NL8005254A

NL8005254A - METHOD AND CIRCUIT FOR USING THE DIAGONAL SIGNAL OF A RESISTOR BRIDGE.

Info

Publication number: NL8005254A
Application number: NL8005254A
Authority: NL
Original assignee: Schenck Ag Carl
Priority date: 1979-09-20
Filing date: 1980-09-19
Publication date: 1981-03-24
Also published as: DE2938116C2; DE2938116A1

Description

* * ~VÖ~8 $86 "* * ~ VÖ ~ 8 $ 86 "

Werkwijze en schakeling voor het benutten van het diagonaal signaal van een veerstandsbrug.Method and circuit for utilizing the diagonal signal of a spring-loaded bridge.

Da uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het benutten van het diagonaal, signaal van .een weerstandsbrug, waarbij periodiek het diagonaal signaal opwaarts geïntegreerd wordt en de voor het opwaarts en het aansluitend neerwaarts integreren benodigde tijd door 5 het tellen van impulsen met een constante frequentie vastgesteld wordt, waarbij na het opwaarts integreren aan tenminste een van de brugweer-standen een andere weerstand parallel geschakeld wordt en op een voor het uitvoeren van de werkwijze geschikte schakeling.The invention relates to a method for utilizing the diagonal signal of a resistance bridge, periodically integrating the diagonal signal upwards and the time required for the upward and subsequent downward integration by counting pulses with a constant frequency it is determined that after upward integration at at least one of the bridge resistors, another resistor is connected in parallel and to a circuit suitable for carrying out the method.

Een dergelijke werkwijze is in het Oostenrijkse octrooi- 10 schrift ......(Afctenzeichen P 28 55 U8Z.T-35) voorgesteld. Daarbij wordt het diagonaal signaal van de brug gedurende een van tevoren bepaalde tijd opwaarts geïntegreerd. ïïa afloop van deze tijd wordt aan tenminste een van de brugweerstanden de andere weerstand parallel geschakeld. en de voor het neerwaarts integreren benodigde tijd bepaald.Such a method is proposed in the Austrian patent ...... (Afctenzeichen P 28 55 U8Z.T-35). The diagonal signal of the bridge is thereby integrated upwards for a predetermined time. At the end of this time, the other resistor is connected in parallel to at least one of the bridge resistors. and determined the time required for the downward integration.

15 Zowel de tijd voor het opwaarts integreren alsook die voor het neerwaarts integreren wordt door middel van impulsen met constante frequentie vastgesteld.Both the upward integration time and the downward integration time are determined by pulses of constant frequency.

De uitvinding heeft tot doel om uitgaande van deze stand van de techniek te.voorzien in een andere werkwijze voor het benutten van 20 het diagonaal signaal van een weerstandbrug en te voorzien in een daarbij behorende schakeling.The object of the invention is to provide, on the basis of this prior art, another method for utilizing the diagonal signal of a resistance bridge and to provide an associated circuit.

Dit doel wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt, doordat de som van het aantal impulsen voor het opwaarts’integreren en het neerwaarts integreren constant wordt gehouden en doordat de verhouding 25 van de aantallen impulsen voor het opwaarts resp. neerwaarts integreren zolang veranderd wordt, totdat na een volledige integratiecyclus. er geen signaal aan de uitgang van de generator aanwezig is.This object is achieved according to the invention in that the sum of the number of pulses for the upward integration and the downward integration is kept constant and in that the ratio of the number of pulses for the upward and resp. integrate downward as long as it changes until after a full integration cycle. there is no signal at the generator output.

Een wezenlijk voordeel van deze werkwijze ten opzichte van de bekende is, dat het meetsignaal de werkelijke waarde bij langzame 30 veranderingen of storingen resp. bij niet stabiele waarden aanzienlijk sneller volgt.An essential advantage of this method over the known one is that the measuring signal shows the actual value in the event of slow changes or disturbances. with unstable values follows considerably faster.

