JPH0653830A - Method for automatically calibrating non-linear sensor connecting circuit - Google Patents
Method for automatically calibrating non-linear sensor connecting circuitInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、非線形センサに接続さ
れる回路の較正方法に関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for calibrating a circuit connected to a non-linear sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4は、従来の非線形センサなどの出力
信号を処理するブロック図であり、図5は従来の較正方
法による回路構成図であり、また図6は従来の較正方法
の手順図である。図4,5において、11は抵抗/電圧
変換器、12はA/D変換器、13はマイクロコンピュ
ータは、14はセンサ抵抗、15はゲイン調整手段、1
6はオフセット調整手段、17はROMデータテーブ
ル、18はスイッチ、50は測定対象、52は変量、5
4は電気量、56はデジタル値、58は測定値、60は
センサ、62はアナログ回路、64はA/D変換回路、
66は非線形変換回路である。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a block diagram for processing an output signal of a conventional non-linear sensor, FIG. 5 is a circuit configuration diagram by a conventional calibration method, and FIG. 6 is a procedure diagram of the conventional calibration method. Is. In FIGS. 4 and 5, 11 is a resistance / voltage converter, 12 is an A / D converter, 13 is a microcomputer, 14 is a sensor resistance, 15 is a gain adjusting means, 1
6 is an offset adjusting means, 17 is a ROM data table, 18 is a switch, 50 is a measurement target, 52 is a variable, 5
4 is an electric quantity, 56 is a digital value, 58 is a measured value, 60 is a sensor, 62 is an analog circuit, 64 is an A / D conversion circuit,
66 is a non-linear conversion circuit.
【0003】従来、非線形センサなどの非線形素子の出
力の信号処理による非線形素子の信号の直線化は以下の
様にして行われる。例えば、図4は非線形センサとして
Pt100やNi500等の測温抵抗体を用いた場合の
出力信号の処理の流れを示したものであり、温度などの
測定対象50はセンサ60の素子の抵抗値などの変量を
変化させる。Conventionally, the linearization of the signal of the non-linear element by the signal processing of the output of the non-linear element such as the non-linear sensor is performed as follows. For example, FIG. 4 shows a flow of processing of an output signal when a resistance temperature detector such as Pt100 or Ni500 is used as a non-linear sensor, and a measurement target 50 such as temperature is a resistance value of an element of the sensor 60. Change the variable of.
【0004】この変量52はアナログ回路62によって
電圧や電流等のアナログ電気量に変換され、さらにA/
D変換回路64によってデジタル値56にアナログ/デ
ジタル変換される。このデジタル値56は非線形センサ
66自体が持っている非線形性と逆の特性の非線形変換
回路66によって非線形変換され、線形化された測定値
58が得られる。This variable 52 is converted into an analog electric quantity such as voltage or current by an analog circuit 62, and further A /
The D conversion circuit 64 performs analog / digital conversion into a digital value 56. The digital value 56 is non-linearly converted by the non-linear conversion circuit 66 having a characteristic opposite to the non-linearity of the non-linear sensor 66 itself, and a linearized measured value 58 is obtained.
【0005】前記の非線形素子の出力の信号処理におい
て、アナログ回路62及びA/D変換回路64はその回
路を構成する部品定数の誤差などによってそれらの回路
の出力値である電気量54、及びデジタル値56に誤差
を含むことになる。そこで、従来図5に示す様な回路構
成によって図6の手順に従い前記誤差の較正を行ってい
る。In the signal processing of the output of the above-mentioned non-linear element, the analog circuit 62 and the A / D conversion circuit 64 have an electric quantity 54 which is an output value of those circuits and a digital value due to an error of component constants constituting the circuit. The value 56 will include an error. Therefore, the error is calibrated by the conventional circuit configuration shown in FIG. 5 according to the procedure shown in FIG.
【0006】図5において、センサ抵抗14の出力はス
イッチ18を介して抵抗/電圧変換器11に接続され、
その出力電圧はA/D変換回路12によってにアナログ
/デジタル変換されてデジタル値となり、マイクロコン
ピュータ13に入力される。このマイクロコンピュータ
13には、ROMデータテーブル17が接続されてい
る。また、抵抗/電圧変換器11には前記誤差を補正す
るためにゲイン調整手段15及びオフセット調整手段1
6が設けられている。In FIG. 5, the output of the sensor resistor 14 is connected to the resistor / voltage converter 11 via a switch 18,
The output voltage is analog-to-digital converted by the A / D conversion circuit 12 into a digital value, which is input to the microcomputer 13. A ROM data table 17 is connected to the microcomputer 13. Further, the resistance / voltage converter 11 has a gain adjusting means 15 and an offset adjusting means 1 in order to correct the error.
6 is provided.
【0007】以下、非線形素子として測温抵抗体を用い
た例によって説明を行うが、他の非線形素子についても
同様に行うことができる。センサ抵抗14は温度により
抵抗値が変化するがこの変化の様子は線形ではない。例
えば、図6のグラフ1に示す様に温度変化に対する抵抗
値の変化は線形な特性ではなく、非線形素子が有する非
直線特性となる。この変化の非直線特性はセンサ固有の
ものであらかじめ決定しており既知のものである。Hereinafter, an example using a resistance temperature detector as the non-linear element will be described, but the same can be applied to other non-linear elements. The resistance value of the sensor resistor 14 changes with temperature, but the state of this change is not linear. For example, as shown in the graph 1 of FIG. 6, the change of the resistance value with respect to the temperature change is not a linear characteristic but a non-linear characteristic of the nonlinear element. The non-linear characteristic of this change is peculiar to the sensor, is predetermined, and is known.
