Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 15.07.1974 70889 KJ.42f, 23/365 MKPGOlg 23/365 Twórcywynalazku: Krzysztof Brablec, Andrzej Nosek, Adam Peszko Uprawniony z patentu tymczasowego: Huta im. Lenina, Kraków (Polska) Pólprzewodnikowy mostek cyfrowy do wag elektronicznych Przedmiotem wynalazku jest pólprzewodnikowy mostek przetwarzajacy analogowe wskazania wagi elek¬ tronicznej, wazacej ciezary o zmieniajacej sie w czasie wazenia wielkosci, na wartosci cyfrowe. Mostek ten przez¬ naczony jest w zasadzie do wspólpracy z potencjometrycznym nadajnikiem sygnalu, a w szczególnosci do wspólpracy z mostkami analogowymi elektronicznych wag suwnicowych posiadajacymi potencjometr sledzacy.Znane dotychczas uklady wag tensometrycznych z odczytem cyfrowym przeznaczone na przyklad do wazenia wagonów kolejowych, wykorzystujace sposób konwersji analogowo-cyfrowej przy pomocy przekazni¬ kowego kompensatora cyfrowego nadaja sie do wazenia ciezarów nie zmieniajacych sie w czasie wazenia, przy czym kazdorazowo wynik wazenia podawany jest po nacisnieciu odpowiedniego przycisku.Dotychczas brak bylo rozwiazan pólprzewodnikowych mostków cyfrowych umozliwiajacych przetwa¬ rzanie wskazan analogowych wag, przeznaczonych do wazenia ciezarów o zmieniajacej sie w czasie wazenia wielkosci na wartosc cyfrowa. Stosowane do tego celu mostki elektromechaniczne, w których zwieranie dekad mostka odbywa sie za posrednictwem ramienia wybieraka, poruszanego silnikiem sterowanym poprzez wzmac¬ niacz sygnalu rozrównowazenia mostka byly bardzo powolne w dzialaniu oraz malo odporne na wstrzasy i zapylenie, a przez to nie zapewnialy zadanej niezawodnosci ruchowej.Celem wynalazku jest otrzymanie cyfrowych odczytów wskazan wagi tensometrycznej, w trakcie procesu wazenia przy ciagle zmieniajacej sie wielkosci ciezaru, przy czym poszczególne wielkosci cyfrowe wyswietlane sa automatycznie po zmianie ciezaru o okreslona wielkosc. Koniecznym warunkiem jest równiez, aby cykl kon¬ wersji odbywal sie z mozliwie najwieksza predkoscia, tak aby ten czas byl znacznie krótszy od czasu, w którym wazony ciezar zmienia sie o jedna jednostke.Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie pólprzewodnikowego mostka cyfrowego realizujacego kon¬ wersje wielkosci analogowej na wartosc cyfrowa przy pomocy przekaznikowego komparatora cyfrowego, który posiada uklad taktujacy sprzezony z wyjscia na wejscie poprzez uniwibrator zbudowany na tranzystorach, przy czym do wejscia tego uniwibratora przylaczony jest dodatkowy uklad pozwalajacy na utrzymanie uniwibratora w stanie przerzuconym przez dowolnie dlugi okres czasu, zas wyjscia z poszczególnych ogniw ukladu taktujacego przylaczone sa, z wyjatkiem wyjscia z ogniwa pierwszego, kazde do wejsc dwóch kolejnych przerzutników.2 70 889 Na skutek takiego rozwiazania mostek cyfrowy po osiagnieciu stanu równowagi — czemu towarzyszy brak sygnalu na wyjsciu wzmacniacza nierównowagi — zostaje unieruchomiony skutkiem zablokowania uniwibratora w stanie przerzuconym, co realizuje uklad zatrzymujacy. Rozrównowazenie mostka powoduje, skutkiem poja¬ wienia sie sygnalu na wyjsciu komparatora, odblokowanie uniwibratora, który powracajac w poczatkowe polo¬ zenie zatyka wszystkie przerzutniki, uruchamia uklad taktujacy, rozpoczynajac nastepny proces konwersji. Jezeli proces konwersji nie doprowadzil do zrównowazenia mostka nie wystapi zablokowanie uniwibratora, który w tym przypadku, po odstepie czasu, okreslonym jego parametrami zapoczatkuje nastepny cykl konwersji.Polaczenie wejscia przerzucajacego okreslony przerzutnik z wejsciem zatykajacym poprzedni, umozliwia doko¬ nanie tym samym impulsem równoczesne zatkania i przerzucenia kolejnych przerzutników, a tym samym istotne skrócenie czasu konwersji.Wynalazek jest objasniony na przykladzie wykonania przedstawionym na schemacie.Zgodnie ze schematem, potencjometr cyfrowy 11 zawierajacy oporniki zwierane stykami przekazników oraz z potencjometrem zadajacym 12 stanowi mostek zasilany pomocniczym zródlem napiecia 10. Przerzutniki, zespolu przerzutników 14 steruja zwieraniem i rozwieraniem przyporzadkowanych sobie oporów potencjometru cyfrowego 11. Uklad taktujacy. 