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JPS604404B2 - digital linearizer - Google Patents
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JPS604404B2 - digital linearizer - Google Patents

digital linearizer

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JPS604404B2
JPS604404B2 JP49093849A JP9384974A JPS604404B2 JP S604404 B2 JPS604404 B2 JP S604404B2 JP 49093849 A JP49093849 A JP 49093849A JP 9384974 A JP9384974 A JP 9384974A JP S604404 B2 JPS604404 B2 JP S604404B2
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JP
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constant
read
register
counter
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JP49093849A
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小一 山田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 熱電対や白金抵抗線等を使用して温度を測定する場合、
例えば熱電対の熱起電力は温度変化に対して非直線性を
示す。
[Detailed description of the invention] When measuring temperature using a thermocouple, platinum resistance wire, etc.
For example, the thermoelectromotive force of a thermocouple exhibits nonlinearity with respect to temperature changes.

従って温度を℃単位(又は。F)で直読したいときには
この非直線性をなんらかの方法で直線化する必要がある
。従来から考えられていた直線化の一般的な方法は、ダ
ィオードーこよるフィードバック回路で構成されたアナ
ログ関数発生器の折れ線近似方式であった。
Therefore, when it is desired to directly read the temperature in degrees Celsius (or degrees Fahrenheit), it is necessary to linearize this nonlinearity by some method. The general method of linearization that has been considered in the past has been the polygonal line approximation method of an analog function generator configured with a feedback circuit using diodes.

しかし上記の方式はダイオード,増幅器等の経時ドリフ
ト,雑音,調整の複雑さを持っていた。本発明のディジ
タルリニアラィザは非直線補正をディジタル的に行うた
め、前述した欠点を排除して高精度の直線化が行えるも
のである。
However, the above-mentioned method has drift over time of diodes, amplifiers, etc., noise, and complexity of adjustment. Since the digital linearizer of the present invention performs nonlinear correction digitally, the above-mentioned drawbacks can be eliminated and highly accurate linearization can be performed.

本発明のリニアラィザは折線近似法を利用したもので、
たとえば第2図に示す様な温度−起電力曲線があったと
する。
The linearizer of the present invention uses the broken line approximation method,
For example, suppose there is a temperature-electromotive force curve as shown in FIG.

この曲線をn個の折点(n=0,1,2・・・・・・,
n),(n十1)の懐斜で近似する{1ー式のように表
わされる。T=Af+A,(E−En)+C,十ん(E
−ET2)十C2十……十An(E−ETn)+Cn…
…【1)A。
This curve is divided into n bending points (n=0, 1, 2...,
n) and (n11), which is approximated by the equation {1-. T=Af+A, (E-En)+C, ten (E
-ET2) 10C2 0...10An(E-ETn)+Cn...
… [1) A.

io:ET,SE号:。io: ET, SE issue:.

<E<ETIA,=0:E<ET,,ET2SE E声≧毒;:ET・ミE<E〜 C,=0:EくBT,,ET2SE T,:ET,≦B<ET2 A2=0:EくET2,ET3SE E声羊毛も:E〜ミE<E〜 C2=0:E<ET2,ET3SE T2:ET2SEくET3 An=0:E<EM,(ETn+,)≦E(苦学手ニ音
n:ETnミE<くE丁…)Cn=。
<E<ETIA,=0:E<ET,,ET2SE Evoice≧Poison;:ET・MiE<E~ C,=0:EkuBT,,ET2SE T,:ET,≦B<ET2 A2=0 : Eku ET2, ET3SE E voice wool also: E~miE<E~ C2=0:E<ET2,ET3SE T2:ET2SEkuET3 An=0:E<EM, (ETn+,)≦E Sound n: ETnmiE<kuEding…)Cn=.