【0008】マイクロコンピュータ13はセンサ入力指
示信号によってスイッチ18を操作し、センサ抵抗14
の抵抗値を抵抗/電圧変換器11に入力する。そして、
抵抗/電圧変換器11は該抵抗値を電圧に変換する。こ
の抵抗/電圧変換は図6のグラフ2に示されるものであ
る。しかしながら、図6のグラフ2に示される様に、こ
の抵抗/電圧変換器11及び次のA/D変換器12はと
もにゲイン調整及びオフセット調整を行って、回路の特
性を所定の特性に変更する必要がある。これは、抵抗/
電圧変換器11及び次のA/D変換器12を構成する回
路定数にばらつきがあり、設定値からの誤差を有してい
るからである。ここでは、抵抗/電圧特性はゲイン調整
手段15及びオフセット調整手段16等のボリューム調
整によって調整される。The microcomputer 13 operates the switch 18 in response to the sensor input instruction signal, and the sensor resistor 14
Then, the resistance value of is input to the resistance / voltage converter 11. And
The resistance / voltage converter 11 converts the resistance value into a voltage. This resistance / voltage conversion is shown in graph 2 of FIG. However, as shown in graph 2 of FIG. 6, both the resistance / voltage converter 11 and the next A / D converter 12 perform gain adjustment and offset adjustment to change the circuit characteristic to a predetermined characteristic. There is a need. This is resistance /
This is because there are variations in the circuit constants that form the voltage converter 11 and the next A / D converter 12, and there is an error from the set value. Here, the resistance / voltage characteristic is adjusted by the volume adjustment of the gain adjusting means 15, the offset adjusting means 16, and the like.
【0009】入力された抵抗値は較正された特性によっ
て電圧に変換され、次にA/D変換される(図6のグラ
フ3参照)。このデジタル値がマイクロコンピュータ1
3に入力される。マイクロコンピュータ13は、このデ
ジタル値に対して図6のグラフ4に示すような非線形素
子の温度/抵抗特性と逆特性の非線形特性を持つデータ
テーブル17(ROMなどに実装しておくことができ
る)を参照し、リニア変換して計測した温度値を得るも
のである。The input resistance value is converted into a voltage by the calibrated characteristic, and then A / D converted (see graph 3 in FIG. 6). This digital value is the microcomputer 1
Input to 3. The microcomputer 13 has a data table 17 (which can be mounted in a ROM or the like) having a nonlinear characteristic that is an inverse characteristic of the temperature / resistance characteristic of the nonlinear element as shown in graph 4 of FIG. 6 with respect to this digital value. , And obtains the temperature value measured by linear conversion.
【0010】次に、前記抵抗/電圧変換器11及びA/
D変換器12における較正について説明する。図7はア
ナログ信号入力をアナログ/デジタル変換(以下、「A
/D変換」という、)し、マイクロコンピュータに入力
するシステムの構成を示すブロック図である。Next, the resistance / voltage converter 11 and A /
The calibration in the D converter 12 will be described. FIG. 7 shows analog / digital conversion of an analog signal input (hereinafter referred to as “A
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a system for inputting to a microcomputer.
【0011】図において、アナログ入力はアナログ入力
接続スイッチ18を介してアナログ回路10に入力さ
れ、ここで所定のレベルに変換され、A/D変換器12
でデジタル値に変換され、マイクロコンピュータ13に
入力される。ここで、アナログ回路10とA/D変換器
12とによって構成される部分をA/D変換回路とす
る。なお、アナログ入力接続スイッチ18はアナログ入
力が複数個ある場合にそれらを選択するもので、図7に
おいては省略することもできる。In the figure, the analog input is input to the analog circuit 10 via the analog input connection switch 18, where it is converted to a predetermined level, and the A / D converter 12 is supplied.
Is converted into a digital value by and input to the microcomputer 13. Here, the portion formed by the analog circuit 10 and the A / D converter 12 is referred to as an A / D conversion circuit. The analog input connection switch 18 is used to select a plurality of analog inputs when there are a plurality of analog inputs, and can be omitted in FIG. 7.
【0012】このシステムにおいて、アナログ入力に対
応する正確なデジタル値をマイクロコンピュータ13に
入力するためには、アナログ回路10におけるレベル変
換及びA/D変換器12におけるA/D変換を高精度に
行うことが必要である。ところが、アナログ回路10及
びA/D変換器12には、それらを構成する部品定数の
ばらつき誤差による出力の誤差があるため、それらを補
正する必要がある。以下、この点について説明する。In this system, in order to input an accurate digital value corresponding to an analog input to the microcomputer 13, the level conversion in the analog circuit 10 and the A / D conversion in the A / D converter 12 are performed with high accuracy. It is necessary. However, since the analog circuit 10 and the A / D converter 12 have an output error due to a variation error in the component constants forming them, it is necessary to correct them. Hereinafter, this point will be described.
