения преобразования. Передатчик переменной процесса используется для измерения переменной процесса и при этом динамически изменяет разрешение АЦ преобразователя на основании измеренного значения аналогового входного сигнала. Это может быть выполнено посредством автоматической конфигурируемой регулировки усиления разрешения на основании значения измеряемого аналогового сигнала, с помощью нормализации измеряемого входного сигнала таким образом, что он центрируется в оптимальном окне разрешения АЦ преобразователя, или посредством регулировки опорного напряжения, обеспеченного АЦ преобразователю. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх