CS215839B1

CS215839B1 - Connection of bridge to frequency converter

Info

Publication number: CS215839B1
Application number: CS897680A
Authority: CS
Inventors: Jan Rohac
Original assignee: Jan Rohac
Priority date: 1980-12-18
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1982-09-15

Abstract

Vynález se týká zapojení převodníku přenosu můstku na kmitočet a řeší úkol lineární transformace napěťového přenosu můstku na kmitočet střídavého napětí obdélníkového průběhu. Zapojení obsahuje můstek, integrátor, komparátor a zdroj. Napětí na výstupu můstku, které je úměrné jeho napěťovému přenosu, je integrováno a tento integrál je porovnáván s napětím odvozeným z napětí, kterým zdroj napájí vstup můstku. Po dosažení shodnosti komparátor zajistí změnu polarity napětí na výstupu zdroje a děj se opakuje, přičemž frekvence přepínání je přímo úměrná přenosu můstku. Zapojení je použitelné všude, kde za účelem přenosu či zpracování informace se požaduje převod změny přenosu můstku na kmitočet.The invention relates to a bridge-to-frequency converter circuit and solves the problem of linear transformation of the bridge voltage transfer to the frequency of an alternating voltage of a rectangular waveform. The circuit includes a bridge, an integrator, a comparator and a source. The voltage at the bridge output, which is proportional to its voltage transfer, is integrated and this integral is compared with the voltage derived from the voltage with which the source supplies the bridge input. After achieving similarity, the comparator ensures a change in the polarity of the voltage at the source output and the process is repeated, with the switching frequency being directly proportional to the bridge transfer. The circuit is applicable wherever the conversion of the bridge transfer change to frequency is required for the purpose of transmitting or processing information.

Description

Vynález se týká zapojení převodníku přenosu můstku na kmitočet a řeší úkol lineární transformace napěťového přenosu můstku na kmitočet střídavého napětí obdélníkového průběhu.The invention relates to the connection of a bridge-to-frequency converter and to the task of linearly transforming a bridge-to-square voltage transfer of a rectangular waveform.

Tento úkol lze řešit mezipřevodem přenosu \ můstku na stejnosměrné napětí, tj. některým ze známých typů napěťově kmitočtových převodníků převést na signál s měronosným kmitočtem. Nevýhodou tohoto způsobu převodu je, že ve výsledku se přímo uplatní změny napájecího napětí čl proudu můstku a také změny referenčního napětí napěťově kmitočtového převodníku. U mobilních zařízení navíc přistupuje nevýhoda většího proudového odběru celého převodníku. Druhá skupina metod je založena na použití kaskádního spojení integrátoru a komparátorů. V tomto případě vadí skutečnost, že můstek nemá svorku společnou vstupu i výstupu, což se nejčastějl řeší uzemněním jedné vstupní svorky můstku a použitím rozdílového integrátoru, což však klade značné nároky na velké potlačení souhlasného napětí integrátoru, a chyby převodníku jsou způsobeny zvláště touto nedokonalostí reálného operačního zesilovače použitého v integrátoru zvláště v případech, kdy se měří velmi malé změny přenosu můstku.This problem can be solved by converting the jumper to DC voltage, i.e. by converting one of the known types of voltage-to-frequency converters to a signal with a low-carrier frequency. The disadvantage of this conversion method is that the voltage supply voltage of the bridge current and the reference voltage of the voltage / frequency converter are directly applied. In addition, mobile devices have the disadvantage of greater current consumption of the entire converter. The second group of methods is based on the use of cascading integrators and comparators. In this case, the problem is that the bridge does not have a common input and output terminal, which is usually solved by grounding one input terminal of the bridge and using a differential integrator, which places considerable demands on large suppression of common voltage integrator, and converter errors are caused especially this imperfection the opamp used in the integrator, especially in cases where very small bridge transfer changes are measured.

Těmto nedostatkům čelí zapojení podle vynálezu, u něhož je výstup můstku spojen se vstupem integrátoru, jehož pomocný vstup je spojen s výstupem pomocného integrátoru, a výstup integrátoru je spojen se vstupem komparátorů. Výstup komparátorů je potom epojen se vstupem zdroje, jehož výstup je spojen se vstupem můstku, druhým vstupem komparátorů a vstupem pomocného integrátoru a je také výstupem celého převodníku. Je výhodné realizovat zdroj bistabllním klopným obvodem. K zlepšení přesnosti převodu lze mezi výstup můstku a vstup integrátoru vřadit filtr.These drawbacks are confronted with a circuit according to the invention in which the bridge output is connected to an integrator input whose auxiliary input is connected to an auxiliary integrator output and the integrator output is connected to a comparator input. The comparator output is then coupled to the input of the source, the output of which is coupled to the bridge input, the second comparator input and the auxiliary integrator input, and is also the output of the entire converter. It is advantageous to realize the source with a bistable flip-flop. A filter can be inserted between the bridge output and the integrator input to improve conversion accuracy.

Základní předností zapojení podle vynálezu je skutečnost, že neklade tak přísné požadavky na činitel potlačení souhlasného napětí operačního zesilovače v integrátoru, lze proto dosáhnout vyšší přesnosti měření.The basic advantage of the circuitry according to the invention is that it does not impose such stringent requirements on the coefficient suppression coefficient of the operational amplifier in the integrator, therefore higher measurement accuracy can be achieved.

Výkres znázorňuje blokové schéma zapojení podle vynálezu.The drawing shows a block diagram of the circuit according to the invention.