:E<ETn,(ETn+・)≦ETn:BTn≦E<
(ETn+,)ここで、T:温度、E:熱起電力、E,
.〜ETn:折点の熱起電力、Ao〜An:各折点にお
いての折線の傾斜従って各折点ET,,ET2,・・…
・ETn毎に傾斜Ao,A,,・・・・・・Anを発生
させて積算すれば{1)式が得られる。
:E<ETn, (ETn+・)≦ETn:BTn≦E<
(ETn+,) Here, T: temperature, E: thermoelectromotive force, E,
.. ~ETn: thermoelectromotive force at the bending point, Ao~An: slope of the broken line at each bending point, therefore, each bending point ET,, ET2,...
- If the slopes Ao, A, . . . An are generated and integrated for each ETn, the formula {1) can be obtained.

次に、上言己‘1}式においてET,,ET2,……E
Tnを2進カウンタ値として置き換えて考えると■式の
様になる。
Next, in the above equation '1}, ET,,ET2,...E
If we replace Tn with a binary counter value, we get the following equation.

ただしここでは説明の都合上各折点を等間隔2N毎に分
割して考える。その様子を第5図に示す。T=詩E+〜
2冊<E三2N+2 を以下のように補正します。
However, for convenience of explanation, each corner point will be divided into equal intervals of 2N. The situation is shown in FIG. T=poetry E+~
Correct 2 books < E3 2N + 2 as follows.

T=QP+Q2(E−1,2N)+C,十Q3(E−2
.2N)+C2十・.・・・・ …・・・■折線定
数ば, =0:ET,≦E母:。
T=QP+Q2(E-1,2N)+C,10Q3(E-2
.. 2N)+C20・.・・・・・・・・・■Fold line constant, =0:ET, ≦E mother:.

くE<1が折線定数Q2 =0:E<102N,2・2
NSE2・2N 毒弄子;:・02NミB<C,=
0:E<1・2N,2・2NSE T,:1・2NSE<2・2N 折線定数Q3 FO:E<2・2N,3・2NSE3‐
2N 3壬妻ニ害が:2‐2NミE〈C2=0:E<
212N,3・2NSET2:2・2NSE<302N 第1図は本発明の基本要素であるディジタルリニアラィ
ザの概略構成図である。
E<1 is the line constant Q2 =0: E<102N, 2・2
NSE2・2N poisonous play;:・02N MiB<C,=
0: E<1・2N, 2・2NSE T,: 1・2NSE<2・2N Broken line constant Q3 FO: E<2・2N, 3・2NSE3‐
2N 3 Mitsuma ni harm: 2-2N MiE〈C2=0:E<
212N, 3.2NSET2:2.2NSE<302N FIG. 1 is a schematic diagram of a digital linearizer, which is a basic element of the present invention.

図において○,は熱起電力ETNをディジタル量に変換
し、BTNに相当するカゥンタ値が蓄積されているカウ
ンタ部、D2はD,と同機に構成されたモニタカウンタ
部である。D4はリニアラィザに必要な定数anを各区
間毎に蓄えておくROM(読み出し専用メモリ部)、D
3はROMD4のアドレス指定をするためのアドレスカ
ウンタ部、D6はROMD4から読み出された定数an
を蓄える定数レジスタ部、D7は並列全加算器、D5は
それ自身の出力と定数レジスタ部D6の出力を加算し、
その結果を一時記憶するためのレジスタ部である。又、
D8は並列全加算器D7からの出力であるキャリーを入
力とする積算カウンタ部、G,は演算に必要なクロック
を発生、停止するためのゲート回路で、演算開始のスタ
ートパルスと共にゲートを開き、そのクロックはアドレ
スカウンタ部D3、レジスタ部○5,D6,モニタカウ
ンタ部D2に送られる。そして演算完了後、一致回路C
,からの出力にてゲートを禁止状態にして、クロックを
停止する。次に基本動作を以下に説明する。
In the figure, ◯ indicates a counter unit that converts thermoelectromotive force ETN into a digital quantity and stores a counter value corresponding to BTN, and D2 is a monitor counter unit configured on the same machine as D. D4 is a ROM (read-only memory unit) that stores a constant an necessary for the linearizer for each section;
3 is an address counter section for specifying the address of ROMD4, and D6 is a constant an read from ROMD4.
D7 is a parallel full adder, D5 adds its own output and the output of constant register D6,
This is a register section for temporarily storing the results. or,
D8 is an integration counter unit that receives the carry output from the parallel full adder D7, and G is a gate circuit for generating and stopping the clock necessary for calculation.The gate is opened with the start pulse to start calculation. The clock is sent to the address counter section D3, the register sections ○5 and D6, and the monitor counter section D2. After the calculation is completed, the matching circuit C
, the gate is disabled by the output from , and the clock is stopped. Next, the basic operation will be explained below.