13 zlozony z ogniw multiwibratora lancuchowego przylaczoky jest do zespolu przerzutników 14 w sposób pokazany na rysunku, gdzie wejscia a przerzutników sa wejsciami przerzucajacymi, zas wejscia b zatykajacymi. Wejscia b sa ponadto przylaczone poprzez diody 21—34 do przewodu polaczonego z kolektorem tranzystora 5. Baza tranzystora 5 polaczona jest z wyjsciem komparatora 6. Wejscia komparatora 6 przylaczone sa w przekatna mostka, który stanowi potencjometr zadajacy ¥2 i potencjometr cyfrowy 11.Wyjscie 5 z ostatniego ogniwa ukladu taktujacego 13 przylaczone jest do wejscia uniwibratora, którym jest bazatran- j zystora 1. Kolektor tranzystora 1 jest przylaczony do wejscia pierwszego ogniwa ukladu taktujacego 13 oraz poprzez uklad rózniczkujacy na elementach 15 i 16, diode 75 i opór 54 do wejscia b ostatniego przerzutnika.Kolektor tranzystora 2 jest przylaczony poprzez regulowany opór 61 do wejscia regulacyjnego 60 komparatora 6 oraz poprzez obwód rózniczkujacy 17, 18 i diode 19 do przewodu laczacego wejscia c wszystkich przerzutników.Mostek cyfrowy, wedlug wynalazku zawiera ponadto uklad zatrzymywania 20, którego wejscia przylaczone sa do wyjscia komparatora 6 i kolektora tranzystora 2 zas wyjscie do bazy tranzystora 1.Uklad mostka cyfrowego wedlug wynalazku, w przykladowym rozwiazaniu podanym na schemacie dziala nastepujaco. Mostek zlozony z potencjometru zadajacego 12 i potencjometru cyfrowego 11 jest doprowadzany do stanu równowagi przez kolejne zwieranie i rozwieranie odpowiednich oporów w dwóch identycznych ga¬ leziach potencjometru cyfrowego 11. Opory zwierane sa stykami przekazników, których cewki sterowane sa z wyjsc przerzutników, zespolu przerzutników 14. Na poczatku cyklu konwersji wszystkie przerzutniki sa wyze¬ rowane podaniem impulsu na ich wejscia c. W tym stanie zwarte sa wszystkie opory jednej galezi potencjometru cyfrowego 11 a rozwarte w drugiej galezi. Impulsem z kolektora wchodzacego w sklad uniwibratora tran¬ zystora 1 zostaje uruchomiony uklad taktujacy 13. Kazdy z pojawiajacych sie kolejno na wyjsciach poszczegól¬ nych ogniw ukladu taktujacego 13 impuls przychodzi na wejscie a odpowiedniego przerzutnika, powodujac jego przerzucenie oraz poprzez odpowiedni z oporów 41—54 na wejscie b przerzutnika poprzedniego powodujac, w przypadku nie przewodzenia tranzystora 5, jego zatkanie. Jesli tranzystor 5 znajduje sie aktualnie w stanie przewodzenia impuls nie powoduje zatkania przerzutnika, gdyz wejscia b sa poprzez diody 21—34 i tenze tran¬ zystor zwarte. Baza tranzystora 5 polaczona jest z wyjsciem komparatora 6 polaczonego w ten sposób, aby pojawialo sie na nim napiecie wysterowujace tranzystor 5 w momencie cyklu konwersji, w którym dla osiagnie¬ cia stanu równowagi mostka konieczne jest pozostawienie odpowiedniego przerzutnika w stanie przerzuconym.W czasie cyklu konwersji sa wiec kolejno przerzucane i ewentualnie zatykane wszystkie przerzutniki.O ewentualnym zatkaniu kazdego kolejno przerzucanego przerzutnika decyduje wlaczony w przekatna mostka komparator 6. Impuls z ostatniego ogniwa ukladu taktujacego 13 przerzuca uniwibrator, który jesli proces kon¬ wersji doprowadzil do zrównowazenia mostka — co daje zanik napiecia na wyjsciu komparatora — zostaje w tym stanie zablokowany przez uklad zatrzymywania 20. Impuls powstajacy w momencie przerzucania uniwibratora na kolektorze tranzystora 1 sluzy do ewentualnego zatkania ostatniego przerzutnika.Uklad zatrzymywania 2o skonstruowany jest tak, byjego wyjscie zawieralo baze tranzystora 1, z która jest polaczone, w przypadku braku napiecia na obu wejsciach, zas w przypadku podania na przylaczone do kompa¬ ratora wejscie napiecia o dowolnej biegunowosci stan zwarcia zanikal. Komparator 6 posiada poza wymienio¬ nymi poprzednio wejscie regulacyjne 60 przylaczone poprzez regulowany opór 61 do kolektora tranzystora 2.Celem jego jest zmniejszenie wzmocnienia komparatora 6 po zakonczeniu cyklu konwersji, do takiej wartosci by komparator wysterowal uklad zatrzymywania dopiero przy okreslonej wielkosci sygnalu nierównowagi mostka, pozwalajac na rozpoczecie nastepnego cyklu konwersji. Stopien zmniejszenia wzmocnienia jest regulowany oporem. 61.3 70 889 PL