【0013】図8はアナログ回路10とA/D変換器1
2とを含めたA/D変換回路の入出力特性図である。図
において、破線は部品定数のばらつき誤差がない理想的
な入出力特性を示すものであり、アナログ入力をx、デ
ジタル出力をf1 (x)とすると、 f1 (x)=a1 x+b1 …(1) で表される。つまり、アナログ入力をxとしたときのA
/D変換値をf(x)としたときは、A/D変換値はア
ナログ入力の一次式で表すことができる。(この関係が
得られるのは、アナログ入力が低周波信号の場合などア
ナログ入力とA/D変換出力の関係がリニアの場合を対
象としているためである。)しかしながら、部品定数に
はばらつき誤差があるため、実際には、実線に示すよう
な理想の特性とは異なる入出力特性となる。この特性
は、 f2 (x)=a2 x+b2 …(2) で表される。FIG. 8 shows an analog circuit 10 and an A / D converter 1.
FIG. 3 is an input / output characteristic diagram of the A / D conversion circuit including 2 and. In the figure, the broken line shows an ideal input / output characteristic with no error in the variation of component constants, where x is an analog input and f 1 (x) is a digital output: f 1 (x) = a 1 x + b 1 ... (1) In other words, A when the analog input is x
When the / D converted value is f (x), the A / D converted value can be expressed by a linear expression of analog input. (This relationship is obtained because the relationship between the analog input and the A / D conversion output is linear, such as when the analog input is a low-frequency signal.) However, there is a variation error in the component constants. Therefore, in reality, the input / output characteristics are different from the ideal characteristics shown by the solid line. This characteristic is represented by f 2 (x) = a 2 x + b 2 (2).
【0014】ここで、a1 ,a2 は増幅率、b1 ,b2
はオフセット値である。図8から増幅率がa1 、オフセ
ット値がb1 が理想の値であるが、実際には、増幅率は
a2、オフセット値はb2 となることが分かる。また、
アナログ入力に対して正確なA/D変換値を得るには、
a2 →a1 、b2 →b1 の修正を行えばよいことが分か
る。Here, a 1 and a 2 are amplification factors, and b 1 and b 2
Is an offset value. It can be seen from FIG. 8 that the amplification factor a 1 and the offset value b 1 are ideal values, but in reality, the amplification factor is a 2 and the offset value is b 2 . Also,
To obtain an accurate A / D conversion value for analog input,
It is understood that the correction of a 2 → a 1 and b 2 → b 1 should be performed.
【0015】図9は従来のA/D変換回路の較正方法を
説明するブロック図であり、A/D変換器12の入力側
において可変抵抗器15´によって増幅率をa2 からa
1 に調節し、可変電圧電源16´によってオフセット値
をb2 からb1 に調節する。FIG. 9 is a block diagram for explaining a conventional method for calibrating an A / D conversion circuit. The variable resistor 15 'on the input side of the A / D converter 12 changes the amplification factor from a 2 to a.
Adjusted to 1 to adjust the offset value from b 2 to b 1 by a variable voltage power source 16 '.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来の非線形センサに接続される回路の較正方法では以
下のような問題点を有している。従来の非線形センサに
接続される回路における抵抗/電圧変換及びA/D変換
において所定の変換を行うには、部品定数の誤差等を補
正するためにゲイン調整やオフセット調整を行う必要が
ある。この調整には人手を必要とするため、省力化や調
整精度の点において問題がある。However, the above-mentioned conventional method of calibrating the circuit connected to the nonlinear sensor has the following problems. In order to perform predetermined conversion in resistance / voltage conversion and A / D conversion in a circuit connected to a conventional non-linear sensor, it is necessary to perform gain adjustment and offset adjustment in order to correct errors in component constants and the like. Since this adjustment requires manpower, there are problems in labor saving and adjustment accuracy.
【0017】本発明は、前記問題点を解決して、高精度
の調整を自動的にかつ低コストで行うことができる非線
形センサに接続される回路の較正方法を提供することを
目的とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method of calibrating a circuit connected to a non-linear sensor capable of performing highly accurate adjustment automatically and at low cost.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は非線形性を有する非線形センサに接続さ
れて前記非線形センサの測定出力値を処理し、該処理信
号をマイクロコンピュータに入力する処理回路の較正を
行う方法において、較正用の既知の入力値を前記処理回
路に入力して処理回路の回路特性を求め、その処理回路
の回路特性から処理回路の較正された入出力関係を求
め、次に処理回路の較正された入出力関係から非線形セ
ンサの測定出力値に対する処理回路の較正された出力値
を求め、マイクロコンピュータにおいて、処理回路の較
正された出力値に対して非線形センサと逆特性の非線形
/リニア変換を行うことによって非線形センサ接続回路
の自動較正を行うものである。To achieve the above object, the present invention is connected to a non-linear sensor having non-linearity to process a measured output value of the non-linear sensor and input the processed signal to a microcomputer. In the method of calibrating the processing circuit, the known input value for calibration is input to the processing circuit to obtain the circuit characteristic of the processing circuit, and the calibrated input / output relationship of the processing circuit is calculated from the circuit characteristic of the processing circuit. Then, the calibrated output value of the processing circuit with respect to the measured output value of the non-linear sensor is obtained from the calibrated input / output relationship of the processing circuit, and the calibrated output value of the processing circuit is compared with the non-linear sensor in the microcomputer. The non-linear / linear conversion of the inverse characteristic is performed to automatically calibrate the non-linear sensor connection circuit.
【0019】そして、処理回路はアナログ回路やA/D
変換器を含むものとすることができ、較正用の既知の入
力値及び非線形センサの測定出力値の処理回路への入力
制御は、マイクロコンピュータによって行うものであ
る。また、非線形/リニア変換は非線形の特性を記憶し
た記憶手段によって行うことができる。The processing circuit is an analog circuit or an A / D.