8 0 0 5 25 - 28 0 0 5 25 - 2

Voor het uitvoeren van. deze werkwijze iSr een schakeling met een weerstandsdrug, waardij aan een weerstand via schakelaars' een an— dere weerstand parallel te: schakelen is, Blonder geschikt, welke, schakeling wordt gekenmerkt, doordat aan een tweede brugweerstand via een 5 schakelaar een extra weerstand parallel te schakelen isr, waarvan de weer standswaarde gelijk, is aan, die van de andere hrugweer st and, en doordat het diagonaaLsignaal van de drug via. schakelaars naar een condensator- te schakelen is, die via andere schakelaars verbonden is met een versterker, waarvan de. uitgang aan de ingang; ligt van tenminste een IQ venster discriminator, waarvan de uitgangssignalen weer toegevoerd zijn aan een microcomputer via welke schakelaars aan stuurbaar zijn.To execute. This method is a circuit with a resistance drug, which can be connected in parallel to a resistor via switches, and another resistor can be switched in parallel, which circuit is characterized in that an additional resistor is connected in parallel to a second bridge resistor via a switch. switching isr, the resistance value of which is equal to that of the other hrug resistor, and because the drug's diagonal signal is sent through. switches to a capacitor, which is connected via other switches to an amplifier, the. exit at the entrance; is at least one IQ window discriminator, the output signals of which are again supplied to a microcomputer via which switches can be controlled.

Wanneer de mogelijkheid bestaat, dat de weerstandsdrug op een punt van de drugdiagonaal zowel positief alsook, negatief wordt verst emd, dan is e.en schakeling bijzonder geschikt, waardij de uitgangs— 15 spanning van de. versterker aan steeds een vensterdiscriminator voor positieve en voor: negatieve: polariteit ligt *If there is a possibility that the resistance drug at a point of the drug diagonal is adjusted both positively and negatively, a circuit is particularly suitable, since the output voltage of the. amplifier always a window discriminator for positive and for: negative: polarity is *

De uitvinding zal in he.t hierna volgende nader beschreven worden aan de hand van een uitvoeringsvoordeeld, onder verwijzing naar . .." de tekening, hierin toont: 20 figuur 1 een schakeling, die geschikt is-voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvindingj figuur 2 een soortgelijke schakeling y waardij echter de weerstanden op andere wijze parallel geschakeld zijn.The invention will be described in more detail below with reference to an embodiment advantage, with reference to. The drawing, in which: Figure 1 shows a circuit suitable for carrying out the method according to the invention, Figure 2 shows a similar circuit y, but the resistors are otherwise connected in parallel.

Figuur J toont de weerstandsdrug 3 met de voedingsleidingen 25 2 en 3. De weerstanddrug 3 kan bijv, een rekstrookjesmeetdcug In een wee geel zijn. Bij'de punten a en b. zijn de voedingsleidingen 2 en 3 elektrisch, met de weerstandsdrug 3 verbonden. - Hij dé punten c en e ligt het diagonaals!gnaal van de weerstandsdrug 3 als Het werkelijke meet signaal, dat in wezen via leidingen U en 5 met de nulversterker 6 30 verbonden is, waarvan de uitgang geschakeld is naar een vensterdiscri— minator 7 voor positieve en een vensterdiscriminator 8 voor negatieve, spanningen. De leidingen k en 5 verlopen vanaf de punten c en e eerst over schakelaars 8 en 9 naar een condensator 3G, die het diagonaals!#-naai van de drug Integreert, resp. afvlakt, De condensator is weer via 35 schakelaars 3J en 32 met 'da nulversterkers verbonden, deze nulverster— 8005254 3 -, - ker 6 kan via de schakelaar 13 kortgesloten worden voor het corrigeren van het nulpunt ervan. Punt b is via een weerstand 16 en een schakelaar 17 voor de schakelaar 9 (gezien vanuit punt e) verbonden met de leiding U. De leiding 5 is voor de schakelaar 8 (gezien vanaf punt c) via een 5 weerstand 15 en een schakelaar 18 met de voedingsleiding 3 verbonden.Figure J shows the resistance drug 3 with the supply lines 25 and 3. The resistance drug 3 may, for example, be a strain gauge measurement in a contraction yellow. At points a and b. the supply lines 2 and 3 are electrically connected to the resistance drug 3. The points c and e represent the diagonal signal of the resistance drug 3 as the actual measuring signal, which is essentially connected via lines U and 5 to the zero amplifier 6, the output of which is switched to a window discriminator 7 for positive and a window discriminator 8 for negative, tensions. Lines k and 5 first pass from points c and e over switches 8 and 9 to a capacitor 3G, which integrates the drug diagonally! # - sew, respectively. The capacitor is again connected to the da amplifiers via 35 switches 3J and 32, this zero amplifier 8005254 3, - 6 can be short-circuited via the switch 13 to correct its zero point. Point b is connected to line U via a resistor 16 and a switch 17 for switch 9 (viewed from point e). Line 5 is for switch 8 (viewed from point c) via a resistor 15 and a switch 18 connected to the supply line 3.

