PL161392B1

PL161392B1 - Method of and system for compensating zero drift in a strain-gauge type pressure transducer

Info

Publication number: PL161392B1
Application number: PL28092089A
Authority: PL
Inventors: Marek Dzwiarek
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1993-06-30
Also published as: PL280920A1

Abstract

Układ do kompensacji dryftu zera w tensometrycznym przetworniku ciśnienia składający się ze wzmacniaczy, komparatora, multiwibratora, kondensatora i klucza, zn a m ien n y tym , że wyjście przetwornika jest dołączone do wejścia wzmacniacza wstępnego (W l), którego wyjście jest połączone z wejściem komparatora (K ) oraz z jedną okładką kondensatora (C ), a wyjście komparatora (K ) jest połączone z wejściem multiwibratora (M ), którego wyjście połączone jest z wejściem sterującego klucza (K L ) łączącego źródło napięcia wzorcowego (U W ) i drugą okładkę kondensatora (C ) połączoną z wejściem wzmacniacza końcowego (W 2).Zero drift compensation system w strain gauge pressure transducer consisting of amplifiers, comparator, multivibrator, capacitor and key, known as the transducer output is connected to the input of the preamplifier (W l) whose output is connected with comparator input (K) and one the capacitor cover (C) and the comparator output (K) is connected to the multivibrator input (M) whose output is connected with the control input of the connecting key (K L) reference voltage source (U W) and the second capacitor cover (C) connected to end amplifier input (W 2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz układ kompensacji dryftu zera w tensometrycznym przetworniku ciśnienia.The subject of the invention is a method and a system of zero drift compensation in a strain gauge pressure transducer.

Znany jest sposób i układ kompensacji dryftu zera, polegający na wykorzystaniu dodatkowych rezystorów kompensacyjnych, umieszczonych we wspólnej obudowie z tensometrycznym przetwornikiem ciśnienia. Dodatkowe rezystory kompensacyjne dołączone są do wejścia + wzmacniacza. Jeżeli założymy, że zmiana rezystancji rezystorów kompensacyjnych jest taka sama jak rezystorów pomiarowych, wówczas zmiana poziomu sygnału z przetwornika będzie kompensowana przez zmianę poziomu w oporach kompensacyjnych. W rzeczywistości jednak występują zawsze pewne różnice między rezystorami pomiarowymi a kompensującymi. W efekcie kompensacja nigdy nie jest całkowita, co jest spowodowane nieco innymi parametrami rezystorów kompensacyjnych niż rezystorów pomiarowych.There is a known method and system of zero drift compensation, consisting in the use of additional compensation resistors placed in a common housing with a strain gauge pressure transducer. Additional compensation resistors are connected to the + input of the amplifier. If we assume that the change in resistance of the compensation resistors is the same as in the measurement resistors, then the change of the signal level from the transducer will be compensated by the change of the level in the compensation resistors. In reality, however, there are always some differences between measuring and compensating resistors. As a result, the compensation is never complete, which is caused by slightly different parameters of the compensation resistors than the measuring resistors.

Sposób według wynalazku polega na tym, że po wstępnym wzmocnieniu sygnału wyjściowego z przetwornika przesuwa się jego poziom do poziomu wzorcowego i w momencie, gdy ten sygnał z przetwornika przyjmuje wartość ekstremalną generuje się krótki impuls, którym przeładowuje się kondensator do zadanego napięcia wzorcowego.The method according to the invention consists in the fact that after the initial amplification of the output signal from the converter, its level is shifted to the reference level, and when this signal from the converter reaches the extreme value, a short pulse is generated, which reloads the capacitor to a given reference voltage.

Zgodnie z wynalazkiem wyjście przetwornika jest dołączone do wejścia wzmacniacza wstępnego, którego wyjście jest połączone z wejściem komparatora oraz z jedną okładką kondensatora, a wyjście komparatora jest połączone z wejściem multiwibratora, sterującego kluczem łączącym ze źródłem napięcia wzorcowego drugą okładkę kondensatora, połączoną z wejściem wzmacniacza końcowego.According to the invention, the output of the converter is connected to the input of the preamplifier, the output of which is connected to the input of the comparator and to one capacitor plate, and the output of the comparator is connected to the input of the multivibrator, which controls the key connecting with the reference voltage source the second plate of the capacitor, connected to the input of the final amplifier. .

W rozwiązaniu tym kompensacja następuje w wyniku dynamicznego przesunięcia poziomu napięcia na wyjściu przetwornika do poziomu napięcia wzorcowego w czasie, gdy ciśnienie na przetworniku przyjmuje wartość ekstremalną, przy czym przesunięcie uzyskuje się poprzez ładowanie kondensatora, włączonego szeregowo w tor sygnału do właściwego napięcia, poprzez klucz włączany za pomocą impulsu, generowanego po określonym czasie od zbocza sygnału z komparatora śledzącego przebieg napięcia na wyjściu wzmacniacza wstępnego, który wzmacnia sygnał z przetwornika.In this solution, compensation takes place as a result of a dynamic shift of the voltage level at the output of the converter to the reference voltage level while the pressure on the converter is at an extreme value, the shift being obtained by charging a capacitor, connected in series to the signal path to the correct voltage, through a switch that is turned on by means of a pulse generated after a certain time from the edge of the signal from the comparator tracking the voltage waveform at the output of the preamplifier, which amplifies the signal from the converter.