A converter may be included, and the input control to the processing circuit of the known input value for calibration and the measured output value of the non-linear sensor is performed by a microcomputer. Further, the non-linear / linear conversion can be performed by a storage means that stores non-linear characteristics.
【0020】[0020]
【作用】本発明によれば、以上のような非線形センサに
接続されて前記非線形センサの測定出力値を処理し、該
処理信号をマイクロコンピュータに入力する処理回路の
較正を行う方法を採用することで、従来手作業によって
行っている処理回路の較正をマイクロコンピュータを用
いた自動較正とすることができる。According to the present invention, a method for calibrating a processing circuit which is connected to the above-described non-linear sensor, processes the measured output value of the non-linear sensor, and inputs the processed signal to the microcomputer is adopted. Therefore, the calibration of the processing circuit, which is conventionally performed manually, can be automatically calibrated using a microcomputer.
【0021】これにより、非線形センサ信号を入力信号
とする回路においても回路の自動較正を行うことができ
る。Thus, even in a circuit in which a non-linear sensor signal is used as an input signal, the circuit can be automatically calibrated.
【0022】[0022]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の実施例による非
線形センサに接続される回路の較正方法を説明するブロ
ック図であり、図2は本発明の実施例による非線形セン
サに接続される回路のA/D変換回路の較正方法を説明
するブロック図である。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. 1 is a block diagram illustrating a method of calibrating a circuit connected to a nonlinear sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an A / D conversion circuit of a circuit connected to a nonlinear sensor according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram explaining a calibration method.
【0023】図において、1は抵抗/電圧変換器、2は
A/D変換器、3はマイクロコンピュータ、10はアナ
ログ回路、11〜13は接続スイッチ、41はセンサ抵
抗、42は基準抵抗α、43は基準抵抗β、44〜46
は接続スイッチである。以下本発明の構成を説明する。
図1において、本発明の構成は非線形センサの部分41
〜43と該非線形センサからの出力信号を処理する回路
部分1〜3とに分けることができる。In the figure, 1 is a resistance / voltage converter, 2 is an A / D converter, 3 is a microcomputer, 10 is an analog circuit, 11 to 13 are connection switches, 41 is a sensor resistance, 42 is a reference resistance α, 43 is a reference resistance β, 44 to 46
Is a connection switch. The configuration of the present invention will be described below.
In FIG. 1, the configuration of the present invention includes a portion 41 of the nonlinear sensor.
~ 43 and circuit parts 1 to 3 for processing the output signal from the non-linear sensor.
【0024】この区分における非線形センサの部分は図
6においてグラフ1に対応するものであり、また非線形
センサからの出力信号を処理する回路部分は図6におい
てグラフ2〜4に対応するものである。始めに、図2に
よって非線形センサからの出力信号を処理する回路部分
によって本発明のリニア信号のアナログ自動較正の方法
の原理について説明する。図2は図1における抵抗/電
圧変換器1をアナログ回路10とし、該アナログ回路1
0への入力を非線形センサからの出力信号から切り離し
て一般的な入力信号としたものである。The portion of the non-linear sensor in this section corresponds to graph 1 in FIG. 6, and the circuit portion for processing the output signal from the non-linear sensor corresponds to graphs 2 to 4 in FIG. First, the principle of the method of analog automatic calibration of a linear signal according to the present invention will be described with reference to FIG. 2 by a circuit portion that processes an output signal from a non-linear sensor. FIG. 2 shows that the resistance / voltage converter 1 in FIG.
The input to 0 is separated from the output signal from the non-linear sensor into a general input signal.
【0025】図8の入出力特性図において、前記した様
に以下の関係が導かれる。図において、破線は部品定数
のばらつき誤差がない理想的な入出力特性を示すもので
あり、アナログ入力をx、デジタル出力をf1 (x)と
すると、 f1 (x)=a1 x+b1 …(1) で表される。つまり、アナログ入力をxとしたときのA
/D変換値をf(x)としたときは、A/D変換値はア
ナログ入力の一次式で表すことができる。(この関係が
得られるのは、アナログ入力が低周波信号の場合などア
ナログ入力とA/D変換出力の関係がリニアの場合を対
象としているためである。)しかしながら、部品にはば
らつき誤差があるため、実際には、実線に示すような理
想の特性とは異なる入出力特性となる。この特性は、 f2 (x)=a2 x+b2 …(2) で表される。In the input / output characteristic diagram of FIG. 8, the following relationships are derived as described above. In the figure, the broken line shows an ideal input / output characteristic with no error in the variation of component constants, where x is an analog input and f 1 (x) is a digital output: f 1 (x) = a 1 x + b 1 ... (1) In other words, A when the analog input is x
When the / D converted value is f (x), the A / D converted value can be expressed by a linear expression of analog input. (This relationship is obtained because the relationship between the analog input and the A / D conversion output is linear, such as when the analog input is a low-frequency signal.) However, there are variations in the components. Therefore, in reality, the input / output characteristics are different from the ideal characteristics shown by the solid line. This characteristic is represented by f 2 (x) = a 2 x + b 2 (2).