; De- uitgangen van de vens -fer discriminator en 7 en 8 zijn verbonden met een microcomputer ih, die de gezamenlijke schakelaars aanstuurt, hetgeen in. de figuur niet getoond is.; The outputs of the vens-discriminator and 7 and 8 are connected to a microcomputer ih, which drives the common switches, which is in. the figure is not shown.

De schakeling volgens figuur 2 onderscheidt zich slechts tot 10 aan de schakelaars 8 en 9 van de schakeling volgens figuur 1, derhalve is ook slechts dit gedeelte van de schakeling in figuur 2 getoond. De weerstandsbrug 1 is weer bij het punt a met de voedingsleiding 2 en bij het punt b met de voedingsleiding 3 verbonden. Het diagonaalsig-naal van de weerstandsbrug 1 wordt vanaf punt d over de schakelaar 9 15 en vanaf punt c over de schakelaar 8 toegevoerd aan de nulversterker 6.The circuit according to figure 2 differs only up to 10 from the switches 8 and 9 of the circuit according to figure 1, therefore only this part of the circuit is also shown in figure 2. The resistance bridge 1 is again connected to the supply line 2 at point a and to the supply line 3 at point b. The diagonal signal of the resistor bridge 1 is fed from the point d over the switch 9 and from point c over the switch 8 to the zero amplifier 6.

Tussen het punt c en de schakelaar 8 is de leiding 5 over een schakelaar 17 en de weerstand 16 met het punt b verbonden en over de schakelaar 18' en de weerstand 15 met het punt a van de weerstandsbrug 1.Between the point c and the switch 8, the line 5 is connected over a switch 17 and the resistor 16 to the point b and over the switch 18 'and the resistor 15 to the point a of the resistance bridge 1.

Voor het beschrijven van de werkingswijze van de beschreven 20 schakeling wordt ter vereenvoudiging aangenomen, dat het brugsignaal eerst nul is, met' andere woorden, dat de brug in evenwicht is. Wanneer de weerstandsbrug 1 een rekstrookjesmeetbrug in een meetcel is, dan is dit bij een onbelaste weegcel en vier identieke rekstrookjes het geval. Ih de microcomputer "Λ bevindt zich een systeempulsgever, bijv.For the purpose of describing the mode of operation of the described circuit, it is assumed for the sake of simplification that the bridge signal is first zero, in other words, that the bridge is in equilibrium. If the resistance bridge 1 is a strain gauge measuring bridge in a measuring cell, this is the case with an unloaded weighing cell and four identical strain gauges. In the microcomputer "Λ there is a system pulse generator, eg.

25 een 10 MHz-generator. Bij het begin van een meetcyclus worden de schakelaars 8 en 9 alsook 13 gedurende een tevoren bepaald aantal pulsen ^sloten, gedurende deze tijd wordt het diagonaalsignaal van de weerstandsbrug 1 in condensator 10 over die tijd geïntegreerd. Aansluitend worden de schakelaars 17 en 18 gedurende hetzelfde tevoren 30 bepaalde aantal impulsen gesloten, het aan condensator 10 liggende sig naal wordt verder geïntegreerd. Ha afloop van deze tweede meting worden de schakelaars 8 en 9 alsook 17 en 18 geopend, de condensator 10 is dan dus van de weerstandsbrug 1 gescheiden. Omdat de weerstanden 15 en 16 even groot zijn, ligt aan de condensator 10 verder geen spanning. Ge-35 lijktijdig met de laatstgenoemde schakelhandelingen wordt de schakelaar 8005254 _ k - 13 geopend. De schakelaars 11 en 12 worden gesloten,: de aan condensator 10 liggende geïntegreerde spanning wordt dus aan de nulversterker 6 toegevoerd, die deze versterkt doorgeeft aan de vensterdiscriminatoren T voor positieve polariteit en 8 voor negatieve polariteit. Deze ven-5 sterdiscriminatoren J en 8 onderscheiden op doelmatige wijze drie be reiken, namelijk. 0,25 d» 1 d, 5 d; 5d. Vanwege de meetnauwkeurig-heid zal dus een vensterdiscriminator in het eerste gebied 0,25 d aanspreken, de microcomputer 1k onderkent dat de brug zich in evenwicht bevindt en laat dezelfde meethandeling opnieuw verlopen.25 a 10 MHz generator. At the beginning of a measuring cycle, the switches 8 and 9 as well as 13 are closed for a predetermined number of pulses, during this time the diagonal signal of the resistor bridge 1 is integrated in capacitor 10 over that time. The switches 17 and 18 are then closed for the same predetermined number of pulses, the signal on capacitor 10 is further integrated. At the end of this second measurement, the switches 8 and 9 as well as 17 and 18 are opened, so the capacitor 10 is then separated from the resistor bridge 1. Since the resistors 15 and 16 are the same size, no further voltage is applied to the capacitor 10. Simultaneously with the latter switching operations, the switch 8005254 k-13 is opened. The switches 11 and 12 are closed, the integrated voltage applied to capacitor 10 is thus applied to the zero amplifier 6, which passes this amplified to the window discriminators T for positive polarity and 8 for negative polarity. These window discriminators J and 8 effectively distinguish three ranges, viz. 0.25 d, 1 d, 5 d; 5d. Therefore, due to the measurement accuracy, a window discriminator in the first region will address 0.25 d, the microcomputer 1k will recognize that the bridge is in equilibrium and allow the same measurement operation to proceed again.