起電力BTNはカゥンタD,にストアされており、レジ
スタ部D5,D6,カウンタ部D3,D2等全てリセッ
トされているものとする。起電力ETNをディジタル量
Tに変換するにはETNが折線その何番目に相当するか
比較するのではなくして、モニタカウンタ部D2のデー
タEiNをゼロからスタートしてEiN=ETNになる
まで演算してディジタル量Tを求める。ROMD4(読
み出し専用メモリ部)には各折線に相等する微分値(こ
れを折線定数と称す)ao,a,……ai,……anが
ストアされており、アドレスカウンタ部D3によってア
ドレス指定され出力を得る。今、スタートパルスがゲー
ト○,にトリガーすると、クロックパルスによってモニ
タカウンタ部D2は1段ずつ進み、D2の内容がETN
になるまで前記‘2’式に順じて逐次演算し、EiN=
ETNを満たしたら一致回路C,の一致出力によってゲ
ートG,を禁止し演算完了となり、ディジタル量Tは積
算カウンタ部D8に積算される。
It is assumed that the electromotive force BTN is stored in the counter D, and the register sections D5, D6, counter sections D3, D2, etc. have all been reset. To convert the electromotive force ETN into a digital quantity T, instead of comparing which number of the broken lines ETN corresponds to, the data EiN of the monitor counter section D2 is calculated starting from zero until EiN=ETN. to find the digital quantity T. The ROMD4 (read-only memory unit) stores differential values (referred to as line constants) ao, a, ... ai, ... an equivalent to each broken line, which are addressed and output by the address counter D3. get. Now, when the start pulse triggers the gate ○, the clock pulse advances the monitor counter section D2 one stage at a time, and the contents of D2 become ETN.
Perform calculations sequentially according to the above formula '2' until EiN=
When ETN is satisfied, the gate G is inhibited by the coincidence output of the coincidence circuit C, and the calculation is completed, and the digital quantity T is accumulated in the accumulation counter D8.

演算過程を以下に託す。レジスタ部D5,D6は共にN
ビットを有し、又D7はNビットから成る並列全加算器
である。
The calculation process is entrusted to the following. Both register parts D5 and D6 are N.
D7 is a parallel full adder consisting of N bits.

又その出力であるキヤリーは積算カウンタ部D8に累積
される。今、ROMD4から読み出された値aiは並列
2進符号で定数レジスタ部D6にaiを指定する。又レ
ジスタ部D5は予めリセットされている。ゲート回路G
,からのクロツクパルス毎に定数レジスタ部D6の内容
を並列全加算器○7にてレジスタ部D5の内容と加算し
てD5に再びストアする。その結果加算キャリーを積算
カウン夕郡部D8にアキュミレートする。しかるにレジ
スタ部○5,D6はNビットしかないので、2N回加算
すれば積算カウンタ部D8にはaiがアキュミレートさ
れることになる。従って定数レジスタ部D6に指定する
折れ線定数aiを変化させてやれば任意の直線傾斜を得
ることができ、起電力に相当するカゥンタ値1・2N,
2・2N,……m・2Nに対してa・,a2,・・・・
・・amとすれば求めるTnは積算カゥンタ部08に累
積された形で求まる。以上の動作を一般化すると、下記
の如くなる。今、レジスタ部D5,D6の内容をそれぞ
れCn,Fnとする。
Further, the output carry is accumulated in the integration counter section D8. The value ai read out from the ROMD4 is now specified in the constant register section D6 in parallel binary code. Further, the register section D5 is reset in advance. Gate circuit G
, the contents of the constant register section D6 are added to the contents of the register section D5 by the parallel full adder ○7 and stored in D5 again. As a result, the added carry is accumulated in the cumulative counter section D8. However, since the register sections ○5 and D6 have only N bits, ai will be accumulated in the integration counter section D8 by adding 2N times. Therefore, by changing the polygonal line constant ai specified in the constant register section D6, any linear slope can be obtained, and the counter value corresponding to the electromotive force is 1.2N,
2・2N, ...m・2N for a・, a2, ...
. . , the Tn to be obtained can be found in the form accumulated in the integration counter section 08. Generalizing the above operation, it becomes as follows. Now, assume that the contents of register sections D5 and D6 are Cn and Fn, respectively.