【0026】ここで、a1 ,a2 は増幅率、b1 ,b2
はオフセット値である。図8から増幅率がa1 、オフセ
ット値がb1 が理想の値であるが、実際には、増幅率は
a2、オフセット値はb2 となることが分かる。また、
アナログ入力に対して正確なA/D変換値を得るには、
a2 →a1 、b2 →b1 の修正を行えばよいことが分か
る。Here, a 1 and a 2 are amplification factors, and b 1 and b 2
Is an offset value. It can be seen from FIG. 8 that the amplification factor a 1 and the offset value b 1 are ideal values, but in reality, the amplification factor is a 2 and the offset value is b 2 . Also,
To obtain an accurate A / D conversion value for analog input,
It is understood that the correction of a 2 → a 1 and b 2 → b 1 should be performed.
【0027】前記関係式において、 x=0のとき f2 (0)=b2 …(3) x=αのとき f2 (α)=a2 α+b2 …(4) となる。前記式(3),(4)から回路の特性を示すa
2 、b2 は、 a2 ={f2 (α)−f2 (0)}/α …(5) b2 =f2 (0) …(6) となる。In the above relational expression, when x = 0, f 2 (0) = b 2 (3) When x = α, f 2 (α) = a 2 α + b 2 (4) From the above equations (3) and (4), a showing the characteristics of the circuit
2 and b 2 are as follows: a 2 = {f 2 (α) −f 2 (0)} / α (5) b 2 = f 2 (0) (6)
【0028】f2 (x)がA/D変換器2の出力値とし
て判明しているときの入力xの値は、式(2)から x={f2 (x)−b2 }/a2 …(7) となる。ここで、式(5),(6)の回路特性値a2 、
b2 を式(7)に代入するとxは x=α{f2 (x)−f2 (0)}/{f2 (α)−f2 (0)} …(8) となる。The value of the input x when f 2 (x) is known as the output value of the A / D converter 2 is x = {f 2 (x) -b 2 } / a from the equation (2). 2 becomes (7). Here, the circuit characteristic value a 2 of the equations (5) and (6),
Substituting b 2 into the equation (7), x becomes x = α {f 2 (x) -f 2 (0)} / {f 2 (α) -f 2 (0)} (8).
【0029】つまり、A/D変換値f2 (0),f
2 (α)及びα、並びにA/D変換器2の出力値f
2 (x)からそのときのアナログの入力値xを求めるこ
とができる。このアナログの入力値xを部品のばらつき
誤差がない理想の入出力特性式(2)に代入すると、 f1 (x)=a1 α{f2 (x)−f2 (0)}/{f2 (α)−f2 (0)} +b1 …(9) となり、入力値xに対して回路の誤差を較正したA/D
変換値f1 (x)を得ることができる。That is, the A / D converted values f 2 (0), f
2 (α) and α, and the output value f of the A / D converter 2
The analog input value x at that time can be obtained from 2 (x). Substituting this analog input value x into the ideal input / output characteristic equation (2) with no component variation error, f 1 (x) = a 1 α {f 2 (x) −f 2 (0)} / { f 2 (α) -f 2 (0)} + b 1 (9), which is an A / D in which the circuit error is calibrated for the input value x.
The converted value f 1 (x) can be obtained.
【0030】つまり、アナログ入力A/D変換出力の較
正用の基準値入力0,αに対するそれぞれの出力f
2 (0),f2 (α)が得られれば、任意のアナログ入
力に対する理想変換値を逆算することができる。この逆
算には、前記式(9)にこの任意のアナログ入力値xに
対するA/D変換値f2 (x)を代入して計算すればよ
く、アナログ回路やA/D変換回路における部品定数の
ばらつき誤差に起因するオフセット値や増幅率の誤差を
吸収することができる。That is, the respective outputs f with respect to the reference value inputs 0 and α for calibrating the analog input A / D conversion output
If 2 (0) and f 2 (α) are obtained, the ideal conversion value for any analog input can be calculated backward. This back-calculation may be performed by substituting the A / D conversion value f 2 (x) for the arbitrary analog input value x into the equation (9), and calculating the component constant in the analog circuit or the A / D conversion circuit. It is possible to absorb the error of the offset value and the amplification factor due to the variation error.
【0031】前記計算は、A/D変換した値をマイクロ
コンピュータなどを用いて計算することができる。ま
た、較正用の0の入力やαの入力の指示もマイクロコン
ピュータによって行うことができる。図3は本発明の実
施例におけるリニア信号のアナログ自動較正の方法を示
すフローチャートである。In the above calculation, the A / D converted value can be calculated using a microcomputer or the like. Further, an instruction of inputting 0 or α for calibration can also be performed by the microcomputer. FIG. 3 is a flowchart showing a method of analog automatic calibration of a linear signal in the embodiment of the present invention.
【0032】本発明のリニア信号のアナログ自動較正の
方法は以下のステップによって行われる。 ステップS1:まず、マイクロコンピュータ3はA/D
変換器2にA/D変換指示を与える。ここでは、第1基
準値を入力する接続スイッチ12をオンにしてアナログ
回路10に基準値αに相当する電圧を入力する。The method of analog automatic calibration of a linear signal of the present invention is performed by the following steps. Step S1: First, the microcomputer 3 is A / D
An A / D conversion instruction is given to the converter 2. Here, the connection switch 12 for inputting the first reference value is turned on, and the voltage corresponding to the reference value α is input to the analog circuit 10.
【0033】ステップS2:次に、マイクロコンピュー
タ3はA/D変換器2にA/D変換指示を与える。A/
D変換器2は基準値αに対するA/D変換出力f
2 (α)を出力する。 ステップS3:次に、マイクロコンピュータ3は第2基
準値を入力するスイッチ11に基準値0の入力指示を与
える。こでは、第2基準値入力スイッチ11をオンにし
て、アナログ回路10の入力をアースする。Step S2: Next, the microcomputer 3 gives an A / D conversion instruction to the A / D converter 2. A /
The D converter 2 outputs the A / D conversion output f with respect to the reference value α.