Můstkem 1 se· rozumí můstkové zapojení čtyř odporů, přičemž jedna diagonála tvoří jeho vstup a druhá výstup 12. Tento výstup 12 je spojen se vstupem 13 integrátoru, který je rozdílový. Výstup 14 integrátoru 2 je spojen s prvním vstupem 15 komparátorů 3, jehož výstup 16 je spojen se vstupem 17 zdroje 4. Výstup 18 zdroje 4 je symetrický a je spojen se vstupem 11 můstku 1, druhým vstupem 19 komparátorů 3, vstupem 20 pomocného integrátoru 5 a je také výstupem celého převodníku. Výstup 21 pomocného integrátoru 5 je spojen s pomocným vstupem 22 Integrátoru 2. Zdroj 4 může být realizován ve formě bistabilního klopného obvodu. Mezi výstup můstku a vstup 13 integrátoru 2 může být vřazen filtr typu dolní propusti.By bridge 1 is meant a bridge connection of four resistors, one diagonal forming its input and the other output 12. This output 12 is connected to the input 13 of the integrator, which is differential. The output 14 of the integrator 2 is connected to the first input 15 of the comparators 3, the output 16 of which is connected to the input 17 of the source 4. The output 18 of the source 4 is symmetrical and connected to the input 11 of the bridge 1. and is also the output of the entire converter. The output 21 of the auxiliary integrator 5 is connected to the auxiliary input 22 of the integrator 2. The source 4 may be implemented in the form of a bistable flip-flop. A low-pass filter may be incorporated between the bridge output and the inlet 13 of the integrator 2.

Převodník přenosu můstku na kmitočet podle vynálezu funguje tak, že napětí na výstupu 12 můstku 1, které je úměrné jeho napěťovému přenosu, je integrátorem 2 integrováno a tento integrál je komparátorem 3 porovnáván s napětím odvozeným z napětí, kterým zdroj 4 napájí vstup 11 můstku 1. Po dosažení shodnosti komparátor 3 zajistí změnu polarity napětí na výstupu 18 zdroje 4 a děj se opakuje, přičemž frekvence přepínání je přímo úměrná přenosu můstku 1. Pomocný integrátor 5 s časovou konstantou o šest řádů větší, než je časová konstanta integrátoru 2, zajišťuje samočinnou kompenzaci všech rušivých stejnosměrných napětí v obvodu vstupu 13 integrátoru.The bridge-to-frequency converter according to the invention operates by integrating the voltage at the output 12 of the bridge 1, which is proportional to its voltage transmission, by the integrator 2 and comparing this integral with the comparator 3 against the voltage derived from the voltage. Upon reaching equality, the comparator 3 will change the voltage polarity at the output 18 of the source 4 and the process is repeated, the switching frequency being proportional to the transmission of the jumper 1. The auxiliary integrator 5 with a time constant six orders greater than the time constant of the integrator 2 compensating for any interfering DC voltages in the integrator input 13 circuit.

Pro dosažení dobré přesnosti je důležitá naprostá symetrie napětí na výstupu 18 zdroje 4. Proto je výhodné vytvořit zdroj v podobě bistabilního klopného obvodu, např. v provedení ze Schottkyho logických hradel NAND ve formě RS klopného obvodu. Vřazení filtru mezi výstup 12 můstku 1 a vstup 13 integrátoru 2 zlepšuje dále přesnost převodu převodníku, neboť omezuje pronikání rušivých rychlých změn napětí na výstup 14 integrátoru 2 v době přepínání polarity zdroje 4. Filtr lze např. provést jako pasivní dolní propust 1. řádu.In order to achieve good accuracy, the absolute voltage symmetry at the output 18 of the source 4 is important. Therefore, it is advantageous to provide the source in the form of a bistable flip-flop, e.g. The inclusion of a filter between the bridge output 12 and the integrator 2 input 13 further improves the accuracy of the converter conversion by limiting the penetration of disturbing rapid voltage changes to the integrator 2 output 14 at the time the source polarity 4 is switched.

Převodník podle vynálezu je použitelný všude, kde se za účelem přenosu či zpracování informace požaduje převod změny přenosu můstku na kmitočet. Předurčen je pro tenzometrická měření mechanického napětí odporovými tenzometry a je velmi vhodný pro měření na pohybujících se částech strojů, neboť dovoluje jednoduchý bezkontaktní přenos Informace o měřené veličině.The converter according to the invention can be used wherever the conversion of a bridge transmission to a frequency is required for the transmission or processing of information. It is designed for strain gauge measurements of mechanical stress by resistance strain gauges and is very suitable for measuring on moving parts of machines, because it allows simple contactless transmission of information about measured quantity.

Claims

Connection of a bridge to frequency converter, characterized in that the bridge output (12) is connected to the input (13) of the integrator (2), the auxiliary input (22) of which is connected to the output (21) of the auxiliary integrator (5). ), and the output (14) of the integrator (2) is connected to the input (15) of the comparators (3), whose output (1Θ) is connected to the input (17) of the power supply (4). 11) bridge (1),

OF THE INVENTION The second input (19) of the comparators (3) and the input (20) of the auxiliary integrator (5) is also the output of the entire converter.

Connection according to claim 1, characterized in that the source (4) is formed by a bistable flip-flop.

Connection according to Claims 1 and / or 2, characterized in that a filter is inserted between the output (12) of the bridge (1) and the input (13) of the integrator (2).