定数レジスタ部D6の内容は演算定数aiであるゆえF
i=aiである。Fiは定数レジスタ部D6から読み出
された定数であり、ある折線区間内1・2N,2・2N
において一定であるためFi=Fi‐,となる。従って
Fo=F,=……Fn=aiとなる。なお初期条件はC
o=0,Fo=a;である。レジスタ部D5の内容Cn
は下記各式で表わされ、C,=C。
Since the contents of constant register D6 are arithmetic constants ai, F
i=ai. Fi is a constant read from the constant register section D6, and is 1.2N, 2.2N within a certain broken line section.
Since it is constant, Fi=Fi-. Therefore, Fo=F,=...Fn=ai. Note that the initial condition is C
o=0, Fo=a; Contents Cn of register section D5
is represented by the following formulas, C,=C.

十FOC2=C,十F, C3=C2十F2 Cn=Cn−,十Fn−, 以上を加え合せると Cn=nF。10FOC2=C, 10F, C3=C20F2 Cn=Cn-, 10Fn-, Adding the above Cn=nF.

……{31となる。‘3}
式が求まり、n=2Nとすれば、レジスタ部D5,D6
の加算キャリーはFo回となり、積算カウンタ部Dsに
Foがアキュミーレートされる。
...{31. '3}
If the formula is found and n=2N, register parts D5 and D6
The addition carry is Fo times, and Fo is accumulated in the integration counter Ds.

次に本発明の一実施例について具体的に説明する。本実
施例のディジタルリニアラィザは例えば3ビットで構成
されている。第1区間の定数a,をa,=5(101)
、第2区間の定数a2をa2=3(011)とする。ゲ
ート回路G,を介してクロツクが供給される前のIJセ
ット状態ではしジスタ部D5は「000」である。ゲー
ト回路○.を介してクロックが供給され第1区間になる
と、定数レジスタ部D6には定数a,、すなわち「10
1」がストアされ、第1番目のクロックのタイミングで
定数レジスタ部D6の「101」としジスタ部D5の「
000」とが並列全加算器D7で加算され、加算結果「
101」がレジスタ部D5に記憶される。第2番目のク
ロックのタイミングでは、定数レジスタ部D6の「10
1」としジスタ部D5の「101」とが加算され、キャ
リー「1」が積算カゥンタ部8に出力されるとともに、
加算結果「010」がレジスタ部D5に記臆される。以
後同様に加算が行なわれる。第1区間における加算過程
は以下の通りである。
Next, one embodiment of the present invention will be specifically described. The digital linearizer of this embodiment is composed of, for example, 3 bits. The constant a, in the first interval is a, = 5 (101)
, the constant a2 in the second interval is set to a2=3(011). In the IJ set state before a clock is supplied through the gate circuit G, the register portion D5 is "000". Gate circuit ○. When the clock is supplied through the first period, a constant a, that is, "10" is stored in the constant register section D6.
1" is stored, and at the timing of the first clock, the constant register section D6 is set to "101" and the register section D5 is set to "101".
000'' are added by the parallel full adder D7, and the addition result is ``
101'' is stored in the register section D5. At the timing of the second clock, “10
1" and "101" of the register section D5 are added, and a carry "1" is output to the integration counter section 8, and
The addition result "010" is recorded in the register section D5. Thereafter, addition is performed in the same manner. The addition process in the first section is as follows.