10 Vervolgens wordt de weerstandsbrug 1 verstemd, bijv. zo, dat op de brugdiagonaal een bij punt e positief signaal aanwezig is. Dit signaal wordt in de condensator 10 geïntegreerd en op de bovenbeschreven wijze aan de nulversterker 6 toegevoerd, de vensterdiscriminator T spreekt daarop bijv. in het tweede gebied 1 d 5 d aan. Door de 15 microcomputer 11+ wordt daardoor gesignaleerd, dat de brug op punt e positief verstemd is tussen ! 1d 5d. De microcomputer 1^ verandert vervolgens voor de volgende meetcyclus de schakeltijden van de schakelaar 1T en 18 zodanig, dat de schakelaar 17‘, die de leiding k met de negatieve voedingsleiding 3 verbindt een impuls langer dan het tevoren 20 bepaalde aantal impulsen gesloten wordt, terwijl de schakelaar 18 een impuls korter gesloten blijft. Wanneer blijkt, dat door deze maatregel nog steeds geen evenwicht van de weerstandsbrug 1 verkregen wordt, dan zal de microcomputer ik bij volgende stappen de schakelaar 17 steeds een impuls langer resp. de schakelaar 18 steeds een impuls korter 25 sluiten, en wel zolang totdat de weerstandsbrug in evenwicht is. Het aantal extra taktimpulsen dat de schakelaar 17 langer (resp. de schakelaar 18 korter) gesloten wordt, is daarbij een direkte maat voor de verstemming van de brug» Door een geschikte dimensionering van de weerstanden 15 en 16 kan men bereiken, dat steeds een impuls overeenkomt 30 met een eenheid van de te meten grootte. Omdat bij deze werkwijze het aantal impulsen gedurende welke de schakelaar 17 langer sluit steeds gelijk is aan het aantal impulsen gedurende welke de schakelaar 18 korter sluit, is de som van het aantal impulsen gedurende de sluitingstijd van beide schakelaars steeds constant, waardoor verwerking over het 35 gehele gebied lineair blijft. Deze constante kan bovendien voor con- 8005254 5 troledoeleinden benut worden.The resistance bridge 1 is then tuned, eg such that a positive signal at point e is present on the bridge diagonal. This signal is integrated into the capacitor 10 and is supplied to the zero amplifier 6 as described above, the window discriminator T responds to this, for example in the second region 1 d 5 d. The 15 microcomputer 11+ thus signals that the bridge at point e is positively tuned between! 1d 5d. The microcomputer 1 ^ then changes the switching times of the switches 1T and 18 for the next measuring cycle such that the switch 17 ', which connects the line k to the negative supply line 3, closes a pulse longer than the predetermined number of pulses, while the switch 18 remains closed for one pulse. If it is found that, as a result of this measure, an equilibrium of the resistance bridge 1 is still not obtained, the microcomputer I will, in subsequent steps, switch 17 a pulse longer or longer. the switch 18 always closes a pulse shorter, and this until the resistance bridge is in equilibrium. The number of additional cycle pulses that the switch 17 is closed longer (or the switch 18 shorter) is a direct measure of the tuning of the bridge. »By means of a suitable dimensioning of the resistors 15 and 16, one can always achieve a pulse. corresponds to a unit of the size to be measured. Since in this method the number of pulses during which the switch 17 closes longer is always equal to the number of pulses during which the switch 18 closes shorter, the sum of the number of pulses during the closing time of both switches is always constant, so that processing over the entire area remains linear. This constant can also be used for control purposes.