2 (α) is output. Step S3: Next, the microcomputer 3 gives an input instruction of the reference value 0 to the switch 11 for inputting the second reference value. Here, the second reference value input switch 11 is turned on to ground the input of the analog circuit 10.
【0034】ステップS4:次に、マイクロコンピュー
タ3はA/D変換器2にA/D変換指示を与える。A/
D変換器2は基準値0に対するA/D変換出力f
2 (0)を出力する。 ステップS5:次に、マイクロコンピュータ3はアナロ
グ入力を接続するスイッチ13にアナログ入力xの入力
指示を与える。Step S4: Next, the microcomputer 3 gives an A / D conversion instruction to the A / D converter 2. A /
D converter 2 outputs A / D conversion output f with reference value 0
2 (0) is output. Step S5: Next, the microcomputer 3 gives an input instruction of the analog input x to the switch 13 connecting the analog input.
【0035】ステップS6:次に、マイクロコンピュー
タ3はA/D変換器2にA/D変換指示を与える。A/
D変換器2はアナログ入力xに対するA/D変換出力f
2 (x)を出力する。 ステップS7:次に、マイクロコンピュータ3はf
2 (x)を前記較正値の演算式(9)を用いてf
1 (x)に較正する。Step S6: Next, the microcomputer 3 gives an A / D conversion instruction to the A / D converter 2. A /
The D converter 2 is an A / D conversion output f for the analog input x
2 (x) is output. Step S7: Next, the microcomputer 3 f
2 (x) is calculated using the above-mentioned calibration value calculation formula (9) as f
Calibrate to 1 (x).
【0036】以上の説明においては、説明を分かりやす
くするために既値の較正値として0とαとを用いている
が、0の代わりに任意の既知の値βでも同様に求めるこ
とができ、この場合の較正演算式f1 (x)は f1 (x)=a1 [(β−α)f2 (X)−{βf2 (α)−αf2 (β)}] /{f2 (β)−f2 (α)}+b1 …(10) となり、この較正演算式によって真値を計算できる。In the above description, 0 and α are used as the existing calibration values for the sake of easy understanding, but any known value β can be obtained in the same manner instead of 0. The calibration calculation formula f 1 (x) in this case is f 1 (x) = a 1 [(β-α) f 2 (X)-{βf 2 (α) -αf 2 (β)}] / {f 2 (Β) −f 2 (α)} + b 1 (10), and the true value can be calculated by this calibration calculation formula.
【0037】以上アナログ入力は電圧を想定して説明し
たが、電流あるいは抵抗値でも同様に扱うことができ
る。前記説明による本発明のリニア信号のアナログ自動
較正の方法は、図2において接続スイッチ11〜13に
よってアナログ回路10に信号を切り換えて入力するも
のであるが、この方法は同様にして図1の本発明の非線
形センサからの出力信号を処理する回路部分において適
用することができる。Although the analog input has been described on the assumption of a voltage, the current or resistance value can be handled in the same manner. The linear automatic analog calibration method of the present invention according to the above description is such that the signals are switched and input to the analog circuit 10 by the connection switches 11 to 13 in FIG. 2, but this method is the same as in FIG. The invention can be applied in a circuit portion that processes an output signal from a nonlinear sensor.
【0038】図1においては、非線形センサとしてセン
サ抵抗を適用したものであり、図2の基準値入力0、基
準値入力α、及びアナログ入力としてそれぞれ基準抵抗
β43、基準抵抗α42、及びセンサ抵抗r41からの
抵抗値を入力するものである。この実施例においては、
非線形センサとしてセンサ抵抗を用いているが、その他
の非線形センサを適用することもできる。In FIG. 1, a sensor resistance is applied as a non-linear sensor, and the reference value input 0, the reference value input α, and the analog input of FIG. 2 are a reference resistance β43, a reference resistance α42, and a sensor resistance r41, respectively. The resistance value from is input. In this example,
Although the sensor resistance is used as the non-linear sensor, other non-linear sensors can be applied.
【0039】前記基準抵抗β43、基準抵抗α42、及
びセンサ抵抗r41の抵抗/電圧変換器1への入力の選
択はマイクロコンピュータ3からの基準値1入力指示、
基準値2入力指示、及びセンサ入力指示の指示信号を、
各基準抵抗α42、基準抵抗β43、及びセンサ抵抗r
41に設けられる接続スイッチ44〜46に入力するこ
とによって行われる。Input of the reference resistance β43, the reference resistance α42, and the sensor resistance r41 to the resistance / voltage converter 1 is selected by inputting a reference value 1 from the microcomputer 3.
Reference value 2 input instruction and instruction signal of sensor input instruction,
Each reference resistance α42, reference resistance β43, and sensor resistance r
It is performed by inputting to the connection switches 44 to 46 provided in 41.
【0040】なお、図1の非線形センサ入力回路は概略
を示したものであり、実際の測定回路においては非線形
センサ41及び基準抵抗42,43と抵抗/電圧変換器
1との間のケーブル抵抗による影響を補正するために図
10のような回路構成をとるが、この説明においては図
1によって説明する。マイクロコンピュータ3は基準値
として既知の基準抵抗α42、基準抵抗β43及び測定
対象であるセンサ抵抗r41に対して順次入力指示し、
抵抗/電圧変換器1及びA/D変換器2を介してそれに
対応するA/D変換値f2 (α)、f 2 (β)、及びf
2 (r)を得る。The nonlinear sensor input circuit shown in FIG.