同様に第2区間においては、a2=3すなわち「oll
」が定数レジスタ部○6にストアされ、以下の加算がク
ロックパルスのタイミングで行なわれる。
Similarly, in the second section, a2=3, that is, "oll
'' is stored in the constant register section ○6, and the following additions are performed at the timing of the clock pulse.

このように、2N=夕=8回の加算過程において、第1
区間では5個のキャリーが順次出力され、第2区間では
3個のキャリーが順次出力され、このキャリーが積算カ
ウンタ部D8で積算される。
In this way, in the addition process of 2N = evening = 8 times, the first
In the section, five carries are sequentially output, and in the second section, three carries are sequentially output, and these carries are integrated by the integration counter section D8.

第3図は前記の例におけるタイミングチャートを示し、
第4図はクロックとキャリーの積算値との関係を示して
おり、スタート信号によりクロツク信号をモニタカウン
タ部D2で順次計数し、カウンタ部D.のディジタル量
と一致し、クロックパルスの供給が停止されるまでの間
に出力されるキャリーの積算値が折れ線近似した補正出
力となる。
FIG. 3 shows a timing chart in the above example,
FIG. 4 shows the relationship between the clock and the integrated carry value, in which the clock signal is sequentially counted by the monitor counter section D2 in response to the start signal, and the clock signal is counted sequentially by the monitor counter section D2. The integrated value of carry output until the clock pulse supply is stopped becomes a corrected output approximated by a polygonal line.

以上のように本発明は、ディジタル的に積算を行うもの
で、‘1}式に示す如く大規模な演算処理機能を有しな
いで高精度が期待できる。
As described above, the present invention performs integration digitally, and high accuracy can be expected without having a large-scale arithmetic processing function as shown in equation '1'.

又ディジタル方式であるために本質的に経時ドリフトを
有しない。また読み出し専用メモリの併用により、各種
熱電対のIJニアラィザに対し十分対応できる等の多く
の利点を有する。
Furthermore, since it is a digital method, there is essentially no drift over time. Furthermore, by using a read-only memory, it has many advantages, such as being able to fully support IJ nearerizers for various thermocouples.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例におけるディジタルリニアラ
ィザの構成を示すブロック図、第2図はその原理説明図
、第3図,第4図はその動作説明図、第5図は他の原理
説明図である。 D,……カウンタ部、D2……モニタカウン夕部、D4
・・…・ROM(読み出し専用メモリ部)、D5,D6
……レジスタ部、D7……並列全加算器、D8・…・・
積算カウンタ部。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a digital linearizer in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram explaining its principle, FIGS. 3 and 4 are diagrams explaining its operation, and FIG. It is a principle explanatory diagram. D,...Counter section, D2...Monitor counter section, D4
...ROM (read-only memory section), D5, D6
...Register section, D7...Parallel full adder, D8...
Integration counter section. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 各折線に相当する折線定数a_iが蓄えられた読み
出し専用メモリ部と、入力された所定のデイジタル量に
対応するゲート時間の間クロツクパルスを計数し上記読
み出し専用メモリ部のアドレスを指定するアドレスカウ
ンタ部と、上記読み出し専用メモリ部から読み出された
折線定数a_iをストアするNビツトの定数レジスタ部
と、この定数レジスタ部にストアされた折線定数a_i
と他のNビツトのレジスタ部にストアされたデイジタル
量とを上記クロツクパルス毎に加算し加算結果を上記他
のレジスタ部に記憶するNビツトの全加算器と、この全
加算器より出力されるキヤリーを積算する積算カウンタ
とからなるデイジタルリニアライザ。
1. A read-only memory section in which a line constant a_i corresponding to each line is stored, and an address counter section that counts clock pulses during a gate time corresponding to an input predetermined digital amount and specifies the address of the read-only memory section. , an N-bit constant register section for storing the polygon constant a_i read from the read-only memory section, and a polygon constant a_i stored in this constant register section.
and a digital quantity stored in another N-bit register section at each clock pulse, and an N-bit full adder that adds the digital amount stored in another N-bit register section and stores the addition result in the other register section, and a carry output from this full adder. A digital linearizer consisting of an integration counter and an integration counter.
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