Wanneer niet de positieve vensterdiscriminator 7 maar de negatieve vensterdiscriminator 8 aanspreekt, wordt dienovereenkomstig de schakelaar 18 eerst een impuls langer geopend en de schakelaar 17 een 5 impuls korter, waarna de werkwijze op de beschreven wijze verloopt.Accordingly, when not the positive window discriminator 7 but the negative window discriminator 8 addresses, the switch 18 is first opened a pulse longer and the switch 17 a pulse shorter, after which the method proceeds in the manner described.

Indien een vensterdiscriminator in het derde gebied, dus 5d aanspreekt, wordt de schakelaar 17 resp. 18 steeds tien impulsen langer·-resp. korter geopend, opdat een in evenwicht brengen van de weerstandsbrug 1 sneller plaatsvindt.If a window discriminator in the third area, i.e. 5d, appeals, the switch 17 resp. 18 always ten impulses longer · -resp. opened shorter, so that the balancing of the resistance bridge 1 takes place more quickly.

10 De werkwijze van de in figuur 2 getoonde schakeling is in hoofdzaak dezelfde. Bij een in evenwicht zijnde weerstandsbrug 1 wordt bij open schakelaars 17 en 18 aan de condensator 10 het brugsignaal, dus nul, toegevoerd. Omdat de weerstonden 15 en 16 even groot zijn, wordt bij gesloten schakelaars 17 en 18 aan de leiding '5 geen extra 15 potentiaal toegevoerd, zodat de condensator 10 in de evenwichtstoestand weer geen signaal afgeeft. Worden de schakelaars 17 resp. 18 gedurende * een niet gelijke tijd gesloten, dan ligt de negatieve potentiaal van de voedingsleiding U resp. de positieve potentiaal van voedingsleiding 2 langer aan leiding 5 5 het uitgangssignaal van condensator 10 wordt 20 dus in de negatieve of positieve richting gecompenseerd.The method of the circuit shown in Figure 2 is essentially the same. With a balanced resistor bridge 1, the open signal 17, 18, is supplied to the capacitor 10 with the bridge signal, i.e. zero. Since the resistors 15 and 16 are the same size, no additional potential is applied to the line 5 when the switches 17 and 18 are closed, so that the capacitor 10 does not give any signal again in the equilibrium state. If the switches 17 resp. 18 closed for a non-equal time, then the negative potential of the supply line U resp. the positive potential of supply line 2 longer on line 5, the output of capacitor 10 is thus compensated in the negative or positive direction.

Wanneer de signalen van een aantal veerstandsbruggen 1 benut zouden moeten worden, bijv. om het op verschillende plaatsen gemeten totaal gewicht van een bunker te bepalen, dan bestaat de mogelijkheid om het optellen van de diagonaal signalen door de microcomputer 1¼ 25 uit te laten voeren. Hiertoe lopen de benuttingscycli voor de afzonder lijke meetbruggen na elkaar af, waarbij de afzonderlijke schakelaars van de meetbruggen steeds door microcomputer 1¼ opgeroepen worden. Een andere mogelijkheid voarhet optellen van de diagonaal signalen van de bruggen is dat de condensatoren 10 van de afzonderlijke bruggen na 30· het openen van de schakelaars 8 en 9 en voor het openen van de schake laars 11 en 12 in serie geschakeld en daarmee analoog opgeteld worden.If the signals from a number of spring-loaded bridges 1 should be used, for example to determine the total weight of a bunker measured at different places, then it is possible to have the addition of the diagonal signals performed by the microcomputer 1¼. To this end, the utilization cycles for the individual measuring bridges run successively, whereby the individual switches of the measuring bridges are always called up by 1¼ microcomputer. Another possibility for adding up the diagonal signals of the bridges is that the capacitors 10 of the individual bridges are connected in series after opening the switches 8 and 9 and before opening the switches 11 and 12 and in analogous sum turn into.

80052548005254

Claims

Circuit for carrying out the method according to claim 1, with a resistance bridge, wherein a resistor can be connected in parallel to a resistor via switches, characterized in that an additional resistor (15) is connected to a second bridge resistor via a resistor. switch (18) can be connected in parallel, the resistance value of which is equal. to that of the other resistor (16), and that the diagonal 20: signal from the bridge (1) can be switched via switches (8, 9) to a capacitor (10), which is connected to further switches (11, 12) connected to an amplifier (6), the output of which is at the input of at least one window discriminator, the output signals of which are again fed to a microcomputer, via which the switches (8, 9, 25, 11, 12, 17, 18) can be controlled to be. Circuit according to claim 2, characterized in that the output voltage of the amplifier (6) is always on a window discriminator (jT, 8) for positive and negative polarity. 8005254