Is shown in the actual measurement circuit.
Sensor 41 and reference resistors 42 and 43 and resistance / voltage converter
Figure to correct the effect of cable resistance between
Although a circuit configuration such as 10 is adopted, in this explanation,
This will be described with reference to 1. Microcomputer 3 is the standard value
Known as reference resistance α42, reference resistance β43 and measurement
Input instructions sequentially to the target sensor resistance r41,
Through the resistance / voltage converter 1 and the A / D converter 2,
Corresponding A / D conversion value f2(Α), f 2(Β), and f
2(R) is obtained.
【0041】入力rに対する理想のA/D変換値をf1
(r)とすると、f1 (r)は前記式(1)から以下の
様に表される。 f1 (r)=a1 r+b1 …(11) よって較正演算式(10)からf1 (r)は、 f1 (r)=a1 [(β−α)f2 (X)−{βf2 (α)−αf2 (β)}] /{f2 (β)−f2 (α)}+b1 …(12) と表すことができる。The ideal A / D conversion value for the input r is f 1
Assuming that (r), f 1 (r) is expressed by the following formula (1). f 1 (r) = a 1 r + b 1 (11) Therefore, f 1 (r) is calculated from the calibration equation (10) as follows: f 1 (r) = a 1 [(β−α) f 2 (X) − { βf 2 (α) -αf 2 (β)}] / {f 2 (β) -f 2 (α)} + b 1 (12)
【0042】前記式(12)によって得られるA/D変
換値f1 (r)は抵抗rに対して線形な値とすることが
できる。しかしながら、このA/D変換値f1 (r)は
本来計測しようとしている温度に対しては、そのセンサ
の持つ非線形性によって線形な値となっていない。この
非線形な値を線形な温度にもどすには、従来と同様の手
法を適用することができる。つまり、マイクロコンピュ
ータ3は較正されたA/D変換値f1 (r)に対応する
温度を記したROMなどのデータテーブルを参照するこ
とによって、対応する温度を読出して測定温度を得るこ
とができる。The A / D conversion value f 1 (r) obtained by the equation (12) can be a linear value with respect to the resistance r. However, the A / D converted value f 1 (r) is not a linear value with respect to the temperature to be originally measured due to the non-linearity of the sensor. To return this non-linear value to a linear temperature, a method similar to the conventional one can be applied. That is, the microcomputer 3 can read the corresponding temperature and obtain the measured temperature by referring to the data table such as the ROM in which the temperature corresponding to the calibrated A / D converted value f 1 (r) is recorded. .
【0043】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図11は本発明の本発明の非線形センサに接続さ
れる回路の較正方法を説明する第2の実施例のブロック
図である。図1の第1の実施例においては、抵抗/電圧
変換器1への入力として接続スイッチ44〜46により
センサ抵抗r41、基準抵抗α42、及び基準抵抗β4
3を選択して入力しているが、図11に示す第2の実施
例においてはセンサ抵抗r4を抵抗/電圧変換器1に接
続したままとし、該センサ抵抗r4によって測定される
測定対象そのものを変更するものである。この測定対象
そのものの変更は、マイクロコンピュータ3からの測定
値入力指示、基準値1入力指示、及び基準値2入力指示
によって行われる。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a block diagram of a second embodiment illustrating a method for calibrating a circuit connected to the nonlinear sensor of the present invention. In the first embodiment of FIG. 1, the sensor resistance r41, the reference resistance α42, and the reference resistance β4 are connected to the resistance / voltage converter 1 by the connection switches 44 to 46 as inputs.
Although 3 is selected and input, in the second embodiment shown in FIG. 11, the sensor resistance r4 is left connected to the resistance / voltage converter 1 and the measurement target itself measured by the sensor resistance r4 is To change. The measurement object itself is changed by a measurement value input instruction, a reference value 1 input instruction, and a reference value 2 input instruction from the microcomputer 3.
【0044】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the spirit of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非線形センサに接続されて該非線形センサの測定出力値
を処理し、該処理信号をマイクロコンピュータによる処
理回路の較正を行う方法を採用することで、以下に記載
した効果を奏する。 (1)本発明によれば非線形センサ信号に対しても、そ
の入力部からA/D変換出力までをマイクロコンピュー
タなどにより自動較正できるので省略化できコストを低
下させることができる。 (2)また、人手を省くことによって調整精度をあげる
ことができる。As described above, according to the present invention,
By adopting a method of connecting to the non-linear sensor to process the measured output value of the non-linear sensor and calibrating the processing signal by the microcomputer, the following effects can be obtained. (1) According to the present invention, even for a non-linear sensor signal, the input section to the A / D conversion output can be automatically calibrated by a microcomputer or the like, so that it can be omitted and the cost can be reduced. (2) Further, the adjustment accuracy can be improved by omitting manpower.
【図1】本発明の実施例による非線形センサに接続され
る回路の較正方法を説明するブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a method of calibrating a circuit connected to a non-linear sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例による非線形センサに接続され
る回路のA/D変換回路の較正方法を説明するブロック
図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a method of calibrating an A / D conversion circuit of a circuit connected to a non-linear sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例におけるリニア信号のアナログ
自動較正の方法を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a method for analog automatic calibration of a linear signal according to an embodiment of the present invention.