Ten sposób kompensacji zapewnia całkowitą eliminację wszystkich wpływów, które mogą spowodować dryft zera, a dodatkowo sygnał na wyjściu układu ma stały poziom, dobrany dowolnie do potrzeb, co znacznie ułatwia dalszą jego obróbkę.This method of compensation ensures complete elimination of all influences that may cause zero drift, and additionally, the signal at the output of the system has a constant level, freely selected according to the needs, which greatly facilitates its further processing.

161 392161 392

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu, a fig. 2 - przebiegi sygnałów w wybranych punktach układu.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of the system, and Fig. 2 - waveforms of signals at selected points of the system.

Sygnał Ua ze wzmacniacza wstępnego W1 podawany jest na komparator K. Na wyjściu komparatora K otrzymujemy przebieg prostokątny, odpowiadający zmianom ciśnienia na przetworniku. Poziom komparacji jest tak dobrany, aby w całym możliwym zakresie poziomu zerowego komparator pracował poprawnie. Sygnał Us z komparatora K podawany jest na multiwibrator M. Wytwarza on krótkotrwałe impulsy prostokątne Uc, opóźnione względem opadającego zbocza napięcia na wyjściu komparatora o stały czas I. Czas ten jest tak dobrany, aby wytworzony impuls wypadał zawsze w trakcie trwania strefy minimum ciśnienia na przetworniku. Sygnał z multiwibratora M steruje kluczem KL, który chwilowo dołącza wejście wzmacniacza W2 do źródła napięcia wzorcowego UW. Powoduje to naładowanie kondensatora C, dołączonego szeregowo między wyjście wzmacniacza wstępnego W1 a wejście wzmacniacza końcowego W2, do różnicy między aktualnym napięciem zerowym Ula napięciem wzorcowym UW (Ul - UW).The signal Ua from the W1 preamplifier is sent to the comparator K. At the output of the comparator K we obtain a square wave, corresponding to pressure changes on the converter. The comparison level is selected so that the comparator works correctly in the whole possible range of the zero level. The signal Us from the comparator K is fed to the multivibrator M. It produces short-term rectangular pulses Uc, delayed in relation to the falling edge of the voltage at the output of the comparator by a constant time I. This time is selected so that the generated pulse always falls during the minimum pressure zone on the converter . The signal from the multivibrator M controls the key KL, which temporarily connects the input of the amplifier W2 to the reference voltage source UW. This charges the capacitor C, connected in series between the output of the pre-amplifier W1 and the input of the final amplifier W2, to the difference between the current zero voltage Ula and the reference voltage UW (Ul - UW).

Kondensator C powoduje, że napięcie na wejściu wzmacniacza końcowego W2 jest przesunięte względem napięcia Ua z wyjścia wzmacniacza wstępnego W1 o stały poziom, odpowiadający stopniu naładowania tego kondensatora.The capacitor C causes the voltage at the input of the terminal amplifier W2 to be shifted in relation to the voltage Ua from the output of the preamplifier W1 by a constant level, corresponding to the degree of charge of this capacitor.

W ten sposób napięcie Ud na wyjściu wzmacniacza końcowego W2 zostaje dynamicznie przesunięte do poziomu napięcia wzorcowego UW. Pojemność kondensatora C jest tak dobrana, aby nie uległ on rozładowaniu aż do następnego przeładowania. Dzięki temu poziom napięcia Ud na wyjściu wzmacniacza W2 pozostaje stały. W przypadku zmiany poziomu zera w przetworniku kondensator C zostaje naładowany do różnicy pomiędzy nowym napięciem zerowym U2 a napięciem wzorcowym UW (U2 - UW). W ten sposób poziom napięcia wyjściowego Ud nie ulega zmianie, mimo zmiany poziomu sygnału przetwornika.In this way, the voltage Ud at the output of the terminal amplifier W2 is dynamically shifted to the level of the reference voltage UW. The capacitance of the capacitor C is selected so that it is not discharged until the next overcharge. As a result, the voltage level Ud at the output of the amplifier W2 remains constant. In case of a change of the zero level in the converter, the capacitor C is charged to the difference between the new residual voltage U2 and the reference voltage UW (U2 - UW). In this way, the level of the output voltage Ud does not change, even though the signal level of the converter changes.

161 392161 392

FIG.1FIG.1

FIG.2FIG. 2

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Department of Publishing of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 10 000 złPrice: PLN 10,000

Claims

Patent claims

Method of zero drift compensation in a strain gauge pressure transducer, characterized in that after the initial amplification the output signal level (Ua) is shifted from the transducer to the reference level (Uw) and when this signal from the transducer takes an extreme value, a short pulse (Uc) is generated ), through which the capacitor (C) is recharged to the given reference voltage (Uw).

2. System for zero drift compensation in a strain gauge pressure transducer consisting of amplifiers, comparator, multivibrator, capacitor and spanner, characterized in that the transducer output is connected to the input of the preamplifier (Wl), the output of which is connected to the comparator input (K) and with one capacitor plate (C), and the comparator output (K) is connected to the multivibrator input (M), the output of which is connected to the input of the control key (KL) connecting the reference voltage source (UW) and the other capacitor plate (C) connected with final amplifier input (W2).