【図4】従来の非線形センサなどの出力信号を処理する
ブロック図である。FIG. 4 is a block diagram for processing an output signal of a conventional non-linear sensor or the like.
【図5】従来の較正方法による回路構成図である。FIG. 5 is a circuit configuration diagram according to a conventional calibration method.
【図6】従来の較正方法の手順図である。FIG. 6 is a procedure diagram of a conventional calibration method.
【図7】アナログ信号入力をA/D変換しマイクロコン
ピュータに入力するブロック図である。FIG. 7 is a block diagram in which an analog signal input is A / D converted and input to a microcomputer.
【図8】A/D変換回路の入出力特性図である。FIG. 8 is an input / output characteristic diagram of the A / D conversion circuit.
【図9】従来のA/D変換回路の較正方法を説明するブ
ロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a calibration method of a conventional A / D conversion circuit.
【図10】非線形センサによる測定回路図である。FIG. 10 is a measurement circuit diagram using a non-linear sensor.
【図11】本発明の本発明の非線形センサに接続される
回路の較正方法を説明する第2の実施例のブロック図で
ある。FIG. 11 is a block diagram of a second embodiment illustrating a method of calibrating a circuit connected to the inventive non-linear sensor of the present invention.
1 抵抗/電圧変換器 2 A/D変換器 3 マイクロコンピュータ 4 センサ抵抗 10 アナログ回路 11〜13 接続スイッチ 41 センサ抵抗 42 基準抵抗α 43 基準抵抗β 44〜46 接続スイッチ 1 resistance / voltage converter 2 A / D converter 3 microcomputer 4 sensor resistance 10 analog circuit 11-13 connection switch 41 sensor resistance 42 reference resistance α 43 reference resistance β 44-46 connection switch
Claims (5)
れて前記非線形センサの測定出力値を処理し、該処理信
号をマイクロコンピュータに入力する処理回路の較正を
行う方法において、 (a)較正用の既知の入力値を前記処理回路に入力して
前記処理回路の回路特性を求め、 (b)前記処理回路の回路特性から前記処理回路の較正
された入出力関係を求め、 (c)前記処理回路の較正された入出力関係から前記非
線形センサの測定出力値に対する前記処理回路の較正さ
れた出力値を求め、 (d)前記マイクロコンピュータにおいて、前記処理回
路の較正された出力値に対して前記非線形センサと逆特
性の非線形/リニア変換を行うことを特徴とする非線形
センサ接続回路の自動較正方法。1. A method for calibrating a processing circuit which is connected to a nonlinear sensor having nonlinearity, processes a measurement output value of the nonlinear sensor, and inputs the processed signal to a microcomputer, comprising: (a) A known input value is input to the processing circuit to obtain a circuit characteristic of the processing circuit; (b) a calibrated input / output relationship of the processing circuit is obtained from the circuit characteristic of the processing circuit; and (c) the processing circuit. A calibrated output value of the processing circuit with respect to the measured output value of the non-linear sensor from the calibrated input / output relationship of A method for automatically calibrating a non-linear sensor connection circuit, characterized by performing non-linear / linear conversion having an inverse characteristic of a sensor.
である請求項1記載の非線形センサ接続回路の自動較正
方法。2. The automatic calibration method for a non-linear sensor connection circuit according to claim 1, wherein the processing circuit is a circuit including an analog circuit.
路である請求項1記載の非線形センサ接続回路の自動較
正方法。3. The automatic calibration method for a nonlinear sensor connection circuit according to claim 1, wherein the processing circuit is a circuit including an A / D conversion circuit.
形センサの測定出力値の前記処理回路への入力制御は、
前記マイクロコンピュータによって行われる請求項1記
載の非線形センサ接続回路の自動較正方法。4. The input control of the known input value for calibration and the measured output value of the non-linear sensor to the processing circuit includes:
The method for automatically calibrating a non-linear sensor connection circuit according to claim 1, which is performed by the microcomputer.
特性を記憶した記憶手段によって行われる請求項1記載
の非線形センサ接続回路の自動較正方法。5. The method for automatically calibrating a non-linear sensor connection circuit according to claim 1, wherein the non-linear / linear conversion is performed by a storage unit that stores the non-linear characteristic.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20152592A JPH0653830A (en) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | Method for automatically calibrating non-linear sensor connecting circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20152592A JPH0653830A (en) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | Method for automatically calibrating non-linear sensor connecting circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0653830A true JPH0653830A (en) | 1994-02-25 |
Family
ID=16442493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20152592A Pending JPH0653830A (en) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | Method for automatically calibrating non-linear sensor connecting circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0653830A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017079418A (en) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | 日本電信電話株式会社 | Sensor interface calibration device |
| CN109388858A (en) * | 2018-09-17 | 2019-02-26 | 西安航空电子科技有限公司 | Nonlinear transducer bearing calibration based on brainstorming optimization algorithm |
-
1992
- 1992-07-28 JP JP20152592A patent/JPH0653830A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017079418A (en) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | 日本電信電話株式会社 | Sensor interface calibration device |
| CN109388858A (en) * | 2018-09-17 | 2019-02-26 | 西安航空电子科技有限公司 | Nonlinear transducer bearing calibration based on brainstorming optimization algorithm |
| CN109388858B (en) * | 2018-09-17 | 2023-04-07 | 西安航空电子科技有限公司 | Nonlinear sensor correction method based on brain storm optimization algorithm |
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